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

Analiza opłacalności systemu trójgeneracji w budynku sanatoryjnym

Profitability analysis of the trigeneration system in a sanatorium building
Schemat systemu kogeneracyjnego z silnikiem spalinowym
Schemat systemu kogeneracyjnego z silnikiem spalinowym
Rys. archiwum autorów (M. Jarosiński, A. Grzebielec)

Stosowanie systemów trójgeneracyjnych ma aspekty ekologiczne i ekonomiczne. Opłacalność takich inwestycji rośnie wraz ze wzrostem cen energii elektrycznej i stabilizacją cen gazu. Prognozy cen energii elektrycznej wskazują na wzrosty, także w odniesieniu do dużych odbiorców, i tym samym w kolejnych latach inwestycje takie będą coraz częściej rozpatrywane jako alternatywa dla dotychczasowych standardowych rozwiązań zaopatrywania obiektów w prąd, ciepło i chłód.

Ideą trójgeneracji jest jednoczesna konwersja energii pierwotnej zawartej w paliwie (np. w gazie ziemnym) w ciepło, energię elektryczną oraz chłód. Jest to niejako rozwinięcie technologii kogeneracyjnej, w której z energii pierwotnej uzyskuje się jednocześnie ciepło i energię elektryczną. Systemy kogeneracyjne są powszechnie stosowane od kilkunastu lat. Mogą mieć bardzo różną moc, od kilkudziesięciu kWe w małych modułach, do kilkuset MWe w blokach elektrociepłowni.

Podstawową zaletą systemów kogeneracji i trójgeneracji jest ich wysoka sprawność, rzędu 80–95%. Przy standardowej produkcji energii elektrycznej niecałe 40% energii zawartej w paliwie zamieniane jest w energię elektryczną, reszta włożonej energii jest tracona [14, 11]. Natomiast w układach kogeneracyjnych pozostała część energii zamieniana jest w ciepło, a przy trójgeneracji także w chłód.

W artykule skupiono się na mniejszych jednostkach. Kogeneracja jest szeroko stosowana w małych jednostkach wytwórczych energetyki rozproszonej. Energia w nich wyprodukowana trafia w pierwszej kolejności do lokalnego odbiorcy [4], a nadwyżka energii elektrycznej odsprzedawana jest do lokalnych sieci dystrybucyjnych. Możliwa jest również sprzedaż ciepła do lokalnych sieci ciepłowniczych bądź bezpośrednio do innych zainteresowanych odbiorców.

Do największych zalet rozproszonej produkcji energii naeżą:

  • możliwość korzystania z lokalnych zasobów energetycznych (np. biomasa, biogaz),
  • możliwość produkcji chłodu (trójgeneracja),
  • redukcja strat przesyłowych,
  • zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego poprzez dywersyfikację źródeł,
  • redukcja emisji zanieczyszczeń [10].

Dodatkową zaletą energetyki rozproszonej, w tym małej kogeneracji, jest sprzyjająca jej polityka [2, 15].

Takie wytwarzanie energii wspierane jest przez Unię Europejską szeregiem dyrektyw, w tym dyrektywą 2004/8/WE w sprawie promocji kogeneracji. Również krajowe przepisy wspierają energetykę rozproszoną [6, 17] – przykładem niech będzie wprowadzenie systemu świadectw pochodzenia energii elektrycznej (tzw. certyfikatów).

Świadectwa pochodzenia energii z kogeneracji (żółte certyfikaty) są realnym wsparciem dla wysokosprawnych źródeł kogeneracyjnych o mocy elektrycznej poniżej 1 MW.

Czytaj też: Domowe minielektrownie >>>

Podstawowymi urządzeniami stosowanymi w małych układach kogeneracyjnych są silniki spalinowe. Agregaty prądotwórcze na bazie silników spalinowych nadbudowane węzłem ciepłowniczym stanowią serce układów kogeneracyjnych zasilanych gazem ziemnym lub biogazami. Silniki takie pracują zazwyczaj w zakresie mocy od kilkunastu kWe do nawet kilku MWe.

Działanie takiego układu kogeneracyjnego jest proste:

  • spalinowy silnik tłokowy napędza generator energii elektrycznej;
  • ciepło z układu chłodzenia oraz smarowania silnika jest wykorzystywane do podgrzania ciepłej wody;
  • ciepło z wylotu silnika, w zależności od zastosowanej technologii, można wykorzystać do produkcji pary dla procesów technologicznych, a także do podgrzania wody dla celów ciepłowniczych.

Schemat modułu kogeneracyjnego opartego na silniku tłokowym pokazano na rys. 1 [1, 7, 8].

Rys. 1. Schemat systemu kogeneracyjnego z silnikiem spalinowym; rys. archiwum autorów (M. Jarosiński, A. Grzebielec)
Rys. 1. Schemat systemu kogeneracyjnego z silnikiem spalinowym; rys. archiwum autorów (M. Jarosiński, A. Grzebielec)

Urządzeniem pozwalającym zamienić układ kogeneracyjny w trójgeneracyjny jest agregat absorpcyjny, zwany również chillerem absorpcyjnym [3, 5].

Agregaty absorpcyjne charakteryzują się prostą konstrukcją i bardzo małym zużyciem energii elektrycznej w porównaniu z urządzeniami sprężarkowymi [13]. Jednak w zależności od temperatury odparowania czynnika chłodniczego chłodziarka absorpcyjna może mieć nawet kilkukrotnie większe zużycie energii niż urządzenie sprężarkowe [9, 16]. Przy dostępie do taniego ciepła, będącego często „odpadem” z innych procesów technologicznych, oraz coraz droższej energii elektrycznej wykorzystanie urządzeń absorpcyjnych staje się coraz korzystniejsze [12].

Typowe parametry pracy jednostopniowych urządzeń absorpcyjnych to:

  • temperatura zasilania minimum 85–90°C,
  • sprawność 0,5–0,8,
  • temperatury wody chłodzącej 25/40°C,
  • temperatury wody lodowej 6–7/12–14°C.

Literatura

  1. Chorowski M., Trigeneracja – zalety i ograniczenia, Politechnika Wrocławska, 2014.
  2. Chwieduk D., Some aspects of energy efficient building envelope in high latitude countries, „Solar Energy” 133 (2016), p. 194–206.
  3. Cyklis P., Duda R., The control system of the ecological hybrid two stages refrigerating cycle, 1st International Conference on The Sustainable Energy and Environment Development (SEED 2016), E3S Web of Conferences 10 (2016), DOI: 10.1051/e3sconf/20161000018.
  4. Gagan J., Smierciew K., Lukaszuk M., Butrymowicz D., Investigations of thermal performance of ejection refrigeration system driven by low grade heat 130, 2018, p. 1121–1138, DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2017.11.093.
  5. Grzebielec A., Rusowicz A., Szelągowski A., Air purification in industrial plants producing automotive rubber components in terms of energy efficiency, „Open Engineering” 7 (1) (2017), p. 106–114, DOI: 10.1515/eng-2017-0015.
  6. Jędrzejuk H., Dybiński O., The influence of a heating system control program and thermal mass of external walls on the internal comfort in the Polish climate, 6th International Building Physics Conference (IBPC 2015), „Energy Procedia” 78 (2015), p. 1087–1092, DOI: 10.1016/j.egypro.2015.11.058.
  7. Kalina J., Skojarzone wytwarzanie ciepła, zimna i energii elektrycznej w systemach trójgeneracyjnych aspekty techniczne i ekonomiczne, „Kogeneracja w energetyce przemysłowej i komunalnej”, s. 225–244, seminarium, Instytut Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej, Gliwice 2003.
  8. Kiciński J., Lampart P., Kogeneracja w dużej i małej skali, „Acta Energetica” 2 (2009), s. 21–28.
  9. Kuczyński W., Charun H., Bohdal T., Modeling of temperature instabilities during condensation of R134a refirgerant in pipe minichannels, „International Journal of Heat and Mass Transfer” 111 (2017), p. 83–93, DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.03.001.
  10. Mohammadi K., McGowan J.G., Thermodynamic analysis of hybrid cycles based on a regenerative steam Rankine cycle for cogeneration and trigeneration, „Energy Conversion and Management” 158 (2018), p. 460–475, DOI: 10.1016/j.enconman.2017.12.080.
  11. Nikolaidis P., Poullikkas A., A comparative review of electrical energy storage systems for better sustainability, „Journal of Power Technologies” 97 (3) (2017), p. 220–245.
  12. Rashidi J., Yoo C., A novel Kalina power-cooling cycle with an ejector absorption refrigeration cycle: Thermodynamic modelling and pinch analysis, „Energy Conversation and Management” 162 (2018), p. 225–238, DOI: 10.1016/j.enconman.2018.02.040.
  13. Reszewski S., Rowiński S., Instalacje chłodnicze do celów klimatyzacji z wykorzystaniem akumulacyjnej chłodni wody, „Chłodnictwo” 53 (1) (2018), s. 36–43, DOI: 10.15199/8.2018.1.4
  14. Ruciński A., Rusowicz A., Rucińska K., Identyfikacja spektralna gazowych i stałych odpadów z przetwórstwa gumy, „Przemysł Chemiczny” 7 (2016), s. 1325–1329, DOI: 10.15199/62.2016.7.9.
  15. Sikora M., Bohdal T., Modeling of pressure drop during refrigerant condensation in pipe minichannels, „Archives of Thermodynamics” 38 (4) (2017), p. 15–28, DOI: 10.1515/aoter-2017-0022.
  16. Szelągowski A., Aspekty prawne i techniczne stosowania czynnika CO2 w instalacjach chłodniczych, „Aparatura Badawcza i Dydaktyczna” 22 (2017), s. 269–276.
  17. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 25 kwietnia 2017 r. w sprawie sposobu obliczania danych podanych we wniosku o wydanie świadectwa pochodzenia z kogeneracji oraz szczegółowego zakresu obowiązku potwierdzania danych (DzU 2017, poz. 834).
  18. International Energy Agency, LCOE Calculator – Methodology, assumption and guideline.

W artykule:

• Zalety rozproszonej produkcji energii
• Analiza zapotrzebowania na ciepło, energię elektryczną oraz chłód
• Dobór chłodziarki absorpcyjnej i agregatu kogeneracyjnego
• Analiza ekonomiczna

streszczenie

W artykule opisano propozycję zastosowania trójgeneracji w budynku sanatorium „Rolnik” w Nałęczowie. Ze względu na uwarunkowania prawne zaproponowano dwa warianty trójgeneracji, które w pierwszej kolejności mają pokryć całkowite zapotrzebowanie budynku na energię elektryczną. Analiza ekonomiczna pokazuje, że takie rozwiązanie będzie w perspektywie 10-letniej opłacalne jedynie przy wsparciu systemowym (np. żółtych certyfikatów).



abstract

The article presents a proposition of application of tri-generation system in sanatorium building „Rolnik” in Nałęczów. Considering the legislation aspects two solutions of the system have been taken into account. In both of them main goal is to fulfill the electric energy demand for the building. Economic evaluation shows that the payback period meets the 10 years requirement only if financial support is provided.


 

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[energia,trójgeneracja,kogeneracja]

   30.10.2018
Dostęp do pełnej treści tego artykułu jest BEZPŁATNY, wymaga jednak zalogowania.
Logowanie
zapomniałem hasła
Załóż konto
Jeśli nie masz jeszcze Konta Użytkownika - prosimy o wypełnienie formularza rejestracyjnego. Czas potrzebny na założenie Konta Użytkownika to max. 1 minuta.
Chcę założyć konto użytkownika
Dlaczego warto założyć konto użytkownika?
otrzymujesz bezpłatny dostęp do wielu przydatnych informacji: artykułów znanych ekspertów, przeglądów produktów, porad i raportów
co tydzień otrzymasz bezpłatny Newsletter informujący o nowych artykułach, produktach i wydarzeniach związanych z izolacjami i rynkiem budowlanym
będziesz miał możliość brania udziału w konkursach z cennymi nagrodami
utworzysz swój Profil, dzięki któremu będziesz mógł brać udział w dyskusjach na Forum, wymieniać się poglądami z innymi użytkownikami oraz pisać opinie i komentarze
będziesz otrzymywać powiadomienia o promocjach i rabatach w naszej Księgarni Technicznej oraz zniżkach w sklepach naszych partnerów biznesowych.
Jednocześnie zapewniamy Cię, iż podczas rejestracji nie zbieramy żadnych szczegółowych danych personalnych i teleadresowych. W każdej chwili możesz zmienić swoje dane lub zażądać usunięcia konta.
Przed założeniem Konta sugerujemy zapoznać się z regulaminem.
Tagi: 
energia | 
trójgeneracja | 
kogeneracja

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


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 »

 


Przedłuż certyfikat HVAC bez wychodzenia z firmy »

szkolenia hvac

 



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
9/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Dofinansowanie ogrzewania i fotowoltaiki
  • - Eksploatacja gruntowych pomp ciepła
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