close

Enter

Log in using OpenID

8_Alterenergy_06 02 2014_Pavkovic_TEHRI (pdf) - REA

embedDownload
„Transformacija energetskog sektora i prilike za razvoj lokalnog OIE poduzetništva“
Rijeka, 06.02. 2014.
Suvremeni trendovi u tehnologiji grijanja i hlađenja
Prof. dr. sc. Branimir Pavković, dipl. ing.
Tehnički fakultet u Rijeci
Ukupno se za grijanje u Europi troši oko 49% finalne energije. Bilježi se blagi porast ukupne
potrošnje, kome pogoduje porast broja kućanstava i povećanje obima usluga, dok primijenjene
mjere energetske efikasnosti istovremeno utječu na smanjenje potrošnje.
BAU – business as usual
RDP – “Full Research, Development and Policy Scenario”
Porast potrošnje energije za hlađenje također je evidentan i posljedica je u najvećoj mjeri
globalnog porasta temperature i porasta broja ljudi koji si mogu priuštiti hlađenje.
Proizvodnja električne energije GWh
2000
1500
1000
500
0
1
2
2000
3
4
2001
5
6
2002
7
8
2003
9
10
2004
11
12
mjesec
Porast ljetne potrošnje električne energije je evidentan. Korištenje OIE može značajno doprinesti.
U zgradarstvu se može ostvariti značajan napredak u racionalnom korištenju energije i to u
smanjenju nepotrebnih gubitaka i dobitaka topline, te u primjeni energetski učinkovitih
sustava grijanja i hlađenja. To je prepoznato od strane EU i napori su usmjereni u tom
smjeru.
Od ukupnih građevinskih projekata mali dio, tek do oko 2% projekata se odnosi na novu
gradnju, a oko 86% na ulaganja u postojeće zgrade. Ako se napori fokusiraju samo na
novogradnje neće se lako postići ukupno smanjenje potrošnje energije, jer treba imati na
umu da će 75 do 85% danas postojećih kuća biti u upotrebi i u 2030. godini. Pažnju dakle
treba usmjeriti na energetsku učinkovitost u obnovi postojećih građevina.
Obnovljivim izvorima energije posvećuje se posebna pažnja.
Današnji trendovi u grijanju i hlađenju vidljivi su iz dokumenata „Common Vision for the Renewable
Heating and Cooling sector in Europe: 2020 - 2030 – 2050” i „Strategic Research priorities for
Cross - cutting Technology”.
http://www.rhc-platform.org/fileadmin/Publications
Primjene koje su izgledne su toplinska pretvorba sunčeve energije za grijanje, korištenje
biomase, korištenje geotermalne energije (visokotemperaturne ili putem dizalica topline) i
hlađenje korištenjem obnovljivih izvora energije.
•
Toplinska pretvorba sunčeve energije za grijanje
- grijanje potrošne vode s udjelom iskorištene energije u odnosu na dozračenu 40 – 80%
- grijanje prostora, udio solar fraction) uobičajeno 15-30%
- sudjelovanje topline iskorištene od sunca u sustavima daljinskih grijanja (uobičajeno u
nekim državama EU (Austrija, Danska, Njemačka, Švedska)
Ne govori se puno o fotonaponskoj pretvorbi koja je značajna za ostvarenje nZEB. Državni poticaji
će se smanjiti ili ukinuti. Tehnologije FN pretvorbe su poznate, a primjena ekonomski prihvatljiva.Što
se tiče tehnologije toplinske pretvobe još uvijek je oprema preskupa. Povećano korištenje i
visokoserijska proizvodnja dovesti će do pomaka i u ovom dijelu primjene slično kao i kod FN.
•
Primjena biomase za grijanje i proizvodnju električne energije (pogon kompresijskih
rashladnih uređaja i dizalica topline)
Tehnologije uključuju direktno izgaranje u cilju proizvodnje topline, primjenu kogeneracije tj.
istovremene proizvodnje topline i električne energije (kotlovi s dodanim parnim turbinama u
parnom procesu ili ORC procesu), ili pak pretvaranje biomase u bioplin i naknadno korištenje
različitim tehnologijama uz prednost primjene kogeneracija.
Tehnologija dostupna, poznata i uglavnom ekonomski isplativa. Jedan od problema kojem se često
ne posvećuje dovoljno pažnje je dostupnost biomase u blizini postrojenja, a time i njena cijena.
•
Primjena geotermalne energije za grijanje i hlađenje
Geotermalna energija je akumulirana toplina ispod zemljine površine. Grijanje i hlađenje
geotermalnom energijom provodi se na dva načina:
Prvi, s vrlo niskim temperaturama do 25oC zasnovan je na relativno stabilnim temperaturama
podzemne vode i tla do dubina oko 400 m. Uobičajeno se ta toplina koristi putem dizalica
topline. Tu je moguće tehničkim rješenjem ostvariti i akumulaciju topline (kratkotrajnu ili
dugotrajnu) u tlu postižući povoljne faktore grijanja i hlađenja.
Drugi, s niskim i srednjim temperaturama (25-150oC) je korištenje topline podzemnih voda i tla s
većih dubina, pa je moguće neposredno grijanje, proizvodnja električne energije (ORC) pa i
kogeneracija pri čemu se otpadna toplina od proizvodnje električne energije koristi i za grijanje.
Pored proizvodnje električne energije geotermalna se energija koristi i za daljinska grijanja i
hlađenja, a raste udio geotermalnih dizalica topline. Njihovo uključivanje u sustave daljinskog
grijanja, obnova današnjih sustava i razvoj adekvatnih akumulacija su izazovi budućeg razvoja.
Geotermalne dizalice topline su posebno zanimljive s aspekta ekonomičnosti. Preuzimanje topline
na temperaturama na kojima je raspoloživa niskotemperaturna geotermalna toplina omogućuje
izuzetno ekonomičan rad dizalica topline, posebno ako se radi o nisko energetskim kućama s
panelnim grijanjima i hlađenjima.
Planirani porast primjene i ovdje je evidentan.
•
Hlađenje obnovljivim izvorima energije
Električna energija iz obnovljivih izvora može pogoniti kompresijske rashladne uređaje i dizalice
topline.
Postoji i mogućnost prirodnog hlađenja, podzemnim i površinskim vodama koje so relativno
niskih temperatura i kod niskoenergetskih zgrada s panelnim hlađenjima (temperature u
sustavu hlađenja oko 16oC) mogu omogućiti hlađenje bez rada rashladnog uređaja.
Sorpcijski (apsorpcijski i adsorpcijski) rashladni uređaji omogućuju hlađenje korištenjem
toplinske energije (već pri temperaturama pogonske topline od 70oC naviše). Problem je visoka
cijena opreme kao posljedica maloserisjske proizvodnje i nedovoljno velike prmjene. U
budućnosti se može očekivati intenzivan razvoj na ovom polju, slično kako se dogodilo s FN
pretvorbom sunčeve energije. Osnovna konfiguracija takvog sustava je sljedeća:
Primjer koji će se ukratko opisati je projekt solarnog hlađenja s pripremom potrošne vode za
restoran bolnice Thalassotherapia Crikvenica koji je Tehnički fakultet u Rijeci izradio za partnera
REA Kvarner u okviru IPA projekta ADRIACOLD.
Kod izrade projekta stalni problem je predstavljala visoka cijena investicije i limitirana sredstva.
Odabrana je
koncepcija s
hlađenjem i
korištenjem
otpadnih toplina
tijekom ljeta, kao
i sunčeve
energije
iskorištene u
kolektorima
tijekom zime za
pripremu
potrošne tople
vode,
Smještaj kolektora
Strojarnica
Ventilatorski
konvektori u
prostoru.
Koncepcija s
panelnim
hlađenjem
napuštena
zbog visoke
cijene.
Provedena je dinamička simulacija rada sustava kroz cijelu godinu
Bilanca po mjesecima
Godišnja (a) i bilanca ljeto (b) – zima (c)
Ocjena ekonomičnosti
Ocjena očekivanih godišnjih troškova hlađenja razmatranih prostora kompresijskim rashladnim
uređajima je oko 5.100 kn godišnje. To je za crveni tarifni model – poduzetništvo dovoljno za
proizvodnju potrebnih cca. 23.000 kWh rashladne energije tijekom mjeseci sezone hlađenja (od
svibnja do rujna) uz utrošak 7.700 kWh električne energije u višoj dnevnoj tarifi uz srednji faktor
hlađenja EER = 3.
Solarni kolektori površine 49 m2, orijentirani na jug i nagnuti 35o prema horizontalnoj ravnini u
tom razdoblju mogu proizvesti oko 33.000 kWh topline na srednjoj temperaturi 60-90oC. Podaci
su dobiveni simulacijom za satne vrijednosti refrentne lokacije. Kako kroz godinu dozračena
energija sunčevog zračenja na plohu kolektora iznosi 73.000 kWh, kolektori imaju ukupnu
iskoristivost oko 45%, što je prihvatljivo obzirom na visoke temperature korištenja topline.
Simulacijom dobivene vrijednosti ukazuju da se od iskorištene energije sunca oko 15.300 kWh
upotrijebi za pogon apsorpcijskog rashladnog uređaja na litijev bromid koji pritom, korištenjem
te topline proizvede oko 11.000 kWh rashladne energije. Time je COP rashladnog uređaja oko
0,72. Proizvedena energija hlađenja apsorpcijskim rashladnim uređajem čini oko 48% potrebe
(ostatak od 12.000 kWh proizvodi se radom kompresijskih rashladnih uređaja u split izvedbi),
pa se ovakvim hlađenjem može uštedjeti tek oko 2.500 kn godišnje.
Promatrajući samo hlađenje, ulaganje u apsorpcijski rashladni uređaj koje se procjenjuje na oko
950.000 kn bi se vratilo tek za 380 godina, što stvarno nije moguće jer barem 20 puta nadilazi
vrijeme trajanja uređaja.
Iskoristiva otpadna toplinska energija apsorpcijskog rashladnog uređaja pogonjenog
solarnim kolektorima predstavlja sumu uložene solarne energije za pogon rashladnog
uređaja i prostoru odvedene topline i kreće se oko 26.300 kWh za promatrano
razdoblje svibanj - rujan. Raspoloživa je na temperaturi od oko 30-35oC. Od te topline
se obzirom na dinamiku potrošnje uslijed koje potreba i raspoloživa toplina ne javljaju
uvijek istovremeno, može iskoristiti tek oko 9.850 kWh ili 38%.
Cijena 1 litre LUEL iznosi 6,87 kn/l, a bez PDV-a 5,496 kn. Gustoća LUEL je 840 kg/m 3,
što znači da cijena 1 kg LUEL iznosi 6,54 kn/kg (cijena bez PDV-a). Ogrjevna moć
Dnevna potrošnja tople vode u tri ranije spomenute podstanice kreće se oko 4,6
LUEL
je 42000 kJ/kg ili 11,667 kWh/kg.
m3/dan. Uzevši u obzir utjecaj mjesečnih promjena, potrošnja u razdoblju hlađenja
3, a za njeno zagrijavanje od ulazne temperature vodedo
ocjenjujekoličina
se na oko
672zamproizvodnju
Potrebna
goriva
35.500 kWh topline je
60oC potrebno je prema rezultatima simulacije oko 35.500 kWh topline. Kako kotao
ljeti radi
Q s izuzetno
35500 niskim stupnjem djelovanja koji prema našim preliminarnim
Bproračunima


 6085 kg
iznosi
Hd 11,667
 0,5tek 0,5, a čemu su uzrok gubici topline kroz distribucijske
cjevovode i gubici pogonske pripravnosti kotlova.
Time se za proizvodnju 35.500 kWh topline u sadašjem stanju troši 6085 kg goriva, koje
košta 39.800 kn.
Kako se od apsorpcijskog uređaja u vrijeme ljeta iskoristi 9.850 kWh, ušteda na gorivu
u ljetnom razdoblju zbog korištenja otpadne topline apsorpcijskog rashladnog uređaja
iznosi oko 11.050 kn.
Pored toga, tijekom ostatka godine, solarni kolektori mogu proizvesti dodatnih 16.250
kWh topline, koja se u simuliranim uvjetima potrošnje i sunčevog zračenja u potpunosti
može iskoristiti. Stupanj djelovanja kotla zimi je viši, a zbog nesrazmjera učinka kotla i
stvarne potrebe i zbog ocijenjenih gubitaka topline cijevnog razvoda usvojena je srednja
vrijednost od 0,8.
Potrebna količina goriva za proizvodnju 16.250 kWh topline je
vrijednost od 0,8.
Potrebna količina goriva za proizvodnju 16.250 kWh topline je
B
Q
16250

 1741 kg
Hd 11,667  0,8
Ušteda u ostatku godine je time oko 1740 kg goriva koje košta 11.400 kn.
Dakle, korištenjem otpadne topline apsorpcijskog rashladnog uređaja i topline solarnih
kolektora u periodu izvan sezone hlađenja, te uštedom na hlađenju može se dodatno
godišnje uštedjeti oko 24.950 kn.
Procjena radova izvođenja instalacije – temeljem dvije ponude
1
2
3
4
5
6
7
Solarni sustav
Apsorpcijsko hlađenje
Ventilokonvektorsko grijanje / hlađenje
Priprema potrošne tople vode
Automatika
Građevinski radovi
Kabliranje i elektro radovi
UKUPNO
232.794
374.111
99.039
94.047
135.000
55.000
150.000
1.139.991
U takvom kontekstu, ulaganje je zbog dodatne opreme za korištenje otpadnih toplina
(spremnici, izmjenjivači topline, regulacija) veće i procjenjuje se na 1.200.000 kn.
Period povrata ukupne investicije je oko 48 godina, što je dugo. Da se instalacija gradi bez
namjere znanstvenog istraživanja (mjerenja), očekivana cijena gradnje bi bila nešto manja i
vrijeme povrata kraće.
Kako je veći dio sredstava za gradnju sustava (930.000 kn) predviđen iz EU fondova,
korisnik bi po ovdje prikazanim procjenama investicije trebao uložiti oko 270.000 kn, pa bi
vrijeme povrata takvog ulaganja bilo oko 11 godina.
Naravno, cijena ulaganja utvređena je iz preliminarnih ponuda dviju tvrtki izrađenih temeljem
troškovnika idejnog projekta, a prava cijena ulaganja moći će se utvrditi tek na javnom
natječaju. Obično je tada cijena znatno niža, pa očekujemo povoljniju situaciju za korisnika.
Nadalje, u vremenu trajanja predmetne instalacije sasvim sigurno se može očekivati i porast
cijene energenata, a time i skraćenje roka povrata ulaganja.
Iz tog razloga mišljenja smo bili da je predmetno dodatno ulaganje korisno za korisnika
instalacije.
•
Primjena dizalica topline
Dizalice topline su uređaji koji uzimaju prirodno neiskoristivu toplinu na temperaturi okoline, te je
zajedno sa preuzetom pogonskom visokovrijednom energijom predaju kao korisnu toplinu na
srednjoj temperaturi pogodnoj za grijanje građevina.
Q1  Q2  W
W
Q1
Q2
Kompresor
Grijani
prostor
W
Q1
Isparivač
Kondenzator
Q2
Toplinski
izvor
Termoekspanzijski ventil
(prigušni ventil)
Efikasnost dizalice topline bitno ovisi o temperaturama izvora
i ponora topline, te o ostvarivim razlikama temperature u
toplinskim izmjenjivačima. Dizalica topline mijenja svoj
učinak s promjenom tih temperatura i ne ponaša se kao
kotao.
Q
T
COP1  1  1,c 1
W
T1  T2
1,c  0,4  0,6
Q1  Q2  W
COP1  COP2  1
T1=40°C
T
T1
3
2
W
T2
4
1
Q2
T1=50°C
s
T1=60°C
50
9
8
6
30
P, Q1 kW]
COP1
Q1
40
7
5
4
20
3
2
P
10
1
0
0
-10
-5
0
5
T2 [°C]
10
15
-10
-5
0
5
T2 [°C]
10
15
Direktiva o poticanju korištenja obnovljivih izvora energije (2009/28/EC)
Ova Direktiva uspostavlja zajednički okvir za promicanje energije iz obnovljivih izvora
energije (OIE). Ona postavlja obvezne nacionalne ciljeve za ukupni udio energije iz
obnovljivih izvora u bruto finalnoj potrošnji energije i udio energije iz obnovljivih izvora u
transportu.
Direktiva je naročito značajna jer promovira korištenje dizalica topline za korištenje
energije iz obnovljivih izvora. "Energija iz obnovljivih izvora" označava energiju iz nefosilnih obnovljivih izvora, odnosno energiju vjetra, sunca, toplinu zraka (aerotermalnu
energiju), geotermalnu energiju, toplinu površinskih voda (hidrotermalnu energiju) i
energiju oceana, hidroenergiju, energiju biomase, energiju deponijskog plina,
kanalizacije i postrojenja za proizvodnju bioplina.
Kriterij prihvatljivosti za dizalice topline
„Aerotermalna", „geotermalna” i „hidrotermalna" toplinska energija iskorištena pomoću
dizalice topline uzima se u obzir kao energija iz obnovljivih izvora pod uvjetom da
konačna proizvodnja energije značajno premašuje primarnu energiju potrebnu za
pogon dizalice topline.
Izračunavanje iskorištene energije iz obnovljivih izvora radom dizalice topline
Količina topline okolišnjeg zraka, geotermalne energije ili topline
površinskih voda iskorištene pomoću dizalice topline koja se može
smatrati energijom iz obnovljivih izvora ERES, izračunava se prema
izrazu:
ERES = Qusable * (1 – 1/SPF)
Dizalica topline mora zadovoljavati kriterij:
Zgrada ili zona (grijani prostor)
Unutarnji
dobici
topline
Trans.
gubici
Vent.
gubici
Korisna
energija
Podsustav
izmjene topline
u prostoru
Termotehnički sustav
Podsustav
razvoda
SPF > 1,15 * 1/ η
η je omjer između bruto proizvedene električne energije i utrošene
primarne energije za njenu proizvodnju.
Izračunava
se
kao
prosječna vrijednost za cijelu EU na temelju podataka Eurostat.
Podsustav
spremika
Podsustav
proizvodnje
- DIZALICA
TOPLINE
toplina
zraka,
zemlje ili
vode
Primarna energija
SPF
procijenjena ukupna korisna
energija koju daje dizalica topline.
(seasonal performance factor)
prosječni sezonski faktor grijanja
Konačna energija
gdje je:
Qusable
Vanjski
dobici
topline
Instalacije s dizalicama topline u EU – na primjeru nordijskih zemalja vidi se značajan utjecaj
politike i struke na primjenu dizalica topline. Niža cijena električne energije proizvedene u
hidroelektranama u nordijskim zemljama i nuklearnim elektranama u Francuskoj bila je poticaj
korištenju dizalica topline. Povoljne temperature toplinskog izvora (morska voda, tlo, zrak) mogu
biti poticaj za mediteranske zemlje.
Primjena dizalica topline je posebno povoljna za zgrade s niskom specifičnom potrošnjom
toplinske energije, jer je kod njih moguće primijeniti niskotemperaturne sustave distribucije i emisije
topline. Primjena u zemljama EU raste.
Velik udio dizalica topline u obnovi ima Švedska. Primjer dobre prakse je i Švicarska – smanjenje
potrošnje energije građevina i značajna primjena dizalica topline. 75 % svih novih obiteljskih zgrada
opremljeno je dizalicama topline. Od 2003 do 2006 oko 25 % ukupnog broja dizalica topline
primijenjeno je kod obnove, 2008 taj udio iznosi 37,5 %.
Razvoj tržišta rezidencijalnih dizalica topline
Izvor: Thomas Nowak: A strategic research agenda for heat pumps, European Sustainable
Energy Week, Brussels 2010
Dizalica topline voda – voda s vodom kao toplinskim izvorom
Tamo gdje je je prisutna voda kao izvor topline i u slučaju kad se radi o velikim sustavima pogodno
je i često rješenje dizalica topline s kompresijom u jednom stupnju. Kod hlađenja građevina vodom
iz isparivača, voda iz kondenzatora grije potrošnu vodu i eventualno dogrijava zrak nakon hlađenja
u sustavima klimatizacije. Ako nema potrebe za toplinom, hlađenje se provodi vodom iz okoline.
Kod grijanja građevina vodom iz kondenzatora toplina isparivanja dobiva se iz okolne vode.
Primjer: instalacija sanatorija (danas hotela) BelaRus u Nebugu.
3 dizalice topline proizvode u grijanju 4320 kW, uz utrošak
1251 kW električne energije (COP = 3.45). Snaga
instaliranih pumpi je 343 kW a ukupni omjer proizvedene
topline i utrošene električne energije za projektne uvjete je
2.71.
P-HE
DIZALICA
TOPLINE
BT-2
GRIJANJE
30 m3
KONDENZATOR
P-C
PTV
P-E
ISPARIVAČ
BT-1
30 m3
P-CO
HX-3
5 x 30 m3
1 x 10 m3
HLAĐENJE
HX-2
P-SW
HX-1
HX-1 projektiran za temperaturu mora 8.6/5.1oC i temperaturu
na isparivaču3.5/7.5oC
HX-2 projektiran za temperaturu mora 18/26oC i
temperaturu na kondenzatoru 29.8/22.0oC
Ulaz morske vode na dubini 15 m, 300 m
povezan s crpnom stanicom na obali
cjevovodom 800 mm. Morska voda se vodi
do izmjenjivača cjevovodom promjera 350
mm, duljine 470 m. Energana je na visini 47
m iznad mora.
Ako su temperature izvora niske, može se krug cirkulacije isparivača izolirati od kruga cirkulacije
potrošača hlađenja i napuniti glikolnom smjesom ili rasolinom. Niska temperatura koju može
ostvariti dizalica topline s jednostupanjskom kompresijom (oko 55oC) nije dovoljna za
zagrijavanje potrošne sanitarne vode (zahtjev je 65oC, povremeno zbog legionelle), a može biti
preniska i za primjenu radijatora jer će oni biti preveliki ako se odaberu za polaznu temperaturu
55oC.
GRIJANJE
P-HE
DIZALICA
TOPLINE
BT-2
KONDENZATOR
P-C
PTV
P-E
ISPARIVAČ
HX-3
BT-1
HX-2
HX-4
P-CO
HX-1
HLAĐENJE
P-SW
Učinak grijanja povećan na 4864 kW (još jedna dizalica
topline), snaga za pogon kompresora 1750 kW. COP = 2.78.
Snaga pumpi 460 kW. Ukupni omjer proizvedene topline i
utrošene električne energije za projektne uvjete 2.20.
Isparivači, cjevovodi i pufer BT-1 napunjeni smjesom glikola i
vode. Dodan izmjenjivač HX-4 radi razdvajanja dijela punjenog
glikolomod ostatka instalacije. Količina glikola je velika i
značajno povećava trošak sustava.
Slike s prethodnih slajdova odnosi se na instalaciju projektiranu na Crnom moru koja je već oko
20 godina u pogonu.
Mogućnost za ostvarenje viših temperatura za grijanje potrošne vode i radijatorsko grijanje
prikazana je na donjoj slici gornjim crveno uokvirenim dijelom. To je ustvari srednjetemperaturna
dizalica topline koja ljeti (na temperaturi oko 35-45oC) i zimi (na temperaturi oko 50oC) koristi
toplinu kondenzacije donje dizalice topline i predaje je za potrebe grijanja potrošne sanitarne
vode, eventualno radijatora i grijača u klima komorama na temperaturi koja se kreće oko 80 do
90oC. Ovakvi su uređaji komercijalno dostupni, izrađuju se s velikim učincima, rade obično s
radnim tvarima R134A i R717 i energetski su vrlo efikasni.
WLHP sustavi
Dizalice topline mogu se koristiti u
tzv Water Loop Heat Pump (WLHP)
sustavima. Svaki pojedini uređaj
može grijati ili hladiti, a voda u
cirkulacijskom sustavu održava se u
granicama 16oC i 32oC (ili 7oC i
43oC). Kod nižih temperatura grije
kotao, a kod viših se toplina odvodi
putem rashladnog tornja – između
graničnih temperatura rekuperacija
topline odvija se u sustavu. Ovakvi
se sustavi grade za vrlo velike
građevine ili grupe građevina, često
s više korisnika. Troškovi rada kotla
za povremeno grijane i rashladnog
tornja dijele se na sve korisnike, a
svaki korisnik za sebe plaće
potrošenu električnu energiju za rad
dizalica topline. Sustav se može
graditi u fazama, prvo se izgrade
cjevovodi
vodenog
kruga,
a
naknadno se mogu ugrađivati
dizalice
topline
do
unaprijed
predviđenog limita kapaciteta.
topliji polaz
hladniji povrat
Dizalica topline
Rashladni uređaj
Toplinski izvor:
Otpadna toplina ili toplina
iz okoline
Izmjenjivač
topline
Mreža
grijanja
Bivalentni kotao
Mreža
hlađenja
Povremeni kotao
Rashladni
toranj
Daljinska grijanja i hlađenja: Drugo važno područje za ostvarenje energetske efikasnosti su
daljinska grijanja i hlađenja, koja se danas, u mrežama tzv. četvrte generacije fokusiraju na dobro
regulirane sustave u kojima se koriste obnovljivi izvori energije. Inteligentne toplifikacijske mreže
četvrte generacije predstavljaju jedan od prioriteta istraživanja definiran dokumentima „Common
Vision for the Renewable Heating and Cooling sector in Europe: 2020 - 2030 – 2050” i „Strategic
Research priorities for Cross - cutting Technology”. Uključuju koncept korištenja obnovljivih izvora
topline za proizvodnju električne (vjetroelektrane, fotonaponski sustavi) i toplinske energije okoline
i otpadnih medija i toplinskih tokova (putem dizalica topline), mogućnost hlađenja, akumulaciju
topline (grijanje i hlađenje) u vremenu pojave vršne proizvodnje električne energije. Područje
istraživanja i potencijalnog korištenja u gradovima je izuzetno obimno i izazovno.
Koncept održivog energetskog sustava
Izvor: Mosberger, M.: Heat pump technology and hybrid systems: Research needs, European
Sustainable Energy Week 2010, Workshop: “Preparing a Strategic Research Agenda for Heat
Pumps”
U nordijskim zemljama takvi se sustavi već grade. Utjecaj cijene električne energije ovdje je
vjerojatno presudan, ali sasvim sigurno i orijentacija cijele zajednice prema održivim sustavima.
Primjer se odnosi na sustav daljinskog grijanja i hlađenja u Stockholmu.
Radne tvari R134a / R22
Učinak grijanja 180000 kW
Temperatura kod grijanja50 / 80°C
Izvor topline morska voda, direktno hlađenje, temperatura ulaz/izlaz 2,5 / 0,5°C
U mediteranskom području su temperature mora 10-15oC. To bi osiguralo značajno viši SPF.
Izazov je očigledan.
Primjer: sustav grijanja i hlađenja dizalicama
topline u Zürichu, učinak grijanja oko 5 MW,
polazna temperatura iz sustava dizalica
topline kod grijanja 70oC, kod hlađenja 7oC,
rdna tvar amonijak, punjenje oko 400 kg,
izvor i ponor topline riječna voda i okolni
zrak. Uklopljen u sustav daljinskog grijanja.
Grad Drammen s 60000 stanovnika, oko 40 km jugozapadno od Osla izgradio je instalaciju
s dizalicama topline koje rade s amonijakom koristeći kao izvor otpadnu toplinu rashladnih i
klimatizacijskih sustava, industrijskih procesa i otpadne vode. Polazna temperatura tople vode
je do 90°C, učinak grijanja 15 MW. Za pogon se koristi električna energija iz obližnje
hidroelektrane.
Vrlo zanimljivo rješenje kod integracije ovakvih sustava je primjena dizalica topline u sustavima
daljinskih grijanja i hlađenja, pri čemu se otpadna toplina pri ljetnom hlađenju koristi za
desalinizaciju morske vode. Idealno za mediteranske gradove. U svakom slučaju izazov za
znanstvenike, inženjere, ali i cijelu zajednicu.
Zahvaljujem na pažnji
Prof. Branimir Pavković, dipl. ing. stroj.
Tehnički fakultet u Rijeci
Vukovarska 58, 51000 Rijeka
E-mail: [email protected]
Author
Document
Category
Uncategorized
Views
1
File Size
4 523 KB
Tags
1/--pages
Report inappropriate content