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

Domowe minielektrownie

Fot. 1. Hotel Split w Czechach, w którym zastosowano silnik spalinowy do produkcji ciepła na potrzeby c.o., c.w.u. i basenu
Fot. 1. Hotel Split w Czechach, w którym zastosowano silnik spalinowy do produkcji ciepła na potrzeby c.o., c.w.u. i basenu
[3]

Scentralizowana produkcja energii elektrycznej w elektrowniach, zwłaszcza spalających paliwa kopalne, w tym węgiel, jest kosztowna i obarczona dużymi stratami na przesyle. Średnia sprawność wytwarzania wynosi obecnie w UE 45,5%. Nadzieję na poprawę upatruje się w produkcji energii elektrycznej i ciepła w skojarzeniu w urządzeniach małej mocy, co będzie wymagać m.in. budowy systemu energetyki rozproszonej.

W obecnej sytuacji ekonomicznej na świecie, w obliczu wysokich cen paliw i ich ograniczonych zasobów oraz związanej ze spalaniem emisji gazów i pyłów, kładzie się nacisk na energooszczędność i energoefektywność oraz wykorzystanie odnawialnych źródeł energii.

Przeczytaj także: Mikro- i minigeneracja - idea i urządzenia >>

Nowe technologie wprowadzane na rynek wskazują na duży potencjał redukcji strat w energetyce. Coraz popularniejsze stają się alternatywne źródła energii, które pozwalają obniżyć koszty przy wysokiej sprawności jej wytwarzania, ale decyzja o ich zastosowaniu musi zostać dokładnie przemyślana.

Na przykład pompy ciepła umożliwiają sprawne ogrzewanie budynków, a także zaopatrywanie w c.w.u., jednak nie dla każdej strefy klimatycznej jest to rozwiązanie korzystne. Z kolei wykorzystanie kolektorów słonecznych związane jest ze zmiennym, sezonowym natężeniem promieniowania.

Rozwiązanie w skali mikro

Mikrokogeneracja to produkcja energii elektrycznej i cieplnej w skojarzeniu oparta na małych jednostkach wytwórczych o mocy od kilkunastu do kilkuset kW. Przy zastosowaniu chłodziarek absorpcyjnych możliwe jest również wytwarzanie chłodu. Urządzenia te wykorzystują lokalnie dostępne paliwa, takie jak biopaliwa lub gaz [6].

Najważniejszą zaletą mikrokogeneracji jest wysoka efektywność produkcji energii cieplnej i elektrycznej przy zachowaniu ciągłości dostaw. Jest to dobre rozwiązanie dla budynków jedno- i wielorodzinnych, podmiejskich i wiejskich obiektów użyteczności publicznej i rekreacyjnych oraz gospodarstw, a także zakładów przemysłowych.

Obecna sieć energetyczna wymaga modernizacji i dostosowania do nowych wymagań i funkcji, w tym do standardu tzw. sieci inteligentnej, dlatego najlepiej zużywać energię w miejscu jej powstawania.

Co można wykorzystać?

Do napędu urządzeń wytwarzających energię elektryczną w skali mikro stosowane są m.in. silniki spalinowe iskrowe oraz wysokoprężne. Takie generatory prądu elektrycznego są zsynchronizowane z siecią elektryczną. Urządzenia wyposażone są również w wymiennik ciepła, który pozwala na wykorzystanie powstającego podczas spalania ciepła i tym samym zwiększa efektywność wytwarzania energii.

W takich urządzeniach automatyka regulacyjna i pomiarowa umożliwia stałą kontrolę zużycia paliwa oraz pracy układu [1]. Ze względu na osiąganą sprawność całkowitą 80–90% i wytwarzania energii elektrycznej sięgającą 40% oraz niskie nakłady inwestycyjne mogą one znaleźć zastosowanie w systemach o małej mocy.

Są już dostępne urządzenia odpowiednie dla domów jednorodzinnych. Na przykład urządzenie kogeneracyjne XRGI 6 (rys. 1) zasilane gazem ziemnym lub LPG umożliwia pozyskanie od 8 do 13,5 kW mocy cieplnej oraz od 2,5 do 6 kW energii elektrycznej [8]. Ogólna sprawność to 92% przy sprawności elektrycznej 28%.

Silniki spalinowe są szeroko stosowane w urządzeniach kogeneracyjnych. Przykładem jest hotel Split w Czechach, gdzie taki układ wytwarza rocznie 400 GJ ciepła wykorzystywanego na potrzeby c.o. i c.w.u. oraz do ogrzania basenu, a także 30 kW energii elektrycznej (fot. 1) [3].

Innym rodzajem urządzeń wykorzystywanych w mikrokogeneracji są mikroturbiny. Zasada ich działania opiera się na obiegu Braytona-Joule’a. Paliwo spalane jest w komorze w obecności dostarczonego sprężonego powietrza. Gorące gazy napędzają turbinę pracującą na jednym wale ze sprężarką. Nadwyżki energii z turbiny wykorzystywane są do produkcji elektryczności.

Ciepło odpadowe zużywane jest do podgrzewania wody na cele c.o. oraz c.w.u., a wymiennik regeneracyjny pozwala ogrzać powietrze do spalania, zwiększając tym samym wydajność procesu (rys. 2). Do głównych zalet tego rozwiązania należą bezobsługowa praca oraz automatyczny rozruch. Dodatkowo prosta konstrukcja zmniejsza ryzyko awarii.

Mikroturbiny mogą być zasilane gazem ziemnym lub płynnym, olejem napędowym, a także biogazem [6]. Znajdują zastosowanie szczególnie w pobliżu składowisk śmieci, oczyszczalni ścieków czy zakładów produkcji spożywczej.

Na polskim rynku pojawiły się niedawno mikroturbiny Capstone (rys. 3) pracujące bezolejowo dzięki technologii łożyskowania powietrznego. Łożysko nie ma kontaktu z wałem, jest izolowane warstwą powietrza wytwarzaną przez turbinę. Takie urządzenie zasilane gazem ziemnym ma sprawność wytwarzania energii elektrycznej na poziomie 25% przy maksymalnej mocy 28 kW [2].

Nowoczesne wyposażenie dla domu, hotelu, biura
ZOBACZ >>

Przeczytaj więcej: Mikroturbiny Capstone >>

W jednym z centrów rekreacji w Londynie zastosowanie tej formy mikrokogeneracji pozwoliło uzyskać 150 kW mocy przeznaczonej na c.o. i c.w.u., a także 80 kWe energii elektrycznej. Inwestycja zwróciła się po 4 latach [5].

Kolejną technologią stosowaną w mikrokogeneracji jest silnik Stirlinga. Jest to silnik cieplny ze spalaniem zewnętrznym. Dostarczane ciepło powoduje rozprężanie krążącego wewnątrz układu gazu i ruch tłoka. Po przejściu do strefy zimnej gaz oddaje ciepło i zmniejsza swoją objętość. Praca tłoka „zimnego” i „gorącego” napędza generator.

Przeczytaj także: Współczesne zastosowania maszyn Stirlinga >>

Temperatury spalin mieszczą się w zakresie 250–300°C, co wpływa na niską emisję zanieczyszczeń [11]. Ze względu na wykorzystanie zewnętrznego źródła ciepła może być on zasilany dowolnym paliwem, zapewnia cichą pracę oraz stałą kontrolę procesu spalania, a także redukcję kosztów energii przy wysokiej sprawności jej wytwarzania. Dzięki kompaktowym wymiarom silniki te sprawdzają się w budownictwie jedno- i wielorodzinnym, można je zamontować nawet w kuchni.

Przykładem urządzenia mikrokogeneracyjnego z silnikiem Stirlinga jest Vitotwin 350-F (rys. 4) zasilany gazem ziemnym lub płynnym. Moc agregatu mikrokogeneracyjnego waha się od 3,5 do 5,3 kWth, przy łącznej mocy od 3,6 do 26 kW.

Czytaj dalej: Przyszłość mikrokogeneracji >>

   04.10.2013

Komentarze

(1)
Andy | 16.10.2013, 22:42
Interesujące , ciekawe czy w domu jednorodzinnym byłoby to opłacalne
   1 / 1   

Wybrane dla Ciebie

 



Jak zapewnić bezpieczeństwo prac serwisowych » 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