Wykorzystanie skoncentrowanego promieniowania słonecznego w warunkach polskich

Application of concentrated solar radiation in Polish conditions
Koncentrator promieniowania słonecznego na dachu budynku KZRE AGH
Koncentrator promieniowania słonecznego na dachu budynku KZRE AGH
K. Sornek

W poprzednich publikacjach [1, 2] przedstawiono możliwości zastosowania systemów koncentrujących opartych na soczewkach Fresnela. Tematem poniższego artykułu jest alternatywne rozwiązanie, w którym wykorzystuje się koncentratory zwierciadlane.

W Polsce coraz popularniejsze stają się instalacje wykorzystujące promieniowanie słoneczne, zwłaszcza kolektory służące do przygotowywania ciepłej wody użytkowej. Pod koniec 2011 r. łączna powierzchnia instalacji kolektorów słonecznych przekroczyła 90 ha, a roczny przyrost wyniósł ponad 20 ha.

Instalacje te przyczyniają się niewątpliwie do oszczędności paliw kopalnych i zmniejszenia emisji do środowiska, jednak coraz bardziej widoczne dla użytkowników stają się również mankamenty systemów tego typu, takie jak niska temperatura czynnika roboczego, nadpodaż ciepła w lecie czy konieczność stosowania kosztownej instalacji hydraulicznej ze zbiornikiem akumulacyjnym.

Przeczytaj: Sezonowe wykorzystanie energii słonecznej >>

Pierwsze dwa można w znacznym stopniu zniwelować dzięki wykorzystaniu skoncentrowanego promieniowania słonecznego. Przyjęło się, że w warunkach polskich technologia ta jest nieopłacalna i niepraktyczna – pogląd ten jest niewątpliwie uzasadniony w przypadku dużych instalacji, np. elektrowni heliotermicznych czy innych bazujących na różnych systemach koncentracji.

Czy panele fotowoltaiczne sprawdzą się w systemie zasilania budynku w energię elektryczną?

Dowiesz się podczas konferencji "Zespołu prądotwórcze i zasilacze UPS w systemach zasilania budynków w energię elektryczną".

Kolejna edycja już w 2016 roku.

SPRAWDŹ >>

W Polsce liczba godzin bezpośredniego promieniowania słonecznego nie jest duża – ok. 1600 godzin rocznie. Jednak zasób ten można efektywnie wykorzystać w przypadku małych instalacji poprzez połączenie koncentratora z instalacją zwykłych kolektorów słonecznych czy też zastosowanie go jako samodzielnej jednostki. Pozwala to uzyskać czynnik grzewczy o wyższej temperaturze i wykorzystać go np. do celów chłodniczych w układach chłodziarek absorpcyjnych.

Przeczytaj: Magazynowanie energii słonecznej. Nowe systemy >>

Przykłady rozwiązań stosowanych na świecie

Istnieje wiele rozwiązań i zastosowań małych systemów koncentrujących, ale układy hybrydowe nisko- i wysokotemperaturowe nie są zbyt popularne. Przy odpowiedniej konfiguracji mogą mieć jednak wiele zalet. Przykładem może być rozwiązanie opracowane w Chinach – koncentrator słoneczny o charakterystycznej formie tuby.

W urządzeniu tym promieniowanie słoneczne odbija się od ścianek leja w kierunku dolnego otworu, przez który, już skupione, kierowane jest do tzw. pieca solarnego. Pomimo że system ten ma jedynie ręczny układ śledzenia położenia słońca, temperatura wewnątrz pieca osiąga nawet 250°C przy wysokim natężeniu promieniowania słonecznego, ok. 850 W/m2 [3].

Urządzenie to połączono z łatwo dostępnymi kolektorami słonecznymi (rys. 1). Czynnik roboczy przepływał przez kolektory próżniowo­‑rurowe o powierzchni 3 m2 i kierowany był do pieca solarnego połączonego z tubalnym koncentratorem słonecznym. Na końcowym etapie czynnik oddawał uzyskane ciepło do zbiornika z wodą – w ciągu 10–17 minut można było zagotować ok. 4–8 kg wody [4].

Wstępne wyniki polskich badań

Na Wydziale Energetyki i Paliw AGH skonstruowano koncentrator promieniowania słonecznego, w którym wykorzystano lustro paraboliczne o średnicy 1,2 m oraz folię odbijającą (fot. 1). Na rys. 2 pokazano schemat budowy czaszy koncentratora.

Aktywna powierzchnia koncentratora wynosi ok. 2,4 m2, układ wyposażono w dwa ogniska usytuowane w odległości ok. 70 i 85 cm od powierzchni lustra. Współpracuje on z układem obrotowym śledzącym położenie słońca, w którym elementami wykonawczymi są dwa silniki liniowe o obciążeniu dynamicznym 1000 N i statycznym 3400 N dla wykonywania obrotu w kącie azymutu oraz odpowiednio 8000 N i 15 000 N dla zmiany kąta elewacji.

Za śledzenie położenia słońca odpowiada układ elektroniczny w trybie sterowania astronomicznego (położenie wyliczane jest przy pomocy odpowiednich algorytmów). Waga całkowita układu wraz z odbiornikami promieniowania wynosi ok. 100 kg.

Pomiar temperatury w ognisku

Dokładne pomiary i rejestracja temperatury wymagają zastosowania bardzo kosztownego sprzętu pomiarowego. Przy zastosowaniu zwykłych termopar otrzymano ok. 1400°C, jednak urządzenia te ulegały zniszczeniu podczas badania. O wysokiej temperaturze świadczy np. topnienie metalu (stali) i zjawisko wypalania dziur w rurach stalowych (fot. 2). Układ tego typu może być z pewnością wykorzystywany do topienia metali lub ich cięcia.

Konwersja na pracę mechaniczną – silnik Stirlinga

Wysokotemperaturowe ciepło można łatwo przekonwertować na inne formy energii – np. pracę mechaniczną. W tym wypadku wykorzystano specjalnie skonstruowany model silnika Stirlinga z „gorącym końcem”, który można umieścić w pobliżu ogniska koncentratora. Temperatura i przesyłany strumień ciepła okazały się wystarczające do uruchomienia modelu.

Czytaj dalej: Wykorzystanie koncentratora do dostarczania światła >>

   26.12.2012
dr hab. inż.  Mariusz Filipowicz
dr hab. inż.  Mariusz Filipowicz
Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Energetyki i Paliw, Katedra Zrównoważonego Rozwoju Energetycznego więcej »
mgr inż.  Krzysztof Sornek
mgr inż.  Krzysztof Sornek
Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Energetyki i Paliw, Katedra Zrównoważonego Rozwoju Energetycznego więcej »
mgr inż.  Mateusz Szubel
mgr inż.  Mateusz Szubel
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw, Kraków więcej »
 Michał Tomski
 Michał Tomski
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw Katedra Zrównoważonego Rozwoju Energetycznego, Kraków więcej »
 Maciej Gastoł
 Maciej Gastoł
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw Katedra Zrównoważonego Rozwoju Energetycznego, Kraków więcej »
 Estera Bożek
 Estera Bożek
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw Katedra Zrównoważonego Rozwoju Energetycznego, Kraków więcej »

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Jak uzyskać do 5000 zł za polecenie instalacji na gaz »

ogrzewanie na gaz


 

Który grzejnik wybrać? Aluminiowy czy stalowy »

grzejniki aluminiowe czy stalowe


 


Zaprojektuj niezawodne instalacje w budynku »

Czy wiesz, jakich błędów unikać przy instalacji? »

zawory antyskażeniowe
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


 Jak zapewnić skuteczny monitoring parametrów środowiskowych w pomieszczeniach medycznych »

izolacje w instalacji


 


Czy bezdotykowy design stanie się standardem? »

Jak zminimalizować stratę energii w układach wentylacyjnych »
armatura bezdotykowa
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Skróć czas montażu i uruchomienia układu mieszającego nawet o 50% »

uklad mieszający projektowanie



Jak zadbać o higienę w miejscach publicznych »

Na której platformie znajdziesz niezbędne narzędzia dla instalatora »
 
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Co zrobić kiedy nie możesz pozbyć się wody z wycieku »

wyciek z rury


 


Jaki wybrać płyn do instalcji w przemyśle spożywczym »

Od czego zacząć, gdy chcesz zabezpieczyć hale przemysłowe przed pożarem »
panele fotowoltaiczne ochrona przed pożarem
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Jak zabezpieczyć dylatację przed pożarem »

dyletacja

 



Do 77% oszczędności na zużyciu energii »

Z poradnika hydraulika - gdzie kupisz sprawdzony sprzęt »

cichy oszczedny klimatyzator hydraulik
jestem na bieżąco » korzystam z wiedzy »

 


Jakich elemntów potrzebujesz do projektu fotowoltaicznego »

alternatywne zrodla energii


 


Które pompy ściekowe mogą być stosowane na dużej głębokości » Upały dają się we znaki! Co lepsze? Centrala wentylacyjna czy rooftop? »
kanalizacja wentylatory
wiem więcej » poznaj dziś »

 


Czy pompa ciepła się opłaca »

alternatywne zrodla energii


 


Poznaj metody na oszczędność wody »

W czym tkwi sedno w projektowaniu instalacji grzewczej »
produkcja studni wodomierzowych
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Co osuszy powierznię do 80 m² »

osuszanie pomieszczeń


 

 


Ekspert Budowlany - zlecenia

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
10/2021

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 10/2021
W miesięczniku m.in.:
  • - Zmiany klimatyczne a ogrzewanie
  • - Rekomendacje dla central basenowych
Zobacz szczegóły

Bezpłatny newsletter

Mamy dla Ciebie prezent 


Wystarczy,

że zapiszesz się na newsletter,
a otrzymasz link do

e-book

" Kotły na biomasę i biopaliwa "

Zapisuję się »

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