Wszystko wskazuje na to, że szacunki ekspertów z przełomu minionego wieku okażą się słuszne. Mówią one o tym, że w pierwszej połowie XXI wieku najszybciej ze wszystkich dóbr niezbędnych człowiekowi do życia rosnąć będą ceny energii i czystej wody. Należy sobie zdawać sprawę z tego, że energia niezbędna jest do życia człowieka tak jak tlen w powietrzu, pożywienie i woda.  

 

W wyniku systematycznie rosnących w ostatnich latach cen tradycyjnych nośników energii, takich jak węgiel, ropa naftowa, gaz ziemny, a także rosnącego zagrożenia naturalnego środowiska przez emisję szkodliwych gazów w tym CO2, poszukuje się intensywnie możliwości praktycznego zastosowania rozwiązań technicznych pozwalających na zwiększenie udziału odnawialnych źródeł dla pozyskania czystej energii. Praprzyczyną dla wszystkich źródeł energii i tych zawierających wspomniane nośniki tradycyjne – nieodnawialne i tych dostarczających tej formy energii, którą nazywamy odnawialną – jest Słońce i dostarczana przez nie energia. Poza tym umożliwia ono życie biologiczne na Ziemi przez utrzymanie niezbędnego poziomu temperatury oraz pozwala na utrzymanie procesu asymilacji dwutlenku węgla przez rośliny zielone. Prowadzone badania i analizy w skali globalnej mówią o tym [1], że rocznie ze Słońca dociera do powierzchni Ziemi ponad 10-tysięcy razy więcej energii niż wytwarzają wszelkie elektrownie, elektrociepłownie i inne źródła dostarczające energię na zamieszkałej przez nas planecie.

Roczne zużycie energii w 27 krajach UE z podziałem na sektory

 

Instalacje grzewcze z wieloma źródłami energii, w tym źródłami odnawialnymi

 

Około 1/3 całości wytwarzanej energii pierwotnej zużywają gospodarstwa domowe. Na rys.1 pokazano przybliżony rozkład konsumpcji energii wytwarzanej przez kraje należące do Unii Europejskiej. Szczególnie w tej grupie krajów przywiązuje się dużą wagę do pozyskiwania czystej energii, której dostarczają źródła odnawialne. Jedną z możliwości dostarczania ekologicznie czystej i relatywnie coraz tańszej energii jest zastosowanie instalacji hybrydowych, zawierających po stronie wytwarzania energii kilka źródeł, w tym źródła odnawialne. Takie instalacje pojawiają się w Europie i w Polsce, szczególnie w nowo budowanych domach o podwyższonym standardzie i korzystnym bilansie energii. Składają się one najczęściej z kolektorów sło necznych, kotłów na biomasę, kondensacyjnych kotłów gazowych. Alternatywą dla kotłów mogą być pompy ciepła, a także niekiedy panele fotowoltaiczne. Po stronie odbioru energii występuje ogrzewanie grzejnikowe lub podłogowe, ciepła woda użytkowa, czasem basen kąpielowy lub inne odbiorniki ciepła. Instalacje te wymagają inteligentnego sterowania, wyboru optymalnej procedury załączeń, tak aby sumaryczne wytwarzanie energii cieplnej następowało możliwie najtaniej i nie sprawiało użytkownikowi nadmiernych problemów. Przykładowe instalacje tego typu, które powstały w Polsce w ostatnich latach, funkcjonują bez zarzutu (zob. rys. 2 i 3).

 

Schemat ideowy instalacji hybrydowej w miejscowości Szczyrzyc-Pogorzany

 

System sterowania i bilansowania energii

 

zobacz także:

Badania wykorzystania energii odnawialnej w budynkach

 

Prezentowany tutaj zaawansowany technologicznie system DigiENERGY w wersji podstawowej pozwala na sterowanie i bilansowanie maksymalnie trzech niezależnych źródeł energii pracujących w systemie hybrydowym. Po stronie odbioru energii system może obsługiwać cztery obiegi grzewcze oraz dodatkowo kontrolować wytwarzanie ciepłej wody użytkowej. Niezależnie od tego pozwala na przyłączenie siedmiu mierników energii, określenie mocy chwilowej, przebiegu czasu, a także ilości załączeń pomp obiegowych. Na „hardware” systemu składają się karty wejścia i wyjścia mogące pracować w systemie analogowym lub cyfrowym, systemu pamięci pozwalającego na rejestrację zdarzeń i prowadzenie bilansów przez okres 16-tu miesięcy, oraz modułu internetowego, pozwalającego na komunikację w systemie on- line. W przypadku zaistnienia potrzeby sterowania większą liczbą źródeł i odbiorników, system sterowania można bez trudności zamontować w układzie kaskadowym, co pozwala zwielokrotnić jego możliwości. Zaprogramowane ścieżki optymalizacji poszczególnych strumieni pozwalają maksymalizować uzyski energii, ustalać kolejność, czas załączania pomp i regulować obroty pomp metodą PWM (ang. Puls Width Modulation). Zastosowanie oprogramowania pozwala na zmianę konfiguracji instalacji i pokazanie na stronie wstępnej rzeczywistego schematu sterowanej instalacji. Umożliwia ono również obserwację zmian mierzonych parametrów przez Internet w czasie rzeczywistym, dziennych i nocnych wykresów zmian temperatury, mocy chwilowej,…

 

mgr inż. Paweł Knapczyk, AMT-Projekt Sp. z o.o.

mgr inż. Krzysztof Neupauer, Politechnika Krakowska, Zakład Procesów

mgr inż. Marcin Turoń, AGA-Bauservice Sp. z o.o.

 

Czytaj całość w GlobEnergia 6/2011

okładka globenergia 6-2011Image51