Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická -Katedra elektroenergetiky a ekologie Mikro-zdroje - Energetické produkce v domácnostech Přehled mikro-kogeneračních.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická -Katedra elektroenergetiky a ekologie Mikro-zdroje - Energetické produkce v domácnostech Přehled mikro-kogeneračních."— Transkript prezentace:

1 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická -Katedra elektroenergetiky a ekologie Mikro-zdroje - Energetické produkce v domácnostech Přehled mikro-kogeneračních jednotek Využití kogeneračních mikrojednotek

2 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Proč bychom se měli zajímat o mikro-zdroje, o KVET? Co je domácí kogenerace? Současný stav - technologie. Co se musí změnit? Cíl presentace:

3 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Proč bych se měli zajímat o mini a mikro zdroje - KVET 1 Vysoké využívání uhlíkových-vodíkových paliv 2 Nízká účinnost transformace PEZ na elektřinu 3 Náklady na řízení a ztráty v energetických sítích 4 Dominantní postavení zisku

4 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Co jsou mikro-zdroje?

5 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Co jsou mikro-zdroje?

6 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Proč usilovat o domácí energetickou výrobu? Může pomoci dosáhnout smysluplné splnění účelové funkce systému – zvláště zredukovat uhlíkové emise Výzva pro spotřebitele – budou moci být více aktivní v otázce své energetické samostatnosti Vyhovuje obecným zásadám politiky – provádět lokálně; vzájemné spojenectví mezi státem a individualitou (komunitami). Podpoří úlohu individualismu osobnosti?

7 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Mikroenergetická vize Politická Domácí energetické zdroje a lokální distribuční sítě mají potenciál podnítit přirozené lidské snahy. Mnoho lidí je ochotno převzít vlastní zodpovědnost k životnímu prostředí.

8 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Mikroenergetická vize Technická Distribuovaná energetika může změnit samotnou podstatu fungování energetických sítí, zvláště elektrizačních, tj. obrátit diktát monopolů směrem k demokratickému trhu. Přidejme k mikro-generátorům trochu více informačních technologií a budou schopné svého vlastního monitorování i komunikace s ostatními zdroji v síti.

9 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Mikro-energetická vize Výchovná Energetická domácí výroba nutí veřejnost aktivně se spolupodílet na omezení znečistění životního prostředí, což je lepší než pasivní energetická spotřeba zatížená restriktivními opatřeními. Je to pořád výhodnější, než se smířit s apatickým konstatováním „co můžeme dělat ?“, jak je také často veřejnosti vštěpováno mediálními akcemi. Manifest Energetické Mikro-výroby (Říjen 2004)

10 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Domácí kogenerace = = mini a mikro-kogenerace

11 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Výhody decentralizovaných KVET  vyšší využití primárních zdrojů,  snadná dostupnost paliva,  zmenšení závislosti na oscilaci cen elektřiny,  zmenšení ztrát při dopravě,  snížení produkcí emisí,  soustředění jednotlivých prvků KS,  vysoká spolehlivost při zajištění dodávky,  snadná regulace,  jednoduchý návrh a optimalizace provozu,  minimální nároky na údržbu,  možnost využití už realizovaných dopravních systémů

12 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Nevýhody decentralizovaných KS Snížená efektivnost vlivem nesoudobosti DZ, vysoké investiční náklady KJ, malá vyspělost kogeneračních technologií, malý trh s kogeneračními KS technologiemi, nevyřešená legislativa související s provozem.

13 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Jak zajistit pokrytí spotřeby?

14 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Požadavky na mikro-kogeneraci Vypadá jako kotel Pracuje jako kotel Dělá hluk jako kotel Spoří peníze velikost váha TUV UV Podle potřeb tichá nižší platba za elektřinu vyšší celková účinnost přijatelné investiční náklady spolehlivost jednoduchá a levná údržba CO 2 úspora PALIVO

15 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Ekonomické: vysoké investiční náklady, dlouhá doba návratnosti Technologie: některé technologie nejsou ještě ve stadiu komerčního využití Podpora: obtížné získání podpory, nutnost přesného plánování Informace a zkušenosti: nedostatek informací založených na provozních zkušenostech Současný stav – technologie Bariéry k překonání

16 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Jak realizovat KVET ? Minulost: hlavně centralizovaná KVET Oběhy s parní turbínou Oběhy s plynovou turbínou Kombinovaný cyklus (paroplyn) Současnost: počátky decentralizované KVET KVET na bázi pístových spalovacích motorů Zavádění nových technologií Budoucnost: hlavně decentralizovaná KVET ORC cyklus Mikroturbíny Stirlingův motor Parní motor (SteamCell) Palivové články, hybridní systémy (FC + plynová turbína)

17 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Rozdělení technologií Nepřímá přeměna: pal.  tep.  mech.  elektřina Přímá přeměna: pal.  elektřina

18 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Přímá přeměna

19 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Výhody palivových článků pro KVET Palivové články mají vysokou elektrickou účinnost Palivové články jsou vhodným řešením zdrojů pro Smart Grids Můžou být decentralizovanými zdroji pro potřeby centrálních elektrizačních sítí

20 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Články PEM - Vilant PEM články (proton exchange membrane fuel cells) – membránové nízkoteplotní, které potřebují pro reakci vodíkové palivo a membrány. U článku PEM je problém s výrobou a udržováním čistoty PC. Výrobci těchto membrán jsou hlavně v Japonsku a USA. PePe PqPq Typ PC ee qq hluksevisrozměryváhacena [kW e ][kW t ]-[%] [db][hod][cm][kg][€] 1,5-4,61,5-7PM x55x

21 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Ebara Ballard Corporation PePe PqPq Typ PC ee qq hlukservisrozměryváhacena [kW e ][kW t ]-[%] [db][hod][cm][kg][€] 11,5PEM

22 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Články SOFC - SULZER HEXIS SOFC články (solid oxide fuel cells) - vysokoteplotní články pracující s elektrolytem tvořeným z oxidů vybraných kovů. Jejich výhodou je, že nepotřebují pro reakci drahé materiály. Mohou používat přímo plyn nebo využívat vnitřního reformingu. Jejich relativní nevýhodou je delší doba náběhu na jmenovité parametry.

23 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Ceramic Fuel Cells Limited PePe PqPq Typ PChehe hqhq hluksevisrozměryváhacena [kW e ][kW t ]-[%] [db][hod][cm][kg][€] 11SOFC x60x

24 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie THE ene.field PROJECT Největší demonstrační projekt využití palivových článků pro micro-KVET v domácnostech Více jak 1,000 residenčních palivových jednotek v 12 zemích Doba trvání projektu účastníků Výrobci – Energetické společnosti – Výzkumné instituty Použité PČ jsou nízko a vysokoteplotní PEM články a SOFC články

25 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Dodavatelé jednotek

26 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Nepřímá přeměna Stirling kinematické – pro předávání momentu mezi motorem a generátorem používají klikový mechanismus, lineární (Free-Piston Stirling Engines –FPSE) - nemají klikový mechanismus, takže vystačí s jednoduchou mechanickou konstrukcí. Předností lineárního motoru je hlavně skoro nulová potřeba údržby, vysoká účinnost a dlouhá životnost.

27 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Stirling - principy

28 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Mikrogen Jednotka Microgen je vyvíjena společností BG Group – US (Sunpower). Firma spolupracuje s Japanese Rinnai Corporation – zařízení na výrobu tepla z plynu. Provedení jednotky je nástěnné a umožňuje pokrýt dodatečné nároky na teplo (bez použití tepelného zásobníku).

29 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Parní článek Parní články využívají možností uzavřených parních oběhů - Rankine-Clausiův oběh OTAG GmbH & CO KG

30 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Parní článek Spalování v keramickém materiálu – vyšší výkony Engion

31 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Motory s vnitřním spalováním Baxi Dachs (5.5kWe) Ecopower (5kWe) EC Power (4-13kWe) Honda (1kWe)

32 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Co potřebujeme změnit? Daně: - Osvobození od placení ekologických daní pro fyzické osoby Technické podmínky: - Vzájemná spolupráce s energetickými sítěmi - Systém řízení mikro-sítí a domácích výrobců - Informovanost pro potenciální výrobce Státní zájem: - Pilotní projekty - Podpora výzkumu - Vyhodnocování

33 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Co se musí změnit ? Energetické služby Musíme najít způsob, jak vytvořit vzájemnou motivující vazbu mezi zákazníky a dodavateli, abychom mohli snížit energetické požadavky. Snažme se změnit chování energetických dodavatelů z čistě prodejního postoje na poskytování energetických služeb.

34 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Ekonomika provozu Hlavní otázky: Velikost spotřeby elektřiny a tepla, vzájemný poměr Tvar křivky zatížení (P max, P stř, P min ) Dostupné palivo, kvalita tepla, spolehlivost → Použitá technologie → Koncepce KVET systému (KJ, kotel) → Provozní režim

35 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Možnosti optimalizace Zrovnoměrnění spotřeby tepla: Během roku: TRIGENERACE (KVET + absorpční chlazení) Během dne: TEPELNÝ AKUMULÁTOR Správná volba KVET systému: Skladba (počet a výkon zdrojů) Provozní režim (sledování Pel, Ptep, kombi)

36 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Data spotřeby Východisko pro sestavení RDZ: Aproximace měsíčních spotřeb – jednoduché, ale obecně nedostatečně přesné Typický průběh denního zatížení pro jednotlivé měsíce (pracovní den, volný den) – přesné, ale pracné sestavení DZ Aproximace měsíčních spotřeb + modulace sinusoidy – relativně jednoduché a přitom přesné

37 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Typické zátěžné profily Charakteristický tvar křivky pro určitý typ spotřebitele

38 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Aproximace + sinus Doplnění týdenní fluktuace

39 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Sinusoida modelového případu P(t) = P stř (t) + 0,35·P stř (t)·sin(2πt/24 – 0,8) Poměr spotřeby o víkendovém a pracovním dnu: = 0,62

40 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Návrh skladby a provozu systému Možnost využití počítačového modelování: Optimalizační model: hledání optimální varianty pro zadané vnější parametry na základě definice cílové funkce Simulační model: citlivostní analýza vybrané varianty (změna výsledných hodnot při změně vnějších parametrů)

41 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Simulačně-optimalizační model Specifikace úlohy Simulačně- optimalizační model Vnější parametry Databáze zdrojů Nejlepší OV Nejlepší KVET-Pel Nejlepší KVET-Ptep Celkově nejlepší řešení Citlivostní analýza Finální řešení

42 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Návrh skladby a provozu systému Možnost využití počítačového modelování: Optimalizační model: hledání optimální varianty pro zadané vnější parametry na základě definice cílové funkce Simulační model: citlivostní analýza vybrané varianty (změna výsledných hodnot při změně vnějších parametrů)

43 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Obecné výsledky modelování Kombinace 1 KJ + 1 K je zpravidla pro DKVET ekonomicky nejvýhodnější Výkon KJ dimenzovat cca na střední zatížení (Pstř), nikoliv na Pmax, ani Pmin Výsledky pro provoz KJ dle Pel a dle Ptep jsou obdobné – vychází stejná optimální skladba KVET systému PP preferuje levnější varianty (menší jednotkový výkon, vysoká hodnota Tmax) LCC preferuje dlouhodobě výhodnější varianty (střední výkon) Výsledky dle PP a dle LCC však NEJSOU diametrálně odlišné (výhodné varianty dle PP mají obvykle příznivé i LCC a naopak)

44 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Závěr Energetická mikro-výroba má obrovský potenciál, většinou jen obecně uznávaný Možnost využití technologií ja závislá na místě, typu zákazníka a typu domácnosti (budovy) – příliš brzo na definice možnosti využití Současná politika chápe význam, ale neumožňuje podporu energetické mikro-výroby v širším měřítku tak, aby to bylo stimulující Budou nutné reformy, aby mohly být podpořeny a zavedeny energetické služby

45 Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická - Katedra elektroenergetiky a ekologie Děkuji za pozornost


Stáhnout ppt "Emil Dvorský, ZČU v Plzni, Fakulta elektrotechnická -Katedra elektroenergetiky a ekologie Mikro-zdroje - Energetické produkce v domácnostech Přehled mikro-kogeneračních."

Podobné prezentace


Reklamy Google