elektro.info

Zasilanie budynków w energię elektryczną w warunkach normalnych a zasilanie w warunkach pożaru (część 2.)

Zasilanie budynków w energię elektryczną w warunkach normalnych a zasilanie w warunkach pożaru (część 2.)

W tej części artykułu prezentujemy metodykę projektowania ochrony przeciwporażeniowej oraz zagorożenia stwarzane przez gazy wydzielane przez baterie akumulatorów wraz ze sposobami ich neutralizacji.

W tej części artykułu prezentujemy metodykę projektowania ochrony przeciwporażeniowej oraz zagorożenia stwarzane przez gazy wydzielane przez baterie akumulatorów wraz ze sposobami ich neutralizacji.

news 100 dni programu „Mój Prąd”. Kiedy rusza drugi nabór?

100 dni programu „Mój Prąd”. Kiedy rusza drugi nabór?

Jakie są efekty z pierwszego naboru „Mój Prąd”? Redukcja szkodliwego dla zdrowia dwutlenku węgla o 58,8 tys. ton rocznie, 65 mln zł wypłaconych i zatwierdzonych do przekazania dotacji, 13,5 tys. dofinansowanych...

Jakie są efekty z pierwszego naboru „Mój Prąd”? Redukcja szkodliwego dla zdrowia dwutlenku węgla o 58,8 tys. ton rocznie, 65 mln zł wypłaconych i zatwierdzonych do przekazania dotacji, 13,5 tys. dofinansowanych instalacji PV przez 100 dni. Wychodząc naprzeciw ogromnemu zainteresowaniu fotowoltaiką prosumencką Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej zapowiada drugi konkurs. Do wykorzystania jest jeszcze ponad 90% z miliardowego budżetu programu.

BradyPrinter A8500: Pełna automatyzacja identyfikowalności płytek drukowanych w liniach SMT

BradyPrinter A8500: Pełna automatyzacja identyfikowalności płytek drukowanych w liniach SMT

Drukarka i aplikator etykiet BradyPrinter A8500 niezawodnie automatyzuje oznaczanie płytek z obwodami drukowanymi, co pozwala uzyskać pełną identyfikowalność. Urządzenie w sposób spójny drukuje i nakłada...

Drukarka i aplikator etykiet BradyPrinter A8500 niezawodnie automatyzuje oznaczanie płytek z obwodami drukowanymi, co pozwala uzyskać pełną identyfikowalność. Urządzenie w sposób spójny drukuje i nakłada nawet najmniejsze etykiety z naszej gamy automatycznie nakładanych etykiet poliimidowych, które są odporne na cały proces produkcji płytek drukowanych.

Systemy kogeneracyjne oparte na mikroturbinach

Układ kogeneracyjny oparty na mikroturbinie T100 PH firmy Turbec [6]

Układy energetyczne mocy mikro pracują zwykle w kogeneracji, tzn. że ciepło odpadowe, które jest nieodłącznym produktem ubocznym wytwarzania energii elektrycznej, wykorzystywane jest do wytwarzania ciepła użytkowego. Układy te mogą być instalowane w obszarach zurbanizowanych, gdzie istnieje możliwość wykorzystania przez okolicznych odbiorców całego potencjału produkcji ciepła użytkowego.

W takich warunkach pracy stosunek wytwarzanej (i wykorzystywanej) energii elektrycznej i ciepła użytkowego do ilości energii dostarczonej z paliwem wynosi orientacyjnie 75¸85%. Ponadto nowe technologie tego typu układów umożliwiają użytkowanie lokalnych biopaliw ciekłych i gazowych. W obecnie eksploatowanych układach kogeneracyjnych mocy mikro w głównej mierze stosowane są silniki spalinowe, mikroturbiny, ogniwa paliwowe, jak również silniki Stirlinga.

Zobacz także: System zasilania gwarantowanego dla budynku mieszkalnego

Ogólna charakterystyka mikroturbin

Mikroturbiny są to stacjonarne zespoły turbogazowe, które charakteryzują się stosunkowo niewielką mocą elektryczną rzędu 15¸250 kWe. Składają się one z następujących elementów (rys. 1.):

  • jednostopniowa promieniowa sprężarka wirowa,
  • wymiennik regeneracyjny, w którym sprężone powietrze ogrzewane jest ciepłem od spalin wylotowych,
  • komora spalania, do której dostarczane jest paliwo,
  • jednostopniowa turbina promieniowa,
  • generator energii elektrycznej.

 

Zobacz także: Domowe systemy kogeneracyjne

Mikroturbiny, jako tzw. mikrosiłownie turbogazowe, działają według obiegu Braytona z regeneracją ciepła. Charakteryzują się następującymi zaletami:

  • niewielka liczba wirujących i ruchomych elementów (zazwyczaj jeden ruchomy element silnika),
  • małe wymiary i waga oraz kompaktowa budowa,
  • łatwość montażu i konserwacji,
  • niska emisja zanieczyszczeń i stosunkowo niski poziom hałasu,
  • długie okresy międzyserwisowe.

streszczenie

W pracy przedstawiono ogólną budowę mikroturbin oraz układów kogeneracyjnych opartych na mikroturbinach. Zestawiono charakterystyczne parametry dostępnych na rynku zespołów kogeneracyjnych mocy mikro opartych na mikroturbinach trzech wiodących firm: Capstone, FlexEnergy i Turbec. Omówiono również przykładowe zastosowania układów kogeneracyjnych opartych na mikroturbinach firmy Capstone, jak również przedstawiono charakterystykę stanowiska badawczego z układem kogeneracyjnym opartym na mikroturbinie C30 firmy Capstone zainstalowanego w Ośrodku Szkoleniowo-Badawczym w Zakresie Energii Odnawialnej w Ostoi należącym do Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie.



abstract

Combined Heat and Power (CHP) Microturbine Systems
In the present work general structures of microturbines and micro-CHP systems are presented. Main characteristics of commercially available microturbines of three leading manufacturers: Capstone, FlexEnergy and Turbec are summarized. Examples of applications are given. A CHP system test stand based on Capstone C30 microturbine owned by Training and Research Center for Renewable Energy Sources in Ostoja – West Pomeranian University of Technology, Szczecin (Poland) – is described.

Z uwagi na ww. zalety mikroturbiny znajdują szerokie zastosowanie do zasilania w energię elektryczną i ciepło małych obiektów, jak biura, mieszkania czy domki jednorodzinne, stając się podstawą budowy małych systemów elektrociepłowniczych (kogeneracyjnych), tzw. CHP (Combined Heat and Power), lub systemów trigeneracyjnych (wytwarzanie energii elektrycznej, ciepła i chłodu), tzw. CCHP (Combined Cooling Heat and Power), lub BCHP (Building Cooling Heat and Power).

Zobacz także: Aktualny stan rozwoju systemów kogeneracyjnych z silnikami Stirlinga

Do zasilania mikroturbin można stosować zarówno paliwa gazowe, jak gaz ziemny, propan czy biogazy (gaz wysypiskowy, gaz z oczyszczalni ścieków, gaz gnilny), jak i paliwa ciekłe (olej napędowy czy nafta). Generalnie każda z grup tych paliw wymaga zastosowania innego modelu mikroturbiny. Wyjątkiem są specjalne modele mikroturbin, które mogą być zasilane zamiennie paliwem ciekłym, sprężonym gazem ziemnym lub propanem.

Mikroturbiny mogą być ustawione na zewnątrz budynków lub w budynkach gospodarczych. W drugim wariancie wymagane jest dostarczanie dużego strumienia powietrza do pomieszczenia, w którym znajduje się mikroturbina. Spaliny mogą być kierowane przewodem spalinowym bezpośrednio na zewnątrz do atmosfery lub na zewnątrz do atmosfery po uprzednim przekazaniu ciepła czynnikowi grzewczemu w kogeneracyjnym wymienniku ciepła.

Na rysunku 2. przedstawiono budowę mikroturbiny C200 firmy Capstone, natomiast w tabeli 1. zestawiono charakterystyczne dane dotyczące generowanych mocy i osiąganych sprawności dostępnych na rynku mikroturbin.

Układy kogeneracyjne oparte na mikroturbinach

Zastosowanie w układzie mikroturbiny (rys. 1.) kogeneracyjnego wymiennika ciepła w instalacji wylotu spalin pozwala na odzysk ciepła spalin opuszczających mikroturbinę, które może być wykorzystane np. do celów grzewczych. Taki system jest typowym układem kogeneracyjnym mocy mikro opartym na mikroturbinie, w którym osiągane są moce elektryczne w zakresie 15¸250 kWe. Stosunek mocy cieplnej do mocy elektrycznej wynosi około 2:1 i zależy od modelu urządzenia, warunków pracy (głównie od temperatury otoczenia) oraz od obciążenia urządzenia.

W skład układu kogeneracyjnego opartego na mikroturbinie wchodzą ponadto:

  • układ elektroniczny przetwarzający wytwarzaną przez generator energię elektryczną o zmiennej częstotliwości i zmiennym napięciu na energię elektryczną o parametrach dostosowanych do zasilania typowych urządzeń elektrycznych (prąd 3-fazowy o napięciu 400 V i częstotliwości 50 Hz),
  • wewnętrzny układ kontrolno-pomiarowy i elektroniczny układ sterowania,
  • akumulatory energii elektrycznej służące do rozruchu i zatrzymania mikroturbiny oraz uzupełniania chwilowych niedoborów energii elektrycznej przy dynamicznym wzroście obciążenia; generalnie akumulatory stosowane są w mikroturbinach pracujących bez podłączenia do zewnętrznej sieci elektrycznej, czyli w układach autonomicznych energetycznie (tzw. Stand-Alone),
  • zasobniki ciepłej wody, magazynujące wodę grzewczą wykorzystywaną do celów centralnego ogrzewania i przygotowania wody użytkowej.

 

Podstawowymi zaletami układów kogeneracyjnych mocy mikro (np. z mikroturbinami) są wysoka całkowita sprawność energetyczna oraz, z uwagi na ograniczenie wielkości sieci cieplnych i możliwość pracy w obszarach zurbanizowanych, potencjalnie duże wykorzystanie wytwarzanego ciepła. Ponadto mikroturbiny nie emitują drgań, a ze względu na małą emisję zanieczyszczeń nie wymagają stosowania katalizatorów spalin.

Układy kogeneracyjne z mikroturbinami uważane są za przyjazne dla środowiska ze względu na:

  • duże wykorzystanie energii pierwotnej (energii paliw) – sprawność całkowita, czyli stosunek sumy energii elektrycznej i ciepła użytecznego do energii dostarczonej w paliwie zawiera się w granicach 75¸90%,
  • niski poziom zanieczyszczeń uzyskiwany dzięki małym mocom urządzenia i spalaniu paliw wysokiej jakości,
  • decentralizację wytwarzania energii (tzw. kogeneracja rozproszona), co oznacza małe sieci przesyłowe energii – małe koszty inwestycyjne i małe straty przesyłowe,
  • decentralizację wytwarzania zanieczyszczeń,
  • możliwość wykorzystania biopaliw,
  • możliwość pracy bez podłączenia do zewnętrznych sieci elektrycznych i/lub cieplnych.

Natomiast podstawowe wady układów kogeneracyjnych mocy mikro to:

  • duży zapas zainstalowanej mocy, gdy układ ma za zadanie pokryć całe zapotrzebowanie zasilanego obiektu,
  • stosunkowo wysokie koszty inwestycyjne, wynikające z innowacyjności technologii i dotychczas niewielkiego jej zastosowania,
  • potrzeba dostosowania zasilanego obiektu do wymagań technicznych, jakie stawia urządzenie kogeneracyjne.

 

Rozwój technologii mikroturbin, która jest technologią innowacyjną, przypada na okres wprowadzania do szerokiego stosowania układów kogeneracyjnych. Na rynku małych urządzeń kogeneracyjnych konkurują one głównie z rozpowszechnionymi silnikami tłokowymi (z zapłonem iskrowym lub samoczynnym) czy ogniwami paliwowymi, jak również silnikami Stirlinga [2].

Wśród obecnie produkowanych mikroturbin wykorzystywanych w układach kogeneracyjnych mocy mikro można wyróżnić:

  • mikroturbiny C30, C65 i C200 amerykańskiej firmy Capstone Turbine Corporation,
  • mikroturbinę MT250 amerykańskiej firmy FlexEnergy,
  • mikroturbinę T100 włoskiej firmy Turbec.

 

W tabeli 1. zestawiono charakterystyczne dane dotyczące generowanych mocy i osiąganych sprawności dostępnych na rynku zespołów kogeneracyjnych opartych na mikroturbinach.

Układy kogeneracyjne z mikroturbiną C65 firmy Capstone Turbine Corporation (rys. 3.) o mocy 65 kWe (120 kWth) osiągają sprawność całkowitą na poziomie 82%. Dostępne rozwiązania mikroturbin mogą być zasilane paliwem ciekłym, jak olej napędowy, nafta czy paliwo lotnicze, lub paliwem gazowym, jak gaz naturalny (mikroturbiny C30, C65, C200) lub gaz fermentacyjny czy wysypiskowy (mikroturbiny CR30, CR65, CR200).

Mikroturbiny Capstone C65 oferowane są jako układy prądotwórcze (C65 MicroTurbine) oraz układy kogeneracyjne (C65 ICHP MicroTurbine), jak również układy prądotwórcze lub kogeneracyjne pracujące w trybie odosobnionym (Stand-alone).

Układy kogeneracyjne z mikroturbiną MT250 firmy FlexEnergy (rys. 4.) o mocy 250 kWe (250 kWth) osiągają sprawność całkowitą na poziomie 60%. Zasilane są z reguły gazem ziemnym. Możliwa jest oczywiście ich modyfikacja, w celu dostosowania do spalania innych paliw, takich jak olej napędowy, gaz wysypiskowy, gaz fermentacyjny czy gaz odzyskiwany w procesie przeróbki ropy naftowej i gazu ziemnego.

Układy kogeneracyjne z mikroturbiną T100 PH firmy Turbec (rys. 5.) o mocy 100 kWe (155 kWth) osiągają sprawność całkowitą na poziomie 77%. Zasilane są z reguły gazem ziemnym. Możliwe jest ich fabryczne dostosowanie do spalania innych paliw, takich jak olej napędowy, nafta, biogaz, metanol czy LPG.

Mikroturbiny firmy Turbec oferowane są jako układy prądotwórcze (T100 P – Power unit), układy kogeneracyjne (T100 PH – Power and Heat unit) oraz układy prądotwórcze lub kogeneracyjne pracujące w trybie odosobnionym (T100 P Stand-alone, T100 PH Stand-alone).

Powyżej przedstawione mikroturbiny mogą być instalowane zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz budynków.

Przykłady zastosowań układów kogeneracyjnych opartych na mikroturbinach

Układy kogeneracyjne oparte na mikroturbinach firmy Capstone Turbine Corporation znalazły zastosowanie m.in. [8]:

  • w oczyszczalniach ścieków, przykładowe zastosowanie – oczyszczalnia ścieków San Elijo Joint Powers Authority w Kalifornii (USA) lub Waste Water Treatment Plant w Rubii (Hiszpania) – system z trzema mikroturbinami C30 firmy Capstone, zasilanymi lokalnie wytwarzanym biogazem, zapewnia jednoczesne wytwarzanie energii elektrycznej wykorzystywanej do pokrycia szczytowego jej zapotrzebowania oraz ciepła do podtrzymywania produkcji biogazu,
  • na składowiskach odpadów, przykładowe zastosowanie – wysypisko śmieci Lopez Canyon w Los Angeles, Kalifornia (USA) – system 50 mikroturbin C30 firmy Capstone spalających gaz wysypiskowy wytwarza energię elektryczną dla obiektów mieszkalnych lokalnej społeczności,
  • w zakładach przemysłowych, przykładowe zastosowanie – zakład tworzyw sztucznych Harbec Plastics w Ontario (USA) – układ 25 mikroturbin C30 firmy Capstone tworzy stacjonarny system wytwarzania energii elektrycznej oraz ciepła do zasilania instalacji klimatyzacyjnej; system zapewnia dostawę energii elektrycznej w celu zabezpieczenia ciągłości procesu produkcyjnego zakładu,
  • w obiektach rolniczych, przykładowe zastosowanie – winnica Napa Valley w Kalifornii (USA) – system skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej, ciepła i chłodu (CCHP) z dwiema mikroturbinami C60 firmy Capstone, gwarantujący pewność zasilania przy jednoczesnym zmniejszeniu kosztów energii – rozwiązanie zapewnia niezawodne i mniej kosztowne wytwarzanie energii elektrycznej poprzez wykorzystanie energii spalin wylotowych do ogrzewania i chłodzenia,
  • w hotelach, przykładowe zastosowanie – hotel Radisson w Santa Maria w Kalifornii (USA) – system dwóch mikroturbin Capstone (model C60-ICHP) zapewnia hotelowi ciepło i energię elektryczną; podczas miesięcy zimowych system zapewnia przygotowanie większej części ciepłej wody użytkowej (kotły grzewcze pozostają w rezerwie), natomiast w okresie letnim system dostarcza całą potrzebną do użytku wewnętrznego ciepłą wodę użytkową; mikroturbiny połączone są z siecią elektroenergetyczną,
  • w biurowcach i budynkach administracyjnych, przykładowe zastosowanie – budynek biurowo-administracyjny w Houston (USA) – system z mikroturbiną C30 firmy Capstone gwarantujący zasilanie urządzeń sieci informatycznej i telekomunikacyjnej pracujących przez 24 godziny na dobę, tzw. MGE UPS Systems; system zabezpiecza urządzenia i dane przed awarią sieci elektroenergetycznej zapewniając niskie koszty utrzymania,
  • w obiektach z ogrzewanymi basenami, przykładowe zastosowanie – basen miejski Bosbad, Putten w Holandii, mikroturbina C30 firmy Capstone przekształca wysoki procent gazu ziemnego w energię elektryczną i gorącą wodę, redukując jednocześnie emisję NOX i CO2 do atmosfery; układ przez cały rok podgrzewa wodę w basenie miejskim przy jednoczesnej redukcji kosztów energii elektrycznej i emisji zanieczyszczeń,
  • na stacjach paliw, stacjach obsługi i myjniach samochodowych, przykładowe zastosowanie – stacja obsługi samochodów Sinanen Auto Gas Stand w Tokyo (Japonia) – układ Takuma TCP-30 (z mikroturbiną C30 firmy Capstone) jednocześnie wytwarza ciepło i energię elektryczną z wysoką sprawnością ogólną przy niskiej emisji zanieczyszczeń i niezawodnym działaniu na potrzeby stacji obsługi samochodów wyposażonej w myjnię i stację paliw,
  • w supermarketach, przykładowe zastosowanie – supermarket A&P Fresh Market w Mount Kisco, Nowy Jork (USA) – system skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej, ciepła i chłodu (CCHP) z czterema mikroturbinami C60 firmy Capstone, dostarczający energię elektryczną do zasilania, ciepło do ogrzewania oraz zimno do chłodzenia; spaliny opuszczające mikroturbiny są kierowane do wspólnego kolektora i wykorzystywane do zasilania chłodziarek absorpcyjnych żywności oraz nagrzewnic powietrza instalacji klimatyzacyjnej,
  • w szkołach i na uczelniach, przykładowe zastosowanie – szkoła East Hartford High School, Connecticut (USA) – system skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej, ciepła i chłodu (CCHP) z czterema mikroturbinami C60 firmy Capstone, podobny do zastosowanego w supermarkecie A&P Fresh Market w Mount Kisco,
  • w obiektach offshore, przykładowe zastosowanie – bezzałogowa platforma wiertnicza Wintershall na Morzu Północnym – zintegrowany system energetyczny z czterema mikroturbinami C60 firmy Capstone z rezerwowym agregatem prądotwórczym Caterpillar D3406 sterowany zdalnie z lądu jest niezawodnym wyspowym systemem wytwarzania energii elektrycznej zapewniającym jednocześnie ograniczenie planowanej obsługi serwisowej i częstotliwości dostaw paliwa dla platformy wiertniczej E&P; specjalne wykonanie mikroturbin dla obiektów offshore poddanych działaniu agresywnego środowiska morskiego,
  • w pojazdach z napędem hybrydowym, przykładowe zastosowanie – samochód CMT-380 z napędem hybrydowym – mikroturbina C30 firmy Capstone stosowana w hybrydowych pojazdach komunikacji publicznej (np. autobusach i trolejbusach) oraz w samochodach osobowych; energia elektryczna generowana przez urządzenie napędza silnik elektryczny, a jej nadmiar jest akumulowany w bateriach litowo-polimerowych.

Mikrosiłownie turbogazowe są odpowiednie do zasilania także małych osiedli domków jednorodzinnych lub innych budynków mieszkalnych, marin czy obiektów użyteczności publicznej. Przykładowo system dziesięciu układów kogeneracyjnych opartych na mikroturbinach C65 firmy Capstone (fot. 1.) zastosowano do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła (CHP) na potrzeby kompleksu apartamentowców o powierzchni mieszkalnej 44520 m2 zlokalizowanych w Korei Południowej [8].

Rozszerzenie zakresu odbiorców mikroturbin możliwe jest dzięki zastosowaniu układów trigeneracyjnych, czyli jednoczesnego wytwarzania energii elektrycznej, ciepła użytkowego i „zimna” stosowanego w klimatyzacji, chłodnictwie lub do celów technologicznych. Stosuje się następujące dwa typy urządzeń do wytwarzania „zimna” we współpracy z mikroturbinami:

  • urządzenia sprężarkowe, napędzane energią elektryczną,
  • urządzenia absorpcyjne, wykorzystujące ciepło z mikroturbiny.

 

Stanowisko badawcze w Ośrodku Szkoleniowo-Badawczym w Zakresie Energii Odnawialnej w Ostoi

Stanowisko badawcze z układem kogeneracyjnym opartym na mikroturbinie zainstalowane jest w Ośrodku Szkoleniowo-Badawczym w Zakresie Energii Odnawialnej w Ostoi, należącym do Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie (uczelnia powstała z połączenia Akademii Rolniczej w Szczecinie i Politechniki Szczecińskiej).

Zasadniczym urządzeniem stanowiska badawczego jest mikroturbina Capstone C30 (fot. 2.) o nominalnej mocy elektrycznej 29 kWe i cieplnej 65 kWth, wykorzystująca jako paliwo olej napędowy. Mikroturbina Capstone C30 wchodząca w skład stanowiska jest jedną z pierwszych zainstalowanych w Polsce.

Układ kogeneracyjny oparty na mikroturbinie pracuje bez połączenia z zewnętrzną siecią energetyczną (tzw. układ odosobniony, układ typu „stand-alone”), zatem cała moc elektryczna oraz cała moc cieplna generowana przez urządzenie kogeneracyjne jest wykorzystywana na miejscu.Parametry mikroturbiny Capstone C30 wchodzącej w skład układu zainstalowanego w Ośrodku Szkoleniowo-Badawczym w Zakresie Energii Odnawialnej w Ostoi wynoszą:

  • model – Capstone C30 Liquid Fuel,
  • nominalna moc elektryczna – 29 kWe,
  • maksymalna moc cieplna – 65 kWth,
  • nominalna sprawność elektryczna – 25%,
  • nominalna sprawność całkowita – 80%,
  • praca w trybie – Stand-Alone,
  • napięcie – 400 V (3 fazy) 50 Hz z możliwością regulacji w trybie Stand-Alone,
  • paliwo – olej napędowy (diesel), nafta,
  • maksymalna temperatura spalin – 275°C,
  • masa – 405 kg,
  • wymiary, w [mm] – 1942´762´1518.

Stanowisko badawcze pracujące w trybie wyspowym („stand-alone”) ma możliwość magazynowania energii elektrycznej i ciepła (rys. 6.). Zasilane obiekty charakteryzują się zmiennym zapotrzebowaniem na energię elektryczną i ciepło użytkowe. Ponieważ sprawność elektryczna siłowni turbogazowej zależy od jej obciążenia, możliwa jest jej praca z mocą przewyższającą aktualny pobór mocy przez odbiorniki i z większą sprawnością, przy jednoczesnym gromadzeniu nadwyżki energii elektrycznej w akumulatorach, jak również ciepła w zasobnikach ciepłej wody.

Mikroturbina znajduje się w jednym z budynków gospodarczych Ośrodka w Ostoi. W piwnicy pobliskiego budynku administracyjnego znajdują się zbiorniki zapasowe paliwa, z których paliwo przez odpowiednią instalację paliwową doprowadzane jest do podgrzewanego zbiornika rozchodowego, z którego zasila mikroturbinę.

Mikroturbina wytwarza energię elektryczną, która może zasilać wyselekcjonowane urządzenia elektryczne w kompleksie Ośrodka. Przykładem odbiornika energii elektrycznej jest pompa ciepła. Ponadto na potrzeby badawcze energia elektryczna może być zrzucana do otoczenia w formie ciepła dzięki zastosowaniu elektrycznych nagrzewnic powietrza (rys. 6.).

Mikroturbina, wytwarzając energię elektryczną, jednocześnie emituje gorące spaliny, które kierowane są do wymiennika kogeneracyjnego. W wymienniku spaliny ogrzewają wodę, która następnie trafia do zbiorników buforowych (akumulacyjnych) ciepłej wody znajdujących się w budynku administracyjnym. Woda ta stanowi zapas wody grzewczej dla potrzeb ogrzewania budynku i ogrzewania wody użytkowej. Ponadto istnieje możliwość ochładzania wody powietrzem atmosferycznym w wentylatorowej chłodnicy wody, czyli zrzutu ciepła do otoczenia (rys. 6.). Możliwość zrzutu ciepła do otoczenia przewidziano głównie dla potrzeb badawczych układu kogeneracyjnego.

Na stanowisku badawczym zainstalowano przyrządy pomiarowe umożliwiające:

  • chwilowe i okresowe bilansowanie energetyczne oraz wyznaczanie elektrycznej i całkowitej sprawności samej mikroturbiny,
  • bilansowanie energetyczne innych urządzeń wchodzących w skład układu, np. chłodnicy wentylatorowej, oraz bilansowanie całego układu kogeneracyjnego,
  • określanie ilości i jakości uzyskiwanej mocy elektrycznej,
  • pomiar składu chemicznego spalin.

 

Badania dotyczą zachowania się mikroturbiny w różnych stanach ustalonych oraz w warunkach dynamicznie zmieniającego się obciążenia. W związku z tym układ wyposażono w urządzenia pozwalające na rozpraszanie energii elektrycznej i cieplnej w otoczeniu, a tym samym symulację dowolnego obciążenia elektrycznego i cieplnego.

Stanowisko badawcze wyposażono w system sterowania i wizualizacji, pozwalający na zdalne sterowanie pracą układu w ramach sieci informatycznej Ośrodka, w którym układ jest zlokalizowany.

Celem badań jest uzyskanie wyników pozwalających na określenie zasad projektowania podobnych układów kogeneracyjnych oraz opracowanie optymalnej strategii pracy takich układów. Uzyskane wyniki pomiarów posłużą do weryfikacji modeli matematycznych mikroturbin i układów kogeneracyjnych.

Budowa stanowiska badawczego układu kogeneracyjnego opartego na mikroturbinie była współfinansowana ze środków Europejskiego Funduszu Regionalnego w ramach Programu INTERREG III A Polska (Województwo Zachodniopomorskie) – Meklemburgia Pomorze Przednie/Brandenburgia w ramach projektu „Rozbudowa innowacyjnej infrastruktury technicznej Ośrodka Szkoleniowo-Badawczego w Zakresie Energii Odnawialnej w Ostoi położonego w Euroregionie Pomerania”.

Podsumowanie

Badania prowadzone w Ośrodku Szkoleniowo-Badawczym w Zakresie Energii Odnawialnej w Ostoi, należącym do Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie, pozwolą na zdobycie cennych informacji dotyczących opłacalności wykorzystywania układów kogeneracyjnych opartych na mikroturbinach. Jest to o tyle istotne, że w Polsce jest niewiele tego typu układów kogeneracyjnych w eksploatacji, na co wpływ mają zapewne wysokie koszty inwestycyjne. Obecnie na świecie obserwuje się bardzo dynamiczny wzrost zastosowania układów kogeneracyjnych opartych na mikroturbinach, które efektywnie konkurują z układami kogeneracyjnymi z silnikami spalinowymi, pomimo nieco wyższych cen tych układów.

Literatura

1. Malinowski L., Rachtan W., Batko B., Dawidowski J. B., Rogalska P.: „Układ kogeneracyjny oparty na mikroturbinie gazowej Capstone C30”. Inżynieria Rolnicza nr 1(110)/2009.

2. Zmuda A.: „Aktualny stan rozwoju systemów kogeneracyjnych z silnikami Stirlinga”. Miesięcznik branży elektrycznej "elektro.info" nr 6, czerwiec 2011.

3. FlexEnergy: „250 kW Continuous Onsite Electrical Power with Integrated Heat Recovery. Flex Turbine™ MT250 G3”. (www.flexenergy.com) 2012.

4. FlexEnergy: „Combined Heat and Power Generation. Flex Turbine™ MT250”. (ISCP 2012 03 07 – www.flexenergy.com) 2012.

5. Ingersoll-Rand Company: „MT250 Series Microturbine. 250 kW Continuous Onsite Electrical Power with Integrated Heat Recovery”. (080LTbA4-100901 – www.flexenergy.com) 2010.

6. Turbec: „T100 microturbine system. Technical description. T100 Natural Gas”. (D 14127-03 Version 3 – www.turbec.com) 2009.

7. Turbec: „On-site turbine power”. (www.turbec.com) 2012.

8. Capstone Turbine Corporation: materiały i zdjęcia oferowane i przysłane przez firmę (www.capstoneturbine.com).

9. Capstone Turbine Corporation: „C30 MicroTurbine”, „C65 & C65 ICHP MicroTurbine”, „C200 MicroTurbine”. (www.capstoneturbine.com) 2010.

Galeria zdjęć

Tytuł
przejdź do galerii

Powiązane

Dobór mocy źródeł zasilania awaryjnego i gwarantowanego

Dobór mocy źródeł zasilania awaryjnego i gwarantowanego

W artykule zostały przedstawione podstawowe zasady doboru mocy zespołu prądotwórczego oraz zasilacza UPS, pracujących w układach zasilania budynków. Opisana została metodyka projektowania ochrony przeciwporażeniowej...

W artykule zostały przedstawione podstawowe zasady doboru mocy zespołu prądotwórczego oraz zasilacza UPS, pracujących w układach zasilania budynków. Opisana została metodyka projektowania ochrony przeciwporażeniowej przez samoczynne wyłączenie oraz sterowanie napięciem dotykowym do wartości dopuszczalnej długotrwale w instalacjach zasilanych z zespołu prądotwórczego oraz zasilacza UPS. Przedstawiona metodyka jest zgodna z wymaganiami normy PN-HD 60364-4-41:2009 Instalacje eklektyczne niskiego napięcia....

Możliwości zwiększenia niezawodności przy zastosowaniu zasilacza UPS

Możliwości zwiększenia niezawodności przy zastosowaniu zasilacza UPS

Autor pisze o powszechnym znaczeniu niezawodności zasilania w energię elektryczną, realnych skutkach awarii w zasilaniu, o przebiegu współpracy zespołu prądotwórczego z UPS-em oraz o sposobach magazynowania...

Autor pisze o powszechnym znaczeniu niezawodności zasilania w energię elektryczną, realnych skutkach awarii w zasilaniu, o przebiegu współpracy zespołu prądotwórczego z UPS-em oraz o sposobach magazynowania energii

Magazyny energii z akumulatorami chemicznymi, ich funkcje w systemie elektroenergetycznym

Magazyny energii z akumulatorami chemicznymi, ich funkcje w systemie elektroenergetycznym

W artykule omówiono, jakie funkcje może spełniać magazyn energii oraz przedstawiono jego elementy składowe, czyli przetwornicę dwukierunkową, sterownik, zasobnik energii (w tym przypadku baterię chemiczną).

W artykule omówiono, jakie funkcje może spełniać magazyn energii oraz przedstawiono jego elementy składowe, czyli przetwornicę dwukierunkową, sterownik, zasobnik energii (w tym przypadku baterię chemiczną).

Komentarze

Copyright © 2004-2019 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
Portal Budowlany - Elektro.info.pl

Ta witryna wykorzystuje pliki cookies do przechowywania informacji na Twoim komputerze. Pliki cookies stosujemy w celu świadczenia usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Twoim urządzeniu końcowym. W każdym momencie możesz dokonać zmiany ustawień przeglądarki dotyczących cookies. Nim Państwo zaczną korzystać z naszego serwisu prosimy o zapoznanie się z naszą polityką prywatności oraz Informacją o Cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności oraz Informacji o Cookies.

Administratorem Państwa danych osobowych jest Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp.K., nr KRS: 0000537655, z siedzibą w 04-112 Warszawa, ul. Karczewska 18, tel. +48 22 810-21-24, właściciel strony www.elektro.info.pl. Twoje Dane Osobowe będą chronione zgodnie z wytycznymi polityki prywatności www.elektro.info.pl oraz zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016r i z Ustawą o ochronie danych osobowych Dz.U. 2018 poz. 1000 z dnia 10 maja 2018r.