Технико-экономический анализ блока зарядки криогенного аккумулятора энергии, работающего по циклу Капицы

В статье представлен технико-экономический анализ блока зарядки криогенного аккумулятора энергии, работающего по циклу Капицы. Исследование включает термодинамическое моделирование установки, оценку ее энергетической эффективности и экономической целесообразности. Рассматривается цикл Капицы, традиционно относимый к системам низкого давления, и демонстрируют, что оптимальные параметры работы достигаются при давлениях порядка 12 бар. Это подтверждается расчетами, показывающими улучшенные характеристики энергоэффективности и экономические преимущества при повышенных давлениях. Основные результаты работы включают определение удельных затрат энергии, которые составили 0,68 кВт·ч/кг, и оценку капитальных вложений в оборудование. Оптимальная конфигурация установки с параметрами M = 0,85 (доля воздуха, направляемого в турбодетандер) и давлением 12 бар обеспечивает баланс между энергопотреблением (5,788 кВт) и стоимостью оборудования (22,559тыс. $). В работе выполнен расчет тепловых балансов, работы компрессора и детандера, а также оценки стоимости компонентов установки. Результаты представлены в виде графиков зависимости потребляемой мощности и стоимости от давления, а также фронта Парето для выявления оптимальных конфигураций. Исследование основано на современных научных публикациях и методах анализа, что обеспечивает его научную значимость и практическую применимость. Результаты могут быть полезны для разработчиков криогенных систем и специалистов в области энергетики.