Polskiego Stowarzyszenia Pomp Ciepła CZŁONEK EUROPEJSKIEGO STOWARZYSZENIA POMP CIEPŁA Wszelkie prawa zastrzeżone - PSPC

Transkrypt

1

2 CZŁONEK EUROPEJSKIEGO STOWARZYSZENIA POMP CIEPŁA 2

3 Tomasz Mania PREZES ZARZĄDU Polskiego Stowarzyszenia Uniwersytet Technologiczno - Przyrodniczy w Bydgoszczy Sopocka Szkoła Wyższa w Sopocie e- mail: tomasz- mania@wp.pl; tel

4 1. Wstęp Plan prezentacji 2. Rodzaje magazynów energii na potrzeby ogrzewania/chłodzenia 3. Budowa i konstrukcje magazynów energii - ciepła/chłodu 4. Przykłady instalacji z pompami ciepła współpracujących z magazynami ciepła/chłodu 5. Podsumowanie

5 Wstęp W energetyce na skalę techniczną opanowane jest magazynowanie ciepła. W rocznym cyklu pracy systemu magazynowania energii można wyróżnić dwie zasadnicze fazy: - akumulowanie energii (ładowanie magazynu) - odzyskiwanie energii (rozładowanie magazynu) PROBLEMY DO ROZWIĄZANIA PRZY MAGAZYNOWANIU WYTWORZONEJ ENERGII CIEPŁA/CHŁODU : - Konieczność akumulacji energii w postaci ciepła i chłodu - Sposoby akumulacji ciepła/chłodu - Magazynowanie ciepła w budownictwie - Wpływ pojemności cieplnej na efektywność energetyczną - Sposoby wkomponowania magazynów energii w strukturę budynku Przykładowe układy rozwiązań są pokazane poniżej.

6 Od wieków próbujemy zakumulować energię Zamek w Malborku - przykład - ogrzewanie podłogowe z akumulacją ciepła Największy piec znajdował się pod Wielkim Refektarzem. Składał się z dolnej, przesklepionej komory paleniska, nad którą leżała komora akumulacyjna (ok. 6 m 3 ) wypełniona do połowy swej wysokości kamieniami.

7

8 Możliwości magazynowanie energii cieplnej długoterminowo STES - Seasonal Thermal Energy Storage Cavity thermal energy storage ( CTES)

9 Wariant magazynu TTES (Tank Thermal Energy StorgeTES)

10 Wariant PTES (Pit Thermal Energy Storge)

11 Wariant BTES (Borehole Thermal Energy Storge)

12

13 Grunt to dobre dolne źródło ciepła oraz magazyn ciepła/chłodu m sondy pionowe - Magazyn o pojemności m3 - zmiana temperatury o 1 st. K wymaga pobrania lub dostarczenia energii w ilość 600 MWh

14 BTES in ITT Flygt Emmaboda, Szwecja (fabryka pomp) Wykorzystanie energii odpadowej, głównie z odlewni, System wykorzystuje również naturalne źródła energii (woda z rzeki, powietrze, akumulacja śniegu) BTES system niskotemperaturowy 0-20 C, pompy ciepła ogrzewanie + chłodzenie energia wody z rzeki wykorzystywana do stabilizacji temperatury złoża (pod koniec sezonu letniego) 40 odwiertów, 200 m głębokości Potencjał: 1500 MWh (ogrzewanie), 800 MWh (chłodzenie), zużycie energii elektrycznej 1/10 BTES wysokotemperaturowy C, ciepło odpadowe z procesu technologicznego, odwierty m, akumulacja 5000 MWh energii, sprawność wykorzystania 70-80% (szacunki)

15 ENERGY PILE PALE ENERGETYCZNE KONSTRUKCJA BUDYNKU SYSTEM OGRZEWANIA SYSTEM CHŁODZENIA Wymiennik ciepła konstrukcyjne wkomponowany w rdzeń pala energetycznego

16 Pale energetyczne wykorzystanie konstrukcji posadowienia budynku jako układu magazynowania energii ciepła i chłodu

17 Możliwości techniczne posadowienia pali energetycznch Przykłady głowic technicznych

18 Wariant BTES Bloki energetyczne wbijane w grunt

19 Stosowanie tego rodzaju zaawansowanych technologii ogrzewania, przygotowania ciepłej wody i chłodzenia jest możliwe tylko przy wykorzystaniu POMP CIEPŁA!!!

20 Polskiego Stowarzyszenia Pomp Ciepła Konstrukcja pali energetycznych Wszelkie prawa zastrzeżone - PSPC

21 Wspomaganie komputerowe programami do symulacji pracy magazynów energii ciepła i chłodu Analizy numeryczne oraz symulacja okresowa pracy magazynów ciepła i chłodu

22 Drogi, mosty, tunele jako aktywne systemy magazyn energii

23 Zastosowanie systemów przeciwoblodzeniowych na peronach kolejki podmiejskiej w HARZ w Niemczech 2005 r. z wykorzystaniem magazynu energii typu ATES oraz BTES Projekt pilotażowy

24 Budowa, automatyzacja i uruchomienie instalacji akumulatora ciepła w Elektrociepłowni Białystok

25

26 Bezpieczniej z akumulatorem ciepła konkretne rozwiązanie Zalety takich rozwiązań : -zmniejszenie nierównomierności obciążenia bloku, -zwiększenie stopnia skojarzenia, -zwiększenie stopnia elastyczności i sprawności, -wzrost produkcji energii elektrycznej w porach przy wyższej cenie energii elektrycznej, -możliwość wyeliminowania pracy w pseudokondensacji w okresie letnim, -możliwość wyeliminowania pracy kotłów szczytowych w okresach przejściowych, -zapewnienie dostawy ciepła w przypadku awarii bloku, zapewnienie dłuższej żywotności pracujących urządzeń i zmniejszenie ich awaryjności poprzez zapewnienie stałego (niezmiennego) obciążenia urządzeń. Ilość energii, jaką można w nim zgromadzić, to MWh. Energia ta wystarczy do jednoczesnego ogrzania około mieszkań w Warszawie przez całą dobę. Inwestycja kosztowała ok. 50 mln zł.

27 Dane techniczne: Pojemność m 3 (to ponad 40 milionów termosów o pojemności 0,75 l) Wysokość zbiornika 47 m Średnica zbiornika 30 m Pojemność cieplna MWh Moc cieplna 300 MWt Grubość izolacji 500 mm Prędkość ładowania / rozładowania t/h Temperatura wody sieciowej C Typ zbiornika bezciśnieniowy Zabezpieczenie antykorozyjne poduszka parowa. Akumulator wyrównuje pracę sieci ciepłowniczej Polskie wykonanie skandynawskie wzorce

28 Polskiego Stowarzyszenia Pomp Ciepła Zero emisyjny układ magazynowania energii z pompą ciepła w układzie sieci zdalaczynnej cieplna- wprost- z- n atury- / Wszelkie prawa zastrzeżone - PSPC Alternatywny (zero- emisyjny) system dla dużych systemów ciepłowniczych

29 Racjonalne wykorzystanie konstrukcji żelbetowych jak magazynu energii TTES Po sześciu latach planowania i budowy uruchomiono w marcu br. w Hamburgu niezwyczajną instalację solarną. Uroczystość otwarcia odbyła się w ramach Międzynarodowej Wystawy Budowlanej IBA. Już samo miejsce montażu wyróżnia tę inwestycję. Na dachu i południowej ścianie starego betonowego bunkra umieszczono 1350 m2 kolektorów próżniowo-rurowych CPC. To największe pole kolektorów tej konstrukcji w Niemczech. Jego zadaniem jest zaopatrywanie w odnawialną energię ok gospodarstw domowych w jednej z dzielnic Hamburga. Kolektory nie są jedynym źródłem energii w tej instalacji. Równolegle przyłączone są dwa bloki energetyczne na biomasę oraz gromadzone jest ciepło odpadowe z pobliskiej firmy. Żeby pogodzić proces wytwarzania i spożytkowania energii, wyposażono Energetyczny Bunkier w bufor grzewczy o pojemności litrów wody. Budowla zajmuje ok. 120 hektarów, a w swoim czasie mogła dać ochronę nawet osób. Efekt ekologiczny tomiędzy innymi ograniczenie emisji CO2 o 150 ton rocznie, które w przypadku tradycyjnej technologii znalazły by się w atmosferze. Co więcej, energia słoneczna jest szczególnie użyteczna w zasilaniu sieci miejskiej, ponieważ łatwo jest uzyskać żądane temperatury pracy około 95 stopni C.

30 Widok z lotu ptaka na plac budowy Energii Bunker jesienią 2012 PRZED MONTAŻEM PO MONTAŻU wird- zum- energiespeicher/#sthash.gockgylv.dpuf

31 W formacjach wodonośnych; (ATES, aqufier thermal energy storage), Dwie oddzielne warstwy wodonośne: Górna: magazyn chłodu 5-19 C, źródło chłodu powietrze + pompa ciepła (w okresie zimowym) Dolna (głębokość ok. 320 m): magazyn ciepła 70 C. Odległość między studniami 300 m, wydatek wody 100 m 3 /h Potrzeby energetyczne budynku: Energia elektryczna: 8600 kw; 9500 MWh/a Ciepło: kw; MWh/a Chłód: 6200 kw; 2800 MWh/a

32 Największy na świecie magazyn energii - warstwa wodonośna wraz ze złożem kamiennym, która magazynuje energię do chłodzenia pomieszczeń jak i ogrzewania Lotnisko Arlanda w Sztokholmie Magazyn ciepła i chłodu daje roczne oszczędności w zużyciu energii elektrycznej w stosunku do tradycyjnych rozwiązań na poziomie: - 4 GWh/rok energiielektrycznej na potrzebychłodzenia, 15 GWh/rok energiicieplnej na potrzebyogrzewania. Zaoszczędzono więc około 19 GW energii elektrycznej w skali roku, co odpowiada energii zużywanej przez 2000 domów jednorodzinnych.

33 Magazyn ciepła w budynku jednorodzinnym

34 Krótkoterminowy magazyn energii ciepła / chłodu Zintegrowany system dla domów niezależnych energetycznie- zbiornik akumulacyjny połączony z baterią słoneczną, małą elektrownią wiatrową jest w stanie przy odpowiednim doborze pokrywa % potrzebnej energii w twoim domu. Od dwóch lat nasza firma zajmuje się produkcją dużych, zewnętrznych (naziemnych i podziemnych) akumulatorów ciepła w pojemnościach od 2000 do litrów. Akumulatory te umożliwiają gromadzenie letnich nadwyżek energii solarnej, która później zostanie oddana do ciepłej wody lub ogrzewania niskotemperaturowego- ścienno podłogowego o parametrze na zasilaniu nie przekraczającym stopni Celsjusza. W niedalekiej przyszłości tego typu rozwiązania przejmą całkowite pokrycie energii w budownictwie jednorodzinnym i nie tylko.

35 Nowoczesne rozwiązania w budownictwie jednorodzinnym z wodnym magazynem energii ciepła umieszczonym w centralnym punkcie budynku

36 Polskiego Stowarzyszenia Pomp Ciepła Pierwszy ogrzewany most z magazynem energii Lubeck Niemcy Wszelkie prawa zastrzeżone - PSPC

37 Polskiego Stowarzyszenia Pomp Ciepła Wszelkie prawa zastrzeżone - PSPC

38 Przykład CTES (Cavity Thermal Energy Storage) Lyckebo project in Uppsala, Sweden Seasonal storage for a district heating system with solar collectors. The underground excavation has a volume of m 3. The system is designed to supply 550 families with space heating and domestic hot water from a solar collector installation with an area of 4320 m 2. The water in the cavern is inserted and extracted by two telescopic pipes, and this helps to ensure a very good temperature stratification with top and bottom temperatures of 90 C and 40 C respectively.

39 Magazynowanie chłodu historia Sezonowy magazyn chłodu na rzece Hudson Wycinanie bloków lodowych jak wsad do magazynów chłodu

40 Porównanie możliwości energetycznych lodowego TES w stosunku do wodnego TES

41 Przykłady magazynowania chłodu pod postacią bloków lodu, śniegu Magazyn w budynku 2.Magazyn z warstwą izolacyjną 3.Magazyn z warstwą izolacyjną i zagłębiony w gruncie 4.Magazyn pod ziemią 1 2 snow storage (Sundsvall Hospital)

42 "Zeroemisyjny" biurowiec w Hiszpanii przykład rozwiązań zbliżony do CB PAN w Jabłonnie Budynek firmy Acciona Solar o całkowitej powierzchni użytkowej 3400 m2 (powierzchnia zabudowy 881 m 2 ) rocznie zużywa 28 kwh/m 2 energii (budynek tradycyjny 247 kwh/m 2 ). Radykalne zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło było możliwe dzięki zastosowaniu starannie dobranych materiałów budowlanych oraz zwartej bryły budynku.

43 Podsumowanie przeglądu rozwiązań technicznych MAGAZYNÓW ENERGII CIEPŁA/CHŁODU wady /zalety - zwiększone koszty inwestycyjne, - efektywniejsze wykorzystanie energii ciepła / chłodu, - rosnące ceny energii przekładają się na szybszą stopę zwrotu budowanych magazynów energii oraz inwestycji z nimi związane - brak świadomości technicznej i energetycznej wśród inwestorów i wykonawców, - brak wytycznych branżowych oraz ujednoliconych przepisów wykonawczych, CZY MUSIMY BYĆ NA TO SKAZANI?

44 Co zrobić żeby ograniczyć takie zużycie paliw kopalnych? MUSIMY TO W KOŃCU PRZERWAĆ!!!!!!!!!

45 Kim jesteśmy : - organizacją non profit nie związaną z żadną firmą - jednostką badawczo rozwojową - jednostką sektora MŚP Czym się zajmujemy : - organizacja szkoleń i konferencji związanych z OZE i efektywnością energetyczną - szkolenia instalatorów OZE program EUCERT / program UDT - współpraca z biznesem i realizacji projektów inwestycyjnych - propagowaniem systemów opartych o pompy ciepła i OZE - doradztwem inwestycyjno finansowym związanym z OZE i budownictwem ekoenergetycznym - koncepcje oraz projekty układów instalacyjnych opartych o OZE - wdrażanie projektów budynków zero i plus energetycznych - współpraca z licznymi organizacjami w kraju jak i zagranicą Musimy nauczyć się uzyskiwać potrzebną nam energię bez zużywania surowców tesla.html

46 Przykładowe realizacje, koncepcje, projekty Inwestycja zrealizowana 2013 SOPOT SKŻ Centrum badawcze PAN w Jabłonnej koncepcja i założenia projektowe systemu pomp ciepła i systemów budowlanych Inwestycja zrealizowana 2012 Inwestycja w trakcie realizacji 2016 MW w Tczewie Molo Sopot Projekt budowlano- wykonawczy 2014 Zeroenergetyczny budynek RS w Purdzie

47 POLSKIE STOWARZYSZENIE POMP CIEPŁA Budynek NOT Gdańsk, ul. Rajska 6 pok KRS: REGON: NIP: Bank Zachodni WBK S.A. V Oddział Gdańsk Nr rach PSPC działa już 14 lat, ma na swoim koncie udział w projektach europejskich - NNE5/2002/7 Centre for Clean and Safe Technologies in Power Engineering (CLEANERPAS) jako sub- kontraktor ( ), - CER² Education: Heat Pump Installer Training (2006, w ramach INTERREG 3B CADSES). - RENEWX 7 Ramowy program międzynarodowy Od 2006 r. PSPC jest członkiem European Heat Pump Association (EHPA).

48 Dziękujemy za uwagę