14/12/ URL: LSBTP. Assoc. Prof. Dr.-Ing. Sotirios Karellas

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "14/12/ URL: LSBTP. Assoc. Prof. Dr.-Ing. Sotirios Karellas"

θάνα Βασιλείου
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Σύγχρονα ενεργειακά συστήµατα κτηρίων 14/12/2016 Σωτήριος Καρέλλας Αναπληρωτής Καθηγητής Εργαστήριο Ατµοκινητήρων και Λεβήτων Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Ηρώων Πολυτεχνείου , Αθήνα, Ελλάδα sotokar@mail.ntua.gr URL:

2 Περιεχόµενα 1)Εισαγωγή 2) Συστήµατα συµπαραγωγής 3) Ηλιακά συστήµατα 4) Σύστηµα τριπαραγωγής BioTRIC 5) Συµπεράσµατα

3 Περιεχόµενα 1)Εισαγωγή 2) Συστήµατα συµπαραγωγής 3) Ηλιακά συστήµατα 4) Σύστηµα τριπαραγωγής BioTRIC 5) Συµπεράσµατα

4 Ενεργειακή κατάσταση Υπηρεσίες Γεωργία 2.2 % Λοιπά 0.6 % 13.8 % Μεταφορές 31.6 % Βιοµηχανία 25.1 % 26.8 % Νοικοκυριά Ενεργειακές καταναλώσεις ανά τοµέα στην ΕΕ , Eurostat

5 Στρατηγικήγιατηνεπίτευξητωνστόχωτο2020 και203 Εξοικονόµηση ενέργειας Οικιακές τεχνολογίες υψηλής ενεργειακής απόδοσης Αξιοποίηση Ανανεώσιµων Πηγών Ενέργειας 1. Συστήµατα υψηλής απόδοσης/συµπαραγωγής 2. Συστήµατα ηλιακής ψύξης/κλιµατισµού

6 Περιεχόµενα 1)Εισαγωγή 2) Συστήµατα συµπαραγωγής 3) Ηλιακά συστήµατα 4) Σύστηµα τριπαραγωγής BioTRIC 5) Συµπεράσµατα

7 Συστήµατα συµπαραγωγής G G Χωριστή Παραγωγή Συµπαραγωγή

8 Συστήµατα συµπαραγωγής Μικρά συστήµατα συµπαραγωγής σε κάθε κτήριο µ-chp µ-chp Συστήµατα οικιακής µικρο-συµπαραγωγής(µ-chp) Μικρή ισχύς(1 kw-50 kw) Εφαρµογή σε επίπεδο µικρού κτηρίου/κατοικίας Μικροί βαθµοί απόδοσης Υψηλό ειδικό κόστος µ-chp µ-chp µ-chp Σύστηµα συµπαραγωγής που τροφοδοτεί πολλά κτήρια CHP Συστήµατα αποκεντρωµένης συµπαραγωγής Μεγαλύτερη ισχύς(50 kw-1 MW) Εφαρµογή σε επίπεδου µικρού οικισµού Υψηλότεροι βαθµοί απόδοσης Μικρότερο ειδικό κόστος

9 Συστήµατα Συµπαραγωγής Εµβολοφόρες µηχανές Μικροτουρµπίνες Κύριες τεχνολογίες µικρο-συµπαραγωγής (<50 kw e ) Κυψέλες καυσίµου Συστήµατα Κύκλου Rankine Οργανικού Μέσου Μηχανές Stirling

10 Εµβολοφόρες ΜΕΚ Καυσαέρια Μηχανή Νερό ψύξης

11 Εµβολοφόρες ΜΕΚ Ξενοδοχεία Aegean και Egnatia, Θεσσαλονίκη Ηλ. ισχύς40kw e Θερµικήισχύς86kW th 2 κινητήρες φυσικού αερίου Κόστος ευρώ Παραγωγή ζεστού νερού θέρµανση χώρου και χρήση

12 Εµβολοφόρες ΜΕΚ ιαµερίσµατα PwC, Λονδίνο Ηλ. ισχύς800 kw e Θερµικήισχύς830 kw th 2 κινητήρες βιοντήζελ Κόστος Ευρώ Παραγωγή ζεστού νερού θέρµανση χώρου και χρήση και παραγωγή ψύξης µε απορρόφηση

13 Μικρο-στρόβιλοι Ηλεκτρισµός Καυσαέρι α Θερµότητα Ανάκτηση θερµότητα ς Αναγεννητ ής Γεννήτρι α Είσοδος αέρα Κιβώτιο Συµπιεστ ής Θάλαµο ς καύσης Στρόβιλος Καύσιµο

14 Μικρο-Στρόβιλοι Κέντρο αναψυχής Quellenhof, Ιταλία Ηλ. ισχύς125 kw e Θερµικήισχύς224 kw th Λειτουγία µε φυσικό αέριο Κάλυψη θερµικών αναγκών του κέντρου αναψυχής

15 Οργανικός Κύκλος Rankine (ORC) Λειτουργία σε χαµηλές θερµοκρασίες και κλίµακες ισχύος Σύζευξη µε διάφορα καύσιµα/πηγές θερµότητας (βιόµάζα, ηλιακή, γεωθερµία) Συµπαγής/απλή κατασκευή και λειτουργία

16 Οργανικός Κύκλος Rankine (ORC) Βατοπαίδι Μονάδα συµπαραγωγής από βιοµάζα Ηλ. ισχύς324kw e Θέρµανση νερού στους 85 C

Υψηλό κόστος(5000 /kw) Καύσιµο: φυσικό αέριο/υδρογόνο Κυψέλες Καυσίµου Ευρεία εµπορική

17 Αθόρυβη λειτουργία λόγω µη κινούµενων µερών Απλή λειτουργία(plug and play) και η εύκολη συντήρηση Υψηλός ηλεκτρικός βαθµός απόδοσης(>40 %) Συνολικός βαθµός απόδοσης γύρω στο 90 % Υψηλό κόστος(5000 /kw) Καύσιµο: φυσικό αέριο/υδρογόνο Κυψέλες Καυσίµου Ευρεία εµπορική εφαρµογή Ν. Κορέα και Ιαπωνία(3/4 αγοράς) Οικιακό σύστηµα κυψέλης καυσίµου στην Nagoya, Ιαπωνία

18 Μηχανές Stirling Βαθµοί απόδοσης % Θερµικός βαθµός απόδοσης % υνατότητα λειτουργίας µε διάφορες πηγές θερµότητας Κλειστό κύκλωµα µε υδρογόνο/ήλιο ΜηχανήStirling µεβιοµάζα35kw e 70 kwth

19 Παράδειγµα συµπαραγωγής στην Ελλάδα

20 Παράδειγµα συµπαραγωγής στην Ελλάδα

21 Περιεχόµενα 1)Εισαγωγή 2) Συστήµατα συµπαραγωγής 3) Ηλιακά συστήµατα 4) Σύστηµα τριπαραγωγής BioTRIC 5) Συµπεράσµατα

22 Ηλιακά συστήµατα Εκµετάλλευση ενέργειας της ηλιακής ακτινοβολίας για παραγωγή θερµότητας, ηλεκτρισµού και ψύξης Ιδιαίτερο ενδιαφέρον για περιοχές µε υψηλό ηλιακό δυναµικό όπως η Ελλάδα Ηλιακά συστήµατα Ηλιοθερµικά συστήµατα (παραγωγή θερµότητας) Φωτοβολταϊκά (παραγωγή ηλεκτρισµού) Συστήµατα ηλιακής ψύξης υνατότητα συνδυασµού των παραπάνω τεχνολογιών σε ολοκληρωµένα συστήµατα παραγωγής ενέργειας και κλιµατισµού/θέρµανσης

23 Ηλιακά συστήµατα Ηλιοθερµικά συστήµατα Απορρόφηση ηλιακής ενέργειας από το συλλέκτη Ενδοδαπέδια θέρµανση Ζεστό νερό χρήσης για συσκευές Σύστηµα αποθήκευσης θερµότητας

24 Ηλιοθερµικά συστήµατα Παραγωγή ζεστού νερού χρήσης(ζ.ν.χ) ή/και θέρµανση χώρου Βασικά Είδη συλλεκτών Επίπεδοι συλλέκτες(οριζόντιας ή κάθετης τοποθέτησης) Συλλέκτες κενού

25 Σύγχρονα ενεργειακά συστήµατα κτηρίων Ηλιακά συστήµατα Ηλιοθερµικά συστήµατα-σύγχρονες εφαρµογές Bombardier, Μόντρεαλ σύστηµα θέρµανσης αέρα Eco-Nok, σύστηµαθέρµανσηςνερού, Ολλανδία Αριζόνα Παρίσι Αυστρία

26 Φωτοβολταϊκά/υβριδικά συστήµατα Ψύξη φωτοβολταϊκών πάνελ για αύξηση της απόδοσής τους µε ταυτόχρονη ανάκτηση θερµότητας Γυάλινο κάλυµα Πάνελ Σωληνοειδής εναλλάκτης Ηλεκτρισµό ς Υβριδικός συλλέκτης Θερµότητα

27 Φωτοβολταϊκά/υβριδικά συστήµατα

28 Συστήµατα κύκλου συµπίεσης ατµού Συστήµατα ψύξης µε απορρόφηση Συστήµατα προσρόφησης Συστήµατα ηλιακής ψύξης Στόχος των παραπάνω συστηµάτων ψύξης είναι η µεταφορά θερµότητας«ενάντια ενάντια» στην αυθόρµητη ροή της, δηλαδή από µία πηγή χαµηλής θερµοκρασίας προς µία πηγή υψηλής θερµοκρασίας Πρόσδοση ηλεκτρισµού ή θερµότητας υψηλής θερµοκρασίας Κλιµατιζόµενος χώρος χαµηλή θερµοκρασία Θερµότητα Σύστηµα ψύξης Θερµότητα

29 Hλιακής ψύξη µε απορρόφηση Συµπυκνωτής (απόρριψη θερµότητας) Αρχή λειτουργίας Ηλιακή ενέργεια(πρόσδοση θερµότηταςστους C) Ατµοποιητής (παραγωγή ψύξης) Απορροφητής (απόρριψη θερµότητας)

30 Hλιακής ψύξη µε προσρόφηση Πηγή Sortech AG

31 Περιεχόµενα 1)Εισαγωγή 2) Συστήµατα συµπαραγωγής 3) Ηλιακά συστήµατα 4) Σύστηµα τριπαραγωγής BioTRIC 5) Συµπεράσµατα

Σύστηµα Τρι-παραγωγής BioTRIC Σχεδιασµός και κατασκευή στο Εργαστήριο Ατµοκινητήρων και Λεβήτων Χρηµατοδότηση από πρόγραµµα ΑΡΙΣΤΕΙΑ ΙΙ Καινοτόµο σύστηµα παραγωγής

32 Σύστηµα Τρι-παραγωγής BioTRIC Σχεδιασµός και κατασκευή στο Εργαστήριο Ατµοκινητήρων και Λεβήτων Χρηµατοδότηση από πρόγραµµα ΑΡΙΣΤΕΙΑ ΙΙ Καινοτόµο σύστηµα παραγωγής ηλεκτρισµού, θερµότητας και ψύξης µε χρήση βιοµάζας Προοπτική υβριδοποίησης για λειτουργία µε ηλιάκή ενέργεια Ηλιακή Ενέργεια Ηλεκτρισµός TRI-CO-GENERATION SYSTEM Ψύξη Βιοµάζα Θερµότητα

33 Σύστηµα Τρι-παραγωγής BioTRIC Σύστηµα οικιακής κλίµακας: Λειτουργία µε λέβητα βιοµάζας 85 kw Παραγόµενη ηλεκτρική ισχύς ~2.4 kw Παραγόµενη ψυκτική ισχύς 4 kw Παραγόµενη θερµική ισχύς 81 kw Solar collectors Pressurized water circuit Solar radiation Biomass boiler Pressurized water circuit Superheater ORC Expander Electricity G V-1 Evaporator Cooling Biomass fuel Evaporator Recuperator VCC Compressor Economizer Organic Rankine Cycle Condenser ` Heating Vapor Compression Cycle

34 Σύστηµα Τρι-παραγωγής BioTRIC Πρώτη φάση: κατασκευή στο εργαστήριο Ατµοκινητήρων και Λεβήτων

35 Σύστηµα Τρι-παραγωγής BioTRIC Πρώτη φάση: κατασκευή στο εργαστήριο Ατµοκινητήρων και Λεβήτων

36 Σύστηµα Τρι-παραγωγής BioTRIC Πρώτη φάση: κατασκευή στο εργαστήριο Ατµοκινητήρων και Λεβήτων

37 Σύστηµα Τρι-παραγωγής BioTRIC Σύγκριση µε Φ/Β

38 Σύστηµα Τρι-παραγωγής BioTRIC Σύγκριση µε Φ/Β Χρόνος αποπληρωµής(έτη) Εσωτερικός βαθµός απόδοσης (%) Οικονοµικό απέναντι σε Φ/Β µε αντλία θερµότητας λόγω χαµηλής τιµής πώλησης της ηλεκτρικής ενέργειας

39 Περιεχόµενα 1)Εισαγωγή 2) Συστήµατα συµπαραγωγής 3) Ηλιακά συστήµατα 4) Σύστηµα τριπαραγωγής BioTRIC 5) Συµπεράσµατα

40 Συµπερασµατα Συµπεράσµατα Οι τεχνολογίες της συµπαραγωγής και της εκµετάλλευσης της ηλιακής ενέργειας για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και κάλυψη θερµικών αναγκών και αναγκών ψύξης είναι στο επίκεντρο της προσπάθειας για ενεργειακά αυτόνοµα, σχεδόν µηδενικής κατανανάλωσης κτήρια Πλήθος διαφορετικών τεχνολογιών που είναι διαθέσιµες για συµπαραγωγή µε εµπορική διάδοση και επιτυχία. Η αποκεντρωµένη συµπαραγωγή σε µικροδίκτυα εναντι της οικιακής συµπαραγωγής δύναται να οδηγήσει σε οικονοµικά βιώσιµες λύσεις Οι τεχνολογίες της ηλιακής θέρµανσης/ψύξης βρίσκονται σε ιδιαίτερη ανάπτυξη και έχουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον σε περιοχές µε υψηλό ηλιακό δυναµικό όπως η Ελλάδα Συνδυασµός αισθητικής µε λειτουργικότητα από σύγχρονα ηλιακά συστήµατα Το σύστηµα τριπαραγωγής BioTRIC µπορεί να βρει εφαρµογή για οικονοµικές λύσεις τριπαραγωγής εναντι των φωτοβολταϊκών συστηµάτων

41 Ευχαριστώγια γιατηνπροσοχήσαςσας Heating load Heating load Electricity G M ORC Cooling load VCC Heating load

Σχετικά έγγραφα

Σίσκος Ιωάννης, Μηχανολόγος Μηχανικός

Συμπαραγωγή Ηλεκτρισμού και Θερμότητας, Τύποι Μηχανών Συμπαραγωγής, μελέτη εσωτερικής εγκατάστασης για Συμπαραγωγή, Κλιματισμός με Φυσικό Αέριο Σίσκος Ιωάννης, Μηχανολόγος Μηχανικός Ι. Συμπαραγωγή Ηλεκτρισμού