|
Aktualności
|
|
Informacje
Numery
Numer 04/2009
Mikrogeneracja w domu jednorodzinnym
|
|
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.
|
|
|
|
