Wykorzystanie energii słonecznej

Transkrypt

1 Wykorzystanie energii słonecznej Instalacje słonecznego ogrzewania Część 1 Zdzisław Kusto Politechnika Gdańska

2 ŚWIAT -- MAPA ROCZNEGO NASŁONECZNIENIA CAŁKOWITEGO -- energia pierwotna (surowa) Polska: Średnie Średnie roczne roczne nasłonecznienie nasłonecznienie całkowite całkowite jednostkowej jednostkowej płaszczyzny płaszczyzny horyzontalnej horyzontalnej (poziomej): (poziomej): kw*h/m 2 2

3 POLSKA --MAPA ROCZNEGO NASŁONECZNIENIA -- energia pierwotna (surowa)

4 POLSKA --MAPA ROCZNEGO NASŁONECZNIENIA -- energia pierwotna (surowa)

5 POLSKA --MAPA ROCZNEGO NASŁONECZNIENIA -- energia pierwotna (surowa)

6 ZMIENNOŚĆ NASŁONECZNIENIA CAŁKOWITEGO PŁASZCZYZNY NACHYLONEJ -- energia pierwotna (surowa) Całkowite dobowe nasłonecznienie jednostkowej powierzchni nachylonej 0 pod kątem s = 45 do poziomu H T oraz długość dnia - d h w reprezentatywnych dobach poszczególnych miesięcy Miesiąc Numer doby reprezentatywnej Gdynia φ = 54,52 H T [kj/m 2 *d] 0 dh N [h] Kołobrzeg 0 φ = 54,13 N H T [kj/m 2 *d] dh [h] Warszawa 0 φ = 52,57 N H T [kj/m 2 *d] dh [h] Zakopane 0 φ = 49,30 N H T [kj/m 2 *d] Styczeń , , , ,3 Luty , , , ,8 Marzec , , , ,5 Kwiecień , , , ,0 Maj , , , ,1 Czerwiec , , , ,2 Lipiec , , , ,2 Sierpień , , , ,1 Wrzesień , , , ,0 Październik , , , ,4 Listopad , , , ,7 Grudzień , , , ,0 dh [h]

7 POLSKA --ZMIENNOŚĆ NASŁONECZNIENIA POWIERZCHNI NACHYLONEJ DO DO POZIOMU

8 SPOSOBY WYKORZYSTANIA ENERGII SŁONECZNEJ 1) Konwersja fotowoltaiczna -skala półtechniczna i techniczna a) urządzenia słaboprądowe, b) słoneczne elektrownie fotowoltaiczne 2) Wytwarzanie ciepła niskotemperaturowego (temperatura - do C) - skala techniczna a) ogrzewanie pomieszczeń mieszkalnych, b) ogrzewanie wody użytkowej, c) podgrzewanie gruntów szklarniowych, d) suszenie płodów rolnych i ziół, e) podgrzewanie stawów hodowlanych

9 SPOSOBY WYKORZYSTANIA ENERGII SŁONECZNEJ 3) Wytwarzanie ciepła wysokotemperaturowego (>100 0 C) i ultrawysokotemperowego ( C) - skala laboratoryjna lub półtechniczna a) siłownie słoneczne (elektrownie), b) piece słoneczne, c) chemia słoneczna (procesy wysokotemperaturowe) 4) Inne zastosowania - skala laboratoryjna lub półtechniczna a) słoneczne pompowanie wody, b) słoneczna destylacja i uzdatnianie wody, c) słoneczne chłodnictwo, d) przyśpieszona fotosynteza, e) wytwarzanie wodoru

10 NAJBARDZIEJ EFEKTYWNA KONWERSJA ENERGII PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO SPOŚRÓD WSZYSTKICH SPOSOBÓW PRZETWARZANIA PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO NAJBARDZIEJ EFEKTYWNYM POD WZGLĘDEM ENERGETYCZNYM ORAZ POD WZGLĘDEM EKONOMICZNYM JEST WYTWARZANIE CIEPŁA NISKOTEMPERATUROWEGO (o temperaturze < 100 O C) W INSTALACJI HYBRYDOWEJ Z BATERIĄ PŁASKICH KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH

11 NAJBARDZIEJ EFEKTYWNA KONWERSJA ENERGII PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO HYBRYDOWA INSTALACJA OGRZEWANIA SŁONECZNEGO: jest złożeniem: 1) ISTALACJI KONWERSJI PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO a) z baterią płaskich kolektorów słonecznych (kąt nachylenia baterii kolektorów do poziomu: optymalny roczny s = ) b) z akumulatorem ciepła: -w układach cieczowych - wodnym -w układach powietrznych - kamiennym, -eutektycznym, \2) KONWENCJONALNEGO UKŁADU OGRZEWANIA z kotłem olejowym, gazowym, elektrycznym

12 INSTALACJA HYBRYDOWA Inaczej: Wykorzystanie energii słonecznej DEFINICJE ŹRÓDŁA HYBRYDOWE, UKŁADY HYBRYDOWE Są to zespoły urządzeń (źródeł) wytwarzających jednakowy rodzaj energii (tylko ciepło lub tylko energię elektryczną) UKŁADY SKOJARZONE Są to zespoły urządzeń (źródeł) wytwarzających jednocześnie a) ciepło i energię elektryczną b) ciepło, zimno i energię elektryczną UKŁADY MULTIENERGETYCZNE Jest to kombinacja różnych zestawień układów skojarzonych i hybrydowych

13 INSTALACJE OGRZEWANIA SŁONECZNEGO Wodne układy aktywne Schemat funkcjonalny instalacji słonecznego ogrzewania wody w budynku mieszkalnym

14 INSTALACJE OGRZEWANIA SŁONECZNEGO Wodne układy aktywne Instalacja słonecznego ogrzewania wody w budynku mieszkalnym W hybrydowych instalacjach ogrzewania słonecznego zainstalowanych bezpośrednio w budynkach mieszkalnych lub w budynkach użyteczności publicznej zbiorniki akumulacyjne pracują z dobowym okresem wyrównawczym

15 INSTALACJE OGRZEWANIA SŁONECZNEGO Wodne układy aktywne Schemat instalacji ogrzewania w budynku mieszkalnym (jednorodzinnym) - schemat hydrauliczny i układ regulacji

16 INSTALACJE OGRZEWANIA SŁONECZNEGO Wodne układy aktywne Warianty rozwiązań konstrukcyjnych instalacji słonecznego ogrzewania wody

17 INSTALACJE OGRZEWANIA SŁONECZNEGO Baterie kolektorów - wmontowane w konstrukcję dachu (element dachu) - wolnostojące na dachu - zawieszone na ścianie budynku - wolnostojące

18 INSTALACJE OGRZEWANIA SŁONECZNEGO Wodne układy aktywne Warianty baterii kolektorów słonecznych

19 INSTALACJE OGRZEWANIA SŁONECZNEGO Słoneczne ogrzewanie wody wody użytkowej Bateria kolektorów wolnostojących. Zasilanie obiektu użyteczności publicznej. Powierzchnia użytkowa baterii kolektorów słonecznych - Fk = 40 m 2 Bateria kolektorów dachowych w budynku jednorodzinnym. 4-5 osobowy odbiorca. Powierzchnia użytkowa baterii kolektorów słonecznych Fk = 5 m 2

20 INSTALACJE OGRZEWANIA SŁONECZNEGO Słoneczne ogrzewanie wody wody użytkowej Kolektor wolnostojący na dachu. Zasilanie domku letniskowego w ośrodku wypoczynkowym. Pojedynczy panel kolektora

21 INSTALACJE OGRZEWANIA SŁONECZNEGO Płaski Płaski cieczowy cieczowy kolektor kolektor słoneczny słoneczny Heliostar Heliostar Rozwiązanie Rozwiązanie konstrukcyjne. konstrukcyjne. Powierzchnia Powierzchnia użytkowa użytkowa panelu panelu kolektora kolektora -- F k = k 1,7 1,7 m 2 2 Płaski Płaski cieczowy cieczowy kolektor kolektor słoneczny słoneczny jest jest podstawowym podstawowym urządzeniem urządzeniem w instalacji instalacji słonecznego słonecznego ogrzewania ogrzewania wody. wody.