Obnovitelné zdroje energie

Transkript

1 ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov TBA1 Vytápění Zdroje tepla - obnovitelné zdroje 1 Obnovitelné zdroje energie Zákon 406/2000 Sb o hospodaření energií OZE=nefosilní přírodní zdroje energie, jimiž jsou energie vody, půdy, vzduchu, větru, slunečního záření, geotermální, biomasy skládkového plynu kalového plynu a bioplynu 2 1

2 Využití energie vody, půdy, vzduchu Nízkopotenciální zdroj - teplota v rozmezí cca -20 až +30 C Nutno zvýšit teplotní úroveň -> tepelné čerpadlo 3 Tepelné čerpadlo Tepelný stroj, umožňující využití nízkopotenciálního tepla okolí pro energetické systémy budov. Výparník-kompresor-kondenzátorredukční ventil Kompresorové x absorpční Topný faktor (COP) Podíl výkonu a příkonu >1 opt 3 Závislý na pracovních podmínkách Chladivo Freony!!! 4 2

3 Zdroje nízkopotenciálního tepla pro tepelné čerpadlo Vzduch Venkovní vzduch C Proměnná teplota ovlivňuje topný faktor Instalace venkovní jednotky s ventilátorem 5 Zdroje nízkopotenciálního tepla pro tepelné čerpadlo Voda Studniční Dvě studny Další čerpadlo Povrchová výměník nebo čerpání? 6 3

4 Zdroje nízkopotenciálního tepla pro tepelné čerpadlo Země Zemní kolektor 1,0-1,8 m hluboko, W/m 2, rozteč 0,6-1 m, délka 100 m Vrty ( W/m), čtyři trubky DN hloubka m 7 Použití TČ Příprava teplé vody, ohřev bazénu Optimální pracovní podmínky Systémy vzduch-voda, chlazení sklepa Samostatné zařízení nebo kombinace s TČ pro vytápění? 8 4

5 Použití TČ Teplovodní vytápění Nízkoteplotní zdroj nízkoteplotní soustava, podlahové vytápění, desková tělesa, konvektory? Bivalentní nebo monovaletní zdroj? (elektrokotel, pevná paliva, solární kolektory) Konstantní pracovní podmínky X požadavky na proměnný výkon otopné soustavy akumulace tepla, hydraulické řešení 9 Zapojení - příklady řešení 1 Č 3 Č 2 2xTRV PV Č 1 EN RS Příklad 1: Tepelné čerpadlo s akumulační nádrží pouze vytápění 10 5

6 Zdroje - příklady řešení 2 TRB Č 3 Č 2 2xTRV PV Č 1 EN Č 5 RS 3xZV PV Zapojení umožňuje práci zdroje v optimálních podmínkách a přerušovaný chod zdroje s přestávkami v řádu dnů.průtočný ohřev TUV je ve srovnání se zásobníkovým příznivý z hlediska stagnace TUV (legionella). 11 Zdroje - příklady řešení 3 Č4 PV Č1 EN TRB Č3 Č2 2xTRV Č5 RS 3xZV PV Příklad 3: Bivalentní zdroj tepelné čerpadlo s nízkoteplotními kolektory.teplovodní vytápění,průtočný ohřev TUV. Použití teplotně stratifikovaného zásobníku umožňuje využití nízkopotenciálního tepla kolektorů k předehřevu teplé vody. 12 6

7 Solární energie Slunce - pohyb po obloze difúzní a přímé záření solární konstanta 1360 W/m 2 zaclonění mraky skutečně dopadající energie max 1000 W/m 2 Globální sluneční záření dopadající na území ČR [MJ. m -2.rok] 13 Pasivní systémy Solární energie solární okno skleník (zimní zahrada) akumulační stěna TROMBE 14 7

8 Využití solární energie Aktivní solární systémy vodní, vzdušné kolektory fotovoltaické články 15 Zapojení solárního kolektoru pro přípravu teplé vody TV C TRB Č Č PV 3xZV SV 16 8

9 Kogenerace plynový motor s elektrickým generátorem topným zdrojem je chlazení motoru výkon např 42 kw tepla + 25 kw elektřiny X hluk X nesoučasnost odběru tepla a elektřiny problém s prodejem el.energie 17 Palivové články Zdroj elektrické energie a tepla Oxidací (spalováním) chemických látek se u nich chemická energie mění na energii elektrickou. Obdobně jako u galvanických článků i zde probíhají chemické reakce, ale rozdíl je v tom, že se k jedné elektrodě přivádí palivo (např. vodík) a ke druhé okysličovadlo (např. kyslík). Během provozu lze u palivových článků palivo doplňovat, takže mohou pracovat trvale. Klasický palivový článek je kyslíko-vodíkový článek, který má dvě pórovité platinové elektrody, mezi nimiž je elektrolyt. Palivové články se používají v elektromobilech. 18 9

10 Palivový článek ve vytápění 19 Biomasa Biomasa je definována jako hmota organického původu. V souvislosti s energetikou jde nejčastěji o dřevo a dřevní odpad, slámu a jiné zemědělské zbytky včetně exkrementů užitkových zvířat. Suchý proces Mokrý proces Výhřevnost Polena Brikety, peletky 16 MJ/kg 19 MJ/kg 20 10

11 Přednosti a nevýhody biomasy + Obnovitelná energie. Lokální zdroj Do ovzduší se dostane jen CO 2, které rostliny spotřebovaly při fotosyntéze pro svůj růst. proces nepřispívá, na rozdíl od fosilních paliv, ke skleníkovému efektu. - Obsah vody má velký vliv na výhřevnost. Větší nároky na prostor. Nutná likvidace popela. Menší komfort provozu. 21 Mokrý proces výroba bioplynu 22 11

12 Kotle na spalování biomasy zplynovací kotel 23 Kotel na peletky = kotel na zplynování dřeva + zásobník paliva + dopravník 24 12

13 Doprava peletek 25 Náklady na vytápění RD 100GJ

14 ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov Děkuji za pozornost 28 14