Rola urządzeń i instalacji realizujących obiegi lewobieżne w wirtualnych elektrowniach Andrzej Grzebielec, Artur Rusowicz, Jerzy Kuta Politechnika Warszawska Instytut Techniki Cieplnej
STRUKTURA WIRTUALNEJ ELEKTROWNII Szerokie spektrum jednostek wytwarzających energię Jednostki magazynujące energię Zdecentralizowany system zarządzania energią Stacje meteorologiczne Systemy prognozowania pogody Bazy danych z modelami statystycznymi zużycia energii Inteligentne urządzenia pomiarowe Systemy współpracujące
PROPONOWANA WIRTUALNA ELEKTROWNIA Informatyczny system zarządzania Moduł prognozujący pracę systemu elektroenergetycznego Moduł prognozujący pracę poszczególnych instalacji Moduł zarządzający urządzeniami
LEWOBIEŻNY OBIEG PODKRYTYCZNY T 2 3 4 1 s
LEWOBIEŻNY OBIEG NADKRYTYCZNY T 2 3 4 1 s
SKRAPLANIE GAZÓW T 2 1 3 4 5 s
WYKORZYSTANIE OBIEGÓW LEWOBIEŻNYCH W WIRTUALNYCH ELEKTROWNIACH Jako magazyny energii w krótkoterminowym okresie (do kilku godzin)
POMPA CIEPŁA Zapotrzebowanie mocy pompy ciepła na tle systemu elektroenergetycznego zimą
POMPA CIEPŁA ROZWIĄZANIE TECHNICZNE Pompa ciepła sama w sobie nie jest magazynem energii; Celowym jest stosowanie wraz z pompą zbiorników akumulacyjnych; W chwili obecnej pompy ciepła /woda są najczęściej instalowane ze zbiornikiem; W celu zmniejszenia objętości zbiorników zalecane jest stosowanie rozwiązań z PCM; Wymagany jest odpowiedni system automatyki (kontrolujący stan magazynowy);
SYSTEM KLIMATYZACJI Zapotrzebowanie na klimatyzację w budynku biurowym zlokalizowanym w Warszawie na tle systemu elektroenergetycznego
SYSTEM KLIMATYZACJI ROZWIĄZANIE TECHN. System klimatyzacji sam w sobie nie jest magazynem energii; Celowym jest stosowanie wraz z pompą zbiorników akumulacyjnych z PCM (zbiorniki z samą wodą lodową przyjmują zbyt duże objętości wynika to z T); Wymagany jest odpowiedni system automatyki (kontrolujący stan magazynowy).
SKRAPLANIE GAZÓW Skraplanie gazów jest procesem praktycznie niezależnym od warunków pogodowych; Produktem jest nie moc cieplna, a gaz; Proponowane rozwiązanie techniczne to uruchamianie procesu jedynie w korzystnych warunkach; Wymagana jest kontrola ciśnienia gazu co w chwili obecnej i tak jest zawsze realizowane; Wymagana jest przewymiarowana instalacja w zależności od zaproponowanych czasów wyłączenia.
ZADANIA SYSTEMU INFORMATYCZNEGO Przewidywanie zużycia energii w systemie elektroenergetycznym kraju; Prognoza zużycia energii obiegów lewobieżnych na własne potrzeby; Ustalanie dalekosiężnego algorytmu pracy elementów instalacji; Zarządzanie urządzeniami;
OGRANICZENIA TECHNICZNE Wielkość magazynów dla pomp ciepła T=10K dla systemów klimatyzacji T=5K Każda zmagazynowana 1 kwh to zbiornik o wielkości około 290 litrów (dla systemów ogrzewania); Magazyn musi być dostosowany do wielkości odbiornika; W przypadku skraplania gazów instalacja musi być średnio 2 razy większa niż w przypadku instalacji o pracy ciągłej;
PODSUMOWANIE W pracy została przedstawiona koncepcja elektrowni wirtualnej z obiegami lewobieżnymi Zastosowanie obiegów lewobieżnych pozwala Elektrowniom Wirtualnym na świadczenie usług systemowych; Zastosowanie obiegów lewobieżnych pozwala pracować jako elektrownia szczytowa o efektywnościach (ponad 90%) czyli wyższych niż elektrownie szczytowo-pompowe (70-80%), gdyż magazynowanie ciepła/chłodu odbywa się niemal bez strat. 1000 pomp ciepła plus kilkadziesiąt systemów klimatyzacji daje do dyspozycji 10 MWh w czasie rzeczywistym;