Roman Marx, Dan Bauer

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Roman Marx, Dan Bauer"

Sebastian Kowal
7 lat temu
Przeglądów:

1 Integracja słonecznych systemów ciepłowniczych i sezonowego magazynowania energii cieplnej (STES) przykłady Europejskich systemów Roman Marx, Dan Bauer Uniwersytet w Sztutgarcie, Instytut Termodynamiki i Inżynierii Cieplnej (ITW), Centrum Badawczo-testowe cieplnych urządzeń solarnych, Pfaffenwaldring 6, Stuttgart, Niemcy, Telefon: , Fax: , marx@itw.uni-stuttgart.de 1 Roman Marx Dateiname.ppt

2 www w.itw.uni-stuttgart.de Spis treści Słoneczne systemy ciepłownicze System Sezonowego Magazynowania Energii Cieplnej (STES) Przykłady z Europy Podsumowanie i wnioski 2 Roman Marx

3 Systemy ciepłownicze Energia dostarczona PJ/rok Scenariusz energetyczny dla Niemiec Scenariusz zrównoważonego rozwoju, Niemcy Odzysk energii cieplnej podczas produkcji energii elektrycznej Źródła geotermalne Kolektory słoneczne w systemach ciepłowniczych Kolektory słoneczne bez systemu Ogrzewanie biomasą w systemach ciepłowniczych Ogrzewanie biomasą bez systemu źródło: DLR, ITT 3 Roman Marx

4 49% Słoneczne systemy ciepłownicze na świecie Działające instalacje słoneczne systemów ciepłowniczych w poszczególnych okresach lat (> 0.5 MW) 6% 6% 17% 21% Liczba instalacji: 189 (w 2014) Powierzchnia kolektorów: ~ 6 mln m² 90 % w Europie (60 % w Danii) 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 13% 12% 4% Instalacje słonecznych systemów ciepłowniczych na świecie [%] 26% 5% 5% 6% 4% 4% 1%6% 1%1%1%1%1%1% 11% Austria China Chiny Germany Niemcy Switzerland Szwajcaria Denmark Dania Greece Grecja Netherlands Holandia Norwegia Norway Francja France Poland Polska Arabia Saudi Saudyjska Arabia USA Canada Kanada Finlandia Finnland Słowenia Slovenia Czech Republic Czechy Hiszpania Spain Szwecja Sweden źródło: IEA-SHC Task 45 4 Roman Marx

5 System ciepłowniczy Kompleksowe podejście do systemu sieci ciepłowniczej ogrzewanie pomocnicze elektrociepłownia np. grunt, woda, morze itp. pompa ciepła podgrzewanie wody i ogrzewanie pomieszczeń Q Q straty ciepła ciepło technologiczne magazynowanie źródła ciepła dystrybucja ciepła energii cieplnej 5 Roman Marx rozproszenie ciepła

6 Słoneczne systemy ciepłownicze ze STES centralna Heizzentrale instalacja Gas Brennwert- Kessel kolektory Flachkollektoren słoneczne węzeł Wärmeübergabestation cieplny Wärmenetz sieć dystrybucji sezonowy sieć Saisonaler Solarnetz ciepła magazyn Wärmespeicher energii słoneczna cieplnej 6 Roman Marx

7 Wärmemenge ilość ciepła/ e MWh/rok [MWh/a] Dlaczego STES? Zapotrzebowanie na ciepło i uzysk ciepła z nasłonecznienia (projekt pilotażowy w Friedrichshafen) Słoneczny system ciepłowniczy wraz z krótkookresowym magazynowaniem ciepła promieniowanie solare Einstrahlung słoneczne(relativ) Solarenergie Wärmebedarf zapotrzebowanie na ciepło Wärmemenge ilość ciepła/ e MWh/rok [MWh/a] Jan Sty Lut Feb Mär Mar Apr Kwi Mai Maj Jun Cze Lip Jul Aug Sie Sep Wrz Okt Paź Nov Lis Dez Gru Jahr Rok Słoneczny system Monat ciepłowniczy z zastosowaniem STES month of the year 7 Roman Marx

8 Rodzaje zbiorników do STES ~70 kwh/m³ 1) ~55 kwh/m³ 2) Zbiornik z wodą do magazynowania energii Basenowy magazyn energii cieplnej cieplnej (HW) (PTES) kwh/m³ kwh/m³ Odwiertowy magazyn energii cieplnej (BTES) Magazyn energii cieplnej wykorzystujący wodonośne warstwy (ATES) 1) ϑ max =90 C, ϑ min =30 C bez pompy ciepła 2) ϑ max =80 C, ϑ min =10 C żwirowo wodny TES z pompą ciepła 8 Roman Marx

9 Hamburg (1996) m² Instalacja płaskich m³ Zbiornik wodny m² Instalacja płaskich m³ BTES Projekty pilotażowe z STES w Niemczech Friedrichshafen (1996) m² Instalacja płaskich m³ Zbiornik wodny Neckarsulm (1997) Steinfurt (1998) 510 m² Instalacja płaskich kolektorów m³ PTES (piasek/woda) Rostock (2000) Hannover (2000) m² Instalacja kolektorów zamontowanych na dachu, m³ ATES m² Instalacja płaskich m³ Zbiornik wodny 9 Roman Marx

10 Chemnitz, 1. faza (2000) 540 m² Kolektory rurowo próżniowe, m³ PTES (piasek/woda) Munich (2007) Projekty pilotażowe z STES w Niemczech m² Instalacja płaskich m³ Zbiornik wodny Eggenstein (2008) m² Instalacja płaskich m³ PTES (piasek/woda) Attenkirchen (2002) 800 m² Instalacja kolektorów zamontowanych na dachu, m³ Zbiornik wodny i BTES Crailsheim (2007) m² Instalacja płaskich m³ BTES 10 Roman Marx

11 Graz (2006) m² Instalacja płaskich, wysokotemperaturowych powiększona do m² w 2015 Projekty w Austrii (bez STES) Graz, Andritz (2010) m² Instalacja płaskich, wysokotemperaturowych cała energia cieplna wprowadzona do sieci ciepłowniczej Graz bez zastosowania STES UPC-Arena, Graz (2002) m² Instalacja płaskich, Lienz (2001) 11 Roman Marx 690 m² Instalacja płaskich, źródło: S.O.L.I.D.

12 Słoneczne systemy ciepłownicze w Danii Istniejące Planowane Jednostka: m 2 12 Roman Marx

13 www w.itw.uni-stuttgart.de Słoneczne systemy ciepłownicze w Danii Słoneczne systemy ciepłownicze w Danii jako konkurencyjne, ekonomiczne technologie, zapewniają ciągłość dostaw energii cieplnej Inteligentne sieci ( Smart Grid ) z wykorzystaniem energii słonecznej są istotne dla bilansowania energii odnawialnej, także elektrycznej Adaptacje doświadczeń duńskich pozwolą na zwiększenie zużycia energii odnawialnej w całej Europie 13 Roman Marx

14 Definicja: Inteligentne sieci wykorzystujące energie słoneczną Systemy ciepłownicze Zintegrowane główne elementy poprzez zaawansowaną strategię sterowania: Farmy kolektorów słonecznych Duże sezonowe magazyny energii cieplnej Połączone ciepłownie i elektrownie Inteligentne wykorzystywanie pomp ciepła Cele: Wysoka wydajność kolektorów słonecznych oraz ich wysoki udział w całkowitym zapotrzebowaniu na energie. Niskie koszty ogrzewania (< 40 /MWh) Równoważenie wahań mocy pochodzących z OZE 14 Roman Marx

15 Sprzyjające warunki brzegowe Dania Systemy ciepłownicze (budynki mieszkalne) > 60 % Połączone ciepłownie i elektrownie (udział w całkowitej produkcji energii elektrycznej) Udział źródeł odnawialnych w całkowitej produkcji energii elektrycznej (2012) 50 % 33 % (30 % wiatr) 80 % Koszt powierzchni kolektorów słonecznych [ /m²] Decyzje polityczne 200 (zainstalowanych) -Zakaz stosowania kotłów gazowych i olejowych w nowych budynkach mieszkalnych (2013) - Wysokie podatki nałożone na gaz ziemny 15 Roman Marx

16 EC Projekt: Sunstore IV Koncepcja SANSTORE integruje produkcję ciepła z produkcją energii elektrycznej pochodzącą ze źródeł odnawialnych na przykładzie Braedstrup i Marstal m³ Bardzo ekonomicznie wydajny magazyn ciepła (demonstrator) 16 Roman Marx

17 EC Projekt: Sunstore IV w Marstal Pole kolektorów słonecznych: m² Zbiornik typu PTES o pojemności: m³ Pompa ciepła: 1.5 MW th (CO 2 ) Kocioł na zrębki drzewne: 4 MW ORC: 750 kw el Zapasowe wspomaganie ogrzewania: 18.3 MWth (kocioł olejowy) Roczne zapotrzebowanie na ciepło: 28 GWh Planowany udział energii słonecznej: 55 % Planowany udział energii ze źródeł odnawialnych: 100 % 17 Roman Marx

18 www w.itw.uni-stuttgart.de EC Projekt: Sunstore IV w Marstal 18 Roman Marx

19 Podsumowanie i wnioski Systemy SDH i STES są technologiami wpasowującymi się w koncepcje źrodel odnawialnych. Obserwowany wzrost systemów SDH w obszarze Europy Lokalne warunki brzegowe wpływają na rozmiar i rodzaj stosowanego systemu Dzięki wprowadzeniu systemów słonecznych uzyskano konkurencje ekonomiczną w niektórych regionach Konieczna jest większa liczba badań i demonstracji dla głębszej penetracji rynku 19 Roman Marx

grant numer FP7-2011-NMP-ENVENERGY-ICT-EaB.

20 www w.itw.uni-stuttgart.de Dziękuję za uwagę! Realizacja projektu i badań jest finansowana przez Unię Europejską, grant numer FP NMP-ENVENERGY-ICT-EaB. Autorzy pragną podziękować za to wsparcie oraz ponoszą pełną odpowiedzialność za zawartość niniejszej prezentacji. 20 Roman Marx

Podobne dokumenty

Struktura sektora energetycznego w Europie

Struktura sektora energetycznego w Europie seminarium Energia na jutro 15-16, września 2014 źródło: lion-deer.com 1. Mieszkańcy Europy, 2. Struktura wytwarzania energii w krajach Europy, 3. Uzależnienie