envelope redakcja@polskiinstalator.com.pl home ul. Wąski Jar 9
02-786 Warszawa

Advertisement











nietypoweCo polecać klientom, którzy chcą mieć specjalne rozwiązanie grzewcze? Bardziej wymagającym można proponować wyższą półkę – zależnie od warunków: mikrokogenerację, ogniwa paliwowe albo różnorakie układy z pompą ciepła.


Mikro CHP i ogniwa paliwowe

Ogniwa paliwowe jest to źródło kogeneracyjne wytwarzające prąd i ciepło w sposób ciągły przy dostarczaniu

schemat instalacji
1. Schemat instalacji z urządzeniem mikrokogeneracyjnym w domu jednorodzinnym: 1 – moduł ogniwa paliwowego; 2 – kocioł szczytowy z zasobnikiem buforowym; 3 – komin powietrzno- palinowy SPS; 4 – zintegrowany licznik elektryczny; 5 – interfejs komunikacyjny; 6 – domowy licznik elektryczny; 7 – domowa sieć elektryczna; 8 – zewnętrzna sieć elektryczna; 9 – internet Gateway; 10 – internet;
 
silnik stirlinga
2. Schemat działania Silnika Stirlinga w układzie mikro CHP

odpowiedniego paliwa do układu. Elektryczność jest wytwarzana przez reakcję chemiczną zachodzącą między tlenem zawartym w atmosferze i wodorem wyodrębnianym z gazu miejskiego, natomiast ciepło, będące produktem ubocznym tego procesu, służy do ogrzewania domu i dostarczania c.w.u. Taki sposób pozyskiwania energii (kogeneracja) jest niezwykle przyjazny dla środowiska. Prąd jest wytwarzany i używany w jednym miejscu, nie ma więc strat przesyłowych, a całe ciepło powstające podczas generowania elektryczności można wykorzystać od razu na miejscu. Systemy z ogniwami paliwowymi do zastosowań domowych są już produkowane seryjnie, są też bardzo popularne w Japonii.
W porównaniu ze standardową produkcją i konsumpcją prądu z elektrowni cieplnej oraz wykorzystaniem na potrzeby c.o. i c.w.u. gazu miejskiego, ogniwa paliwowe pozwalają zmniejszyć zużycie energii pierwotnej o około 35%, a emisję CO2 o około 48%.
W branży grzewczej ze względu na zakres temperaturowy stosowane są ogniwa PEM (Proton Exchange Membrane lub Polimer Electrolyte Membrane). Zasilane są one czystym wodorem lub reformatem. Membraną ogniwa PEM jest materiał polimerowy, np. nafion. Ogniwa PEM cechuje duża sprawność w produkcji energii elektrycznej – do 65% oraz mała ilość wydzielanego ciepła. Zaletą jest też dobra nadążność ogniwa w systemach poddawanych zmiennym obciążeniom oraz krótki czas rozruchu. Cechy te wynikają z niskiej temperatury reakcji zachodzącej w ogniwie: od 60 do 100°C.
Ogniwa zapewniają nie tylko decentralizację źródeł energii elektrycznej i znacznie lepsze współczynniki środowiskowe, ale nie mają też specjalnych wymagań technicznych dotyczących montażu. W kotłowni muszą być dostępne: gaz ziemny, woda sieciowa, energia elektryczna, kanalizacja, komin.

Mikrokogeneracja z silnikiem Stirlinga

Jak wiadomo, silnik Stirlinga jest silnikiem cieplnym, który przetwarza energię cieplną w mechaniczną, jednak bez procesu wewnętrznego spalania paliwa, a na skutek dostarczania ciepła z zewnątrz, dzięki czemu możliwe jest zasilanie go ciepłem wytwarzanym ze spalania dowolnego paliwa, np. biomasy lub biogazu. Cykl jego pracy jest zbliżony do cyklu Carnota, co zapewnia mu stosunkowo wysoką sprawność. Praca takiego zewnętrznego silnika cieplnego polega na oddzieleniu procesu spalania od gazu roboczego poprzez wahania ciśnienia działającego w tłoku roboczym.
Silnik Stirlinga może być stosowany w układach kogeneracyjnych do produkcji ciepła i energii elektrycznej, w małych urządzeniach o mocy elektrycznej do kilkudziesięciu kilowatów (rys. 2). Problemem w upowszechnieniu takich układów może być wysoka cena silnika (w porównaniu do układów konwencjonalnych), wynikająca z konieczności stosowania wysokiej jakości materiałów konstrukcyjnych, czynnika roboczego w postaci helu lub wodoru pod ciśnieniem nawet kilkunastu MPa, a także utrudniona regulacja mocy. Na rynku jest już jednak wiele gotowych układów kogeneracyjnych. Kilka z nich przedstawia tabela 1.

Tabela 1. Układy mikro CHP z silnikiem dostępne na rynku
tabela 1

 

Autor: Maciej Danielak

O hybrydowej i zmiennofazowej pompie ciepła oraz wykorzystaniu zasobnika lodowego można przeczytać w dalszej części arykułu w czwrtym numerze Polskiego Instalatora PI 4/2015.

 

Zamów 
wersję drukowaną 
PI 4/2015
  Zamów
e-wydanie
PI 4/2015 

 

pi