Transcript Przegląd technologii OZE możliwych do zastosowania w budynkach. Mariusz Bogacki  Fundacja na rzecz Efektywnego Wykorzystania Energii w Katowicach www.fewe.pl www.czestochowa.energiaisrodowisko.pl www.oze.info.pl © Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001 – 2004.

Przegląd technologii OZE
możliwych do zastosowania
w budynkach.
Mariusz Bogacki

Fundacja na rzecz Efektywnego Wykorzystania
Energii w Katowicach
www.fewe.pl
www.czestochowa.energiaisrodowisko.pl
www.oze.info.pl
© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001 – 2004.
Technologie OZE znajdujące
zastosowanie w budynkach
Ogniwa fotowoltaiczne
Biomasa
Solarne podgrzewanie powietrza
Solarne podgrzewanie wody
Pasywne ogrzewanie solarne
Gruntowe pompy ciepła
© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001 – 2004.
Jednostkowe nakłady
inwestycyjne
© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001 – 2004
Ogniwa fotowoltaiczne
Co zapewniają systemy PV?
• Energia elektryczna
(AC/DC)
…ale także…

Niezawodność

Prostota

Modułowość

Wygląd (wizerunek)

Cicha praca
Źródło: Centrum fotowoltaiki
Elementy systemów PV
• Moduły
• Akumulacja: akumulatory,
Ogniwo
zbiorniki
• Zasilacz mocy

Falownik

Regulator ładowania

Prostownik

Przetwornica
Moduł
Układ PV
Źródło: Photovoltaics in Cold Climates, Ross & Royer, eds.
• Inne generatory: olej napędowy/benzyna, turbina wiatrowa
Solarne podgrzewanie wody
Co zapewniają systemy SPW?
Centrum konferencyjne, Bethel, Lesoto
• Ciepła woda użytkowa
• Wspomaganie systemów
ogrzewania
• Ciepło procesowe
• Podgrzewanie wody
basenowej
Zdjęcie: Vadim Belotserkovsky
Budownictwo mieszkaniowe, Kungsbacka, Sweden
…ale również…
 Zwiększona rezerwa
ciepłej wody
 Wydłużenie sezonu
pływackiego
(podgrzewanie basenu)
Zdjęcie: Alpo Winberg/ Solar Energy Association of Sweden
Elementy systemów SPW
Panel PV
Kolektory słoneczne
Schemat systemu solarnego
Termosyfon
podgrzewania wody
Obieg wody
podgrzewanej
Ciepła woda
dla budynku
Wstępny
zasobnik
Obieg glikolowy
wody
podgrzewanej
Pompa glikolu
przez system
solarny
Wymiennik
ciepła
Zawór
spustowy
Rysunek: NRCan
Woda podgrzewana solarnie
Rozdzielacz
Zasobnik
c.w.u.
Zimna
woda
zasilająca
Kolektory słoneczne odkryte
• Niska cena
• Niska temperatura
Kolektor solarny nieoszklony
Szczeliny dozujące przepływ
• Trwały
• Lekki
Wlot kanału
Kanały przepływowe
powodują równomierny
przepływ przez kolektor
• Sezonowe
podgrzewanie wody
basenowej
2” rura zbiorcza
Strumień wody basenowej
•
Niskie ciśnienie
•
Mała wydajność przy chłodnej i wietrznej pogodzie
Rysunek: NRCan
Kolektory słoneczne płaskie
Szyba
solarna
• Umiarkowana cena
• Wyższa temperatura
pracy
Obudowa
• Może pracować przy
ciśnieniu sieciowym
wody zasilającej
Absorber
• Cięższy i mniej odporny
Wężownica
na uszkodzenia
Izolacja
Rysunek: NRCan
Rura
zbiorcza
Kolektory słoneczne próżniowe
Kolektor próżniowy
• Wyższe koszty
• Brak strat
konwekcyjnych
• Wysoka temperatura
• Zimniejsze strefy
klimatyczne
•
•
Mała odporność na
uszkodzenia
Instalacja może być
bardziej skomplikowana
Czynnik grzewczy w postaci pary
lub cieczy
Absorber
Przewód cieplny
Rysunek: NRCan
• Opady śniegu stanowią mniejszy
problemem
Produkcja i rozwój kolektorów próżniowych w Chinach
Zdjęcie: Nautilus
Uwarunkowania projektu
solarnego podgrzewania wody
• Czynniki wpływające na powodzenie projektu:
 Duże zapotrzebowanie na ciepłą wodę obniżające udział kosztów stałych
 Wysokie koszty energii (np. gdy inne tańsze nośniki energii
są niedostępne)
 Niepewność dostaw energii konwencjonalnej
 Duża korzyść środowiskowa dla właściciela/operatora
budynku
• Zapotrzebowanie na ciepłą wodę w godzinach dziennych wymaga
mniejszej akumulacji ciepła (mniej zasobników)
• Tańsze systemy sezonowe mogą być finansowo korzystniejsze niż
bardziej kosztowne systemy całoroczne
• Wymogi konserwacyjne podobne jak w każdej instalacji
hydraulicznej, jednak operator musi dopilnować okresowej
konserwacji i napraw
Solarne podgrzewanie powietrza
Co zapewniają systemy SPP?
• Ciepłe powietrze wentylacyjne
Szkoła, Yellowknife, Kanada
• Ciepłe powietrze technologiczne
…ale także…
 Zwiększenie odporności budynku na
warunki pogodowe
 Zmniejszenie strat ciepła
przez ściany zewnętrzne
Kolektor słoneczny
Zdjęcie: Arctic Energy Alliance
 Zmniejszenie efektu
stratyfikacji
 Lepsza jakość powietrza
 Ograniczenie problemów
związanych z ciśnieniem
Zdjęcie: Enermodal Engineering
Pasywne ogrzewanie solarne
Co zapewniają systemy POS?
• od 20 do 50% potrzeb grzewczych
Projekt pasywnego systemu solarnego
w budynku, Niemcy
…ale także…
 Zwiększenie komfortu
 Lepszy dostęp światła dziennego
 Możliwość zmniejszenia
kosztów klimatyzacji
Zdjęcie: Fraunhofer ISE (from Siemens Research and
Innovation Website)
Budynek NREL w Golden, Kolorado
 Ograniczenie kondensacji
pary na szybach okien
 Możliwość zastosowania urządzeń
grzewczych/chłodniczych
o mniejszej mocy
Zdjęcie: Warren Gretz (NREL Pix)
Zasada działania POS
Tradycyjnie
Lato
Zacienienie
POS
Zawansowane
technologicznie
okna
Akumulacja ciepła
Zima
Uwarunkowania projektów
pasywnego ogrzewania solarnego
• Najbardziej opłacalne w nowobudowanych budynkach
 Brak ograniczeń w lokalizacji okien od strony południowej i unikanie
umieszczania okien od strony zachodniej
 Moc systemów grzewczych i ogrzewania powietrznego może
być zmniejszona
• Opłacalne przy modernizacji, w której planujemy wymianę okien
• Najbardziej opłacalne gdy zapotrzebowanie na ogrzewanie przewyższa
zapotrzebowanie na chłodzenie
 W umiarkowanym i zimnym klimacie niskie budownictwo mieszkaniowe jest
najlepsze
 Budynki komercyjne i przemysłowe posiadają duże własne zyski ciepła
• Rozpatrywanie wymiany okien z uwzględnieniem reszty skorupy
budynku
Gruntowe pompy ciepła
Co zapewniają systemy GPC?
• Ogrzewanie
Impact 2000 Home, Massachusetts, USA
• Chłodzenie
• Ciepła woda
Zdjęcie: Solar Design Associates (NREL PIX)
…ale również…




Efektywność
Mniejsze potrzeby konserwacji
Oszczędność miejsca
Niskie koszty eksploatacyjne
Pompa ciepła w mieszkalnictwie

Stabilna wydajność

Komfort i ochrona powietrza

Ograniczenie szczytowej mocy
elektrycznej dla celów
klimatyzacji
Elementy systemów GSHP
1. Wymiennik gruntowy
 Grunt
 Woda gruntowa
 Woda powierzchniowa
2.
Pompa ciepła
3.
Wewnętrzna instalacja
grzewcza/chłodnicza
 Przewody tradycyjne
3
2
1
Uwarunkowania projektu
Gruntowych Pomp Ciepła
• Najbardziej opłacalne gdy:




Rozmieszczenie wymiennika ciepła,
Budynek komercyjny
Zapotrzebowanie na ogrzewanie i chłodzenie
Duże sezonowe zmiany temperatury
Nowe instalacje lub wymiana systemu HVAC
Ogrzewanie: niskie ceny energii elektrycznej
a wysokie ceny gazu i oleju opałowego
 Chłodzenie: wysoka cena energii elektrycznej oraz
Montaż GPC
opłaty za moc szczytową
• Dostępność sprzętu do wykopów oraz
sprzętu wiertniczego
• Niepewność co do kosztów wykonania
wymiennika
• Oczekiwania inwestora w zakresie
efektywności kosztowej
Zdjęcie: Craig Miller Productions and DOE (NREL PIX)
Spalanie biomasy
Co zapewniają systemy spalania
biomasy?
• Ciepło dla
 Mieszkalnictwa
 Budownictwa społecznego
Ciepłownia, dostarczanie ciepła dla Rapeseed, Niemcy
 Procesów przemysłowych
…ale również…
 Tworzenie nowych miejsc pracy
 Wykorzystanie odpadów
biomasowych
 Możliwość zastosowania
w sieciowych systemach
cieplnych i odzyskiwania ciepła
odpadowego
Zdjęcie: Centrales Agrar-Rohstoff-Marketing- und Entwicklungs-Netzwork
Atrybuty środowiskowe
biomasy
• Zrównoważona zbiórka biomasy:
Wióry drewna
 Zerowa emisja gazów cieplarnianych
• Niska zawartość siarki zmniejsza ilość
kwaśnych deszczy
• Lokalna emisja substancji
zanieczyszczających powietrze
Zdjęcia: Bioenerginovator
 Cząstki stałe (sadza)
 Zanieczyszczenia gazowe
 Związki kancerogenne
 Może być przedmiotem regulacji
co do dopuszczalnych wartości emisji
substancji szkodliwych do atmosfery
Wytłoki trzciny cukrowej
Zdjęcie: Warren Gretz/NREL Pix
Uwarunkowania projektu
spalania biomasy
• Dostępność, jakość i cena biomasy w stosunku do paliw
kopalnych
 Wykorzystanie biomasy przez energetykę zawodową
 Uprawy roślin energetycznych
• Możliwa powierzchnia pod dostawy, składowanie
i duże kotły
• Wymagana niezawodna i wyspecjalizowana obsługa
 Zaopatrzenie w paliwo oraz obsługa odpopielania
• Przepisy środowiskowe dotyczące jakości powietrza
i zagospodarowania popiołu
• Ubezpieczenie i zagadnienia bezpieczeństwa
Dziękuję za uwagę
© Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001 – 2004.