ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΧΑΛΚΙ ΑΣ

Transcript

1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΧΑΛΚΙ ΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΕΡΕΥΝΩΝ Ενεργειακά Ισοζύγια ιαγράµµατα Sankey ΦΑΝΗ Γ. ΛΑΥΡΕΝΤΗ

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Βασικές Αρχές Ενεργειακοί Συντελεστές ιαγράµµατα Sankey: Θερµική Ενέργεια Ηλεκτρική ενέργεια Άσκηση Ενεργειακού Ισοζυγίου ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΕΡΕΥΝΩΝ

3 ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ Κατά την µετατροπή µιας διαθέσιµης µορφής ενέργειας σε µια άλλη, δεν προκύπτουν µόνο οι επιθυµητές µορφές ενέργειας ενέργειας) αλλά πιθανά και άλλες µορφές (απώλειες Υπολογισµός από νόµους φυσικής Βασικές διεργασίες Αποθήκευση Μεταβίβαση ή µεταφορά εκτός ορίων συστήµατος Μετατροπή ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΕΡΕΥΝΩΝ

4 Ενέργεια Πρωτογενής / ευτερογενής Πρωτογενής ενέργεια Είναι το ενεργειακό περιεχόµενο των φορέων ενέργειας, η οποία δεν έχει υποστεί ακόµα καµία µετατροπή ή µεταποίηση (π.χ. το ενεργειακό Περιεχόµενο του πετρελαίου, του φυσικού αερίου, του άνθρακα κ.λ.π) ευτερογενής ενέργεια Είναι το ενεργειακό περιεχόµενο των φορέων ενέργειας, το οποίο προκύπτει από την µετατροπή µορφών πρωτογενούς ή δευτερογενούς ενέργειας (π.χ. το ενεργειακό περιεχόµενο του καύσιµου πετρελαίου (µετά την µετατροπή του από αργό πετρέλαιο σε ένα διυλιστήριο), η ηλεκτρική ενέργεια κ λ π)

5 Τελική µορφή ενέργειας Το ενεργειακό περιεχόµενο, το οποίο αναφέρεται στην ενέργεια που χρησιµοποιείται από τον τελικό χρήστη, µειωµένο κατά τις απώλειες από τις διάφορες χρήσεις και µετατροπές ενέργειας. π.χ. το ενεργειακό περιεχόµενο του θερµαντικού πετρελαίου, το οποίο βρίσκεται ήδη στη δεξαµενή στο σπίτι του καταναλωτή ή η κατανάλωση σε ηλεκτρική ενέργεια ενός πελάτη της ΕΗ.

6 Ωφέλιµη ενέργεια Είναι η ενέργεια η οποία είναι διαθέσιµη για χρήση µετά τις τελευταίες µετατροπές στα µηχανήµατα και στις διεργασίες τελικής χρήσης π.χ. η τεχνική µορφή ενέργειας η οποία θα χρησιµοποιηθεί τελικά από τον καταναλωτή (θερµότητα, µηχανική ενέργεια, φως). Προέρχεται από την τελική µορφή ενέργειας µειωµένη κατά τις απώλειες των τελευταίων µετατροπών.

7 Ενεργειακές Υπηρεσίες Είναι οι υπηρεσίες που προκύπτουν κατά την ικανοποίηση αναγκών µε την παραγωγή ωφέλιµης ενέργειας... Παραδείγµατα: Οι ικανοποιητικά θερµαινόµενοι και φωτιζόµενοι χώροι Η παροχή ατµού σε παραγωγικές διαδικασίες Η διατήρηση του εργαζόµενου µέσου υπό πίεση σε ένα υδραυλικό σύστηµα κ.α.

8 Ενεργειακό Ισοζύγιο - Ορισµός οµηµένος τρόπος απεικόνισης ενεργειακών µεγεθών Παρουσιάζουν κυρίως: Τι και πόσο παράγεται Τι και πόσο καταναλώνεται Που καταναλώνεται Ισορροπία µεταξύ παραγωγής και κατανάλωσης Κοινή Μονάδα Μέτρησης Τόνος Ισοδύναµου Πετρελαίου (ΤΙΠ)

9 Ισοζύγια Ενέργειας & ιαχείριση Ενέργειας Η Ενέργεια χρησιµοποιείται στην τελική κατανάλωση σαν ένας παραγωγικός συντελεστής που συµβάλλει στην δηµιουργία αγαθών και υπηρεσιών Το ισοζύγιο ενέργειας είναι ένα σηµαντικό εργαλείο για την πληρέστερη υποστήριξη της µεθοδολογίας της ενεργειακής διαχείρισης

10 ιάγραµµα Τεχνικών Συστηµάτων Τα ενεργειακά ισοζύγια των τεχνικών συστηµάτων µπορούν να παρασταθούν µε διαγράµµατα ροής που ονοµάζονται και διαγράµµατα Sankey. Τα διαγράµµατα αυτά επιτρέπουν την ποσοτική περιγραφή διεργασιών του συστήµατος για µετατροπή και χρήση ενέργειας και δίνουν µια καλή σύνοψη της τελικής επιθυµητής ενέργειας, µε τη γραφική παρουσίαση των εµφανιζόµενων ροών ενέργειας καθώς και των ροών απώλειας ενέργειας που παρατηρούνται στο σύστηµα. Είναι, εποµένως, κατάλληλα για σύγκριση διαφορετικών ενεργειακών συστηµάτων που εξασφαλίζουν την ίδια τελική επιθυµητή ενέργεια αλλά την αποκτούν µε διαφορετικούς τρόπους.

11 ιάγραµµα Sankey Ενεργειακών Ροών/1 Η ροή της ενέργειας σε ένα κτίριο/εγκατάσταση, από τη διανοµή της σε αυτό έως την τελική ωφέλιµη κατανάλωση ανά χρήση και ενεργειακό σύστηµα, κατανοείται άµεσα µέσω της εποπτικής παρουσίασης του ενεργειακού ισοζυγίου του κάθε συστήµατος µε ένα διάγραµµα Sankey. Στα διαγράµµατα αυτά απεικονίζονται ποσοτικά και αναλογικά, σε σχέση µε το σύνολο της εισροής ενέργειας: οι ενεργειακές απώλειες-εκροές τα ενεργειακά κέρδη-εισροές, καθώς και η παραµένουσα ωφέλιµη ενεργειακή χρήση σε κάθε ενεργειακό σύστηµα του κτιρίου βάσει των υπαρχόντων στοιχείων από λογαριασµούς και τιµολόγια, από υπολογιστικές εκτιµήσεις και επιτόπιες µετρήσεις.

12 ιάγραµµα Sankey Ενεργειακών Ροών/2 Η εποπτική παρουσίαση των ενεργειακών ροών µέσω διαγραµµάτων Sankey βοηθά: στη διαπίστωση των κρισιµότερων περιοχών κατανάλωσης σε ένα κτίριο, µονάδα ή συγκρότηµα και, ταυτόχρονα των αιτίων των διαφόρων ενεργειακών απωλειών σε αυτό στην καλύτερη ιεράρχηση των πιθανών δράσεων ενεργειακής βελτίωσης Αυτή η διαπίστωση οδηγεί στην ορθή αξιολόγηση της συµπεριφοράς του κάθε εξεταζόµενου συστήµατος, αλλά και στην καλύτερη ιεράρχηση των προτεινόµενων επεµβάσεων εξοικονόµησης ενέργειας.

13 Τυπικό ιάγραµµα Sankey

14 Ενεργειακό ισοζύγιο βιοτεχνίας Σε µια βιοτεχνική µονάδα κατασκευής λεβήτων καταναλώνονται οι παρακάτω µορφές ενέργειας: Υγραέριο (LPG) = 310 tn Πετρέλαιο Θέρµανσης (Ντίζελ) = 35 tn Μαζούτ = 175 tn Ηλεκτρισµός = MWh

15 ΒΙΟΤΕΧΝΙΚΗ ΜΟΝΑ Α ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΛΕΒΗΤΩΝ/1

16 ΒΙΟΤΕΧΝΙΚΗ ΜΟΝΑ Α ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΛΕΒΗΤΩΝ/2 Λειτουργία 2 βάρδιες των 8 ωρών, 22 ηµέρες το µήνα και 12 µήνες το χρόνο. ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ Πλυντήρια: αδιάλειπτα Θέρµανση Χώρου Α: 8 Μήνες / έτος Θέρµανση Χώρου Β: 8 Μήνες / έτος Εκτύλιξη Μετάλλου: αδιάλειπτα Κοπή: αδιάλειπτα Συγκόλληση: αδιάλειπτα Πρέσες: αδιάλειπτα

17 ΒΙΟΤΕΧΝΙΚΗ ΜΟΝΑ Α ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΛΕΒΗΤΩΝ/2

18 ΒΙΟΤΕΧΝΙΚΗ ΜΟΝΑ Α ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΛΕΒΗΤΩΝ/3 Αρχικά µετατρέπουµε όλες τις µορφές ενέργειας σε µια κοινή µονάδα ΤΙΠ {τόνος ισοδύναµου πετρελαίου} Υγραέριο= 310tn 1,195 ΤΙΠ/tn= 370,45 ΤΙΠ Πετρέλαιο Θέρµανσης= 35 tn 1,095 ΤΙΠ/tn= 38,33ΤΙΠ Μαζούτ = 175 tn 1,055 ΤΙΠ/tn= 184,63ΤΙΠ Ηλεκτρισµός = MWh 0,086 ΤΙΠ/MWh= 494,50ΤΙΠ

19 ΒΙΟΤΕΧΝΙΚΗ ΜΟΝΑ Α ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΛΕΒΗΤΩΝ/4 Εισροές ΤΙΠ Ποσοστό [%] [%] Θερµική Ενέργεια LPG 370,45 34,05 του συνόλου Diesel 38,33 3,52 του συνόλου Mazout 184,63 16,97 του συνόλου Ηλεκτρική Ενέργεια 494,50 45,45 του συνόλου Σύνολο 1.087,90 62,43 της θερµικής 6,46 της θερµικής 31,11 της θερµικής

20 ΒΙΟΤΕΧΝΙΚΗ ΜΟΝΑ Α ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΛΕΒΗΤΩΝ/5 Κατηγορία Εξοπλισµού Κατανάλωση Ώρες Λειτουργίας Συντελεστής Μετατροπής ΤΙΠ Υγραέριο Πλυντήρια 3700 Mwh για όλο το έτος 0, ,20 Πετρέλαιο Θ. Θέρµανση χώρου Α ,00 kcal 176,00 0, ,20 Μαζούτ Θέρµανση χώρου Β ,00 kcal 176,00 0, ,20 Φωτισµός 0,01 MW 4.224,00 0,086 3,63 Εξαερισµός 0,01 MW 4.224,00 0,086 3,63 Ψύξη χώρων 0,12 MW 1.408,00 0,086 14,53 Ηλεκτρισµός Εκτύλιξη µετάλλου 0,24 MW 4.224,00 0,086 87,18 Κοπή 0,20 MW 4.224,00 0,086 72,65 Συγκόλληση 0,40 MW 4.224,00 0, ,31 Πρέσσες 0,35 MW 4.224,00 0, ,14 Σύνολο Ηλεκτρισµού 454,08

21 ΒΙΟΤΕΧΝΙΚΗ ΜΟΝΑ Α ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΛΕΒΗΤΩΝ/6 Εκροές ΤΙΠ Ποσοστό [%] 1. Πλυντήρια τεµαχίων 318,20 Απώλειες καυσαερίων 52,25 14,10 του LPG 2. Θέρµανση χώρου Α 35,20 Απώλειες καυσαερίων 3,13 8,15 του Diesel 3. Θέρµανση χώρου Β 167,20 Απώλειες καυσαερίων 17,43 9,44 του Mazout 4. Χρήσεις Ηλεκτρισµού 4.1 Βοηθητικές Καταναλώσεις Φωτισµός 3,63 0,73 του Ηλεκτρισµ ού Εξαερισµός 3,63 0,73 του Ηλεκτρισµ ού Ψύξη χώρων 14,53 2,94 του Ηλεκτρισµ ού Σύνολο ,80 4,41 του Ηλεκτρισµού 4.2 Καταναλώσεις Παραγωγής Εκτύλιξη µετάλλου 87,18 17,63 του Ηλεκτρισµού Κοπή 72,65 14,69 του Ηλεκτρισµού Συγκόλληση 145,31 29,38 του Ηλεκτρισµού Πρέσσες 127,14 25,71 του Ηλεκτρισµού Σύνολο ,28 87,42 του Ηλεκτρισµού Σύνολο 4 454,08 Απώλειες Μετασχηµατισµού 40,42 8,17 του Ηλεκτρισµού Σύνολο 1.087,90

22 ΒΙΟΤΕΧΝΙΚΗ ΜΟΝΑ Α ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΛΕΒΗΤΩΝ/7 Θερµική Ενέργεια

23 ΒΙΟΤΕΧΝΙΚΗ ΜΟΝΑ Α ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΛΕΒΗΤΩΝ/8 Ηλεκτρική Ενέργεια

24 Θερµικό ισοζύγιο κελύφους κτιρίου

25 Ενεργειακό Ισοζύγιο ψυκτικού συγκροτήµατος