« Wróć 

Mamy przyjemność przedstawić

doświadczalny system grzewczy
wykorzystujący kolektory słoneczne i gruntowy akumulator energii cieplnej
wykonany w Kozienicach.

Wstęp

Konieczność ochrony środowiska naturalnego spowodowała wzrost zainteresowania wykorzystaniem energii odnawialnej. Opracowywane są coraz efektywniejsze technologie pozyskiwania energii odnawialnej.

Występująca dominacja chemicznych paliw kopalnych jako źródła energii pierwotnej powoduje wiele negatywnych skutków przyrodniczych i gospodarczych. Doprowadziło to do wzrostu zainteresowania alternatywnymi źródłami energii ze szczególnym naciskiem, na odnawialne źródła energii (OZE) oraz zwiększeniem efektywności przetwarzania energii.

W ostatnich latach obserwuje się wdrażanie coraz bardziej efektywnych technologii pozyskiwania energii odnawialnej. W praktycznych zastosowaniach najpoważniejszym problemem jest sezonowy i losowy charakter tych źródeł energii. Wzajemne dopasowanie wydajności źródła energii do również zmiennego zapotrzebowania na energię to właściwie jest problem efektywnego magazynowania energii. Jednym ze sposobów taniego magazynowania energii cieplnej w ilości mającej znaczenie gospodarcze są akumulatory gruntowe.

Światowe badania i wykonane instalacje demonstracyjne wskazują na możliwość odzyskania nawet do 85 % energii w cyklu rocznym. Niezależnie od możliwości zastosowania sezonowego magazynowania w systemach wykorzystujących energię odnawialną, bardzo ważnym kierunkiem zastosowań jest wykorzystywanie energii odpadowej powstającej w niektórych procesach technologicznych. W takich przypadkach możliwe jest wykorzystanie akumulatora energii w cyklach dostosowanych do charakteru procesu technologicznego. w zależności od charakteru danego procesu technologicznego. W rejonach gdzie upowszechnią się systemy wykorzystywania energii odnawialnej i odpadowej, zmniejszać się będzie stopień degradacji środowiska naturalnego.

Ważnym zagadnieniem efektywnego magazynowania energii cieplnej jest odpowiednie dopasowanie wydajności jej źródła do zapotrzebowania na nią. Istotne staje się opracowanie efektywnego narzędzia prognostycznego do szacowania ilości energii cieplnej dla różnych wariantów działania systemu magazynowania jej w gruncie. Kluczowe są odpowiedzi na pytania o długość fazy magazynowania i odbioru energii, rozmiary akumulatora oraz wpływ parametrów termodynamicznych gruntu.

Bezpośrednie wykorzystanie promieniowania słonecznego w przyszłym stuleciu może osiągnąć 20% globalnego zużycia energii. Będzie to możliwe dzięki:

Do produkcji takiej ilości energii jaką obecnie zużywa cały świat elektrownia słoneczna o sprawności 10% zajęłaby 1/3 powierzchni Sahary, potrzeby Polski zaspokoiłaby elektrownia słoneczna o takiej samej sprawności zajmująca kwadrat o boku 70 km - to jest 1,6% powierzchni kraju (przy uwzględnieniu mniejszego nasłonecznienia).

W szerokości geograficznej Europy środkowej promieniowanie na płaszczyznę kolektora pochyloną pod kątem 45° w kierunku południowym wynosi rocznie 1200 kW/m2.

Najlepsze kolektory płaskie znajdujące się obecnie na rynku mają średnią sprawność 35-50%. W ten sposób ilość ciepła brutto na wyjściu kolektora wynosi 400-600 kW/m2, a użytkowa ilość ciepła netto przy uwzględnieniu strat wynosi 200-300 kWh/m2 rocznie, co należy brać pod uwagę przy ustalaniu zapotrzebowania na powierzchnię kolektorów.

Mając to na uwadze zarówno Unia Europejska w ramach realizacji strategii sformułowanej w Białej Księdze EU z listopada 1997 r. oraz wynikających z niej Dyrektyw Komisji Europejskiej jak i Stany Zjednoczone Ameryki Północnej w ramach programu CCTI ze stycznia 1998 r. w zdecydowany sposób dążą do zwiększenia udziału OZE w produkcji energii oraz poprawy efektywności jej przetwarzania. Strategia Rozwoju Energetyki Odnawialnej przyjęta przez Radę Ministrów 5 września 2000 zakłada zwiększenie udziału OZE w bilansie energii pierwotnej w Polsce do 7.5 % w 2010 roku oraz 14 % w 2020 roku oraz od 7.5 % do 12.5 % w bilansie produkcji energii elektrycznej w 2010 roku w zależności od scenariusza rozwoju. Jeżeli nastąpią jakiekolwiek zmiany w przedstawionych wartościach to będą one na korzyść OZE, bowiem strategia Unii Europejskiej zakłada 12 % udział OZE w bilansie energii pierwotnej. Również odnośnie udziału OZE w bilansie produkcji energii elektrycznej w 2010 roku najbardziej prawdopodobna jest realizacja scenariusza przewidującego wartość 12.5 % bowiem taką przewiduje Dyrektywa Komisji Europejskiej.

W rocznym cyklu pracy systemu można wyróżnić dwie zasadnicze fazy:

Cel ekperymentu

Oszacowanie ilości energii jaką można zmagazynować w odwiertach głębinowych w okresach ?nadmiaru? energii cieplnej dla celów ich wykorzystania w okresie zimowym

W okresie marzec-październik akumulacja energii następuje w dwóch fazach: w czasie trwającego promieniowania słonecznego za pomocą kolektorów słonecznych oraz nocą odbierając zakumulowaną energię cieplną z terenu pod którym ułożono wymiennik płaski. Na podstawie odczytów z czujników temperatury sterownik samoczynnie przełącza źródło, z którego ma być pobierana energia. W okresie listopad-luty również następują niewielkie zyski energetyczne z kolektorów słonecznych, ich poziom nie przekracza 7% w skali roku.

Energia jest pobierana z akumulatora gruntowego za pomocą przepływającej mieszaki glikolu z wodą do kolektora płaskiego. Ze względu na niskie różnice temperatur pomiędzy odwiertem, a kolektorem płaskim wymagany jest ciągły przepływ. Zużycie energii wynosi na poziomie 1.5W 2W/m2. Roczny koszt zużytej energii dla systemu nie przekracza 6zł/m2.

Dla terenów zielonych dodatkową korzyścią jest ograniczone zużycie wody do podlewania murawy. Latem temperatura warstwy ziemi pod trawą jest nieustannie schładzana ograniczając odparowywanie wody w dzień, a w chłodniejsze noce powoduje efekt roszenia. W naszej instalacji testowej murawa nie jest podlewana w ogóle utrzymując piękny zielony kolor przez cały rok bez śladów wskazujących na wysuszenie.

Należy się spodziewać, iż w większości przypadków akumulatory energii w oparciu o sondy głębinowe współpracujące z pompami ciepła poprawią ich współczynnik sprawności (COP) o ponad 10%. Każdy jeden stopień więcej dla temperatury zasilania pompy ciepła w zakresie 0-10oC to poprawa współczynnika sprawności o około 3.5%. W normalnych układach temperatury zasilania pomp ciepła z sond głębinowych wahają się w początkach sezonu grzewczego w granicach 6-8oC spadając w jego końcu do poziomu 3-6oC. Instalacje takie wspomagane kolektorami słonecznymi charakteryzują się wzrostem temperatur zasilania na początku sezonu do 8-11oC i 6-8oC w jego końcu. Dodatkową korzyścią jest możliwość grzania c.w.u. w okresach największego promieniowania słonecznego.

Opis instalacji

Instalacja składa się z czterech podstawowych elementów:

  1. Dwa odwierty głębinowe po 96 m każdy
  2. Instalacja trzech kolektorów słonecznych o łącznej powierzchni 6m2.
  3. Instalacji pod powierzchnią trawnika na głębokości cm z rur PE o średnicy 25mm
  4. Dwóch sterownika mikroprocesorowych, do których podłączono 20 czujników temperatury, licznik energii, przepływomierz, stany punktów takich jak zawór kolektora słonecznego, pompa obiegowa.

Sterownik dokonuje na bieżąco:

Wykaz czujników temperatury:

Schemat instalacji

Schemat instalacji

Przedstawiony system ogrzewania z wykorzystaniem kolektorów słonecznych i gruntowego akumulatora energii cieplnej ma charakter eksperymentalny jak również demonstracyjny. Zainteresowani zastosowaniem podobnych rozwiązań mogą bezpośrednio zapoznać się z systemem oraz uzyskać dodatkowe informacje i wskazówki. Obliczone wskaźniki kosztów eksploatacyjnych dla systemu są obiecujące. Autorzy projektu opracowali projekt dalszej rozbudowy systemu i jego unowocześnienia. Przewiduje on zastosowanie pomp ciepła i central wentylacyjnych z rekuperacją ciepła oraz usprawnienie systemu pomiarowego i udostępniania danych.

«  Wróć 

© 2004-2005, Solis Sp. z o.o.
Valid (X)HTML Valid CSS