KONCEPCJA OCENY HYBRYDOWYCH SYSTEMÓW ENERGETYCZNYCH

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "KONCEPCJA OCENY HYBRYDOWYCH SYSTEMÓW ENERGETYCZNYCH"

Aniela Kamińska
5 lat temu
Przeglądów:

1 PROBLEMY ESPLOATACJI 159 Robert DZIERŻAOWSI Poltechnka Warszawska OCCJA OCEY HYBRYDOWYCH SYSTEMÓW EERGETYCZYCH Słowa kluczowe Hybrydowy system energetyczny, skojarzony system energetyczny, generator energ, efektywność. Streszczene W pracy zaproponowano sposób oceny efektywnośc energetycznej hybrydowych systemów energetycznych. Zaprezentowana koncepcja oceny na przykładze hybrydowego generatora energ złożonego z kolektora słonecznego oraz peca olejowego może służyć do oceny poszczególnych konfguracj systemów energetycznych wyboru najkorzystnejszej z nch w danych warunkach. Wprowadzene Podstawowym celem pozyskwana energ ze źródeł nekonwencjonalnych jest zaspokojene potrzeb energetycznych człoweka, a przy tym ochrona środowska naturalnego. Szczególne znaczene źródła te zyskują w warunkach lokalnych, gdze zapotrzebowane energetyczne jest newelke może być w dużym stopnu pokrywane z takego źródła. Zasadnczym problemem, jak powstaje przy korzystanu ze źródeł energ nekonwencjonalnej w warunkach lokalnych, jest duża losowość ch występowana zarówno w czase, jak mejscu, co stwarza koneczność stosowana dodatkowych, wspomagających konwencjonalnych źródeł energ w celu zaspokojena wszystkch potrzeb energetycznych.

2 160 PROBLEMY ESPLOATACJI Problem Tematyka zwązana z nekonwencjonalnym źródłam energ jest obecne z różnych względów bardzo popularna. W lteraturze można spotkać wele propozycj wykorzystana energ słonecznej, geotermalnej, watru, wody czy bomasy bogazu. Bardzo stotnym czynnkem, jak należy wząć pod uwagę podczas korzystana z energ ze źródeł nekonwencjonalnych, jest to, że pozyskwane jej ne powoduje zaneczyszczena środowska naturalnego. Różnorodność czynnków wpływających na charakter lokalnych systemów energetycznych wykorzystujących energę nekonwencjonalną jest tak duża, że obecne w praktycznym zastosowanu spotyka sę bardzo wele rozwązań konstrukcyjnych. Lokalne systemy energetyczne można podzelć na trzy podstawowe kategore [1]: hybrydowe, skojarzone, hybrydowo-skojarzone. Hybrydowy system energetyczny (rys. 1) to tak, w którym określony rodzaj energ na potrzeby określonego odborcy wytwarzany jest przez co najmnej dwa generatory, dostosowane do wytwarzana energ z różnych nośnków energetycznych [1]. ZASÓB Z1 ZASÓB Z2 GEERATOR G1/E1 GEERATOR G2/E2 ODBIORI E=E1+E2 Rys. 1. Hybrydowy system energetyczny Skojarzony system energetyczny (rys. 2) to tak, który wykorzystując jeden nośnk energ określonego rodzaju generuje dwa rodzaje energ [1]. ZASÓB Z GEERATOR G/E1, E2 ODBIORI E1 ODBIORI E2 Rys. 2. Skojarzony system energetyczny

3 PROBLEMY ESPLOATACJI 161 Trzecą grupę stanową systemy energetyczne będące połączenem systemów hybrydowych skojarzonych. Przykład takego systemu przedstawono na rys. 3. ZASÓB Z GEERATOR G1/E1 GEERATOR G2/E2 ODBIORI E1 ODBIORI E1+E2 Rys. 3. Hybrydowo-skojarzony system energetyczny 2. Rozwązane Duża lczba rozwązań konstrukcyjnych lokalnych systemów energetycznych korzystających z energ nekonwencjonalnej, a także coraz wększa ch złożoność konstrukcyjna zmusza do poszukwana narzędza, które pozwol wskazać te, które wykorzystują energę nekonwencjonalną w sposób najbardzej efektywny. Efektywnoścą energetyczną systemu nazywamy loraz użytecznych efektów (pozyskanej energ) do bezpośredno ponesonych nakładów (zużytego nośnka energ) wyróżnonych jako funkcje czasu [2]. U ( t) E ( t) = (1) ( t) gdze: E efektywność energetyczna systemu, U użyteczne efekty energetyczne (pozyskana energa), nakłady bezpośredne nośnka energ, t czas. lasycznym przykładem hybrydowego systemu energetycznego jest system dostarczający podgrzane powetrze do suszarn daszkowej zaprezentowany w pracy przez R. Dzerżanowskego [3]. System ten (rys. 4) generuje cepło z dwóch zasobów: energ słońca palw kopalnanych. P1 W1 A W2 S P2 Rys. 4. onfguracja hybrydowego systemu suszącego. Elementy energetyczne: P1, P2 podgrzewacze, W1, W2 wentylatory, S suszarna

4 162 PROBLEMY ESPLOATACJI P GEERATOR AZP AZP Rys. 5. Schemat systemu energetycznego [1] orzystając ze schematu systemu energetycznego (rys. 5) zaproponowanego przez L. Powerżę [1] możemy dokonać dekompozycj zaproponowanego systemu energetycznego na nośnk perwotny (P), nośnk użyteczny (), generator, energę perwotną () energę użyteczną (). W przypadku źródła nekonwencjonalnego nośnkem perwotnym będą perwastk chemczne, które wchodząc z sobą w reakcję wyzwalają w jej wynku ogromne lośc energ. Energa ta w postac promenowana słonecznego docera do powerzchn Zem. Generatorem w tym ujęcu jest kolektor słoneczny, który dostarcza cepło (energę perwotną) przepływającemu przez nego powetrzu. W przypadku źródła konwencjonalnego nośnkem perwotnym jest ropa naftowa, z której otrzymywany jest olej opałowy stanowący nośnk użyteczny. Olej opałowy po spalenu w pecu (generatorze) dostarcza cepło do powetrza suszącego. Zgodne z konwencją nżyner systemów hybrydowy system energetyczny możemy przedstawć jako: gdze: SE system energetyczny, A = A ; =1, I zbór użytkownków, { } { B ; k =1 } { C ; n =1 } { D ; l =1 L} { F ; j = 1 J} SE = A, B, C, D, F (2) B = k, zbór środków techncznych, C = n, zbór elementów otoczena, D = l, zbór zadań, F = j, zbór technolog. Poszczególne konfguracje systemu energetycznego różną sę od sebe zestawem środków techncznych, jak został użyty do ch skonfgurowana. Formalne dla systemu energetycznego oznacza to, że stneje podsystem SE : SE = A, B, C, D, F (3)

5 PROBLEMY ESPLOATACJI 163 gdze: SE system energetyczny, A, C, D, F podzbory: operatorów, warunków otoczena, zadań technolog wykorzystujących zestaw środków techncznych zestaw środków techncznych B onfguracja ta jest taką strukturą środków techncznych (B ), która w zborze warunków otoczena (C ) według zboru technolog (F ) przy udzale zboru operatorów (A ) realzuje zbór zadań (D ). Warunkem konecznym zastnena danej konfguracj jest zawerane sę nepustych podzborów A, C, D, F w zborach macerzystych. Do oceny efektywnośc lokalnych systemów energetycznych mogą posłużyć wskaźnk efektywnośc. Do ch wyznaczena możemy wykorzystać metodę zaproponowaną przez L. Powerżę [2]. Zgodne z ną za marę efektywnośc systemu uważać będzemy zbór W R relacj pomędzy zmennym systemu. Zbór zmennych hybrydowego systemu energetycznego ma postać: { P,, P,, } S = (4), gdze: P nośnk perwotny energ konwencjonalnej, nośnk użyteczny energ konwencjonalnej, P nośnk perwotny energ nekonwencjonalnej, nośnk użyteczny energ nekonwencjonalnej, energa perwotna, energa użyteczna. a podstawe zboru zmennych opsujących system energetyczny można utworzyć tablcę wskaźnków. P P P P P W = P P P P P P P P P P P P P P P P P P P (5)

6 164 PROBLEMY ESPLOATACJI Przy doborze wskaźnków należy wząć pod uwagę, że w zaproponowanym hybrydowym systeme energetycznym energa perwotna, jaką uzyskujemy z generatora, jest wykorzystywana do podgrzana powetrza suszącego, ne ulega dalszemu przetworzenu na nną formę energ, a węc równa jest energ użytecznej: = (6) W celu dokonana oceny efektywnośc energetycznej zaproponowanego systemu hybrydowego (rys. 4), mając na względze jak najwększe wykorzystane energ ze źródła nekonwencjonalnego, najbardzej nteresujące wydają sę być wskaźnk: P P P Podsumowane energa użyteczna do nośnka perwotnego ze źródła konwencjonalnego, energa użyteczna do nośnka użytecznego ze źródła konwencjonalnego, nośnk użyteczny ze źródła konwencjonalnego do nośnka perwotnego ze źródła konwencjonalnego, energa użyteczna do nośnka użytecznego ze źródła nekonwencjonalnego, nośnk użyteczny ze źródła nekonwencjonalnego do nośnka perwotnego ze źródła konwencjonalnego, nośnk użyteczny ze źródła nekonwencjonalnego do nośnka użytecznego ze źródła konwencjonalnego. Zaproponowana koncepcja oceny efektywnośc energetycznej za pomocą wskaźnków pozwala dokonać porównana ze sobą różnych konfguracj hybrydowych systemów energetycznych. Porównane to może być przydatne przy wyborze najlepszej konfguracj systemu energetycznego w danych warunkach, co przyczyn sę do najefektywnejszego wykorzystana energ nekonwencjonalnej. Bblografa 1. Powerża L.: Podstawy hybrydyzacj lokalnych systemów energetycznych. Wybrane zagadnena mechank w budowe urządzeń techncznych. Płock 2008,

7 PROBLEMY ESPLOATACJI Powerża L.: Zarys nżyner systemów boagrotechncznych, Instytut Technolog Eksploatacj, Radom Dzerżanowsk R.: Analza różnych konfguracj suszarek daszkowych z hybrydowym generatorem cepła. Inżynera Systemów Boagrotechncznych, Zeszyt 5(14), Płock 2005, Recenzent: Ryszard BARTI The concept of estmatng hybrd energy systems ey words Hybrd energy system, Assocated energy system, Generator of energy, effectveness. Summary The artcle suggests a way of estmatng the effectveness of an energy hybrd system. The method s presented based on a solar collector and an ol store that can be used for evaluatng ndvdual confguratons of energy systems and choosng the most benefcal form n gven condtons.

8 166 PROBLEMY ESPLOATACJI

Podobne dokumenty

Dr inż. Andrzej Tatarek. Siłownie cieplne

Dr inż. Andrzej Tatarek. Siłownie cieplne Dr nż. Andrzej Tatarek Słowne ceplne Wykład 2 Podstawowe przemany energetyczne Jednostkowe zużyce cepła energ chemcznej palwa w elektrown parowej 2 Podstawowe przemany Proces przetwarzana energ elektrycznej