کاربرد CAES در سیستم های پنوماتیک:
ذخیره انرژی هوای فشرده (CAES) راهی برای ذخیره انرژی برای استفاده بعدی با استفاده از هوای فشرده است. در صنایع همگانی، انرژی تولید شده در دوره های کم تقاضا می تواند در دوره های اوج بار آزاد شود. اولین پروژه صنایع همگانی CAES در هانتورف آلمان ساخته شد و همچنان عملیاتی است. در حالی که نیروگاه CAES هانتورف در ابتدا به عنوان متعادل کننده بار برای انرژی الکتریکی تولید شده از سوخت های فسیلی توسعه یافته بود ، تغییر جهانی به سمت انرژی های تجدید پذیر منجر به علاقه مجدد به سیستم های CAES شده است؛ به منظور کمک به منابع انرژی بسیار متناوب مانند فتوولتائیک و توربین های بادی در مواقع پیک تقاضای انرژی.
یک چالش مداوم در طراحی CAES در مقیاس بزرگ، مدیریت انرژی گرمایی است زیرا فشرده سازی هوا منجر به افزایش درجه حرارت ناخواسته می شود که نه تنها بهره عملیاتی را کاهش می دهد بلکه می تواند منجر به آسیب به دستگاه ها و تجهیزات شود. تفاوت اصلی بین معماری های مختلف CAES در مهندسی حرارت نهفته است. از طرف دیگر ، سیستم های مقیاس کوچک مدت هاست که به عنوان نیروی پیشران لکوموتیو های معدن مورد استفاده قرار می گیرند. در مقایسه با باتری های سنتی، سیستم های CAES می توانند انرژی را برای مدت زمان طولانی تری ذخیره کرده و نیازمند هزینه های نگهداری و تعمیرات کمتری نیز باشند.
یک موتور پنوماتیک یا یک موتور هوای فشرده CAES از انبساط هوای فشرده برای هدایت پیستون های یک موتور، چرخاندن محور یا توربین استفاده می کند. روش های زیر می توانند کارایی را افزایش دهند:
- یک توربین انبساط مداوم با بازده بالا
- چند مرحله انبساط
- استفاده از گرمای اتلاف ، به ویژه در طراحی موتور حرارتی ترکیبی
- استفاده از گرمای محیطی
در یک آرایش بسیار کارآمد از پیستون های فشار بالا، متوسط و کم به صورت سری استفاده می شود ، و در هر مرحله یک سنسور ونتور انفجار گاز دنبال می شود که هوای محیط را از طریق یک مبدل حرارتی هوا به هوا می کشد. این باعث گرم شدن اگزوز مرحله قبلی شده و این هوای گرم شده را به مرحله بعد وارد می کند. تنها گاز خروجی از هر مرحله هوای سرد است که می تواند به اندازه 15- درجه سانتیگراد سرد باشد. ممکن است از هوای سرد برای تهویه هوا در اتومبیل استفاده شود.
موتور های بزرگ دیزل دریایی پنوماتیک CAES ، معمولاً با فشاری بین 20 تا 30 بار شروع به کار می کنند و مستقیماً روی پیستون ها از طریق شیرهای مخصوص شروع به کار می کنند تا میل لنگ را قبل از شروع تزریق سوخت ، بچرخانند. این آرایش جمع و جور تر و ارزان تر از استفاده از یک موتور استارت برقی در چنین مقیاسی است. در فشارهای پایین ، معمولاً از هوای فشرده برای کنترل موتور و بعضاً کنترل کننده های PID پنوماتیک استفاده می شود. یکی از مزایای این روش این است که در صورت خاموشی برق ، سیستم های کشتی که از هوای فشرده ذخیره شده تغذیه می شوند می توانند بدون وقفه به کار خود ادامه دهند.
