Možnosti využití solární energie pro zásobování teplem

Transkript

1 TS ČR Teplárenství a jeho technologie VUT Brno Možnosti využití solární energie pro zásobování teplem Bořivoj Šourek, Tomáš Matuška Československá společnost pro sluneční energii - národní sekce ISES

2 Rozlišení termínů Sluneční energie x solární energie sluneční: přicházející od Slunce, související se Sluncem sluneční záření, sluneční aktivita, dopadající sluneční energie solární: využívající sluneční záření solární kolektor, solární soustava, využitá solární energie

3 Sluneční energie v Evropě zdroj: PVGIS

4 zdroj: PVGIS Sluneční energie v České republice

5 Sluneční energie v Německu Německo a Česká republika podobné podmínky: 1000 až 1200 kwh/m 2 (s výjimkou jižního Německa) podobné solární soustavy podobné typy solárních kolektorů podobné roční tepelné zisky zdroj: PVGIS

6 Sluneční energie v Rakousku Sluneční potenciál Rakouska začíná tam kde náš končí... zdroj: PVGIS

7 Roční dávky ozáření v podmínkách ČR MJ/m 2 Roční dávka ozáření v ČR: pro sklon 30 až 45, jižní orientace: 1000 až 1200 kwh/m 2 pro sklon 90, jižní orientace: 750 až 900 kwh/m 2 zdroj: ČHMÚ

8 Skutečná doba slunečního svitu v ČR zdroj: ČHMÚ Doba slunečního svitu (přímé záření) v ČR: h/rok

9 Potenciál dopadající energie Různé zdroje dat - ČHMÚ - PV GIS - Meteonorm -... Ne vše je zdarma!

10 Potenciál dopadající energie J. Cihelka, Solární tepelná technika Průměr 984 kwh/m 2 Energie [kwh/m 2 ] Brno České Budělovice Hradec Králové Praha Sněžka odchylka max. 10 % (Sněžka) Měsíc

11 Potenciál dopadající energie Meteonorm Průměr 1059 kwh/m 2 odchylka max. 6 % Energie [kwh/m 2 ] Hradec Králové Churáňov Kuchařovice Ostrava Praha Měsíc

12 Potenciál dopadající energie PV GIS Průměr 1042 kwh/m 2 odchylka max. 5 % Energie [kwh/m 2 ] Brno České Budějovice Hradec Králové Churáňov Kuchařovice Ostrava Praha Sněžka Měsíc

13 Potenciál dopadající energie - srovnání Hradec Králové PVGIS Cihleka Meteonorm kwh/m PVGIS Cihelka Meteonorm 120 Název Měsíc

14 Potenciál dopadající energie - srovnání Praha PVGIS Cihleka Meteonorm kwh/m PVGIS Cihelka Meteonorm 120 Název Měsíc

15 Potenciál dopadající energie - srovnání Sněžka PVGIS Cihleka Meteonorm kwh/m PVGIS Cihelka Meteonorm 120 Název Měsíc

16 Solární kolektory - rozdělení

17 Účinnost solárního kolektoru η = τ α U ( t t ) abs G e τ... propustnost slunečního záření zasklení [-], běžně 0,91-0,93 α... pohltivost slunečního záření absorbéru [-], běžně 0,95 U... součinitel prostupu tepla kolektoru [W/m 2.K] t abs... střední teplota absorbéru [ C] t e... teplota okolí [ C]

18 Účinnost solárního kolektoru η = F' τ α U ( t t ) m G e F... účinnostní součinitel kolektoru > 0.90 závisí na geometrii a tepelných vlastnostech absorbéru t m... střední teplota teplonosné kapaliny v kolektoru t m = (t k1 +t k2 )/2

19 Účinnost solárního kolektoru

20 Účinnost plochého kolektoru kolektor 1: špatný tepelný spoj mezi absorbérem a trubkovým registrem kolektor 2: ultrazvukově svařovaný spoj

21 Vliv kontaktní lamely na účinnost (PP) trubkový kolektor dáno Sydney trubkou η = F' τ α U ( t t ) m G e kontaktní lamela: krátká, vodivá, silná, s těsným kontaktem

22 Vliv kontaktní lamely na účinnost (PP) Vakuové Sydney kolektory s přímo protékaným (PP) U-registrem G > 700 W/m 2 kontaktní lamela je zásadním prvkem Sydney kolektoru

23 Účinnost solárního kolektoru (měření) regresní parabola proložená naměřenými hodnotami η = η o a 2 tm te tm te 1 a2 G G G η 0... optická účinnost [-], obecně η 0 = F τα a 1... součinitel tepelné ztráty (lineární) [W/m 2.K] a 2... součinitel tepelné ztráty (kvadratický) [W/m 2.K 2 ] hodnoty η o, a 1, a 2 udává výrobce, dodavatel kolektoru, případně zkušebna

24 Účinnost solárního kolektoru podle EN stanovena pro: G > 700 W/m 2 w > 3 m/s η 0 [(t m -t e )/G] η=0 η 0.05

25 Bilance solární přípravy teplé vody q k,u = 300 kwh/m 2 f = % s rostoucím solárním pokrytím klesají měrné zisky z kolektorů

26 Bilance solární přípravy teplé vody 3500 Q TV, Q k [kwh] % 60 % 40 % měsíc

27 rodinné domy Solární soustavy pro přípravu TV (3 až 6 m 2 ; 250 až 400 l), solární podíl 50 až 70 % solární zisky 300 až 400 kwh/m 2.r bytové domy, ústavy, hotely,... (od 25 až 200 m 2 ; 1 až 8 m 3 ), solární podíl 40 až 50 % solární zisky 400 až 500 kwh/m 2.r předehřev teplé vody solární podíl 20 až 40 % solární zisky 500 až 600 kwh/m 2.r

28 Kombinované solární soustavy (TV+VYT) rodinné domy (6 až 12 m 2 ; 1000 až l) solární podíl: standardní domy 10 až 20 % solární zisky 250 až 350 kwh/m 2.r nízkoenergetické, pasivní domy 20 až 40 % bytové domy (40 až 200 m 2 ; 4 až 16 m 3 ) solární podíl 10 až 20 % solární zisky 350 až 450 kwh/m 2.r

29 Děkuji za pozornost Tomáš Matuška Ústav techniky prostředí Fakulta strojní, ČVUT v Praze Technická 4, Praha 6 tomas.matuska@fs.cvut.cz Československá společnost pro sluneční energii (národní sekce ISES) Solární laboratoř ÚTP FS ČVUT v Praze 29/24