一组科学家发现了一种生成和储存冷冻水的新应用，以减少空调对环境的影响，减少能源消耗，并降低对化石燃料的依赖。
这项新的科学突破一旦实现工业化，对于参加在阿拉伯联合酋长国召开、许多世界领导人出席的联合国最大年度气候会议的70,000多名代表来说，无疑是个好消息。
科学家们表示，他们在对压缩空气储能技术进行广泛研究和开发之后得出了他们的新方法，特别是他们设计的中型实验室系统的成功，以提高他们研究的实际意义。
这项发表在《国际热流体杂志》上的研究已引起阿联酋主要石油企业沙迦国家石油公司(SNOC)的关注。由于实验室实验的成功，科学家们对他们研究的实际意义表示乐观。
作者写道，这项研究的重点是“使用膨胀冷却的潜力，这是结合气体膨胀过程中产生的冷却效应来定义的。”人们对这种冷却技术的兴趣源于利用大型压缩空气储能(CAES)系统的双重好处，该系统还可以通过空气膨胀提供冷却。
CAES主要用作储存能量的方法。然而，作者写道，“在某些情况下，CAES可以与冷却系统连接，特别是在大型工业环境或联合发电厂中，存在间接关系。在典型的CAES系统中，使用发电产生的多余能量压缩空气并将其储存在地下洞穴或高压容器中。”
因此，CAES可以减少冷却应用所需的电力需求。研究表明，这样的概念对于炎热气候是有益的，因为在炎热气候下，大部分电力需求都被保留用于抵消冷却负荷。科学家们发现CAES对环境友好，具有更好的冷却效果和更低的成本。
它们提醒读者世界对能源的渴求，这种情况主要通过燃烧化石燃料来满足，而化石燃料占世界温室气体排放量的大部分。
“化石燃料的使用导致了巨大的环境问题，例如空气污染和气候变化。燃烧煤炭、石油和天然气等化石燃料会向大气中释放二氧化碳(CO2)，其中CO2被视为一种造成气候变化的主要温室气体，”他们写道。
阿联酋是世界十大石油生产国之一，每天生产超过370万桶石油。事实上，石油资源丰富的中东海湾地区日产量超过1亿桶，占全球石油总产量的30%以上。
但该地区是世界上最热的地区之一，在漫长的夏季，气温通常会突破50摄氏度的基准线。吸血空调设备全年每天24小时开启，加剧了全球变暖，科学家将其归咎于当前破纪录的天气系统。
海湾地区的几乎所有建筑物，其中包括一些世界上最著名的高层建筑，大多由钢筋混凝土和钢材制成，并配有大块玻璃，无法抵御室外的酷热。
“我们的研究探索了一种在炎热气候下为建筑物降温的新方法，作为压缩空气储能系统的辅助过程，”该研究的首席研究员、沙迦大学可持续和可再生能源工程系主任阿卜杜勒·海·阿拉米教授说。
传统上，此类系统用于存储来自风能和太阳能等可再生能源的能量。然而，Al-Alami教授表示，这项研究发现了另一个应用：为空调产生冷冻水。
科学家们应用该方法的主要目标是阿联酋，该国空调消耗的能源占总能源需求的60-70%，就人均能源消耗而言，是世界上最高的国家之一。然而，作者表示，他们的方法不应局限于单个国家，因为其影响可能适用于任何地方炎热气候下的建筑物冷却。
阿联酋正在与时间赛跑，以实现到2030年将总体能源消耗减少30%的既定目标，而统计数据显示能源需求每年平均激增7.5%。“在这种情况下，”阿拉米教授指出，“我们提出的装置可用作热压缩空气能量存储系统，在膨胀的空气进入涡轮机械之前，必须将热量添加到其中。
“添加到压缩空气储能系统膨胀级的热量可产生温度低至5°C的冷冻水。我们为辅助系统建立了一个实验装置，配备适当的遥测设备来测量时间温度变化，从而可用于估计可用的冷却能力。”
研究发现，所开发的空调系统在财务和商业上具有可持续性，并且具有替代现有系统的巨大潜力。Alami教授表示：“我们发现，一吨传统冷却可以用500L(0.5m3)空气罐在20bar压力下运行一小时来替代。因此，这项研究表明，压缩空气储能系统具有具有彻底改变炎热气候下建筑物冷却方式的潜力。”
研究表明，该系统依靠利用可再生能源来生产较低温度的冷冻水，从而减少目前对消耗大量常规能源并导致气候变化的传统空调系统的依赖。
当被问及这项研究的意义及其实际意义时，阿拉米教授表示，该项目的大规模应用是可行的，他相信迄今为止该研究所引起的兴趣将对阿联酋的能源消耗产生实际和有用的影响。更大的中东乃至更远的地区。
“我们的项目通过压缩空气提供能量存储的双重效果，并在膨胀过程中产生冷却效果。还值得注意的是，在存储空气的压缩阶段，通过适当的热管理，产生的废热压缩机产生的水可以用于加热应用(冬季水、空气)，也可以在膨胀过程中重新供应空气以提高效率。
“此外，在膨胀过程中以及在大规模应用的背景下利用空气的冷却效应，属于拟议的政府政策，例如在阿联酋，省略传统制冷剂被认为是当地和国际的一项政策。短期目标。”
作者在他们的研究中记录了阿拉米教授所描述的中等规模实验室系统的“显着成功”，他们认为这应该有助于向使用枯竭油井的大规模压缩空气储能过渡。
阿拉米教授补充道：“获得设计参数和子组件以及耦合冷却或加热辅助系统方面的专业知识将促进向大型系统的过渡，并扩大其整体效益。”
正如作者在研究中概述的那样，该项目的主要目标是开发一个功能齐全的压缩空气能量存储系统，利用压缩空气罐、气动马达、齿轮箱和发电机。他们检查了不同参数(例如压缩压力和压缩空气罐配置)的影响，以及机械因素(例如齿轮箱比和空气马达额定值)的影响。
在我们的研究中，在CASE实验装置的支持下，我们利用了“通过膨胀过程提供的冷却效果所体现的浪费潜力，并证明了其对储能系统整体性能的好处，是主要的因素之一”目标”。
作者提到了与他们开发的压缩空气储能系统一起开发的各种实际应用。
阿拉米教授表示：“将这些系统与现有的太阳能光伏或风能系统大规模耦合将有助于减弱能源生产的波动，并提供一种具有较长使用寿命的可扩展解决方案，这与基于电化学的能源相反存储系统。
“此外，在炎热和干旱的气候下，利用膨胀过程中产生的冷却效应，通过产生可在现有冷却系统中循环的冷冻水，将有助于减少冷却需求带来的总体电力负荷。同样，加热效应是在空气压缩阶段产生的，进入可在冬季使用的储罐(介质)。”
阿拉米教授相信该项目可以彻底改变空调系统。“在同一装置中将储能与空调相结合解决了多个问题;首先，它为能源结构引入了强大的储能解决方案，其次，它利用了空调空气的热管理，最后这将自动减少空调电力负荷是阿联酋最大的能源消耗领域之一。”