envelope redakcja@polskiinstalator.com.pl home ul. Rosoła 10a
02-786 Warszawa

PI www

1Kwestie magazynowania energii od dawna wywołują duże zainteresowanie. Chodzi zarówno o magazynowanie energii elektrycznej, jak i ciepła, co wydaje się nie mniej ważne z punktu widzenia użytkowników. W Unii Europejskiej ciepło stanowi 49% energii pierwotnej w bilansie energetycznym. Dla porównania: transport pochłania 31%, a zużycie energii elektrycznej to tylko 20% udziału w zapotrzebowaniu na energię pierwotną.

Jakich nowych rozwiązań możemy się zatem spodziewać w najbliższych latach w zakresie magazynowania i wykorzystania nadmiaru energii cieplnej?

Różne formy magazynowania ciepła są oczywiście znane od dawna. Już nasi przodkowie wykorzystywali w tym celu rozgrzane w ognisku kamienie, co dawało praktyczne efekty przynajmniej przez następnych kilka godzin. Obecnie najbardziej popularnym medium do magazynowania ciepła jest woda, a samo magazynowanie ciepła zwykle kojarzy się nam z zasobnikami do c.w.u. W przeszłości, w Polsce, popularne były także elektryczne piece akumulacyjne, w których rolę magazynu energii spełniał wkład z cegły szamotowej, a jeszcze wcześniej powszechnie stosowano piece kaflowe. Generalnie, ze względu na stan skupienia, można zatem wyróżnić dwa rodzaje czynników magazynujących ciepło: stałe i ciekłe. Do tego należy jednak dodać rozwijającą się od kilku lat technologię chemicznych magazynów ciepła.

Kierunek na OZE i efektywność energetyczną
Sprawa magazynowania ciepła nabrała w ostatnich latach szczególnego znaczenia z uwagi na coraz szersze wykorzystywanie odnawialnych źródeł energii w ogrzewnictwie, głównie tym opartym na rozproszonych źródłach. Wskazywana przez wielu ekspertów tzw. niestabilność OZE, w związku z ich zależnością od warunków pogodowych czy pory dnia, powoduje, że na całym świecie trwają prace nad technologiami, które pozwoliłyby rozwiązać ten problem – zarówno w odniesieniu do odnawialnych źródeł energii, jak też ciepła wytwarzanego w technologiach konwencjonalnych i innych, które często – jak w wypadku kogeneracji – w okresie letnim jest tracone jako tzw. ciepło odpadowe. Nie oznacza to, że nie istnieją już teraz wydajne technologie magazynowania ciepła, również w wymiarze sezonowym, przez wiele tygodni. Przykłady tego typu rozwiązań były prezentowane w artykule „Magazynowanie ciepła – czy problem jest już rozwiązany?", zamieszczonym w NS „Polskiego Instalatora" 3/2015.
Po co w ogóle zajmować się tematem magazynowania ciepła? Budynki mieszkalne, socjalne i inne przeznaczone do użytku publicznego czy gospodarczego, oprócz zasilania w energię elektryczną, muszą być ogrzewane w okresie jesienno- zimowym oraz wiosennym i często chłodzone w okresie letnim, a także zaopatrywane w ciepłą wodę użytkową przez cały rok. W lecie, ale też w ciepłe jesienne czy wiosenne dni, ciepła jest w nadmiarze. Natomiast zimą (i w chłodne jesienne/wiosenne ranki i wieczory) występuje zwiększone zapotrzebowanie na ogrzewanie. Sensowne jest zatem znalezienie optymalnych sposobów na zmagazynowanie ciepła, gdy jest go zbyt wiele, po to, by móc je wykorzystywać przy zwiększonym zapotrzebowaniu.23

4

Magazyny ciepła są doskonałym uzupełnieniem instalacji OZE wyposażonych w kolektory słoneczne czy pompy ciepła. Ale także instalacje biomasowe, zasilane zrębkami drewna czy granulatem drzewnym, tzw. peletem, oraz układy kogeneracyjne latem wytwarzają ciepło odpadowe. Zamiast podgrzewać otoczenie kotłowni, warto to ciepło zmagazynować i wykorzystać je wtedy, kiedy będzie potrzebne.

Jakie korzyści daje zatem magazynowanie ciepła? Dzięki niemu pokrywa się zapotrzebowanie na ciepło w długich okresach, w których ograniczona jest możliwość pozyskiwania go z zewnątrz. Koszty eksploatacji spadają wraz ze wzrostem oszczędności przez eliminowanie tzw. ciepła odpadowego. Do tego użytkownicy zapewniają sobie niezależność jeśli chodzi o dostawy energii.

Najlepsze „akumulatory" energii cieplnej
W tabeli 1 podane są wybrane media płynne, które potencjalnie mogą służyć do magazynowania energii cieplnej – spośród nich najczęściej stosuje się wodę, z uwagi na jej dostępność i niskie koszty. Przedstawiona jest również podstawowa charakterystyka techniczna tych mediów oraz wynikające z tego tytułu koszty magazynowania ciepła. Jeżeli weźmie się pod uwagę koszt jednostki danego medium i jego pojemność cieplną, można obliczyć, ile kosztuje zmagazynowanie jednej kilowatogodziny (kWh) albo, po przeliczeniu, jednego dżula (J) ciepła. Jak widać z porównania w tabeli 1, żadna z cieczy nie ma lepszej od wody pojemności cieplnej, a także gęstości magazynowania, żadna nie jest też od niej tańsza. Woda ma również najniższą temperaturę pracy. Dlatego w praktyce technologie magazynowania ciepła najczęściej bazują na wodzie jako medium oraz na kombinacji innych substancji z wodą. Woda jako medium do magazynowania musi znajdować się w dobrze zaizolowanym zbiorniku, wyposażonym w instalacje do przepływu ciepłej i zimnej wody oraz wymiennik ciepła.
W celu pełnego porównania, w tabeli 2 zostały z kolei wskazane odpowiednie dane termofizyczne dla materiałów stałych, które potencjalnie mogą być wykorzystane do magazynowania ciepła, w odniesieniu do parametrów, jakie ma woda.

(...)

Autor: Janusz Starościk, prezes zarządu
Stowarzyszenia Producentów
i Importerów Urządzeń Grzewczych,
członek Pool of Experts Switzerland
Global Enterprise

Jeśli chcesz przeczytać pełną treść artykułu zamów prenumeratę lub e-wydanie.


 

pi