Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Magazynowanie energii cieplnej w gaczu parafinowym (cz. 1)

Gacz parafinowy to  mieszanina węglowodorów otrzymywana przez wykrystalizowanie z olejowych destylatów ropy naft. (parafinowej)
Gacz parafinowy to mieszanina węglowodorów otrzymywana przez wykrystalizowanie z olejowych destylatów ropy naft. (parafinowej)
Petrochemgaz

W artykule opisano badania zasobnika ciepła, w którym czynnikiem magazynującym jest produkt odpadowy destylacji ropy naftowej – gacz parafinowy. Dzięki wykorzystaniu ciepła przemiany fazowej gaczu pojemność cieplna zasobnika wzrosła o ok. 60% w porównaniu z tradycyjnym zasobnikiem c.w.u. o tej samej objętości, w którym czynnikiem roboczym jest woda. Podano również wady i zalety zasobnika, w którym zamiast przepływu wody w wężownicach zanurzonych w gaczu zaproponowano jego bezpośrednie omywanie strumieniem wody. Wyniki badań omówione zostaną w części 2. artykułu („RI” nr 5/2010).

Problem energii i jej źródeł ma zasadnicze znaczenie dla rozwoju ludzkości. Wzrost zaludnienia i coraz bardziej konsumpcyjny charakter życia oraz gwałtowny rozwój techniczny wymuszają ciągły wzrost zapotrzebowania na energię. Ok. 80% zasobów energetycznych używanych obecnie to nieodnawialne źródła energii, czyli węgiel, ropa naftowa, gaz ziemny i uran.

Całkowite zasoby paliw naturalnych, zarówno znanych, jak i tych, które zostaną odkryte w przyszłości, wystarczą w przypadku węgla, ropy i gazu na odpowiednio 200, 100 i 150 lat. Te oszacowania wykonano przy założeniu, że wydobycie kopalin naturalnych nie wzrośnie. Jednak wzrost zużycia tych paliw już o 2%, co wydaje się bardzo ostrożnym założeniem, skraca czas ich wyczerpania się do odpowiednio 150, 55 i 70 lat [1, 2]. Wpływa to na konieczność szukania odnawialnych źródeł energii, których zasoby są teoretycznie niewyczerpalne.

Jednym z takich źródeł jest energia słoneczna, której ilość docierająca do powierzchni Ziemi powinna teoretycznie wystarczyć do pokrycia zapotrzebowania na energię wszystkich jej mieszkańców. Wykorzystywanie tej energii nie wiąże się z ingerencją w środowisko naturalne, gdyż jej pozyskanie nie jest związane z żadnymi odpadami, jednak energia słoneczna nie nadaje się do bezpośredniego wykorzystania ze względu na cykliczność i małą gęstość. Konieczna jest więc konwersja energii słonecznej w inne bardziej użyteczne jej formy i ich magazynowanie.

Najtaniej i najdogodniej magazynuje się energię cieplną i chemiczną. Jednak ze względu na niską sprawność konwersji energii słonecznej, w przypadku biomasy poniżej 2%, preferowane jest magazynowanie energii cieplnej. Sposobów magazynowania energii cieplnej jest bardzo dużo, jednak większość metod opiera się na magazynowaniu energii wysokotemperaturowej wykorzystującej ciepło właściwe cieczy lub ciał stałych, ciepło przemian fazowych i ciepło krystalizacji.

Magazynowanie energii

Magazynowanie jest konieczne, gdy istnieje różnica między zapotrzebowaniem na energię i jej dostarczaniem. Dotyczy to następujących przypadków:

  • stałe dostawy energii i wyraźny, w krótkim czasie, szczyt zapotrzebowania na nią (np. elektrownie wodne lub tradycyjny system energetyczny – indywidualni odbiorcy energii elektrycznej),
  • zmienne dostawy energii i zmienne zapotrzebowanie na nią (np. energia słoneczna z kolektorów – odbiorcy energii cieplnej),
  • zmienne w czasie dostawy energii i zmienne zapotrzebowanie na nią, ale z godzinowym przesunięciem czasowym (np. kolektory słoneczne – ogrzewanie ciepłej wody użytkowej),
  • zmienne w czasie dostawy energii i zapotrzebowanie na nią, ale z sezonowym przesunięciem czasowym (np. kolektory słoneczne – zimowe ogrzewanie pomieszczeń).

Energię można magazynować również wtedy, gdy istnieją znaczne ilości energii odpadowej (straty do otoczenia), którą można wykorzystać w innym czasie lub przez innego odbiorcę, a także gdy przesyłanie jej na duże odległości jest ekonomicznie
nieopłacalne.

Ilość możliwej do zmagazynowania energii zależy od pojemności magazynu oraz ilości energii, którą można zmagazynować w jednostce masy lub objętości materiału. Większa gęstość magazynowania energii powoduje obniżenie kosztów dzięki mniejszemu rozmiarowi magazynu i zmniejszeniu ilości materiału magazynującego. Czas jest również ważnym parametrem. Magazynowanie energii możemy podzielić na krótkoterminowe (godziny, doby, dni) i długoterminowe (miesiące, sezony, lata).

Przyjęto podział energii na: mechaniczną, elektromagnetyczną, elektryczną, cieplną, chemiczną i jądrową. Każdy z tych rodzajów może ulegać konwersji, ale nie wszystkie są jednakowo użyteczne. Energia mechaniczna, elektryczna, magnetyczna lub chemiczna (paliwa kopalniane) może być z łatwością przetwarzana w inny jej rodzaj, podczas gdy konwersja energii cieplnej jest ograniczona sprawnością obiegu Carnota. Energia może być magazynowana w każdej z wymienionych postaci, ale trzeba pamiętać o dobraniu magazynu tak, by podczas tego procesu nie występowała konwersja energii z jej postaci o wyższej użyteczności do niższej i aby nie traciła ona swojej egzergii [3, 4, 5, 6]. Podstawowe sposoby magazynowania różnych rodzajów energii przedstawiono w tabeli 1.

Magazynowanie energii cieplnej
Magazynowanie energii cieplnej jest najczęściej uzasadnione wtedy, gdy nie jest konieczna jej konwersja w inną postać. Do wyprodukowania jednostki kWh energii mechanicznej czy elektrycznej potrzeba wiele jednostek kWh zmagazynowanej
energii cieplnej. Stąd oprócz sprawności konwersji energii należy również uwzględnić sprawność jej magazynowania, co może wykazać nieopłacalność przedsięwzięcia.

Energię cieplną magazynuje się również wtedy, gdy w pobliżu jej występowania nie ma potencjalnych odbiorców, gdyż transport energii cieplnej na dalsze odległości, nawet w preizolowanych rurach, jest zbyt drogi.

Energia cieplna może być zmagazynowana przy wykorzystaniu:

  • ciepła właściwego cieczy i ciał stałych (zmiana pojemności cieplnej i temperatury czynnika magazynującego, np. złoża naturalne i sztuczne, zbiorniki wodne, formacje wodonośne itp.),
  • ciepła przemian fazowych (temperatura czynnika magazynującego prawie stała, np. hydraty soli, substancje organiczne, eutektyki i mieszaniny, lód),
  • odwracalności reakcji chemicznych i produkcji paliw.

Magazynowanie energii cieplnej jest stosowane dla szerokiego zakresu temperatur i pojemności cieplnych. W wielu opracowaniach magazynowanie to dzielone jest na trzy grupy: magazynowanie niskotemperaturowe: 100¸120°C, średniotemperaturowe: 120¸500°C i wysokotemperaturowe: powyżej 500°C. Na rysunku 1. przedstawiono zakresy temperatur różnych materiałów, które mogą być wykorzystane jako czynniki robocze w magazynach energii cieplnej, a w tabeli 2. zakresy temperatur magazynowanej energii oraz różne rodzaje jej zastosowań.

Na podstawie analizy istniejących i projektowanych układów do magazynowania energii cieplnej można stwierdzić, że do ogrzewania domków jednorodzinnych zależnie od ich kubatury i sposobu wykonania niezbędna jest pojemność od 360 do 1200 MJ, dla pomieszczeń hodowlanych 500¸3000 MJ, do ogrzewania pomieszczeń biurowych i kompleksów sklepów (dla osiedli) brane są pod uwagę pojemności 36 000¸360 000 MJ, a do celów przemysłowych powyżej 200 MJ.

   15.04.2010

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 



Jak osiągnąć 99% skuteczność bakteriobójczej w wentylacji » Któremu producentowi systemów grzewczych i wodociagowych zaufać »
bezpieczeństwo instalatora rury wielowarstwowe
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Zdradzamy sposób na projektowanie instalacji najwyższej jakości »

projektowanie

 



Z jakiego powodu tworzywa sztuczne zdominowały rynek wod-kan » Jak bez problemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
bezpieczeństwo instalatora pomoc w projektowaniu
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj bezpieczne systemy do dezynfekcji wody pitnej i basenowej » Jak zabezpieczyć wentylatory dachowe »
czysta woda wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Jaka pompa ciepła zwalcza bakterię Legionella »

pompy ciepła

 



Czy łatwo zainstalować podwieszaną toaletę » Z jakego powodu ta pompa wyprzedza przyszłość »
podwieszana toaleta pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
11/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 11/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Dobór wymienników płytowych
  • - Rekuperatory ścienne a prawo
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl