Sezoninio saulės energijos kaupimo energetinė ir ekonominė analizė

Autor: Džiuvė, Vytautas
Přispěvatelé: Dagilis, Vytautas
Jazyk: litevština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Popis: Šiais laikais daugėjant mažai energijos vartojantiems pastatams, dažniausiai reikalingas ne aukštos temperatūros šilumnešis. Statant vis aukštesnės energetinio efektyvumo klasės pastatus, esamos termofikacinio vandens vamzdynų sistemos tampa nenašiomis ir per didelėmis. Šiai problemai spręsti jau daugelis užsienio valstybių pradėjo vystyti žemesnės temperatūros šilumos tinklus, kuriems esant užtikrinami naujų vartotojų poreikiai. Vienas aktualiausių ir energetiškai didelį potencialą turinčių energijos gamybos technologijų šiems žema–temperatūriniams šilumos tinklams yra sezoninis saulės energijos akumuliavimas didelio tūrio požeminėse talpyklose. Plečiantis naujų pastatų kvartalams ir ieškant atsinaujinančios energijos gamybos plėtros galimybių Lietuvoje, šiame baigiamajame magistro darbe buvo pasirinktas Kauno rajone esantis miestelis – Akademija. Joje projektuojama novatoriška didelio tūrio sezoninė požeminė akumuliacinė talpykla integruota su saulės kolektoriais ir regeneracinio šilumos siurblio sistema bei taipogi atliekama energetinė ir ekonominė šio projekto analizė. Suprojektuota 170000m3 daniško tipo akumuliacinė vandens talpykla. Ant akumuliacinės saugyklos stogo, 22500 m2 plote suprojektuotas plokščiųjų saulės kolektorių laukas, kurių pagalba iš saulės energijos per 275 dienas būtų išgaunama 9980,4 MWh šilumos energijos (įskaitant šilumos nuostolius), kuri būtų naudojama akumuliacinės talpyklos vandens šildymui. Iš saulės kolektorių pašildyto grįžtančio vandens temperatūra būtų 70 ºC. Naudojantis „ANSYS“ energijos modeliavimo programa sumodeliuotas akumuliacinės talpyklos temperatūros, greičio ir slėgio pasiskirstymas 2D pjūvyje, kuris vizuališkai parodė vykstančius viduje energijos virsmus. Iš apskaičiuotų rezultatų gavome, kad be paramos saulės akumuliacinė jėgainė neatsipirktų, tačiau pasinaudojus 50% ES lėšomis bei APVA fondų paramomis, investicijos atsipirktų per 10metų. Įrengiant saulės kolektorių jėgainę ant akumuliacinės talpyklos, šilumos energijos pardavimo kaina su ES fondų parama būtų: 32,02 Eur/MWh, kuri leistų šiandieninėmis rinkos sąlygomis konkuruoti su kitais šilumos gamintojais. Akumuliacinei sistemai pasirenkamas regeneracinis pramoninis šilumos siurblys, naudojantis amoniaką, kaip darbo agentą. Jis užtikrintų energijos poreikį gruodžio – vasario mėnesiais, kas sudarytų vidutiniškai 91 dieną ir pagamintų 2074,8 MWh šilumos energijos. Šilumos energiją gaminant šilumos siurbliu, energijos kaina vartotojams būtų 29 Eur/MWh, o sistemos atsipirkimas būtų per 9 metus , jei 50% investicijų padengtų ES lėšos. Iš viso sezoninėje akumuliacinėje talpykloje per metus būtų pagaminta 12055 MWh šilumos energijos, tai leistų užtikrinti dalį Akademijos miestelio šilumos poreikių, esant išplėtotiems žema–temperatūriniams tinklams.
Nowadays, increasing the low energy buildings, mostly is recommend to use for them a low temperature district heating water. The development of new buildings of higher energy efficiency class affects the existing district heating water pipeline systems which become inefficient and oversized. To solve this problem, many foreign countries have already begun to develop low temperature heat networks that could meet the needs of new consumers. One of the most relevant energy production technology for these low temperature heat networks is the seasonal accumulation of solar energy in high volume underground storage. With the increasing number of new buildings and the prospects for renewable energy development in Lithuania, the Academy, which is located in Kaunas, was selected for this final master's thesis. The innovative high volume seasonal underground storage tank was designed with integrated solar heating plant and the regenerative heat pump system, and implemented energy and economic analysis of this project. In this project was modeled 170000m3 of volume Danish type accumulation storage (PTES). On the lid of the storage tank, was designed a field of flat solar collectors in the area of 22500 m2. During the 275 days from solar energy, would be generating 9980.4 MWh of heat energy (including heat loss), which would be used to heat the storage tank water. The temperature of the return water heated from solar collectors would be 70 ºC. With “ANSYS” energy simulation program for the accumulation storage was modeled the temperature, velocity and pressure distributions in the 2D section. We calculated that without the support, the solar heating plant would not have a payback period, but with 50% of EU or APVA funds, the investment would have a payback in 10 years. The sale price of heat energy with EU funds for the installed solar heating plant on a storage tank would be: 32,02 Eur/MWh, which would allow according today's market conditions to compete with other heat producers. In this accumulation system, a regenerative industrial heat pump was used with ammonia as a working agent. This heat pump plant would ensure the energy demand between december and february - 91 days and produce 2074.8 MWh of heat energy. The sale price of energy for consumers from a heat pump plant would be 29 Eur/MWh, and the system's payback would be 9 years if 50% of the investment would be covered by EU funds. A total 12055 MWh of thermal energy would be produced per year in a seasonal accumulation storage, which would allow to provide part of the heat demand of the Academy town with developed low temperature networks.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: