The green way to ensure energy self - sources of UWM Katedra Mechatroniki i Edukacji Techniczno Informatycznej I nicjator: p ro f. d r h a b. R y s za r d G ó r e c k i R e k t o r U W M R e a l i z a t o r : d r h a b. i n ż. A n d r ze j P i ę t a k p ro f. U W M Olsztyn 2013
Główne zadania projektu według strategii UWM: 1. Badania naukowe i kształcenie w zakresie OZE, (precyzyjne rolnictwo, produkcja i przetwórstwo w zakresie OZE, wykorzystanie OZE) 2. Samowystarczalność energetyczna UWM o oparciu o własne zasoby OZE (produkcja, przetwórstwo nośników energii, potencjał produkcji energii) 3.Termoizolacja obiektów, wdrażanie systemów BMS i KNX, fotowoltaika 4. Rowerowy kampus w Kortowie (drogi wewnętrzne wyłączne rowerowe, parkingi rowerowe, 1 parking samochodowy, wypożyczalnie rowerów)
Przetwarzanie energetyczne biomasy Uprawy energetyczne wstępne przetwarzanie Pozostałości i produkty uboczne zbiór transport Odpady przechowywanie konwersja termochemiczna konwersja fizykochemiczna konwersja biochemiczna karbonizacja zagazowanie piroliza wytłaczanie ekstrakcja estryfikacja fermentacja alkoholowa rozkład beztlenowy rozkład tlenowy Paliwa stałe Paliwa gazowe Paliwa ciekłe spalanie Energia elektryczna Energia cieplna
Reaktor współprądowy z dolnym odbiorem produktów Paliwo Suszenie Piroliza Powietrze Spalanie Powietrze Redukcja Gaz surowy
Gospodarstwo Średnia powierzchnia areału Średni uzysk Ilość Łącznie Potencjał energetyczny Przelicznik energetyczny Przelicznik energetyczny Wykorzystanie energii Ostatecznie Konwersja biochemiczna Biomasa [ha] [t/ha] [szt] [t] [GJ] [GJ/t] [GJ/szt.] [%] [GJ] Burak cukrowy Bałcyny 71 40 n.d. 2840 8854 3 n.d. 100 8854 Trawa Bałcyny 264 12 n.d. 3168 10312 3 n.d. 50 5156 Kukurydza - kiszonka Bałdy 100 30 n.d. 3000 7397 2 n.d. 100 7397 Trawa Bałdy 395 12 n.d. 4740 15429 3 n.d. 50 7715 Trawa Łężany 300 12 n.d. 3600 11718 3 n.d. 50 5859 Obornik bydlęcy Bałcyny n.d. n.d. 1141 6275 5703 n.d. 5 50 2852 Obornik bydlęcy Bałdy n.d. n.d. 387 2500 2272 n.d. 6 50 1136 Suma 38968 Literatura: Schulz, H.; Eder, B.: Biogas-Praxis: Grundlagen, Planung, Anlagenbau, Beispiel, 2. überarbeitete Auflage, Ökobuch Verlag, Staufen bei Freiburg, 1996, 2001
Gospodarstwo Średnia powierzchnia areału Średni uzysk Łącznie Potencjał energetyczny Przelicznik energetyczny Wykorzystanie energii Ostatecznie Konwersja termochemiczna Biomasa Słoma pszeniczna Słoma pszenżyta Bałcyny Bałcyny [ha] [t/ha] [t] [GJ] [GJ/t] [%] [GJ] 575 4,4 2530 15,03 4,9 74 Literatura: 1. Wandrasz J. W., Wandrasz A. J., Paliwa formowane - biopaliwa i paliwa z odpadów w procesach termicznych 2. Raport końcowy dotyczący potencjału i możliwości wykorzystania odnawialnych źródeł energii na terenie działania Agencji PRAZE 43516 17 50 21758 1259 17 50 630 Słoma kukurydziana Bałcyny 176 13,9 2446 43301 18 50 21651 Słoma pszenżyta Bałdy 103 4,9 505 8630 17 50 4315 Słoma pszeniczna Łężany 600 4,4 2640 45408 17 50 22704 Słoma rzepakowa Łężany 300 2,2 660 11286 17 50 5643 Słoma owsiana Łężany 150 4,4 660 11352 17 50 5676 Wierzba energetyczna Łężany 55 30 1650 13628 8 100 13628 Suma 82376
Zakład Produkcyjno-Doświadczalny Bałcyny Biomasa roślinna Śr. powierzchnia Śr. Potencjał Łącznie Sposób konwersji areału uzysk energetyczny biomasy [ha] [t/ha] [t] [GJ] Słoma pszeniczna 575 4 2530 termochemiczna 43516 Słoma pszenżyta 15 5 74 termochemiczna 1259 Słoma żytnia 9 5 46 termochemiczna 803 Słoma 176 14 2446 termochemiczna 43301 kukurydziana Słoma jęczmienna 9 3 27 termochemiczna 473 Burak cukrowy 71 40 2840 biochemiczna 8853 Trawy 264 12 3168 biochemiczna 6324 SUMA 1119 83 11131 104530
Stacja Dydaktyczno-Badawcza Bałdy Śr. powierzchnia Śr. Sposób Potencjał Łącznie Biomasa roślinna areału uzysk konwersji energetyczny [ha] [t/ha] [t] biomasy [GJ] Słoma pszenżyta 103 5 505 termochemiczna 8630 Kukurydza - kiszonka 100 30 3000 biochemiczna 9317 Trawy 395 12 4740 biochemiczna 9462 SUMA 598 47 8245 27409
Stacja Dydaktyczno-Badawcza Łężany Śr. powierzchnia Śr. Biomasa roślinna areału uzysk Łącznie Sposób Potencjał konwersji energetyczny [ha] [t/ha] [t] biomasy [GJ] Słoma pszeniczna 600 4 2640 termochemiczna 45408 Słoma rzepakowa 300 2 660 termochemiczna 11286 Słoma owsiana 150 4 660 termochemiczna 11352 Wierzba 55 30 1650 termochemiczna 14024 energetyczna Trawy 300 12 3600 biochemiczna 7186 SUMA 1405 53 9210 89256
Stacja Dydaktyczno-Badawcza Bałdy Biomasa zwierzęca Potencjał Ilość Sposób Odpady energetyczny konwersji [szt.] [t] [GJ] Obornik bydlęcy 387 2500 fermentacja 3726 Obornik kurzy b.d. 100 fermentacja 167 Obornik koński 29 200 fermentacja 488 SUMA 1014 2847 31789 (1/2)
Podsumowanie Energie uzyskane w procesie reakcji biochemicznych [GJ] Energie uzyskane w procesie reakcji termochemicznych [GJ] SUMA 78257 240715 W silniku stirlinga otrzymujemy 60% energii cieplnej [GJ] GWh W silniku stirlinga otrzymujemy 30% energii elektrycznej [GJ] GWh 144429 66 72214 20
Schemat wykorzystania GUP Fotowoltaika (e) Energia: 8,7GWh Do sieci energetycznej Budynki UWM Ciepło: 30GWh Energia: 14 GWh Biomasa (Q, e) Ciepło: 16 GWh Energia: 9 GWh Kolektory słoneczne(q) Ciepło: 30GWh Termoizolacja (- Q) Oszczętność : -1GWh GUP Green University Project Gaz ziemny Basen UWM Transport UWM inne
Schemat
Schemat / Animacja
Silnik Stirlinga Tłok gorący (przepuszczający) Ogrzewanie Dane techniczne: Sprawność = 90% Cylinder Chłodzenie Energia cieplna = 60% Energia elektryczna = 30% Tłok zimny (szczelny)
Silnik Stirlinga
Silnik Stirlinga / Animacja
Zestawienie potrzeb i możliwości energetycznych UWM Ciepło [GWh] Energia Elektryczna [GWh] Bilans z 2011 r. 34 14 Biomasa 16 11 Kolektory słoneczne 15 - Fotowoltaika 8 Termoizolacja 1 Suma 32-66 19-20
Potrzeby energetyczne UWM w 2011r Energia elektryczna -- 14,83 GWh Energia cieplna -- 34,83 GWh + GUP -> (41-86) 52,2 GWh
BMS i KNX - budynki i instalacje inteligentne
Systemy sterowania BMS
Emisja spalin z silników Diesla PM - particle molecule Emisja nieszkodliwa Emisja szkodliwa Paliwa + Powietrze Węglowodory (HC) Benzyna, olej napędowy, CNG, biodiesel Gdzie są cząstki stałe? CO 2 H 2 O Ciepło + Nie spalone paliwo, węglowodory Tlenki azotu, NO x Produkty niepełnego spalania, CO Cząstki stałe, PM Sadza Wchłonięte węglowodory Skondensowane węglowodory Siarczany i woda
Problemy badawcze 1. Sterowanie silnikiem Stirlinga 2. Sterowanie systemem kogeneracji i przepływem energii 3. Magazynowanie energii cieplnej i elektrycznej 4. Kompleks fotowoltaiczny 5. Inteligentne i zero-energetyczne budynki w UWM (system KNX) 6. Korekta upraw w kierunku roślin energetycznych 7. Projektowanie systemu zielonego transportu w UWM i regionie
Dziękuję za uwagę Green Project University