Artykuł opublikowany pod adresem:     http://gigawat.net.pl/article/articleprint/1416/-1/95/

Mikrogeneracja w domu jednorodzinnym


Informacje Numery Numer 04/2009

Domy jednorodzinne nie były dotychczas obiektami przeznaczonymi dla ekonomicznie racjonalnego stosowania w nich bloków kogeneracyjnych. Rozmiar przygotowywanej ciepłej wody użytkowej w okresie letnim bywa w tych obiektach mieszkalnych niewspółmiernie mały w stosunku do zapotrzebowania na energię elektryczną. Dotychczas bowiem bloki kogeneracyjne z mocą termiczną 10 kWc okazywały się już przedymensjonowane. Dopiero na drodze odpowiedniego rodzaju „Art Downsizing” udało się przezwyciężyć te rozpiętości mocy między zapotrzebowaniami na ciepło użytkowe i energię elektryczną. Udało się wreszcie znaleźć kompaktowe rozwiązanie w konstrukcji bloków kogeneracyjnych ze znacznie zwiększoną sprawnością w wytwarzaniu energii elektrycznej dla domków jednorodzinnych i to o mocy poniżej 3 kWel – a nawet dla 1 kWel, których istotę ilustrują rys. 1–2.

Otóż sercem tego typu bloku kogeneracyjnego dla domku jednorodzinnego okazuje się obrotowa tarcza, napędzana przez dwa wahacze czterocylindrowym układem silnika Stirlinga. Wymieniona wyżej tarcza obrotowa jest bezpośrednio sprzężona z elektrogeneratorem, co czyni cały układ wysoce efektywnym. A zatem istota tego „Wobbel Yoke” tkwi w zmodyfikowanej konstrukcji silnika Stirlinga, którego pierwotny układ obejmuje dwa sprzężone z sobą tłoki z cylindrami (jeden zwany roboczym i bywa zasilany gorącym, sprężonym do około 16 MPa helem lub wodorem, a drugi nazywa się kompresyjnym, przetłaczając cyklicznie gaz roboczy). Ogrzewanie przepływającego tam i z powrotem gazu roboczego przez grzejnik, regenerator i chłodnicę tym różni układ Stirlinga od silników Otta oraz Diesla, że te posiadają wewnętrzne spalanie mieszaniny opar paliwa z powietrzem, co czyni je relatywnie drogimi tak w budowie, jak i w eksploatacji. W silniku Stirlinga gaz roboczy bywa ogrzewany z zewnątrz.

Istotę zmodyfikowanego, sprzężonego układu dwóch zestawów silnika Stirlinga (tj. do 4 cylindrów), które poprzez dwa wahacze napędzają rotacyjną tarczę, sprężoną z elektrogeneratorem (rys. 1) opracował Nowozelandczyk Don Clucas. Szczegóły tego układu w działaniu ilustruje krótki film w internecie (www.whispergen.com).

Tego typu mikroblok kogeneracyjny o mocy 1 kWel oraz 7 kWc, wytwarzany jest seryjnie między innymi przez firmę EHE (Efficient Home Energy) w Hiszpanii. Jest to joint-venture między nowozelandzką firmą Whispertech, a hiszpańskim koncernem Mondragon CC. Natomiast na rys. 2 przedstawiono mikroblok kogeneracyjny wytwarzany w pokaźnych ilościach relatywnie blisko Polski przez firmę Senertec GmbH w Schweinfurcie, RFN (Sonne Wind & Wärme, 70, 4, 2009 r.).
Omawiany blok kogeneracyjny dysponuje dodatkowym palnikiem na dogrzewanie domku jednorodzinnego o mocy 5 kWc, co całościowo uwidacznia rys. 3.
Tego typu blok mikrokogeneracyjny wraz z buforowym zasobnikiem ciepła w postaci gorącej wody – najefektywniej o pojemności od 1.500 do 2.000 litrów kosztuje 12.000 euro. Tak wielki zasobnik ciepła jest niezbędny, aby zapewnić jak najdłuższe cykle wytwarzania energii elektrycznej, sumujące się do około 4.500 godzin rocznie. W długookresowej eksploatacji zaprezentowane na rysunkach 1 – 2 mikrobloki kogeneracyjne osiągają przeciętną moc 7,5 kWc.

Tak jak w aucie, przez nacisk na pedał gazu, reguluje się potrzebną moc, tak również dodatkowym palnikiem dostraja się moc mikrobloku kogeneracyjnego dla potrzeb domku jednorodzinnego.
Jeśli chodzi o racjonalne zagospodarowanie wytwarzanej przez mikroblok kogeneracyjny energii elektrycznej, to należy ją w maksymalnie możliwym stopniu wykorzystać w domku jednorodzinnym. Cena bowiem sprzedawanej do okręgowej sieci energii elektrycznej jest znacznie niższa od kosztu jej zakupu. Ten fakt wystarczająco uzasadnia zabudowę w piwnicy relatywnie wielkiego zasobnika z ciepłą wodą – najracjonalniej o pojemności około 2.000 litrów.
Na podstawie kilkuletnich, ekonomicznie wysoce efektywnych doświadczeń eksploatacyjnych z mikroblokami kogeneracyjnymi na terenie Niemiec oraz Austrii w domkach jednorodzinnych, należy je również rozpropagować na terenie naszego kraju. Dodatkową korzyścią jest ograniczona emisja CO2 do atmosfery i udział mieszkańców domków jednorodzinnych w ochronie klimatu.




| Powrót |

Artykuł opublikowany pod adresem:     http://gigawat.net.pl/article/articleprint/1416/-1/95/

Copyright (C) Gigawat Energia 2002