Fakultet strojarstva i brodogradnje/Sveučilište u Zagrebu UPORABA SUNČEVE ENERGIJE ZA GRIJANJE VODE, PROSTORA I PROIZVODNJU EL. ENERGIJE Sunčani kolektori Sunčani sustavi Doc.dr.sc. Damir Dović travanj 2010 Iskorištavanje energije sunca AKTIVNI SUSTAVI-grijanje PTV-a i prostora, hlađenje, proizvodnja pare i el. energije: pločasti i vakuumski kolektor, parabolični i koncentrirajući kolektori, fotonaponske ćelije (PV) PASIVNI SUSTAVI-iskorištavanje sunčeve energije za grijanje primjerenom: arhitekturom, rasporedom prostorija, odabirom ostakljenja, materijalom zidova, orijentacijom zgrade Seminar: Uporaba sunčeve energije 2 Sunčani toplovodni sustavi Seminar: Uporaba sunčeve energije 3 Tipovi sunčevih kolektora Seminar: Uporaba sunčeve energije 4 Pločasti sunčani kolektor Seminar: Uporaba sunčeve energije 5 Pločasti kolektor-dijelovi Seminar: Uporaba sunčeve energije 6 Pločasti kolektor-dijelovi Seminar: Uporaba sunčeve energije 7 Pločasti kolektori – geometrija strujanja a) b) c) d) a) cijevi u obliku ''serpentine'' zavarene (zalemljene) za ploču apsorbera b) paralelni cijevni registar zavaren (zalemljen) za ploču apsorbera c) cijevi formirane u materijalu (plastika, guma) apsorbera d) valoviti kanal zavaren za ploču apsorbera Seminar: Uporaba sunčeve energije 8 Pločasti sunčani kolektori -karakteristike Potrošna topla voda, niskotemp., max temp. do 80°C, radna temp. (40 ÷ 60)°C, god. efikasnost=(50 ÷ 60)% Sastoji se od apsorberske ploče sa pričvršćenim cijevnim registrom cijevi, pokrovnim staklom i stražnjom izolacijom, sve smješteno u kučište(najčešće Al) Apsorberska ploča – selektivni premaz visoko-apsorpcijskih svojstava za kratkovalno zračenje (a=0.9÷0.96) i male emisivnosti Radni fluid: voda, (ε=0.06÷0.2) u području dugih valova (IC). propilen glikol/voda Pokrovno staklo- koef. transmisije za kratkovalno zračenje je τ=0.9÷0.95 a za Stražnja izolacija - 30÷50 mm dugovalno τ<0.02 Seminar: Uporaba sunčeve energije 9 Raspodjela koef. transmisije po spektru valnih duljina Seminar: Uporaba sunčeve energije 10 Selektivni premazi apsorbera-karakteristike ρ =1–a a =ε ≈ 0.1 a =ε ≈ 0.9 Apsorberska ploča – selektivni premaz visoko-apsorpcijskih svojstava za kratkovalno zračenje (a=0.9÷0.96) i malog emisijskog koef. (ε=0.06÷0.2) u području dugih valova (IC). Seminar: Uporaba sunčeve energije 11 Gsun Za kvalitetno konstruiranje i projektiranje potrebno je poznavati osnovne mehanizme izmjene topline u kolektoru Seminar: Uporaba sunčeve energije 12 Raspodjela temperature na ponavljajućem segmentu apsorbera-rebru (3D CFD simulacija u Fluent-u) W Seminar: Uporaba sunčeve energije 13 Raspodjela temperatura između stakla i apsorbera (2D CFD simulacija u Fluent-u) W Seminar: Uporaba sunčeve energije 14 Matematički model izmjene topline u kolektoru Ukupni otpor izmjeni topline između apsorbera i okolišnog zraka −1 ra− z ⎛ 1 ⎞ ⎛ 1 ⎞ 1 1 ⎟ + rkond + ⎜ ⎟ = ⎜⎜ + + ⎟ ⎜ ⎟ r r r r sl konv zr unut konv zr van . , , ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ Seminar: Uporaba sunčeve energije 15 −1 Izmjena topline u kolektoru Neto iznos sunčeve energije primljen od strane fluida Qkol [W] računa se kao razlika između apsorbiranog zračenja i toplinskih gubitaka Qkol = Gsun ⋅ (τα ) ⋅ Akol − Akol (Taps − Tz ) / ra − z ra-z (m2K/W) je ovdje ukupni toplinski otpor kolektora prema izmjeni (gubitku) topline između apsorbera i okoline Qkol jednak je upravo onoj toplini koja je izmijenjena između ploče apsorbera i fluida u cijevima Qkol = Akol (Taps − T fluid ) / ra − f gdje ra-f (m2K/W) predstavlja ukupni otpor izmjeni topline između apsorbera i fluida u cijevima Seminar: Uporaba sunčeve energije 16 Matematički model izmjene topline u kolektoru omogućuje provedbu simulacije rada kolektora odnosno optimiranje geometrijskih i radnih parametara poput: karakteristike premaza apsorbera (ε , a ) propusnost stakla (τ ) materijala i širine zavara (λzav , Czav ) promjera i razmaka cijevi (dv , W) materijala i debljine apsorbera (λaps , δ) razmaka apsorbera i stakla (B ) protoka fluida (αf ) i dr. Seminar: Uporaba sunčeve energije 17 Efikasnost kolektora Efikasnost kolektora je definirana kao omjer topline predane fluidu i toplinskog toka upadnog sunčevog zračenja ηkol Qkol = Gsun ⋅ Akol Efikasnost se najčešće određuje eksperimentalno mjerenjem topline koja je predana fluidu. Qkol = m& ⋅ c p ⋅ (t f ,iz − t f ,ul ) Poznavanje ovisnosti efikasnosti o radnim parametrima omogućuje jednostavan izračun korisne topline predane fluidu pri bilo kojim radnim i vremenskim uvjetima Qkol = ηkol ⋅ Gsun ⋅ Akol Seminar: Uporaba sunčeve energije 18 Eksperimentalno dobivena krivulja efikasnosti za pločasti kolektor 0,9 0,85 0,8 2 y = -1,2491x - 4,1989x + 0,8436 ηηkol c 0,75 0,7 0,65 0,6 0,55 0,5 -0,01 0 0,01 0,02 0,03 0,04 2 0,05 0,06 0,07 -T z )/G )/I Km /W 2 ((TTf,m f,sr-Tair sun Km /W ηo, konstante a1 i a2 su dobivene ηkol = ηo − a1 regresijskom analizom mjernih točaka Seminar: Uporaba sunčeve energije (T f , sr − Tz ) Gsun ⎡ (T − Tz )⎤ − a2Gsun ⎢ f ,sr ⎥ G sun ⎣ ⎦ 19 2 Sunčani kolektori – krivulje efikasnosti ηkol (TINOX premaz) ( Tf,sr-Tz )/Gsun Km2/W Seminar: Uporaba sunčeve energije 20 Izmjena topline u kolektoru Utjecaj karakteristike apsorbera i stakla na efikasnost kolektora 0,9 0,8 ε=0.05, τ=0.96 ηηkolc 0,7 ε=0.05, τ=0.9 α=0.95 0,6 ε=0.12, τ=0.9 0,5 0,4 0,3 0 0,01 0,02 0,03 0,04 2 0,05 0,06 2/W (T / I (KmKm /W) air))/G ( Tf,m-T-T f,sr z sun Seminar: Uporaba sunčeve energije 21 Analiza utjecaja kvalitete spoja cijevi i apsorbera (3D CFD simulacija u Fluent-u) Seminar: Uporaba sunčeve energije 22 Utjecaj kvalitete spoja cijevi i apsorbera - mjerene vrijednosti 0,9 0,8 prolemljeno duž cijele cijevi y = -3.768x + 0.7593 0,7 0,6 η η kol kol 0,5 ljepljeno y = -5,3974x + 0,6347 0,4 djelomično lemljeno y = -7.0167x + 0.7657 0,3 0,2 0,1 0 0 0,01 0,02 0,03 0,04 2 0,05 0,06 2/W (T(f,sr -T-T I sunsun(Km Tf,sr z ) z/)/G Km/W) Seminar: Uporaba sunčeve energije 23 Analiza utjecaja otpora apsorber-fluid - računske vrijednosti 0,9 Qkol = 0,8 prolemljeni ηkol ηkol 0,7 1 0,6 ka − f (T zav − Tf ) 1 1 + α f ⋅ d uπL Czav ⋅ L = 1 αf + d uπ C zav ka-f=350 W/m^2K 0,5 ka-f=250 W/m^2K 0,4 ka-f=120 W/m^2K izmjereno, ka-f=80 W/m^2K 0,3 0 0,02 0,04 0,06 0,08 22 ( T( f,sr ) / qsun Km /W /W T zz )/G Tf,sr- -T sun Km Seminar: Uporaba sunčeve energije 24 Ocjena kvalitete laserskog zavara cijevi za apsorber širina zavara 1.5 mm C Czav= 115W/(mK) W/(mK) zav= 115 ka-f = 408 W/m2K Seminar: Uporaba sunčeve energije 25 Ocjena kvalitete laserskog zavara cijevi za apsorber širina zavara 1 mm Czav= 106 W/(mK) ka-f = 408 W/m2K Seminar: Uporaba sunčeve energije 26 Ocjena kvalitete laserskog zavara cijevi za apsorber širina zavara 0.5 mm Czav= 30 W/(mK) ka-f = 304 W/m2K Seminar: Uporaba sunčeve energije 27 Utjecaj koeficijenta prijelaza topline αf na efikasnost kolektora računske vrijednosti ηkol Czav=110 W/(mK) ( Tf,sr-Tz )/Gsun Km2/W Seminar: Uporaba sunčeve energije 28 Utjecaj razmaka između apsorbera i stakla na toplinske gubitke ε aps= 0.95 Koef. prolaza topline aps-zrak, ka-z, W/m2K br.stakla=1, taps= 50°C ε aps= 0.1 taps= 50°C br.stakla=2, εaps = 0.1 taps= 30°C Nagib kolektora β=45° Razmak apsorber-staklo, mm Seminar: Uporaba sunčeve energije 29 Vakuumski sunčani kolektor Seminar: Uporaba sunčeve energije 30 Vakuumski kolektor s apsorberskim pločama Seminar: Uporaba sunčeve energije 31 Vakuumski kolektor-ovalni apsorber difuzno zračenje vakuumska cijev apsorber reflektirajuće zrcalo Seminar: Uporaba sunčeve energije 32 Kolektori i promjena položaja sunca na horizontu Seminar: Uporaba sunčeve energije 33 Vakuumski kolektor – heat pipe Seminar: Uporaba sunčeve energije 34 Vakuumski kolektor – heat pipe heat pipe-princip rada A vakuumska cijev B heat pipe C apsorber D kondenzator E koaksijalni izmj. topline (cijev u cijevi) Kondenzator Isparivač Seminar: Uporaba sunčeve energije 35 Vakuumski sunčani kolektori - karakteristike Potrošna topla voda, grijanje prostora, max temp. do 100°C, radna temp. (40 ÷ 60)°C, efikasnost=(50 ÷ 60)% Sastoji se vakumirane cijevi (Dewar-ova cijev) sa ili bez reflektirajućih zrcala koja usmjeravaju difuzno i direktno zračenje na selektivni apsorber (ε=0.9 ÷ 0.95) Izlazna cijev Dewar cijev Dovodna cijev Apsorb.. cijev Ulazna cijev U-cijev Ulazna cijev Dewar cijev Površina apsorbera Izlazna cijev Radni medij: voda, alkohol, glikol Skuplji od pločastih tipova, osjetljivi na gubitak vakuuma, pogodniji za hladne klime s manjom insolacijom Seminar: Uporaba sunčeve energije 36 Vakuumski kolektori-efikasnost - veća efikasnost u zimskim mjesecima a u ljetnim omogućuju postizanje većih temperatura - znatno viša cijena od pločastih koja ne prati povećanje efikasnosti te gubitak vakuuma tijekom nekoliko godina korištenja a time i pad efikasnosti. - loš omjer radne površine apsorbera i ukupne površine kolektora (veća ugradna površina u odnosu na većinu pločastih kolektora) Seminar: Uporaba sunčeve energije ( Tf,sr-Tz )/Gsun Km2/W 37 Koncentrirajući kolektori fokus fokus Promjena nagiba zrcala radi praćenja položaja sunca zrcalo zrcalo voda voda-ulaz Linijsko fokusiranje Dvodimenzijsko praćenje položaja sunca voda-izlaz Fokusiranje u točci Seminar: Uporaba sunčeve energije 38 Koncentrirajući kolektori – parabolična “korita” zaštita apsorber zrcalo Seminar: Uporaba sunčeve energije 39 Parabolični kolektori-karakteristike Sunčeva energija se fokusira u os “korita”. Sastoje se od visoko-reflektivnog paraboličnog zrcala (aluminijski ili srebrni sloj na staklu ili plastici refleksivnosti 90 % ÷ 94% i apsorbera položenog u smjeru uzdužne osi usmjerene istok-zapad. Korito se rotira oko uzdužne osi radi praćenja visine sunca (zenitnog kuta θz). Omjer koncentracije – obično do R=50, teoretski R=45 000 Moguće je postići temperature do 400÷500°C Apsorber je zasjenjen s gornje strane kako bi se smanjili gubici zračenjem na okolinu Seminar: Uporaba sunčeve energije 40 Parabolični koncentratori Proizvodnja el. energije-ulje zagrijano do to 390°C, ukupni koeficijent iskoristivosti pretvorbe : (14÷22)% generator pare turbina el. generator konvencionalni zagrijač parabolični kolektori solarni krug strujanje pare kondenzator Seminar: Uporaba sunčeve energije rashl. toranj 41 Parabolični tanjurasti koncentratori Stirling-ov stroj pokretan sunčevom energijom Seminar: Uporaba sunčeve energije 42 Parabolični tanjurasti koncentratori Seminar: Uporaba sunčeve energije 43 Parabolični tanjurasti koncentratori - karakteristike Prate sunce u dvije dimenzije tj. prate promjenu azimuta i zenitnog kuta. Omjere koncentracije do R=10000, Max. radna temperatura u praksi do 2700°C. Visoke temperature omogućuju direktnu proizvodnju mehaničkog rada npr. Stirling-ov stroj koji je smješten u fokusu tanjurastog koncentratora - temperature (700÷1000)°C i koeficijent iskoristivosti pretvorbe 30% se obično postižu. El. energija se može proizvesti bilo direktnom proizvodnjom pare ili termo-kemijskim skladištenjem topline putem odgovarajućeg medija. U tom slučaju se proizvode vodik i dušik postupkom disocijacije amonijaka za što se energija dobiva od sunca. Seminar: Uporaba sunčeve energije 44 Disocijacija i sinteza amonijaka kao spremnika energije u sunčanoj elektrani-proizvodnja el. energije Sunčevo zračenje El. struja Podzemne cijevi s amonijakom ili parom toplinski stroj zrcalo Disocijacija (700°C) Izmjenjivač topline Prema ostalim zrcalima Seminar: Uporaba sunčeve energije Sinteza (450°C) Izmjenjivač topline (30°C) 45 Solarni toranj (10MWe pri 500°C ) u južnoj Kaliforniji,1818 ravnih zrcala Seminar: Uporaba sunčeve energije 46 Efikasnost koncentratora Seminar: Uporaba sunčeve energije 47 Sunčani kolektori – neostakljeni apsorberi Seminar: Uporaba sunčeve energije 48 Neostakljeni apsorberi - karakteristike - napravljeni od UV otporne gume ili plastike - za niskotemperaturne aplikacije (24 ÷ 32) °C (npr. plivačke bazene) - niska efikasnost, propadanje materijala - niska cijena, jednostavna ugradnja Seminar: Uporaba sunčeve energije 49 Sunčani kolektori – krivulje efikasnosti ηkol (TINOX premaz) ( Tf,sr-Tz )/Gsun Km2/W Seminar: Uporaba sunčeve energije 50 Raspodjela strujanja u kolektorima i spajanje u grupe Seminar: Uporaba sunčeve energije 51 Raspodjela strujanja u kolektorima i spajanje u grupe Seminar: Uporaba sunčeve energije 52 Raspodjela strujanja u kolektorima i spajanje u grupe Seminar: Uporaba sunčeve energije 53 Raspodjela strujanja u kolektorima i spajanje u grupe Paralelni spoj kolektora Serijski spoj kolektora Seminar: Uporaba sunčeve energije 54 Raspodjela strujanja u kolektorima i spajanje u grupe Paralelni spoj: niži pad tlaka, ali zatijeva veću duljinu cjevovoda i promjere zbog većih vrijednosti protoka Serijski spoj: uslijed nižih vrijednosti protoka veće je povećanje temperature pri svakom prolazu fluida kroz grupu a time su i više izlazne temperature znatno je veći pad tlaka kroz pojedinu grupu uslijed duljeg puta pojedine strujnice fluida od ulaza do izlaza iz grupe Zbog većih radnih temperatura serijski spojeni kolektori rade s manjom efikasnošću, no ponekad je takav način spajanja neizbježan (pogotovo u područjima s niskom insolacijom) Seminar: Uporaba sunčeve energije 55 Raspodjela strujanja u kolektorima i spajanje u grupe Tipične vrijednosti protoka su (40 ÷ 80) l/h po m2 aktivne površine apsorbera. Ispitni protoci se kreću obično oko 70 l/m2h (prema EN 12975-2). Broj kolektora u grupi ne bi trebao biti veći od 8 ÷ 10. Najveći broj proizvođača preporučuje 5 to 6 kolektora u paralelnom spoju. U serijskom spoju ograničenje na dopušteni pad tlaka može utjecati na broj kolektora u spoju, dok je kod paralelnog spoja prisutan problem nejednolike raspodjele fluida. Seminar: Uporaba sunčeve energije 56 HVALA NA POZORNOSTI Seminar: Uporaba sunčeve energije 57 Toplovodni sunčani sustavi - Niskotemperaturni sustavi (40 ÷ 60°C) – potrošna topla voda, grijanje prostora, grijanje plivačkih bazena - Osnovni dijelovi su pločasti ili vakuumski solarni kolektori kojima se zagrijava voda u spremniku Prisilno strujanje – pumpa osigurava cirkulaciju fluida kroz kolektore, regulacija upravlja radom pumpe (on/off) –za uključenje potrebna određena razlika temperatura kolektorspremnik Prirodna cirkulacija – strujanje se uspostavlja uslijed razlike gustoća vode u kolektoru i spremniku, nije potrebna pumpa niti regulacija, manji protoci, povratno strujanje noću Seminar: Uporaba sunčeve energije 58 Toplovodni sunčani sustavi Sustav s jednim spremnikom Seminar: Uporaba sunčeve energije 59 Toplovodni sunčani sustavi Sustav s dvostrukim spremnikom -‘’spremnik u spremniku’’ Seminar: Uporaba sunčeve energije 60 Toplovodni sunčani sustavi Sustav s dvostrukim spremnikom -‘’spremnik u spremniku’’ topla voda spremnik pumpa solarnog kruga krug grijanjapolaz dogrijavanje krug grijanjapovrat hladna voda Seminar: Uporaba sunčeve energije 61 Toplovodni sunčani sustavi Sustav s dva spremnika Seminar: Uporaba sunčeve energije 62 Toplovodni sunčani sustavi Sustav s izmjenjivačem topline u spremniku Seminar: Uporaba sunčeve energije 63 Toplovodni sunčani sustavi Novije konstrukcije spremnika s dva spiralna izmjenjivača topline Seminar: Uporaba sunčeve energije 64 Toplovodni sunčani sustavi– Sustavi s prirodnom cirkulacijom Seminar: Uporaba sunčeve energije 65 Toplovodni sunčani sustavi Kompaktni sustav s prirodnom cirkulacijom Seminar: Uporaba sunčeve energije 66 Toplovodni sunčani sustavi– Sustavi s prirodnom cirkulacijom - prirodna cirkulacija nosioca topline - fluid se nakon zagrijavanja u kolektoru uslijed razlike u gustoći diže do spremnika postavljenog iznad kolektora, tamo hladi i vraća nazad u kolektor potiskujući toplu vodu prema spremniku. - ne zahtijevaju regulaciju niti pumpu, - manja efikasnost zbog manjih protoka u kolektoru i većih toplinskih gubitaka ukoliko je spremnik montiran izvan objekta. - prikladniji za pripremu PTV-a u manjim objektima u ljetnim mjesecima (cijena oko 25000 kn). Seminar: Uporaba sunčeve energije 67 Toplovodni sunčani sustavi Sustavi za grijanje plivačkih bazena Seminar: Uporaba sunčeve energije 68 Sustavi za grijanje plivačkih bazena Grijanje plivačkih bazena spada u jednu od najekonomičnijih primjera korištenja sunčeve energije zahvaljujući relativno niskoj zahtjevanoj temperaturi vode (24 ÷ 32°C) što omogućuje korištenje jeftinih neostakljenih kolektora napravljenih od UV otporne gume ili plastike. Kolektori se ovdje koriste kako bi nadoknadili toplinske gubitke bazena uslijed isparavanja, konvekcije i zračenja na okolinu. Ukupni toplinski gubici sa vodene površine otvorenih bazena se mogu procijeniti kao 4 kWh/m2dan dok isti kod zatvorenih bazena iznose oko 2,5 kWh/m2dan (+ toplina potrebna za zagrijavanje svježe vode) Seminar: Uporaba sunčeve energije 69 Sunčani toplovodni sustavi – Grijanje prostora - Sustavi koji su namijenjeni i zagrijavanju PTV-a i grijanju prostora zahtijevaju veću površinu kolektora i veću zapreminu spremnika. - javljaju se problemi viška prikupljene energije u ljetnim mjesecima, koja se onda može koristiti primjerice za zagrijavanje bazena, apsorpcijsko hlađenje prostora ili pak za pokrivanje znatno većih potreba za PTV-om u ljetnim mjesecima, kao što je to slučaj s apartmanima u obiteljskim kućama i hotelima tijekom ljetne sezone. - najveća se efikasnost sustava postiže ukoliko je grijanje niskotemperaturno što povlači upotrebu podnog ili zidnog grijanja ili pak većih površina radijatora. Seminar: Uporaba sunčeve energije 70 Sunčani toplovodni sustavi – Automatika - Zadatak automatike (regulacije) je osigurati najveću efikasnost rada solarnog sistema. - diferencijalna automatika uključuje pumpu kada je temperatura na izlazu iz kolektora nekoliko °C veća od one u spremniku na mjestu neposredno iznad izmjenjivača topline, a isključuje kada je ta razlika manja od zatijevane. - isti sklop automatike upravlja i radom pumpe pomoćnog grijanja, el.grijača te pumpom grijanja prostora objekta. Seminar: Uporaba sunčeve energije 71 Dimenzioniranje sunčanih toplovodnih sustava - Kod sunčanih sustava namijenjenih isključivo pripremi PTV-a odabir broja kolektora i njihovog nagiba te veličine spremnika ponajviše ovisi dnevnoj potrošnji vode u pojedinom dijelu godine, klimatskom području (kontinentalni ili primorski dio), te orijentaciji kolektora u odnosu na strane svijeta. - tipične vrijednosti za obitelj sa 4-5 članova su 4-6 m2 kolektora u kontinentalnom dijelu i 4 m2 u primorskom dijelu uz spremnik zapremine 200-300 Lit. - npr. s TINOX kolektorima mont. pod 45° kroz cijelu godinu moguće je prikupiti oko 600 kWh/m2 toplinske energije u kontinentalnom dijelu i oko 1000 kWh/m2 u primorskom dijelu naše zemlje. Seminar: Uporaba sunčeve energije 72 Simulacija i ekonomično dimenzioniranje solarnih sustava Kako bi se ispravno dimenzionirao sunčnani sustav potrebno je provesti proračun prikupljene sunčeve energije i potrošnje topline tijekom svakog sata u karakterističnom danu za pojedini mjesec. Time je omogućen uvid u dinamičke procese tijekom rada sustava, što je potrebno kako bi se ispravno odredila potrebna površina kolektora, zapremina spremnika i snaga pomoćnog grijača. Na temelju provedenih proračuna izračunavaju se cijena i period povrata investicije te odabire optimalno rješenje. Pored zahtjevnih dinamičkih simulacija rada sustava postoji još nekoliko metoda temeljenih na simulacijama koje omogućuju dimenzioniranje komponenti sustava uz pomoć diagrama: f-chart metoda, metoda iskoristivost; f,f - chart metoda itd. (detaljnije u Duffie,1991 ). Seminar: Uporaba sunčeve energije 73 Simulacija i ekonomično dimenzioniranje sunčanih sustava Proračun jednostavnog solarnog sustava za pripremu potrošne tople vode (PTV) Energija prikupljena na kolektorima tijekom jednog sata (t=1 h) Qkol = ηc ⋅ Gsun ⋅ Akol ⋅ t (kWh) Toplina potrebna za zagrijavanje PTV-a sa tsvj na ts QPTV = m& c p ( ts − tsvj )t (kWh) Temperatura u spremniku ts može se odrediti kroz satnu simulaciju rada sustava tijekom dana Seminar: Uporaba sunčeve energije 74 Simulacija i ekonomično dimenzioniranje sunčanih sustava Cijena instalacije solarnog sustava (Cinvest) može se izraziti kroz sumu ukupne cijene samih kolektora (CkolAkol) (ovisna o površini) i fiksne cijene za ostatak sustava (Cfix) Cinvest = Ckol Akol + C fix (kn) ili (EUR) ili (USD)... Fiksni troškovi za određeni interval površina kolektora obuhvaćaju cijene spremnika, armature, cjevovoda, regulacije i instaliranja. Seminar: Uporaba sunčeve energije 75 Simulacija i ekonomično dimenzioniranje sunčanih sustava Ušteda na gorivu ili el. energiji proporcionalna je energiji prikupljenoj kolektorima energije Qkol dobivenoj iz simulacije. Visina ušteda u novcu ovisi o gorivu na koje se referira. Ukoliko se vrši usporedba u odnosu na lož ulje ili plin koji se koriste u konvencionalnom kotlovskom sustavu tada se ušteda može izraziti kao S= ∑Q kol η kotao ⋅ Qgorivo ⋅ C gorivo (kn) or (USD) or (EUR)... Gdje je Qgorivo ogrijevna vrijednost (J/kg, J/mn3), dok je Cgorivo specifična cijena goriva (kn/kg, kn/ mn3 ). ∑Q coll (J ili kWh) je godišnja količina energije prikupljena kolektorima Seminar: Uporaba sunčeve energije 76 Simulacija i ekonomično dimenzioniranje sunčanih sustava Jednostavni period povrata investicije izražen kroz broj godina Cinvest P= S (godina) Ukoliko su sredstva uložena u sustav dobivena putem bankovnog kredita tada kamatna stopa mora biti uključena u proračun povrata investicije jer ga povećava. S druge strane ne smije se niti zanemariti utjecaj stope inflacije koja smanjuje period povrata. Seminar: Uporaba sunčeve energije 77 Dimenzioniranje sunčanih toplovodnih sustava 35 kol.površina, m 2 30 25 20 15 10 5 ZAGREB SPLIT 0 0 5 10 15 br.osoba 20 Seminar: Uporaba sunčeve energije 25 30 78 Dimenzioniranje sunčanih toplovodnih sustava 2500 Split/el.energija Zagreb/el.energija 2000 SPLIT/plin ušteda, EUR/god ZAGREB/plin 1500 1000 500 0 0 5 10 15 br.osoba 20 Seminar: Uporaba sunčeve energije 25 30 79 Period povrata investicije - potrošnja PTV-a 80 Lit/osobi*dan. Kriteriji optimizacije: - energetske potrebe za PTV-om su 100% pokrivene u ljetnim mjesecima - minimalni period povrata investicije 30 Usporedba s plinom kao konvencionalnim gorivom ZAGREB SPLIT 25 godina 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 13 1415 16 1718 19 2021 22 2324 25 br.osoba Seminar: Uporaba sunčeve energije 80 Period povrata investicije Usporedba s el. energijom kao izvorom energije 30 ZAGREB SPLIT 25 godina 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 br.osoba Seminar: Uporaba sunčeve energije 81 Dimenzioniranje sunčanih toplovodnih sustava - Kod manjih sustava periodi povrata investicije se kreću od 30-tak godina u kontinentalnom dijelu i 16 godina u primorskom dijelu u odnosu na plin kao energent, te u odnosu na električnu energiju 8,5 odnosno 5,5 godine - Za veće sustave periodi povrata su manji jer solarni sustav postaje dio cjelokupnog sustava grijanja i pripreme PTV-a Seminar: Uporaba sunčeve energije 82 HVALA NA POZORNOSTI Seminar: Uporaba sunčeve energije 83
© Copyright 2024 Paperzz
