Magazynowanie energii cieplnej

Bardzo interesujące z polskiego punktu widzenia są doświadczenia szwedzkie w zakresie dużych, długoterminowych magazynów energii cieplnej i systemów czynnych wykorzystujących energię słoneczną do ogrzewania całych osiedli mieszkaniowych. Systemy te zawsze współpracują z pompą ciepła. Jednym z przykładów może być osiedle czterech domków szeregowych i bliźniaczych w Kullavik. Roczne zapotrzebowanie na energię cieplną do ogrzewania budynków i c.w.u. wynosi 310 MWh, łączna powierzchnia kolektorów — 490 m2, a magazyn energii cieplnej typu gruntowego wykorzystuje łącznie 8100 m3 gruntu. W centralnej części znajduje się strefa wysokich temperatur, w której 200 m3 gruntu nagrzewane jest do temperatury + 60°C. System współpracuje z pompą ciepła pobierającą 62 kW energii elektrycznej. Jest to system niskotemperaturowy, który pokrywa roczne zapotrzebowanie w 85%.
tmp8997-4System ogrzewania i magazynowania energii słonecznej w Kullavik (Szwecja)

Innym przykładem, w którym nie wykorzystuje się w żaden sposób budynków do instalacji słonecznych, jest osiedle w Lyckebo, gdzie od 1983 r. instaluje się rodzaj centralnej słonecznej ciepłowni dla 550 domków jednorodzinnych. Zainstalowano tam 4320 m2 kolektorów słonecznych niskotemperaturowych, które są połączone z długoterminowym magazynem ciepła. Tę rolę spełnia sztuczna grota skalna wykuta 30 m pod powierzchnią ziemi, o 30 m głębokości, 75 m średnicy i pojemności równej 100 000 m3. W końcu lata woda nagromadzona w grocie osiąga w górnej części temperaturę +90°C. System pomp ciepła oraz system kontrolno-pomiarowy znajdują się powyżej, w niewielkiej grocie. Stąd tradycyjnym sposobem jest rozsyłane ciepło, które pokrywa 95% zapotrzebowania.

tmp8997-5Słoneczny system i magazyn ciepła w Lyckebo (Szwecja)

Na podstawie tak dużej liczby realizacji w strefie klimatycznej umiarkowanej — chłodnej można stwierdzić, że sprawność systemów czynnych jest jeszcze niewielka, bowiem nie przekracza 20%.

Systemy czynne wykorzystują najwięcej energii słonecznej na początku i na końcu sezonu grzewczego (kwiecień — maj i październik —listopad). Sprawność systemów jest większa w zimie, ponieważ w okresie lata obniża się ze względu na wysoką temperaturę magazynowania. Kąt nachylenia kolektorów umożliwia odbieranie maksymalnej ilości energii w okresie największego zapotrzebowania.
W istniejących realizacjach w krajach środkowej i północnej Europy, energia słoneczna pokrywa od 16 do 72% całkowitego zapotrzebowania na energię cieplną potrzebną do ogrzewania i przygotowania c.w.u.

Dwa przykłady bilansu cieplnego dla domów jednorodzinnych mających systemy czynne służące do ogrzewania i przygotowania c.w.u. (Aramon — Francja — szerokość geogr. 49°30’ i Zoetermer — Holandia — 52°8’) przedstawiono na rysunku tmpa0f5-10

Opłacalność stosowania systemów czynnych należy rozpatrywać z dwóch punktów widzenia:
—    pierwszy, to globalny (społeczny) — oszczędność paliw nieodnawialnych, niezatruwanie środowiska,
—    drugi to indywidualny, wiążący się z wyższymi kosztami inwestycyjnymi ponoszonymi jednorazowo przez użytkownika, ale rekompensowanymi przez niższe koszty eksploatacyjne.

W warunkach Niemieckich koszty poniesione na instalację c.w.u. zwracają się w ciągu 5 — 6 lat, zaś na ogrzewanie — w ciągu 9 — 10 lat. Różnica w kosztach eksploatacji systemów tradycyjnych i systemów słonecznych czynnych daje w następnych latach wymierny zysk.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *