Pobierz opis
Transkrypt
Pobierz opis
Mariusz Holuk [email protected] 24.09.2012 r. Temat: Analiza możliwości wykorzystania biomasy w kogeneracji energii elektrycznej i cieplnej w gospodarstwach rolnych Cel badań Głównym celem projektu jest zbadanie możliwości stosowania biomasy w urządzeniach mikrokogeneracyjnych – mikroCHPH, (ang Micro Combined Heat and Power for Home), pozwolą określić opłacalność stosowania układówkogeneracyjnych w gospodarstwach domowych oraz rolnych. Ograniczone zasoby energii pierwotnej, zagrożenia wywołane emisją gazów cieplarnianych, niska sprawność systemów przesyłowych energii cieplnej, wymagania wysokiej jakości energii elektrycznej przez zaawansowane technologie przemysłowe i informatyczne, powodują intensywne poszukiwania bardziej racjonalnych technologii wytwarzania, przesyłania i użytkowania energii elektrycznej i cieplnej. Kogeneracja rozproszona w małych elektrociepłowniach o mocach kilku megawatów obniża straty w dystrybucji ciepła, ale nie rozwiązuje w pełni problemu. Jednym ze sposobów poprawy efektywności wykorzystania ciepła jest idea generowania energii cieplnej i elektrycznej bezpośrednio w mieszkaniu, w domu jednorodzinnym. Wytwarzanie i eksploatację takich urządzeń podjęto w latach 2003-2006 m.in. w Japonii, Stanach Zjednoczonych i Niemczech. Zastosowanie mikroCHPH podnosi stopień wykorzystania energii pierwotnej oraz zmniejsza straty związane z przesyłem ciepła i energii elektrycznej. Całkowita sprawność mikroCHPH (ok. 90 %) jest wyższa niż wielkich elektrociepłowni wraz z przesyłowym systemem elektroenergetycznym, pomimo stosunkowo niskiej sprawności silnika i alternatora. Źródło ciepła 60 jednostek Energia pierwotna Układ micro-CHPH 100 jednostek Energia elektryczna 30 jednostek Rys.1. Idea działania micro-CHP Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii w kogeneracji jest istotnym zagadnieniem, zgodnym z aktualnymi tendencjami zrównoważonego rozwoju w zakresie energetyki. System microCHPH ponadto podnosi bezpieczeństwo energetyczne, ułatwia wykorzystanie energii pierwotnej ze źródeł odnawialnych oraz zmniejsza zapotrzebowanie na coraz droższą energię elektryczną wysokiej jakości konieczną dla zaawansowanego przemysłu. Metoda badawcza Badania eksperymentalne przeprowadzone będą na zmodyfikowanym w tym celu stanowisku i obejmować będą ocenę przydatności biogazu, biomasy z odpadów leśnych i rolnych oraz upraw energetycznych, biopaliw płynnych pochodzenia roślinnego do wytwarzania w budynkach energii elektrycznej i cieplnej w skojarzeniu. Głównym elementem stanowiska badawczego będzie układ CHPH z silnikiem Diesla oraz Stirlinga. Silnik Stirlinga o zewnętrznym spalaniu może pracować przy spalaniu dowolnej postaci paliwa. Przy odpowiednim przystosowaniu źródła ciepła dla danej postaci biomasy możliwe będzie przeprowadzenie badań biomasy w postaci biogazu, biopaliwa, drewna, odpadów rolnych i leśnych. Badania przeprowadzone w ramach projektu pozwolą ocenić przydatność różnych postaci biomasy do kogeneracji energii elektrycznej i cieplnej w gospodarstwach rolnych i będą podstawą do opracowania rozprawy doktorskiej. Wpływ rezultatów Tematyka pracy wpisuje się w strategię przyjętą przez państwo polskie, jest zgodna z wytycznymi Unii Europejskiej oraz z Regionalną Strategią Innowacji Województwa Lubelskiego, który tworzy warunki do wykorzystania energii odnawialnych na poziomie do 14% w 2020 roku przyjęty w 2004 roku. W Polsce dotychczas nie stosuje się mikrokogeneracji i nie można uzyskać odpowiednich wyników badań. Obecnie stosowane rozwiązania zasilania odbiorców indywidualnych w energię elektryczną i ciepło opierają się na wykorzystaniu kosztownej sieci przesyłowej i dystrybucji tych mediów należących do dużych przedsiębiorstw energetycznych. Opracowanie wyników badań eksperymentalnych pozwoli sformułować założenia do budowy agregatów mikrokogeneracyjnych wykorzystujących wybrane postaci biomasy do produkcji energii elektrycznych i cieplnej w skojarzeniu dla gospodarstw domowych. Za ważne zagadnienie naukowo-badawcze należy uważać przeprowadzenie badań eksperymentalnych z zakresu skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej przy zastosowaniu jednostki mikrokogeneracyjnej z silnikiem Diesla oraz Stirlinga zasilanego biomasą, który może pracować przy spalaniu dowolnej postaci energii pierwotnej. Potencjalnymi odbiorcami urządzeń do wytwarzania energii elektrycznej dla gospodarstwa domowego ze źródeł odnawialnych są gospodarstwa rolne oraz małe gospodarstwa domowe zwłaszcza z terenów wiejskich o słabej infrastrukturze związanej z zaopatrzeniem w media takie jak gaz czy ciepło, a posiadających potencjał ze źródeł odnawialnych np. biomasowych. Zastosowanie proponowanej technologii pozyskiwania energii elektrycznej i cieplnej w pojedynczych gospodarstwach domowych przyczynić się może do obniżenia kosztów utrzymania gospodarstw i podniesienia jakości życia członków lokalnych społeczności w województwie lubelskim.