Investor dodavatel technologie montáž monitoring

Transkript

1 Využití sluneční energie v ETA a.s. Hlinsko Investor dodavatel technologie montáž monitoring

2

3 ETA S TERMIKOU ON-LINE Cestu slunečním kolektorům v podnikatelské sféře proráží již přes rok tradiční tuzemský výrobce elektrospotřebičů pro domácnost ETA Hlinsko. Na průmyslové hale byl koncem května 2006 nainstalován systém s desítkou kolektorů společnosti Regulus, který spolu s pěti plynovými ohřívači ohřívají vodu v solárním zásobníkovém ohřívači o kapacitě litrů. Ohřev je automaticky řízen regulátorem Regulus DeltaSol ES, který podle intenzity slunečního záření omezuje průtok v solárním systému a podle teploty dosažené v kolektorech přepíná mezi horním (teplejším) a spodním (chladnějším) výměníkem v zásobníku. Předehřátá voda proudí do rozvodů přes průtokové ohřívače, které ji mohou dohřát na požadovanou teplotu nastavitelnou na ovládacím panelu na 43 C. Od zprovoznění solárko dodalo téměř 15 MWh tepla, z toho 9 MWh v roce Díky kolektorům, průtokovému dohřevu a inteligentní regulaci systému se tak letošní spotřeba zemního plynu snížila na polovinu oproti stavu v roce Kolektory na hale v Hlinsku nejsou ojedinělou aktivitou, ale spíše cílenou zelenou snahou vedení společnosti, která má své důvody v reálných ekonomických úsporách. Toto tvrzení dokládá i fakt, že po prvním systému se v polovině roku 2007 započalo s montáží druhého solárního systému, tentokrát s vakuovými trubicovými kolektory pro ohřev vody pro potřeby závodní kuchyně. Osvícený investor, kterému mj. na financování bohužel nebyla poskytnuta ani koruna státní dotace, tak šíří solární inspiraci nejen mezi svými zaměstnanci, ale i směrem k průmyslovým podnikům. Přístup společnosti ETA a.s. je o to cennější, že dosažené výsledky on-line publikuje na webových stánkách dodavatele solárních technologií ETA se tak postupně řadí k podnikům, jejichž provozy začínají postupně zelenat, jak je tomu ostatně ve světě už pár let.

4 Popis technologie přípravy teplé vody pro závodní kuchyň v podniku ETA Hlinsko C M M Nová technologie přípravy teplé vody (dále jen TV) se skládá ze zásobníkového předehřevu TV pomocí vakuových trubicových slunečních kolektorů Regulus KTU 15 v počtu 16-ti kusů a zásobníkového dohřevu TV stávajícími plynovými zásobníkovými ohřívači Junkers S 290 KP 23k, které budou po skončení jejich životnosti nahrazeny plynovými průtokovými ohřívači INFINITY. Solární systém předehřívá studenou vodu v zásobníkových ohřívačích s topným hadem, které jsou spojeny do série. Každý zásobníkový ohřívač má objem 1000 l a plochu topného hada 10 m 2. Tento ohřev probíhá automaticky a je řízen solárním regulátorem Regulus DeltaSol ES, který podle intenzity slunečního záření reguluje průtok v solárním systému a podle teploty dosažitelné v kolektorech přepíná mezi prvním a druhým zásobníkem TV. Voda předehřátá v zásobníkových ohřívačích je vedena do rozvodů teplé vody přes plynové zásobníkové ohřívače Junkers, které ji v případě potřeby dohřívají na požadovanou teplotu. Ohřívače pracují taktéž plně automaticky a jsou regulovány vlastním termostatem. Na výstupu z plynových ohřívačů je instalován vysokoprůtočný termostatický směšovací ventil který omezuje výstupní teplotu TV do spotřeby na pevně nastavenou teplotu 60 C. Jelikož při nepříznivém počasí nejsou plynové ohřívače schopné dostatečně ohřívat špičkový odběr teplé vody, je nutné vytvořit pro tuto špičku dostatečnou zásobu teplé vody. Touto zásobou je druhý solární zásobník ohřívaný plynovými zásobníkovými ohřívači Junkers pomocí nabíjecího čerpadla. Pokud regulátor na základě času a teplot v zásobnících vyhodnotí, že je potřeba tento ohřev provést sepne nabíjecí čerpadlo 1,5 hod před plánovaným špičkovým odběrem a dohřeje druhý solární zásobník na požadovanou teplotu.

5 Popis technologie přípravy teplé vody pro výrobní halu v podniku ETA a.s. Hlinsko Popis technologie Nová technologie přípravy teplé vody (dále jen TUV) se skládá ze zásobníkového předehřevu TUV pomocí slunečních kolektorů a průtokového dohřevu TUV plynovými ohřívači Infinity. Solární systém předehřívá studenou vodu v zásobníkovém ohřívači se dvěma hady. Tento ohřev probíhá automaticky a je řízen solárním regulátorem Regulus DeltaSol ES. Voda předehřátá v zásobníkovém ohřívači je vedena do rozvodů teplé vody přes průtokové ohřívače Infinity, které ji v případě potřeby dohřívají na požadovanou teplotu. Ohřívače pracují taktéž plně automaticky a jsou regulovány kaskádním regulátorem, který v případě menšího průtoku, či při potřebě menšího výkonu spouští pouze odpovídající počet ohřívačů a to v pořadí podle vlastní logiky tak, aby byly využity rovnoměrně všechny ohřívače. Díky připojenému ovládacímu panelu je možno volit požadovanou teplotu, na kterou ohřívače dohřívají TUV za solárním zásobníkem. Volbu teploty je možno provádět pouze pokud není v provozu žádný z ohřívačů (na ovládací panelu nesvítí červená kontrolka in use. Pokud je teplota TUV od solárního systému vyšší než požadovaná teplota nastavená na ovládacím panelu, ohřívače zůstávají vypnuté a TUV je distribuována k výtokovým bateriím. Na výstupu ze solárního zásobníku jsou instalovány termostatické směšovací ventily (ve schématu označeny jako TSV TUV, které omezují výstupní teplotu TUV do ohřívačů a následně do spotřeby na pevně nastavenou teplotu 55 C. bylo publikováno v odborných časopisech

6 PRAKTICKÝ PŘÍKLAD VYUŽITÍ SOLÁRNÍCH KOLEKTORŮ PRO PŘÍPRAVU TEPLÉ VODY Úvod a popis instalovaného systému Koncem roku 2005 nás oslovil hlavní energetik firmy ETA a.s. Hlinsko s požadavkem na obnovu technologie přípravy teplé vody (dále jen TV) v jednom z výrobních objektů. Původně byla příprava TV realizována pomocí dvou zásobníkových plynových ohřívačů o objemu 325 litrů (výkon každého z nich byl 55 kw) a jedním akumulačním zásobníkem TV (4000 l). Plánem investora bylo rekonstruovat dosluhující stávající systém i s ohledem na snižování spotřeby energie a tím snížení provozních nákladů na ohřev vody. Navrhli jsme tedy od základu změnit celou technologii přípravy TV - kaskádou pěti plynových průtokových ohřívačů Infinity. Jejich hlavní výhodou je totiž plynulá modulace výkonu, která zajišťuje nekonečný - nevyčerpatelný průtok teplé vody, navíc o naprosto přesné konstantní teplotě bez ohledu na změny průtoku! Díky obrovskému rozsahu výkonů je vždy ohříváno jen takové množství vody, které je okamžitě spotřebováno. Jeden ohřívač disponuje výkonem od 3,5 kw do 44,5 kw. V paralelním zapojení pěti ohřívačů je tedy tento výkon znásoben až na hodnotu 222,5 kw. Ohřívače umožňují volit výstupní teplotu TV v rozsahu C (v tomto případě 43 C). Nižší výstupní teplota a ohřev pouze okamžitě spotřebované vody má za následek znatelnou úsporu ve spotřebě zemního plynu oproti předchozímu ohřevu. První měření investora vykazují 20-30% úsporu plynu. Data naměřená investorem jsou součástí on-line webové aplikace. Ve druhé fázi rekonstrukce přípravy TV v závodě ETA Hlinsko jsme navrhli předehřívat Kaskáda 5-ti plynových ohřívačů Infinity vodu pomocí slunečních kolektorů. Na vstupu do kaskády plynových průtokových ohřívačů byl instalován solární systém se zásobníkem TV 1000 l. Na ploché střeše objektu je instalováno 10 kusů plochých kolektorů Regulus KPC2 BP o celkové ploše 20 m 2. Ideální spolupráci solárního systému s průtokovým dohřevem umožňuje sofistikovaný řídící systém Infinity. V momentě, kdy solární systém ohřeje vodu na teplotu alespoň 43 C, není důvod vodu dohřívat, ohřívače se tedy nesepnou, ale zůstávají otevřené. Voda jimi tedy může volně protékat. Solární systém - dimenzování, realita, výsledky Při dimenzování solárního systému jsme kladli důraz na co nejefektivnější využití sluneční energie pro předehřev vody s celoročně dostatečnou kolektorovou plochou a denní akumulací s ohledem na zmiňované špičkové odběry. Výsledkem byl návrh kolektorového pole o celkové ploše 60 m 2 a akumulačního zásobníku o objemu 3 m 3. Orientace kolektorového pole byla doporučena v jihovýchodním směru. Důvodem je odběrová špička, která nastává kolem druhé hodiny odpolední. Maximální výkon kolektorů, tedy moment, kdy je slunce přímo proti kolektorům, byl stanoven na cca 10:30-11:00. Tato orientace byla nakonec při instalaci dodržena. Nedůvěra investora v nové technologie a v přínos velkých úspor pomocí sluneční energie, která je do jisté míry pochopitelná, vedla k instalaci přibližně třetinového systému. Ten má tedy, jak již bylo zmíněno v úvodu, kolektorové pole 20 m 2 a objem solárního zásobníku 1000 l. Díky nepřetržitému monitoringu celé soustavy pro přípravu teplé vody můžeme již nyní s odstupem jednoho roku vyhodnotit úspory, které celá změna technologie přípravy teplé vody a hlavně instalace solárního systému přinesla. Pro porovnání máme k dispozici od hlavního energetika data z roku 2005, kdy zde fungovala původní technologie. Samozřejmě by bylo při vyhodnocování úspor přesnější a spravedlivější porovnávat data z nějakých dlouhodobějších měření. Ta bohužel k dispozici nemáme, nicméně i v meziročním srovnání jsou vidět velmi zajímavé výsledky. Hlavním srovnávacím kritériem je spotřeba plynu na 1 m 3 spotřebované teplé vody (porovnání těchto hodnot pro jednotlivé měsíce viz Graf 1). Pro přesné pochopení Graf. 1 - Porovnání spotřeby plynu na 1 m jednotlivých hodnot v příslušných měsících je potřeba uvést několik zásadních faktů: 3 vody (spotřeba plynu je uvedena v m 3 ) leden 12,0 9,69 6,85 únor 10,6 7,92 6,72 březen 12,0 7,41 5,98 duben 12,2 8,22 4,96 květen 12,1 7,77 5,03 červen 12,05 3,25 4,92 červenec 15,86 2,65 5,46 srpen 13,12 6,21 5,05 září 11,69 4,24 6,09 říjen 11,58 5,28 5,47 listopad 11,98 7,26? prosinec 9,71 7,53? Tab. 1: Spotřeba plynu na 1 m 3 teplé vody v prosinci 2005 přestal fungovat jeden přímotopný plynový zásobník => nižší spotřeba plynu změna technologie přípravy teplé vody ze zásobníkového na průtokový ohřev byla provedena v únoru 2006 => od tohoto data až do dubna 2006 je teplá voda připravována výhradně průtokovými ohřívači od května 2006 funguje a je monitorován solární systém Rozhodně zajímavou hodnotou je měsíc červenec, kdy je v tomto provozu každoročně celozávodní dovolená a tudíž velmi nízká spotřeba teplé vody. Jelikož je teplá voda potřeba i v tomto období (pro kanceláře, které jsou vyjmuty z celozávodní dovolené, a pro údržbu) a není zde jiný zdroj, nedochází v tomto provozu k odstávce. V původní technologii byla tedy i v tomto období nahřívána zásobníky i celý objem 4000 l akumulačního zásobníku. Vysoká spotřeba plynu je v tomto měsíci dána tepelnými ztrátami zásobníků a potřebou tepla pro cirkulační potrubí. V nové technologii se právě v tomto období projevuje výhoda průtokového ohřevu, ale hlavně se naplno ukazuje síla solárního systému.

7 Pokud bychom se chtěli pokusit o určité ekonomické zhodnocení, musíme dodržet ve výběru hodnot určité podmínky. Vybereme měsíce, ve kterých máme hodnoty jak pro plně funkční původní technologii, tak plně osazenou technologii novou. Těmto podmínkám vyhovují nepřeškrtnuté hodnoty uvedené v tab. 1. Z hodnot, které můžeme pro zhodnocení použít, vypočteme pro zjednodušení průměrné hodnoty pro jednotlivé roky. Pro měsíce, kde můžeme použít hodnoty jak z roku 2006, tak z roku 2007, vypočteme dílčí průměry a následně celkovou průměrnou hodnotu spotřeby plynu na 1000 litrů teplé vody. Pro původní technologii vychází celková průměrná hodnota 12,29 m 3, pro novou technologii včetně solárního systému pak 5,83 m 3. Porovnáním těchto dvou hodnot vychází průměrná úspora bezmála 53 %! Podíl solárního systému na této úspoře můžeme vyčíslit s určitou nepřesností opět pomocí průměrných hodnot. Vezmeme období, kdy byla příprava teplé vody realizována pouze průtokovými ohřívači (leden-duben 2006). Pro toto období vychází průměrná hodnota spotřeby plynu 8,31 m 3. Porovnáním této hodnoty s hodnotou průměrné spotřeby nové technologie docházíme k úspoře solárním systémem přibližně 30 %, což je jistě povzbudivá hodnota, hlavně pokud si uvědomíme, že se fakticky jedná o třetinový systém oproti původnímu návrhu. Pokud bychom chtěli vyčíslit finanční úsporu, může nám pomoci například průměrná hodnota spotřeby vody za měsíc. Ta je za celé sledované období cca 81 m 3 vody měsíčně. Poslední hodnotou, kterou potřebujeme, je cena 1 m 3 plynu. Jelikož je spotřeba plynu fakturována v kwh, musíme přepočítat hodnoty ze spotřebovaného objemu na energii. Pro urychlení a zjednodušení můžeme použít on-line aplikaci Přepočet spotřeby zemního plynu na kwh na webovém portálu TZB-info.cz. Po zadání dodavatele (Východočeská plynárenská) a předpokládaného odebíraného množství až m 3 /rok vychází v aktuálních cenách (říjen 2007) 2 pole pěti koletorů cena 1 m 3 plynu na 9,7 Kč. Nyní nás už čeká pouze násobení a porovnávání jednotlivých hodnot. Pro původní technologii vychází průměrná cena spotřebovaného plynu 9.656,25 Kč měsíčně. Pro technologii novou 4.580,63 Kč. Průměrná měsíční úspora je tedy 5.075,62 Kč, ročně tedy ,44 Kč. Kontrolu můžeme provést na základě skutečných spotřeb plynu v jednotlivých obdobích. Pro zajímavost při dnešní ceně plynu 9,7 Kč za 1 m 3 činí rozdíl mezi rokem 2005 a rokem 2006 celkem Kč. Současnost a budoucnost sluneční energie v ETA a.s. Díky optimistickým výsledkům, vysokým úsporám a spolehlivosti instalovaného solárního systému pokračuje v závodě ETA Hlinsko instalace dalších solárních systémů pro přípravu teplé vody. V letošním roce bude dokončena aplikace pro přípravu teplé vody na závodní kuchyni. Z důvodů požadavku na vyšší teplotu vody (65 C) celoročně se investor rozhodl pro instalaci vakuových trubicových kolektorů. Aplikace se v tuto chvíli dokončuje a počítáme i zde s nepřetržitým monitoringem. Solární systém je v tomto případě kombinován s klasickým zásobníkovým dohřevem. Pro tuto aplikaci zažádal investor o dotaci u Ministerstva průmyslu a obchodu a nyní čeká na vyjádření. V příštím roce se počítá s rozšířením stávajícího systému na Hale 100 (popisovaný systém) o 20 až 40 m 2, čili pravděpodobně až na hodnotu uvedenou v původním návrhu. Závěr Investor souhlasil s online monitoringem na internetové adrese kde jsou pro jakéhokoli uživatele internetu k dispozici naměřené hodnoty včetně sumárních dat za jednotlivé dny. Tato internetová prezentace tedy může velmi dobře pomoci v rozhodování investorů, zda renovovat dožívající systémy s akumulačními zásobníky TV ohřívanými tradičními zdroji energie, nebo se spíše orientovat na nové technologie ohřevu vody, které využívají Průměrná spotřeba plynu pro ohřev 1m 3 vody za leden až září v letech: ,4 m 3 6,4 m 3 5,7 m 3 obnovitelné zdroje energie. Naše aplikace dokazují, že cesta šetrná k životnímu prostředí je navíc ekonomická a investorovi přináší rychlou návratnost investice a značné úspory provozních nákladů i v budoucích letech. Pokud se dočkáme státních dotací na solární systémy pro průmyslové podniky, můžeme určitě očekávat větší počet ekologicky uvažujících investorů. Kde však dotace dle našich zkušeností fungují již dnes? Ve státní sféře. V roce 2006 byl například nainstalován velkoplošný solární systém v Jihlavě. V magistrátem zřizovaném domě s pečovatelskou službou je teplá voda ohřívána sluncem. Investiční náklady magistrátu Jihlavy pokryla z 90% státní dotace. Dotací však lze s úspěchem využít například i pro městská koupaliště, školy, sportoviště nebo zdravotnická zařízení. Jiří Kalina kalina@regulus.cz

8 Příprava TUV pro závodní kuchyň ETA Hlinsko Solární systém TUV s průtokovým dohřevem online na: Solární ohřev bazénu v Ostravě Velkoplošný solární systém pro přípravu TUV v domě s pečovatelskou službou v Jihlavě Regulus spol. s r.o., Do Koutů 1897/3, Praha 4, Tel.: , obchod@regulus.cz