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.