SDH Solar District Heating

Size: px

Start display at page:

Download "SDH Solar District Heating"

Damian Nelson
6 years ago
Views:

1 SDH Solar District Heating SDO - Solarno daljinsko ogrevanje The sole responsibility for the content of this document lies with the authors. It does not necessarily reflect the opinion of the funding authorities. The funding authorities are not responsible for any use that may be made of the information contained therein.

2 Vsebina 1. Predstavitev projekta 2. Zakaj solarno daljinsko ogrevanje? 3. Izvedba solarnih sistemov 4. Primeri v Evropi 5. Analiza Maribor 6. Analiza Zagorje

3 Predstavitev projekta

4 Predstavitev projekta Cilji projekta podpora uvedbi tržnih aplikacij solarnega daljinskega ogrevanja v Evropi cilj projekta je povečanje števila solarno podprtih sistemov daljinskega ogrevanja: o razvoj in implementacija novih modelov o uporaba solarne toplote za pasovno obremenitev o nadomestitev dotrajanih ali obstoječih kotlovnic o uporaba modernega in okoljsko sprejemljivega koncepta

5 Predstavitev projekta Pričakovanja projekta iskanje novih SDO poslovnih modelov in SDO marketinške strategije za nove priložnosti za upravljavce daljinskega ogrevanja in za ostale tržne akterje predstavljeni so primeri integracije SDO v različne specifične primere daljinskega ogrevanja prenos znanj s strani t.i. trenerjev, na strokovnjake iz SDO področja vzpostavitev tehnične podpore

6 Zakaj solarno daljinsko ogrevanje? Prednosti za upravljalce daljinske toplote diverzifikacija energetskih virov in zmanjšanje porabe goriva izpolnjevanje novih predpisov o zahtevah proizvodnje toplote iz obnovljivih virov visoka zanesljivost delovanja (nizki stroški vzdrževanja) dolga življenjska doba sonce brezplačen vir energije vse leto nič emisijski vir toplote manjše onesnaževanje okolja večji interes lokalnih skupnosti za investicije

7 Zakaj solarno daljinsko ogrevanje? Prednosti za proizvajalce/distributerje solarne tehnologije: ni investicijskih stroškov za posameznega uporabnika nizki specifični stroški ( /m 2 ) ter doseganje masovne proizvodnje boljše poznavanje o povezovanju z drugimi viri toplote v kompleksnejše sisteme spodbujanje inovacij in povečanje trga

8 Zakaj solarno daljinsko ogrevanje? SWOT - analiza S: obnovljivi vir, brezplačen vir, praktično povsod, W: majhna gostota energije velikost/postavitev O: posodobitev/obnova SDO, nove poslovne priložnosti, daljinsko hlajenje, T: brez oz. premajhne finančne spodbude, nepoznavanje, neznanje, nezavedanje, plinska omrežja, odpadna toplota, 8

9 Izvedba solarnih sistemov Klasični Centralizirana SDO izvedba solarnega sistema

10 Izvedba solarnih sistemov Decentralizirana izvedba solarnega sistema

11 Izvedba solarnih sistemov Integracija solarnega sistema v sistem SDO na biomaso 11

12 Izvedba solarnih sistemov Integracija solarnega sistema v SDO na plinsko kogeneracijo 12

13 Izvedba solarnih sistemov Načini priklopa solarnega sistema na SDO zajem povratek priklop dovod zajem povratek priklop na povratek zajem dovod priklop na dovod dovod povratek iz solarnega sistema iz solarnega sistema iz solarnega sistema 13

14 Izvedba solarnih sistemov Solarni sprejemnik ploščati vakuumski 14

15 Q [kwh/m 2 ] Izvedba solarnih sistemov Zbrana toplotna energija: tip sprejemnika vstopna temperatura letna zbrana energija vakuumski visokoselektivni običajni 15

16 Izvedba solarnih sistemov Strošek sprejemnikov s povezovalnim materialom /m 2 površina sprejemnikov [m 2 ] 16

17 Izvedba solarnih sistemov Hranilnik toplote 17

18 Vrednost investicije za m 3 hranilnika [ /m 3 ] Izvedba solarnih sistemov Specifična cena hranilnika volumen hranilnika [m 3 ] 18

19 Izvedba solarnih sistemov Velikost hranilnika toplote: collector area planned solar fraction other heat generating systems (heat pump, gas motor etc.) total load Relevant uncertainty : - for large solar fractions - in presence of a heat pump Source: Energistyrelsens Teknologikatalog

Izvedba solarnih sistemov Struktura stroškov sistema*: velikost 10.

20 Izvedba solarnih sistemov Struktura stroškov sistema*: velikost m 2 jekleni hranilnik toplote m 3 *

Primeri dobre prakse Seznam že zgrajenih solarnih sistemov priključenih na DO: www.

21 Primeri dobre prakse Seznam že zgrajenih solarnih sistemov priključenih na DO: * Cena brez finančne podpore

1 1 22 June 2013 12 43 8 21 1 2 1 9 22 1

22 June ~ 190 Solar heating and cooling plants > 500 m 2 / 350 kw th Source: Jan-Olof Dalenback, EnerMa

000 Toplota iz SSE [GWh/leto] 3,4 Solarni delež [%] 8 Investicija

23 Primer - Braedstrup (Denmark) Leto izgradnje 2003 Proizvodnja SDO [GWh/leto] 42 Površina [m2] 8012 Hranilnik [m3] jekleni Toplota iz SSE [GWh/leto] 3,4 Solarni delež [%] 8 Investicija [1000 ] 1640 Podpora [1000 ] 320 Cena toplote [ /MWh] 25 (31)* * Cena brez finančne podpore

480 Hranilnik [m3] jekleni 60 Toplota iz SSE [GWh/leto] 1,0 Solarni delež

24 Primer - Berlinerring (Austria) Leto izgradnje 2004 Proizvodnja SDO [GWh/leto] 7,84 Površina [m2] Hranilnik [m3] jekleni 60 Toplota iz SSE [GWh/leto] 1,0 Solarni delež [%] 13 (100 poletje) Investicija [1000 ] Podpora [1000 ] 500 Cena toplote [ /MWh] 48 (80)* * Cena brez finančne podpore

500 Toplota iz SSE [GWh/leto] 2,05 Solarni delež [%] 50 Investicija [1000 ]

25 Primer - Crailsheim (Germany) Leto izgradnje 2003 Proizvodnja SDO [GWh/leto] 4,1 Površina [m2] Zemeljski Hranilnik [m3] kolektor Toplota iz SSE [GWh/leto] 2,05 Solarni delež [%] 50 Investicija [1000 ] Podpora [1000 ] Cena toplote [ /MWh] 112 (219)* * Cena brez finančne podpore

[m3] 16 Toplota iz SSE [GWh/leto] 0,27 Solarni delež [%] 66 Investicija

26 Primer - Hotel Duo (Czech Republic) Leto izgradnje (hotel) 2007 Absorpcijsko hlajenje + STV [GWh/leto] 0,66 Površina [m2] 536 Hranilnik [m3] 16 Toplota iz SSE [GWh/leto] 0,27 Solarni delež [%] 66 Investicija [1000 ] 320 Podpora [1000 ] 0 Cena toplote [ /MWh] 76 * Cena brez finančne podpore

27 Modeliranje sistemov Modeliranje toplotnega odziva in ekonomska analiza sistema enostavne metode (letni nivo) F-EASY (SDH) enostavni model (mesečni nivo) FJERNSOL PRO kompleksnejše metode (mesečni, urni nivo, ) TRNSYS -

28 Modeliranje sistemov Modeliranje toplotnega odziva in ekonomska analiza sistema enostavne metode (letni nivo) F-EASY (SDH) enostavni model (mesečni nivo) FJERNSOL PRO kompleksnejše metode (mesečni, urni nivo, na osnovi zgodovinskega toplotnega odziva DO oz. na osnovi toplotnega odziva stavb) TRNSYS -

29 Vključevanje solarnega sistema v sistem daljinskega ogrevanja mesto Zagorje ob Savi Boris Vidrih, Andrej Kitanovski, Sašo Medved, Alojz Poredoš 28. Oktober 2014

Zaključki 1,2 km dolgo omrežje stanovanjske in poslovne stavbe (21 toplotnih

30 Sistem daljinskega ogrevanja Zagorje ob Savi 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki 1,2 km dolgo omrežje stanovanjske in poslovne stavbe (21 toplotnih postaj) priprava STV le v treh toplotnih postajah gorivo: biomasa, kurilno olje toplotna moč 2x2,5 MW biomasa in 7 MW olje vročevodni DO (max 120 C)

31 Matematični model modeliranje z numeričnim orodje TRNSYS dinamično modeliranje s časovnim korakom 0,5 h sočasno modeliranje toplotnega odziva DO, toplotnih postaj s stavbami ter solarnega sistema matematični model verificiran na treh nivojih s podatki iz nadzornega sistema SCADA o toplotni odvzem iz SDO o temperatura povratka o toplotni odziv stavb 1. Uvod 2. Model 3. Izhodišča 4. Rezultati 5. Zaključki

32 Validacija toplotnega odjema na toplotnih postajah Validacija temperaturnega povratka iz SDO v kotlovnici 1. Uvod 2. Model 3. Izhodišča 4. Rezultati 5. Zaključki

33 1. Uvod 2. Model 3. Izhodišča 4. Rezultati 5. Zaključki Validacija toplotnega odziva stavbe (stanovanje 1)

34 Izhodišča za postavitve solarnega sistema : streha proizvodnih objektov površine 1500 m 2 1. Uvod 2. Model 3. Izhodišča 4. Rezultati 5. Zaključki naklon in orientacija strehe nista primerna nosilci max površina sprejemnikov je 744 m 2 predpostavimo ploščate in vakuumske

35 priklop SSE na povratek DO hranilnik toplote predstavlja omrežje cca 100 m 3 meteorološki podatki iz baze TRL za Ljubljano letni odjem iz DO znaša MWh/a od tega za ogrevanje stavb, 674 za STV in ostalo toplotne izgube 1. Uvod 2. Model 3. Izhodišča 4. Rezultati 5. Zaključki

36 površina 744 m 2 karakteristike / 0,92 pretok medija učinkovitost prenosnika toplote 0,95 moč za pogon črpalke 5 kwh/mwh toplote 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki

37 letna predvidena proizvodnja toplotne energije: o ploščati sprejemni 239 MWh oziroma 2,4 % pokritost o vakuumskih sprejemniki 427 MWh oziroma 4,4 % pokritost 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki

38 ekonomska analiza Financiranje: - kreditiranje letna obrestna mera 1,79* Stroški: - solarni sprejemniki s podkonstrukcijo 360 /m 2 (ploščati) 585 /m 2 (vakuumski) - pogon črpalk 0,5 /MWh (5 kwh/mwh) - vzdrževalni stroški 0,5 /MWh 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki *EKO sklad

39 Ploščati Vakuumski Proizvedena toplota [MWh/a] Investicija [ ] Strošek kreditiranja[ /a] Tekoči stroški [ /a] Cena toplote [ /MWh] denarni tok stroškov o na osnovi prihranka energenta o upoštevan 1% letna rast cene sekancev 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki

vračilna doba več kot 30 let prihranek v 25 letni življenjski: o ploščati 230.

40 vračilna doba več kot 30 let prihranek v 25 letni življenjski: o ploščati o vakuumski Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki

41 Zaključki: verodostojno ovrednotenje obvezno modeliranje sinergijskega učinka temperaturni režim DO ima velik vpliv na učinkovitost solarnega sistema 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki

42 Zaključki: verodostojno ovrednotenje obvezno modeliranje sinergijskega učinka temperaturni režim SDO ima velik vpliv na učinkovitost solarnega sistema strošek sistema je odvisen od velikosti 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki

43 Zaključki: verodostojno ovrednotenje obvezno modeliranje sinergijskega učinka temperaturni režim SDO ima velik vpliv na učinkovitost solarnega sistema strošek sistema je odvisen od velikosti cena toplotne energije iz solarnega sistema, za predstavljani sistem 79 in 87 /MWh. povprečna MPC cena daljinske toplote v Sloveniji 60 /MWh* 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki

44 Hvala za pozornost

45 Eksergoekonomska analiza sistema daljinskega hlajenja (proizvodnja hladu) Exergoeconomic Analysis of District Cooling System (Cold production) Tjaša Duh Tatyana Morozyuk Andrej Kitanovski Alojz Poredoš Portorož,

46 1. Uvod 1. Introduction 1. Uvod 2. Termodinamične osnove hlajenja 3. Eksergijska analiza 4. Ekonomska analiza 5. Principi eksergoekonomike 6. Analiza izbranega primera 7. Zaključki Vse večje zahteve po učinkoviti rabi razpoložljive energije Increasing demand for efficient use of energy Sistem mora biti ekonomsko in energetsko učinkovit Energetic and economic effectivness of the system Eksergoekonomska analiza omogoča določitev realne cene energijskih produktov ter optimalno zasnovo in obratovanje energetskega sistema Exergoeconomic analysis enables the determination of the real price of energy products and optimization the design and operation of the system 2

47 1. Uvod 1. Introduction Osnovni elementi sistemov daljinskega hlajenja Basic components of district cooling system Consumers Cooling station 1. Uvod 2. Termodinamične osnove hlajenja 3. Eksergijska analiza 4. Ekonomska analiza 5. Principi eksergoekonomike 6. Analiza izbranega primera 7. Zaključki Distribution network Prenosnik toplote 3

48 2. Termodinamične osnove hlajenja 2. Basic thermodynamics of cooling Eksergija Exergy 1. Uvod 2. Termodinamične osnove hlajenja 3. Eksergijska analiza 4. Ekonomska analiza 5. Principi eksergoekonomike 6. Analiza izbranega primera 7. Zaključki Eksergija je tisti del energije, ki ima zmožnost opravljanja dela Exergy is part of energy which has ability to work Eksergijska vrednost energije predstavlja njeno kakovost Exergetic value of energy represents its quality Energijska bilanca je odraz zakona o ohranitvi energije Energy balance is a result of Law of conservation Eksergijska bilanca je odraz zakona o degradaciji energije Exergy balance is a result of Law of degradation of energy 4

2. Termodinamične osnove hlajenja 2. Basic thermodynamics of cooling Eksergija Exergy EKSERGIJA DELA EXERGY OF WORK W E = W EKSERGIJA TOPLOTE EXERGY OF HEAT 1,6 1,4 1,2 1 1. Uvod 2.

49 2. Termodinamične osnove hlajenja 2. Basic thermodynamics of cooling Eksergija Exergy EKSERGIJA DELA EXERGY OF WORK W E = W EKSERGIJA TOPLOTE EXERGY OF HEAT 1,6 1,4 1, Uvod 2. Termodinamične osnove hlajenja 3. Eksergijska analiza 4. Ekonomska analiza E Q æ T ö 0 = ç 1- è Tr ø Q r 0,8 0,6 0,4 0,2 E /QQ Q E /QQ Q 5. Principi eksergoekonomike 6. Analiza izbranega primera T[ K] Vir: Morozyuk T.: Energy engineering 1 (script) 7. Zaključki 5

50 2. Termodinamične osnove hlajenja 2. Basic thermodynamics of cooling Kompresorski hladilnik Compressor chiller Q CD Hladilno število Coefficient of performance: COP Rp QR = W 1. Uvod 2. Termodinamične osnove hlajenja Condenser Evaporator Compressor W z Rp Eksergijski izkoristek: Exergy efficiency: E COP T0 -T W COP T R Rp = = = Carnot R R COP Rp 3. Eksergijska analiza 4. Ekonomska analiza 5. Principi eksergoekonomike 6. Analiza izbranega primera 7. Zaključki Q R Specifične eksergijske izgube: Specific exergy losses: EL, p 1 T0 -T = - Q COP T R Rp R R 6

51 1. Uvod 2. Termodinamične osnove hlajenja Q G W 3. Eksergijska analiza 4. Ekonomska analiza 5. Principi eksergoekonomike 6. Analiza izbranega primera 7. Zaključki 2. Termodinamične osnove hlajenja 2. Basic thermodynamics of cooling Generator Absorber Q A Absorpcijski hladilnik Absorption chiller Condenser Evaporator z Q CD Rs Hladilno število Coefficient of performance: QR COPRs = Q Eksergijski izkoristek: Exergy efficiency: Q R æt0 -T ö R QRç TR T0 -TR TG = è ø = COPRs æt T G-T ö 0 R TG -T0 Qgrç è TG ø Specifične eksergijske izgube: Specific exergy losses: ELs, 1 æ T ö æ 0 T ö 0 = 1- -ç -1 QR COP ç Rs T è g ø ètr ø G 7

52 3. Eksergijska analiza 3. Exergy analysis Eksergijsko vrednotenje procesov Exergy evaluation of processes KONVENCIONALNA EKSERGIJSKA ANALIZA CONVENTIONAL EXERGY ANALYSIS 1. Uvod 2. Termodinamične osnove hlajenja 3. Eksergijska analiza 4. Ekonomska analiza 5. Principi eksergoekonomike 6. Analiza izbranega primera Eksergijski izkoristek Exergetic efficiency E e = P Delež uničenja eksergije E Exergy destruction G ratio ED i Delež y izgub eksergije D = 1- z = Exergy loss ratioeo EF E F EL Relativno yl = uničenje eksergije E Relative exergy F destruction E E D E D E ED ED E D E D = D + D + E D D N E L E D k-th component E P 7. Zaključki 8

53 4. Ekonomska analiza 4. Economic analysis OCENA STROŠKOV ESTIMATION OF MAJOR COSTS Investicijski stroški Investment cost Stroški goriva Fuel expenses Stroški vzdrževanja in obratovanja Operation and maintenance expenses CENA KONČNEGA PRODUKTA JE SESTAVLJENA IZ: PRICE OF FINAL PRODUCT CONSISTS OF: Stalni stroški Fixed Costs 1. Uvod 2. Termodinamične osnove hlajenja 3. Eksergijska analiza 4. Ekonomska analiza 5. Principi eksergoekonomike 6. Analiza izbranega primera 7. Zaključki Spremenljivi stroški Variable Costs CELOTNI INVESTICIJSKI STROŠKI TOTAL CAPITAL INVESTMENT Glavni investicijski stroški (nakup zemljišča, izgradnja potrebnih objektov, nakup in vgradnja strojev ter elementov sistema ), Fixed-capital investment (land, civil, structural and architectural work, purchasedequipment installation ) Drugi izdatki (zagonski stroški, stroški licenc, raziskav in razvoja). Other outlays (startup costs, licecing, research and development) 9

54 5. Principi eksergoekonomike 5. Fundamentals of exergoeconomics ZDRUŽEVANJE EKSERGIJSKE IN EKONOMSKE ANALIZE COMBINING EXERGY AND ECONOMIC ANALYSIS EKSERGOEKONOMIKA NUDI: EXERGOECONOMICS OFFERS: Ločen izračun lastne cene posameznega produkta proizvedenega v sistemu, ki ima več končnih produktov Separate calculation of costs of product generated by a system having more than one product 1. Uvod 2. Termodinamične osnove hlajenja 3. Eksergijska analiza 4. Ekonomska analiza 5. Principi eksergoekonomike 6. Analiza izbranega primera 7. Zaključki Razumevanje procesa formacije stroškov in toka stroškov v sistemu Understanding of cost formation process and the flow of costs in the system Optimiziranje specifičnih spremenljivk v posamezni komponenti Optimization of specific variables in a single component Optimizacijo celotnega sistema Optimization of the overall system 10

55 5. Principi eksergoekonomike 5. Fundamentals of exergoeconomics STROŠKOVNA BILANCA COST BALANCE C C Z Z OM Ptot, = CFtot, + Z CI tot + Ztot STROŠKOVNA BILANCA k-te KOMPONENTE COST BALANCE OF k-th COMPONENT 1. Uvod 2. Termodinamične osnove hlajenja 3. Eksergijska analiza 4. Ekonomska analiza 5. Principi eksergoekonomike 6. Analiza izbranega primera 7. Zaključki å( cout E ) +, =,, + å( c ) + c inein Z out W k W k c Qk E Qk k out k Komponenta k in k 11

56 5. Principi eksergoekonomike 5. Fundamentals of exergoeconomics 1. Uvod 2. Termodinamične osnove hlajenja 3. Eksergijska analiza 4. Ekonomska analiza 5. Principi eksergoekonomike 6. Analiza izbranega primera 7. Zaključki Stroški rabe eksergije Cost of exergy destruction Relativna sprememba cene Relative cost difference cpk, -cf, k rk = c F, k Eksergoekonomski faktor Exergoeconomic factor f k C c E Dk Dk, = F, ke D C Dk, Dk, = c Pk, E Dk, Z k k + c F, k E Dk, + Lk, ) = Z c E E Lk ( k L ) E F, k F, k Nizka vrednost uničenje eksergije in izgube; možnost prihrankov z zmanjšanjem uničenja eksergije Low value of : exergy destruction and losses; achieved cost savings by reducing exergy destruction, c Visoka vrednost prevladujejo neeksergijski stroški; potrebno zmanjšanje investicijskih stroškov High value of : non-exergetic costs; decreasing in the investment costs 12 E Lk, K-th component E Dk, E, c Pk, Pk,

90 kw 1. Uvod 2. Termodinamične osnove hlajenja Mercator 192 kw Hladilna postaja 888 kw 3. Eksergijska analiza 4. Ekonomska analiza 5. Principi eksergoekonomike 6. Analiza izbranega primera 7.

57 5. Analiza izbranega primera 5. Case study Sistem daljinskega hlajenja v Velenju District Cooling System in Velenje Sodišče 135 kw Galerija 37 kw Kulturni dom 106 kw Restavracija DK 60 kw Upravna enota 118 kw MO Velenje 150 kw DURS 90 kw 1. Uvod 2. Termodinamične osnove hlajenja Mercator 192 kw Hladilna postaja 888 kw 3. Eksergijska analiza 4. Ekonomska analiza 5. Principi eksergoekonomike 6. Analiza izbranega primera 7. Zaključki Leto 2011 Year 2011 Mesec T 0, C t, h Q C,Case1,kWh E C,Case1,kWh Q C,Case2,kWh E C,Case1,kWh APR MAJ JUN JUL AUG SEP Vir: Duh T.: Termoekonomska analiza sistema daljinskega hlajenja (diploma) 13

58 Cost of cold [ /kwh] 5. Analiza izbranega primera 5. Case study Vrsta hladilnika Type of chiller COP COP Investicijski stroški hladilnika s hladilno močjo 980 kw [ ] Investment cost of chiller with cooling capacity 980 kw [ ] Investicijski stroški hladilnega stolpa [ ] Investment cost of cooling tower [ ] Enostopenjski absorpcijski hladilnik Absorption chiller, single-effect Absorption chiller, double-effect Dvostopenjski absorpcijski hladilnik Vijačni kompresorski hladilnik Compression chiller, screw Turbokompresorski hladilniki Compression chiller, centrifugal 0, , , , , Uvod 2. Termodinamične osnove hlajenja 3. Eksergijska analiza 4. Ekonomska analiza 5. Principi eksergoekonomike 6. Analiza izbranega primera 7. Zaključki 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 48,4 18,8 13,9 14,1 13,4 12,1 8,9 8,1 6,7 5,2 5,4 5,6 4,8 4,0 1,9 1,9 2,0 2,2 2,3 2,1 2,5 2,5 2,7 3,1 2,2 2,4 1,1 1,2 1,3 1,4 APR MAY JUN JUL AUG SEP Temperature [ C] Case 1: absorption chiller LiBr, singleeffect Case 2: absorption chiller LiBr, singleeffect Case 2: absorption chiller, double-effect Case 2: Screw compression chiller 2. phase, Centrifugal compression chiller Temperature of environment 14

59 6. Zaključki 6. Conclusions 1. Uvod 2. Termodinamične osnove hlajenja 3. Eksergijska analiza 4. Ekonomska analiza 5. Principi eksergoekonomike 6. Analiza izbranega primera 7. Zaključki Eksergoekonomika združuje ekonomsko in eksergijsko analizo Exergoeconomics combines exergy and economic analysis Eksergoekonomika poleg količine upošteva tudi kvaliteto energije Exergoeconomics takes into account quantity and quality of energy Energijski produkt je vrednoten po vsebnosti eksergije, ki je določena na osnovi začetne-proizvodne eksergije Energy product is evaluated according to exergy value, which is determined on the basis of initial exergy Cena hladu na enoto eksergije je v primeru proizvodnje hladu z absorpcijskim hladilnikom nižja od cene hladu, ki je proizveden s kompresorskim hladilnikom Cost of cold per unit of exergy is lower in case of cold production with absorption chiller than with compression chiller 15

60 HVALA ZA POZORNOST THANK YOU FOR YOUR ATTENTION 16

61 Sezonsko shranjevanje toplote in hladu Seasonal thermal energy storage ANDREJ KITANOVSKI, ALOJZ POREDOŠ Fakulteta za strojništvo Univerze v Ljubljani mragheb.com

62 Kaj je, oziroma zakaj sezonsko shranjevanje toplote/hladu? What is, or why seasonal thermal energy storage? več(mesečno) shranjevanje toplote ali hladu za potrebe ogrevanja ali hlajenja diverzifikacija virov, energetska neodvisnost, uporaba obnovljivih virov toplote/hladu shranjevanje poleti ali v obdobju razpoložljivosti toplote ter uporaba v prehodnem obdobju, pozimi ali v obdobju rabe shranjevanje pozimi ali v obdobju razpoložljivosti hladu ter uporaba v prehodnem obdobju, poleti, ali v obdobju rabe

63 Zgodovina sezonskega shranjevanja toplote/hladu The history of thermal energy storage Shranjevanje ledu v ZDA Shranjevanje ledu v Iranu Mark A. Worthington, IDEA Conf., wikimedia jardindecharlotte.blogspot.com

64 Načini sezonskega shranjevanja toplote/hladu? Types of seasonal thermal energy storage? Senzibilno Termokemično PCM Solarna jezera (v slanici, morski vodi) Kemično shranjevanje Sneg, led Nadzemni vodni hranilniki Vodni vkopani umetni bazen Sorpcijsko shranjevanje (absorpcija) Sorpcijsko shranjevanje (adsorpcija) Hidrati s kontrolirano podhladitvijo Soli s kontrolirano podhladitvijo Naravne jame Zemljina (vertikalno kolektorsko polje ali geosonde) Vodonosnik Hadorn J-C. Advanced storage concepts for active solar energy IEA SHC Task In: Eurosun 1st international conference on solar heating, cooling and buildings

65 Osnovne vrste senzibilnih hranilnikov toplote Basic types of seasonal thermal energy storage H. Kerskes, Seasonal Thermal Storage, RHC Workshop on Thermal Energy Storage - February 10, 2011 Brussels

66 Osnovne vrste senzibilnih hranilnikov toplote Nadzemni ali vkopani vodni hranilnik (TTES) Prikaz izgradnje m 3 vodnega betonskega vkopanega hranilnika v Muenchnu 2007 (Površina ploščnih SSE 2900 m 2 ) D.Mangold, Seasonal Heat Storage, Pilot Projects and Experiences in Germany, Solites, Steinbeis Research Institute for Solar and Sustainable Thermal Energy Systems, Germany

67 Osnovne vrste senzibilnih hranilnikov toplote Vkopani PIT hranilnik (PTES) Intelligent Energy, PREHEAT, Solar heat storages in district heating networks, 2007 T. Schmidt, D. Mangold, LARGE-SCALE THERMAL ENERGY STORAGE - STATUS QUO AND PERSPECTIVES, Steinbeis Research Institute H. Kerskes, Seasonal Thermal Storage, RHC Workshop on Thermal Energy Storage - February 10, 2011 Brussels

68 T. Pauschinger, Solar District Heating with Seasonal Thermal Storage in Germany, Steinbeis Research Institute Osnovne vrste senzibilnih hranilnikov toplote Zemeljski BTES hranilnik (geosonde)

69 Osnovne vrste senzibilnih hranilnikov toplote Uporaba naravnih vodonosnikov (ATES) Visoko-temperaturne rešitve

70 Osnovne vrste senzibilnih hranilnikov toplote Uporaba naravnih vodonosnikov (ATES) Nizko-temperaturne rešitve

71 D. Aydin, The latest advancements on thermochemical heat storage systems, Renewable and Sustainable Energy Reviews 41(2015) Termokemično shranjevanje toplote

72 A. Hauer et al, Advanced Thermal Energy Storage through Phase Change Materials and Chemical Reactions Feasibility Studies and Demonstration projects. IEA Final Report, Annex 17 Latentno shranjevanje toplote/hladu

Ekonomičnost sezonskih hranilnikov Relativni stroški velikih jeklenih hranilnikov (vir: Iintelligent Energy projekt PREHEAT, Solar heat storages in district heating networks, 2007)

73 Ekonomičnost sezonskih hranilnikov Relativni stroški velikih jeklenih hranilnikov (vir: Iintelligent Energy projekt PREHEAT, Solar heat storages in district heating networks, 2007) P. Pinel et al, A review of available methods for seasonal storage of solar thermal energy in residential applications, Renewable and Sustainable Energy Reviews 15 (2011)

74 Ekonomičnost sezonskih hranilnikov

75 HVALA ZA POZORNOST

76 Numerična analiza vključevanja polja solarnih sprejemnikov v sistem daljinskega ogrevanja na Bledu Boris Vidrih *, Andrej Kitanovski *, Sašo Medved *, Blaženka Pospiš Perpar **, Alojz Poredoš * * Fakulteta za strojništvo, Univerza v Ljubljani ** Eltec Petrol d.o.o. 23. Marec 2014

77 Sistem daljinskega ogrevanja - Bled - novi sistem javne stavbe in poslovni uporabniki - vgrajeni dve enoti SPTE in TČ - plinski kotel - vročevodni SDO - predvideni letni odjem 8,7 GWH/leto - predvidena toplotna moč MW 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki

78 Izhodišča za postavitve solarnega sistema : - talna postavitev sprejemnikov - visoko selektivni oz. vakuumski sprejemniki - velikost solarnega polja 500 oziroma 1500 m 2 - vgradnja sprejemnikov na povratni vod SPTE SPTE TČ PK 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki

79 - meteorološki podatki TRL Brnik - izstopna in vstopna temperatura SDO 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki

80 Matematični model - numerično modeliranje TRNSYS - dinamična soodvisnost sistemov - 15 minutni časovni korak - solarni sistem priključen na povratek SDO 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki

81 Sistem s ploščatimi sprejemniki površina 500 oz m 2 karakteristike pretok medija učinkovitost prenosnika toplote 0,95 moč za pogon črpalke 7,5 kwh/mwh toplote 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki

82 Sistem z vakuumski sprejemniki površina 500 oz m 2 karakteristike pretok medija učinkovitost prenosnika toplote 0,95 moč za pogon črpalke 7,5 kwh/mwh toplote 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki

83 Ekonomska analiza Financiranje: - Kreditiranje 15 let letna obrestna mera 1,542* Stroški: - sistem 360 /m 2 (ploščati) 585 /m 2 (vakuumski) - pogon črpalk 7,5 kwh/mwh - vzdrževalni stroški 1 /MWh - 25 letna doba obratovanja 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki *EKO sklad

84 Ekonomska analiza* Ploščati Ploščati Vakuumski Vakuumski 500 m m m m 2 Proizvedena toplota [MWh/a] 175,1 524,3 297,2 890,1 Investicija [ ] Strošek kreditiranja[ /a] Tekoči stroški [ /a] Cena toplote [ /MWh] 50,2 50,0 46,5 46,2 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki * Vrednosti so brez DDV

85 Ekonomska analiza denarni tok - stroški in prihodki kredit, obratovalni stroški odkupna cena toplote 60 /MWH 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki

86 Zaključki: - diverzifikacija energetskih virov in zmanjšanje porabe goriva - izpolnjevanje novih predpisov o zahtevah proizvodnje toplote iz obnovljivih virov - visoka zanesljivost delovanja (nizki stroški vzdrževanja) - dolga življenjska doba - sonce brezplačen vir energije vse leto - nič emisijski vir toplote 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki - manjše onesnaževanje okolja večji interes lokalnih skupnosti za investicije

87 Zaključki: - temperaturni režim SDO ima velik vpliv na učinkovitost solarnega sistema in s tem na letno proizvodnjo toplote iz solarnega sistema, za izbrani sistem med 350 in 590 kwh/m 2 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki

88 Zaključki: - temperaturni režim SDO ima velik vpliv na učinkovitost solarnega sistema in s tem na letno proizvodnjo toplote iz solarnega sistema, za izbrani sistem med 350 in 590 kwh/m 2 - strošek sistema je odvisen od velikosti, za izbrani sistem med 360 in 590 /m 2 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki

89 Zaključki: - temperaturni režim SDO ima velik vpliv na učinkovitost solarnega sistema in s tem na letno proizvodnjo toplote iz solarnega sistema, za izbrani sistem med 350 in 590 kwh/m 2 - strošek sistema je odvisen od velikosti, za izbrani sistem med 360 in 590 /m 2 - cena toplotne energije iz solarnega sistema, za izbrani sistem med 46 in 50 /MWh. Povprečna MPC cena daljinske toplote v Sloveniji 60 /MWh* - vgradnja hranilnika toplote povečanje izkoristka solarnega sistema 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki *Agencija za energijo

90 Hvala za pozornost

91 Vključevanje solarnega sistema v sistem daljinskega ogrevanja mesto Maribor Boris Vidrih, Andrej Kitanovski, Sašo Medved, Alojz Poredoš 28. Oktober 2014

92 Sistem daljinskega ogrevanja - Maribor - 34 km dolgo omrežje - gospodinjski in ostali odjemalci - vgrajena kogeneracijska enota na plin, električne moči 2,7 kw - gorivo: zemeljski plin, kurilno olje - vročevodno DO 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki

93 Izhodišča za postavitve solarnega sistema : - lokacija postavitve solarnega sistema 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki - naklon in orientacija strehe nista primerna uporaba nosilcev

meteorološki podatki za Maribor leto 2012

94 - postavitev solarnih sprejemnikov v vrste 11 vrst po 6 sprejemnikov - meteorološki podatki za Maribor leto Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki

95 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki - temperaturni režim in pretok v SDO za leto 2012

96 Matematični model - dinamična soodvisnost vseh sistemov - numerično modeliranje TRNSYS - pol urni časovni korak - sočasno modeliranje DO in solarnega sistema na osnovi zgodovinskega odjema toplote iz DO - solarni sistem priključen na povratek DO - prednost delovanja kogeneracijske enote - visokoselektivni ploščati in vakuumski spr. - dva sistema 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki

97 dobavljena toplota v SDO [MWh] Sistem brez hranilnika površina 170 m 2 karakteristike pretok medija učinkovitost prenosnika toplote 0,95 moč za pogon črpalke 5 kwh/mwh toplote 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki ploščati brez hranilnika vakumski brez hranilnika

98 Sistem s hranilnikom površina 170 m 2 karakteristike pretok medija učinkovitost prenosnika toplote 0,95 moč za pogon črpalke 5 kwh/mwh toplote velikost hranilnika 30 m 3 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki

99 Ekonomska analiza Financiranje: - kreditiranje letna obrestna mera 3M EURIBOR + 1,5 % (1,79%)* Stroški: - sistem brez hranilnika toplote 360 /m 2 (ploščati) 585 /m 2 (vakuumski) - hranilnik toplote +100 /m 2 - pogon črpalk 0,5 /MWh (5 kwh/mwh) - vzdrževalni stroški 0,5 /MWh 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki *EKO sklad

100 Ekonomska analiza Proizvedena toplota [MWh/a] Ploščati brez HT Ploščati + HT Vakuumski brez HT Vakuumski + HT 39,7 65,9 69,9 112,7 Investicija [ ] Vrednost anuitete[ /a] Tekoči stroški [ /a] Cena toplote [ /MWh] Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki

Zaključki: - sinergijski učinek sistemov - verodostojno ovrednotenje - temperaturni režim DO ima velik vpliv na učinkovitost solarnega sistema in s

101 Zaključki: - sinergijski učinek sistemov - verodostojno ovrednotenje - temperaturni režim DO ima velik vpliv na učinkovitost solarnega sistema in s tem na letno proizvodnjo toplote iz solarnega sistema, za izbrani sistem med 237 in 667 kwh/m 2 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki

102 Zaključki: - strošek sistema je odvisen od velikosti, za izbrani sistem med 350 in 585 /m 2 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki

103 Zaključki: - sinergijski učinek sistemov - verodostojno ovrednotenje - temperaturni režim DO ima velik vpliv na učinkovitost solarnega sistema in s tem na letni donos toplotne energije iz solarnega sistema, za izbrani sistem med 237 in 667 kwh/m 2 - strošek sistema je odvisen od velikosti, za izbrani sistem med 350 in 585 /m 2 - cena toplotne energije iz solarnega sistema, za izbrani sistem med 79 in 118 /MWh. Povprečna MPC cena daljinske toplote v Sloveniji 60 /MWh* 1. Uvod 2. Izhodišča 3. Model 4. Rezultati 5. Zaključki *Javna agencija RS za energijo

104 Hvala za pozornost

Poročilo o dimenzioniranju toplotne črpalke Stane Preveč - Ogrevanje Rešitev 1 - Atec 11

Poročilo o dimenzioniranju toplotne črpalke - Ogrevanje Rešitev 1 - SLOVENIA Telefon: 03 425 54 00 E-pošta: stane.prevec@thermia.si Naslov instalacije SLOVENIA Datum Ponudnik - - - - - - Telefon: E-pošta: