Poligeneracja wykorzystanie ciepła odpadowego



Podobne dokumenty
Chłodnictwo i klimatyzacja / Kazimierz M. Gutkowski, Dariusz J. Butrymowicz. wyd. 2-1 dodr. (PWN). Warszawa, cop

Wykorzystanie ciepła odpadowego dla redukcji zużycia energii i emisji

Dobór urządzenie chłodniczego

Czynniki alternatywne - przyszłość chłodnictwa? Dr hab. inż. Artur Rusowicz Instytut Techniki Cieplnej Politechnika Warszawska

Amoniakalne urządzenia chłodnicze Tom I

Rozwój pomp ciepła sprawność energetyczna i ekologia

KONCEPCJA WYKORZYSTANIA CIEPŁA ODPADOWEGO DO WYTWARZANIA CHŁODU NA JEDNOSTKACH PŁYWAJĄCYCH

BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA ABSORPCYJNEJ POMPY CIEPŁA

EKSPERYMENTALNE OKREŚLENIE WPŁYWU DOBORU CZYNNIKA CHŁODNICZEGO NA MOC CIEPLNĄ CHŁODZIARKI SPRĘŻARKOWEJ**

Kogeneracja w oparciu o źródła biomasy i biogazu

Metody chłodzenia powietrza w klimatyzacji. Koszty chłodzenia powietrza

GEA rozwiązania dla sektora rybnego

Techniki niskotemperaturowe w medycynie

Alternatywne do R134a czynniki proponowane jako płyny robocze w klimatyzacji samochodowej i innych instalacjach chłodniczych o małej wydajności

Zagospodarowanie energii odpadowej w energetyce na przykładzie współpracy bloku gazowo-parowego z obiegiem ORC.

Kurs początkowy i uzupełniający w zakresie substancji kontrolowanych

Lewobieżny obieg gazowy Joule a a obieg parowy Lindego.

Informacja o pracy dyplomowej. Projekt stanowiska dydaktycznego opartego na spręŝarkowym urządzeniu chłodniczym, napełnionym dwutlenkiem węgla (R744)

Ogrzewanie domu pompą ciepła Hewalex

WPŁYW ODZYSKU CIEPŁA NA DZIAŁANIE URZĄDZENIA CHŁODNICZEGO

Pompy ciepła powietrze woda serii T-CAP, czyli stała wydajność grzewcza do temperatury zewnętrznej -15stC.

SPIS TREŚCI TOMU I. Przedmowa 11. Wprowadzenie 15 Znaczenie gospodarcze techniki chłodniczej 18

Chłodnictwo i Kriogenika - Ćwiczenia Lista 7

MoŜliwości wykorzystania alternatywnych źródeł energii. w budynkach hotelowych. Warszawa, marzec 2012

Zastosowanie zasobników chłodu metodą poprawy efektywności energetycznej autobusów elektrycznych

PRZEGLĄD NOWOCZESNYCH TECHNOLOGII OZE ŹRÓDŁA ENERGII CIEPLNEJ. Instalacje Pomp Ciepła Instalacje Solarne

Wykład 1: Obiegi lewobieżne - chłodnictwo i pompy ciepła. Literatura. Przepisy urzędowe

Zastosowanie i perspektywy rozwoju adsorpcyjnych urządzeń chłodniczych w chłodnictwie i klimatyzacji

Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska Katedra Ciepłownictwa. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

Urządzenia absorpcyjne ROBUR

ZAMIENNIKI SERWISOWE CZYNNIKA R 22

Sprawność pompy ciepła w funkcji temperatury górnego źródła ciepła

Wytwornice wody lodowej Chillery - rodzaje i klasyfikacja

IV. PREFEROWANE TECHNOLOGIE GENERACJI ROZPROSZONEJ

ZAGADNIENIA KOGENERACJI ENERGII ELEKTRYCZNEJ I CIEPŁA

PL B1. Sposób geotermalnego gospodarowania energią oraz instalacja do geotermalnego odprowadzania energii cieplnej

BADANIE SPRĘŻARKOWEJ POMPY CIEPŁA

ENERGIA Z CIEPŁA ODPADOWEGO

Pompy ciepła - zasada działania

Informacja o pracy dyplomowej

ROZPROSZONE SYSTEMY KOGENERACJI

Jerzy Żurawski Wrocław, ul. Pełczyńska 11, tel ,

OCENA TECHNICZNO-EKONOMICZNA KASKADOWEGO SYSTEMU CHŁODZENIA OPARTEGO NA UKŁADZIE AMONIAK DWUTLENEK WĘGLA

Skraplanie czynnika chłodniczego R404A w obecności gazu inertnego. Autor: Tadeusz BOHDAL, Henryk CHARUN, Robert MATYSKO Środa, 06 Czerwiec :42

Odzysk i wykorzystanie ciepła w energetyce zawodowej. Michał Pilch Mariusz Stachurski

Efektywność energetyczna powietrznych pomp ciepła dla CWU

Alternatywne czynniki chłodnicze jako odpowiedź na harmonogram wycofywania F-gazów.

Czym w ogóle jest energia geotermalna?

Sprawność energetyczna pomp ciepła z wymiennikami typu woda-woda i powietrze-woda

Układ trójgeneracjigazowej dla zespołu biurowo-usługowo-mieszkalnego przy ulicy Kruczkowskiego 2 w Warszawie. Baltic Business Forum 2011

Odnawialne źródła energii - pompy ciepła

Kierunek Energetyka. Chłodnictwo i klimatyzacja rok akademicki 2017/2018. specjalność: Opiekun specjalności: Hanna Jędrzejuk, dr hab. inż.

Zastosowanie CO 2 w systemach chłodzenia.

Czynnik chłodniczy DuPont TM ISCEON M049. Materiały informacyjne

Program szkolenia. dla osób ubiegających się o kategorię I lub II

Pompa ciepła powietrze woda HPA-O 7 / 10 / 13 (S)(CS) Premium

STIEBEL ELTRON: Co to jest i jak działa pompa ciepła?

2

Kaskadowe urządzenia do skraplania gazów. Justyna Jaskółowska IMM. Techniki niskotemperaturowe w medycynie Gdańsk

Lewobieżny obieg gazowy Joule a a obieg parowy Lindego.

Relacja po XXXIX Dniach Chłodnictwa listopada 2007

Analiza efektywności zastosowania alternatywnych źródeł energii w budynkach

Pompy ciepła

Jasło, ul. Floriaoska 121 Tel./fax: Ekologiczne i ekonomiczne aspekty zastosowania pomp ciepła

Skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła w źródłach rozproszonych (J. Paska)

Modernizacje energetyczne w przedsiębiorstwach ze zwrotem nakładów inwestycyjnych z oszczędności energii

Pompa ciepła powietrze woda WPL 15 ACS / WPL 25 AC

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY PROJEKT DYPLOMOWY INŻYNIERSKI

Zasada działania jest podobna do pracy lodówki. Z jej wnętrza, wypompowywuje się ciepło i oddaje do otoczenia.

SZKOLENIE podstawowe z zakresu pomp ciepła

SPOSÓB NA ZASTĄPIENIE KOTŁÓW OLEJOWO-GAZOWYCH W INSTALACJACH NOWYCH I MODERNIZOWANYCH

Konsekwencje termodynamiczne podsuszania paliwa w siłowni cieplnej.

Automatyczna praca urządzeń chłodniczych i pomp ciepła

Numeryczna analiza pracy i porównanie nowoczesnych układów skojarzonych, bazujacych na chłodziarce absorpcyjnej LiBr-H 2 O

SYSTEMY KLIMATYZACJI BUDYNKÓW ZASILANE ENERGIĄ PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO

Zabezpieczenie kondensatora pary (skraplacza) w elektrociepłowni przed osadami biologicznymi i mineralnymi

Laboratorium LAB3. Moduł pomp ciepła, kolektorów słonecznych i hybrydowych układów grzewczych

Instalacje grzewcze, technologiczne i przesyłowe. Wentylacja, wentylacja technologiczna, wyciągi spalin.

Element budowy bezpieczeństwa energetycznego Elbląga i rozwoju rozproszonej Kogeneracji na ziemi elbląskiej

Obiegi gazowe w maszynach cieplnych

Czynniki chłodnicze DuPont TM ISCEON MO59 i MO79. Materiały informacyjne

Siłownie kogeneracyjne energetyki rozproszonej skojarzone z układami produkcji paliw z biomasy

W kręgu naszych zainteresowań jest:

Wykład 8 : Obiegi rzeczywisty w prowiantówce - awarie i niesprawności, oleje

POPRAWA EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ SZPITALA

Pompy ciepła powietrze woda WPL 13/18/23 E/cool

ZALEŻNOŚĆ EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ SPRĘŻARKOWEJ POMPY CIEPŁA OD CZYNNIKÓW EKSPLOATACYJNYCH

M.o~. l/i. Liceum Ogólnokształcące im. Jana Kochanowskiego w Olecku ul. Kościuszki 29, Olecko

Działanie 4.1 Odnawialne Źródła Energii

Przyszłość ciepłownictwa systemowego w Polsce

Działanie 4.1 Rozwój Infrastruktury do Produkcji Energii ze Źródeł Energii

Klimatyzacja & Chłodnictwo (2)

ROBUR. Linia absorpcyjnych urządzeń. Gazowe pompy ciepła Gazowe wytwornice wody lodowej Zewnętrzne gazowe kotły kondensacyjne

Pompa ciepła powietrze woda WPL 33

APV Hybrydowe Spawane Płytowe Wymienniki Ciepła

POMPA CIEPŁA DO CIEPŁEJ WODY UŻYTKOWEJ Z 200 l ZASOBNIKIEM C.W.U. I JEDNĄ WĘŻOWNICĄ

POLITECHNIKA GDAŃSKA

Oto powody, dla których osoby odpowiedzialne za eksploatację i produkcję, oraz specjaliści od sprężonego powietrza obowiązkowo wyposażają swoje sieci

PRZERWA KAWOWA

Kocioł na biomasę z turbiną ORC

Transkrypt:

P A N Instytut Maszyn Przepływowych Polskiej Akademii Nauk GDAŃSK Poligeneracja wykorzystanie ciepła odpadowego Dariusz Butrymowicz, Kamil Śmierciew 1

I. Wstęp II. III. IV. Produkcja chłodu: układy sorpcyjne Produkcja chłodu: układy strumienicowe Czynniki robocze w układach chłodniczych V. Badania eksperymentalne chłodniczych urządzeń strumienicowych VI. VII. Możliwości rozwojowe układów strumienicowych Wnioski 2

Skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej, ciepła, chłodu i ew. innych zaawansowanych produktów lub paliw mogących mieć zastosowanie energetyczne 3

KOCIOŁ BLOK SIŁOWNI UKŁAD CHŁODNICZY SIŁOWNIA ORC BEZUŻYTECZNE CIEPŁO NISKOTEMPERATUROWE 4

Układ poligeneracyjny Istnieje duży potencjał w elektrociepłowniach produkcji latem niskotemperaturowego ciepła, umożliwiającego produkcję chłodu w tym celu proponuje się zastosowanie urządzeń absorpcyjnych lub adsorpcyjnych 5

Typowe systemy sorpcyjne: absorpcyjne / adsorpcyjne Schemat urządzenia absorpcyjnego - bardzo wysokie koszty inwestycyjne; - konieczność podwyższenia parametrów ciepła (obniżenie sprawności elektrociepłowni); - jest to układ zewnętrzny, wymagana jest różnica temperatur co obniża efektywność; - wielkie gabaryty; - całkowity brak możliwości rozwoju krajowego potencjału technicznego oraz badawczowdrożeniowego 6

Typowe systemy sorpcyjne: absorpcyjne / adsorpcyjne Schemat urządzenia adsorpcyjnego 7

Możliwość całkowicie nowego rozwiązania - zastosowanie wewnętrznego strumienicowego układu napędzanego niskoparametrową parą pobieraną z upustu niskociśnieniowego. jest to układ wewnętrzny (nie ma dodatkowych strat i różnic temperatur); wymaga bardzo niewielkich inwestycji (możliwość realizacji prawie siłami własnymi elektrociepłowni); system bardzo elastyczny; system sprawniejszy, bowiem część energii elektrycznej produkowana jest z największą sprawnością (nie podwyższa się ciśnienia w skraplaczu), zaś strata mocy elektrycznej dotyczy tylko części pary wykorzystywanej do produkcji chłodu (para niskoparametrowa). W układach absorpcyjnych, nawet jeśli wykorzystuje się ułamek mocy cieplnej - obniża się sprawność wytwarzania całości energii elektrycznej. Jedynie układ strumienicowy zapewnia racjonalny sposób realizacji poligerenacji w elektrociepłowniach! 8

urządzenia strumienicowe urządzenia absorbcyjne doskonałe dla odbiorów indywidualnych wykorzystanie energii cieplnej niskotemperaturowej do napędu mały pobór energii elektrycznej (tylko pompy obiegowe) praca z naturalnymi czynniki roboczymi (ekologiczność urządzenia) urządzenia dużej mocy stosowane w dużych budynkach (szkoły, szpitale) wykorzystanie amoniaku jako absorbera duża dostępność na rynku Realizowane w laboratorium IMP PAN http://www.mq.edu.au/sustainability/resources/documents/a/absorptionchiller.pdf 9

Strumienicowe urządzenie chłodnicze Schemat urządzenia strumienicowego 10

W Polsce problemem całego rynku chłodnictwa, klimatyzacji i pomp ciepła jest stosowanie bardzo szkodliwych dla środowiska syntetycznych czynników roboczych a ponadto niska sprawność urządzeń chłodniczych Syntetyczne czynniki robocze GWP = 1000 35000 poszukiwanie nowych rozwiązań technicznych, stosowanie naturalnych czynników roboczych, poprawa sprawności urządzeń 11

Ograniczenie emisji gazów cieplarnianych dotyczą liczne akty prawne wprowadzone w Unii Europejskiej: Dyrektywa Nr 93/76/EEC w zakresie ograniczania emisji ditlenku węgla poprzez poprawę efektywności energetycznej; Dyrektywa 2037/2000 w zakresie substancji zubożających warstwę ozonową; Dyrektywa 2002/91/EEC w zakresie efektywności energetycznej budynków; Dyrektywa 842/2006 w zakresie tzw. gazów cieplarnianych konieczność wymiany w układach (nowych lub już pracujących) płynów roboczych na substancje uznane za bezpieczne dla środowiska; zapewnienie minimalizacji emisji czynników obciążających środowisko, a w tym minimalizacja napełnienia instalacji czynnikiem roboczym; zapewnienie odpowiedniego poziomu efektywności energetycznej układów; 12

Płyny naturalne amoniak, powietrze, woda, CO2 HC węglowodory Czynniki robocze CFC (chloro-fluoro-carbons) Zakazane w EU HCFC (hydro-chloro-fluoro-carbons) HFC (hydro-fluoro-carbons) FC (fluoro-carbons) Częściowo zakazane w EU 13

Generator pary Parownik Problemy doboru czynnika roboczego dla urządzeń chłodniczych Skraplacz 2 Strumienica Sprężarka Q g Q o Q c 1 3 4 Zawór dławiący Parownik Pompa obiegowa Zawór rozprężny a) klasyczne urządzenie chłodnicze sprężarkowe b) urządzenie chłodnicze strumienicowe niepalny, niewybuchowy; dobre własności termodynamiczne w zakresie parametrów pracy; porównywalne sprawności urządzeń chłodniczych z czynnikiem naturalnym w porównaniu do urządzeń z czynnikiem syntetycznym; sposób realizacji obiegu urządzenie chłodnicze sprężarkowe lub strumienicowe 14

Obieg chłodniczy w urządzeniu strumienicowym a) Obieg z czynnikiem mokrym ; b) obieg z czynnikiem suchym Osobnym problemem jest zagadnienie dopasowania odpowiednich materiałów dopracy z danym czynnikiem naturalnym: korozje, stabilność chemiczna, itp. 15

COP Q COP e Q P g p Sprawność energetyczna strumienicowego urządzenia chłodniczego w zależności od temperatury napędowej czynnika roboczego Temperatura napędowa [ o C] COP Sprawność energetyczna strumienicowego urządzenia chłodniczego w zależności od temperatury parowania czynnika roboczego Temperatura parowania [ o C] Źródło: D. Butrymowicz, J. Karwacki, K. Śmierciew, Studium zastosowania naturalnych i syntetycznych czynników roboczych w układach strumienicowych, Nr arch. IMP PAN 109/08, Gdańsk 2008 16

Ograniczanie pośredniej emisji poprzez zastosowanie mikrokanałowych wymienników ciepła (zwarte i bardziej sprawne instalacje minimalizacja napełnienia instalacji Fałdowane żebra żaluzjowe na rurach spłaszczonych: (a) układ rur spłaszczonych z poziomym przepływem czynnika chłodniczego, (b) pionowy przepływ czynnika chłodniczego w rurach spłaszczonych 17

COP = 0.3 0.6 18

1 generator pary, 2 parownik, 3,4,9 przepływomierz,5 skraplacz, 6 zbiornik czynnika, 7,8 pompa, 10 zawór rozprężny, 11 strumienica, 12 kolektory słoneczne, 13 wymiennik ciepła, 14 zespół grzałek elektrycznych 19

Poprawa COP chłodniczego urządzenia strumienicowego 20

COP effectiveness of heat exchanger 1 0.9 0.8 2 0 2 4 6 temperature of evaporation [oc] 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 with heat exchanger without heat exchanger 0.2 2 0 2 4 6 temperature of evaporation [oc] 21

Φ Wpływ przegrzania pary zasysanej na współczynnik COP chłodniczego urządzenia strumienicowego 1.1 COP COP ref 1.0 0.9 0.8 0.7 4 6 8 10 12 przegrzanie pary zasysanej [K] 22

static pressure [bar] symulacja CFD strumienicy nadkrytycznej pracującej z izobutanem 3.6 3.35 EXP CFD 3.1 2.85 2.6 0.05 0.01 0.03 0.07 0.11 0.15 length [m] 23

Możliwości rozwojowe układów strumienicowych Strumienicowe urządzenia chłodnicze: a) rozwiązanie klasyczne z pompą mechaniczną; b) rozwiązanie ekologiczne z pompą strumienicową 24

25

26

Wnioski Racjonalne gospodarowanie ciepłem niskotemperaturowym może przynieść korzyści na szeroką skalę Strumienicowe systemy urządzeń chłodniczych mogą być doskonałą ekologiczną alternatywą dla klasycznych rozwiązań sprężarkowych, bądź urządzeń absorpcyjnych Zagadnienie doboru naturalnych czynników chłodniczych odgrywa kluczową rolę i dalsze analizy oraz badania urządzeń chłodniczych pracujących z naturalnymi czynnikami roboczymi są niezbędne z uwagi na bezpieczeństwo oraz poprawę efektywności tych urządzeń Zastosowanie wewnętrznej wymiany ciepła podnosi sprawność urządzenia chłodniczego Przeprowadzone z sukcesem badania eksperymentalne zastosowania strumienic w technice chłodniczej znacznie zwiększają szanse wdrożenia 27