N.K.U.A. General Department Psachna, Euboea - Euripus complex Αυτόνομο σύστημα τηλε- κλιματισμού από Γεωθερμία Χαμηλής Ενθαλπίας (ΓΧΕ) «Με αφορμή το πεδίο του Πολιχνίτου» Εργαστήριο Ενεργειακών & Περιβαλλοντικών Ερευνών 20/3/2019 1
Αξιοποίηση πεδίων χαμηλής ενθαλπίας 1. Θέρμανση : ατομικά ή δίκτυο κτηρίων και εγκαταστάσεων 2. Ηλεκτρισμό : Παραγωγή με χαμηλή απόδοση!!! αλλά? 3. Κλιματισμό: ατομικά ή δίκτυο κτηρίων και εγκαταστάσεων 4. Ψύξη: ατομικά ή δίκτυο κτηρίων και εγκαταστάσεων Αυτόνομο Αυτονομία Συμμετοχή σε παραγωγική διαδικασία, οικιστική κ.λπ. 20/3/2019 2
1. «ΘΕΡΜΟΠΟΛΙΣ» ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΤΟΥ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ «ΠΟΛΙΧΝΙΤΟΥ» ΝΟΜΟΥ ΛΕΣΒΟΥ ΓΙΑ ΤΗΛΕΘΕΡΜΑΝΣΗ ΕΝΑΛΛΑΚΤΗΣ Διαδρομή Σωληνώσεων δικτύου ΑΝΤΛΙΑ ΕΠΑΝΑΕΙΣ ΑΓΩΓΗ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΟΣ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΑΣ 20/3/2019 3
«ΘΕΡΜΟΠΟΛΙΣ» ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΤΟΥ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ «ΠΟΛΙΧΝΙΤΟΥ» ΝΟΜΟΥ ΛΕΣΒΟΥ ΓΙΑ ΤΗΛΕΘΕΡΜΑΝΣΗ Q=75 kwth m=4,5m³/h Q=70 kwth m=4m³/h Q=80 kwth m=5m³/h Q=100 kwth m=6m³/h Q=150 kwth m=9 m³/h Q=30 kwth m=2 m³/h Q=35m³/h H=80mWG GS2" GS2" GS2" GS2" GS2" GS3" GS1½" GS4" Q=600 kwth m=30 m³/h GS6" 80 C GS4" GS6" GS2" GS3" ΓΕΩΤΡΗΣΗ ΕΠΑΝΕΙΣΑΓΩΓΗΣ ΓΕΩΤΡΗΣΗ ΑΝΤΛΗΣΗΣ Q=60m³/h H=150mWG 20/3/2019 4
2. Ηλεκτροπαραγωγή Η ενέργεια του γεωθερμικού ρευστού αποδίδεται μέσω εναλλάκτη σε ρευστό, το οποίο σε κλειστό κύκλωμα ακολουθεί το θερμοδυναμικό κύκλο Rankine παράγοντας ηλεκτρική ενέργεια. 1. Εάν το εργαζόμενο ρευστό είναι νερό, τότε οι απαιτούμενες θερμοκρασίες είναι σημαντικά υψηλές Υψηλής Ενθαλπίας 250 o C Σχετικά υψηλοί βαθμοί απόδοσης 30~35% 2. Εάν το εργαζόμενο μέσο είναι οργανικό ρευστό, «θερμοδυναμικός κύκλος Rankine ή Καλίνα», παράγοντας ηλεκτρική ενέργεια τότε οι απαιτούμενες θερμοκρασίες είναι μέσες- Μέση Ενθαλπία 120-150 o C Σχετικά μεσαίοι βαθμοί απόδοσης 12~22%. 3. Εάν το εργαζόμενο μέσο είναι οργανικό ρευστό ή διοξείδιο του άνθρακα, «θερμοδυναμικός κύκλος Rankine, Καλίνα ή αερίου», παράγοντας ηλεκτρική ενέργεια, τότε οι απαιτούμενες θερμοκρασίες μπορεί να είναι μικρές- Χαμηλή Ενθαλπία 70-95 o C Σχετικά χαμηλοί βαθμοί απόδοσης 3~12% 20/3/2019 5
«Ηλεκτροπαραγωγή μέσω Θερμοδυναμικών Κύκλων (Rankine Cycles, Organic Rankine Cycles (O.R.C.) ή.κύκλου CO 2 )» 6 20/3/2019 6
«Ηλεκτροπαραγωγή μέσω Θερμοδυναμικών Κύκλων Χαμηλής Θερμοκρασίας (Organic Rankine Cycles (O.R.C.) ή κύκλου CO 2 )» Έξοδος θερμού ρευστού Ενδιάμεσο κύκλωμα Εναλλάκτης Θερμότητας Είσοδος θερμού ρευστού 7 20/3/2019 7
Energy flow diagrams low temperature ORC Solar Both???? 20/3/2019 8
3. + 4 Ψύξη & Κλιματισμός με Απορρόφηση Στην μέθοδο αυτή χρησιμοποιούνται δύο εργαζόμενα μέσα,.. το ψυκτικό και το μέσο απορρόφησης. Συνήθως χρησιμοποιούμενα μέχρι σήμερα ζεύγη μέσων διατάξεων απορρόφησης: Αμμωνία - Νερό (ΝΗ 3 /Η 2 Ο) Θερμοκρασίες λειτουργίας 120-130 o C/~-22 o C (ψύξη) Νερό - Διάλυμα Βρωμιούχου Λιθίου (Η 2 O/LiBr) Θερμοκρασίες λειτουργίας 70-80 o C /~5 o C (κλιματισμός) 20/3/2019 9
Ψύξη με Απορρόφηση θερμότητα σε 80~90 o C και ψύχος σε 5 o C Θερμότητα από Γεωθερμία Χαμηλής Ενθαλπίας ή Μέσης Ηλιακή ενέργεια κ.λπ. Κάθε θερμότητα!!!! Σ ΥΜΠΥΚΝΩΤΗΣ Q AT Q Σ Α Ν Τ Λ Ι Α Β Α Λ Β Ι Δ Α Σ Τ Ρ Α Γ Γ Α Λ Ι Σ Μ Ο Υ Q Α Q Ψ Α Π Ο Ρ Ρ Ο Φ Η Τ Η Σ Ψύχος 10 20/3/2019 10
Ανάλυση φορτίων - αναγκών 20/3/2019 11
W/m 2 /day Ισχύς θέρμανσης και Ψύξης κλιματισμού kw Ανάλυση φορτίων Τυπικά συνολικά φορτία για όλο το έτος για ένα κτήριο..ή και για μια ολόκληρη περιοχή ΣΥΝΟΛΙΚΑ ΦΟΡΤΙΑ ΣΕ ΟΛΟ ΤΟ ΕΤΟΣ 4000,00 3000,00 Θέρος 2000,00 1000,00 0,00-1000,00 0 50 100 150 200 250 300 350 400-2000,00-3000,00-4000,00 Χειμώνας -5000,00-6000,00 DAYS 20/3/2019 12
Φορτία kwh Ανάλυση φορτίων Φορτία θέρμανσης και Ψύξης κλιματισμού kwh 1400 Θερμικά και Ψυκτικά φορτία, φορτία κλιματισμού 1200 1000 800 600 400 200 0 Ιαν Φεβ Μαρ Απρ Μαη Ιουν Ιούλ Αυγ Σεπ Οκτ Νοε Δεκ Μήνες Έτους Θερμικά φορτία kwh Φορτία Θερινού Κλιματισμού kwh Τυπικό Σύνολο kwh Ψυκτικά φορτία kwh Φορτία Κλιματισμού και Ψύξης kwh 20/3/2019 13
Ηλεκτρική κατανάλωση kwh Ηλεκτρική κατανάλωση kwh Ανάλυση ηλεκτρικών καταναλώσεων Ηλεκτρικές Απαιτήσεις θέρμανσης και Ψύξης κλιματισμού kwh 350 300 250 200 κατανάλωση ηλεκτρισμού Θερμικά φορτία kwh Ηλεκτρική κατανάλωση Α-Α-ΗΡ kwh Ηλεκτρική κατανάλωση Gr-Α-ΗΡ kwh Ηλεκτρική κατανάλωση Absorption-ΗΡ kwh 150 100 50 0 Ιαν Φεβ Μαρ Απρ Μαη Ιουν Ιούλ Αυγ Σεπ Οκτ Νοε Δεκ Μήνες Έτους 300 250 κατανάλωση ηλεκτρισμού για φορτία θερινού κλιματισμού kwh 200 150 100 50 0 Ιαν Φεβ Μαρ Απρ Μαη Ιουν Ιούλ Αυγ Σεπ Οκτ Νοε Δεκ Μήνες Έτους 20/3/2019 14
Ηλεκτρική κατανάλωση kwh Ηλεκτρική κατανάλωση kwh Ανάλυση ηλεκτρικών καταναλώσεων Ηλεκτρικές Απαιτήσεις θέρμανσης και Ψύξης κλιματισμού kwh 140 120 100 κατανάλωση ηλεκτρισμού Ψυκτικά φορτία kwh Ηλεκτρική κατανάλωση Α-Α-ΗΡ kwh Ηλεκτρική κατανάλωση Gr-Α-ΗΡ kwh Ηλεκτρική κατανάλωση Absorption-ΗΡ kwh 80 60 40 20 0 Ιαν Φεβ Μαρ Απρ Μαη Ιουν Ιούλ Αυγ Σεπ Οκτ Νοε Δεκ Μήνες Έτους 400 350 κατανάλωση ηλεκτρισμού Συνολικά kwh 300 250 200 150 100 50 0 Ιαν Φεβ Μαρ Απρ Μαη Ιουν Ιούλ Αυγ Σεπ Οκτ Νοε Δεκ Μήνες Έτους 20/3/2019 15
Μεγέθη & ενέργειας Σύγκριση κοστολογίων έξοδος ολικό βάθος επιφάνεια ρευστού ο C m d m d Θερμοκρασία 91 Βάθος άντλησης 150 22 παροχή μάζας 60 m 3 /h τυπικό κτήριο 80m 2 /building πλήθος εξυπηρετούμενων κτηρίων 323απόλυτη τιμή πλήθος εξυπηρετούμενων κτηρίων 1077τυπική τιμή lit+kwhel Heating Πετρέλαιο lit/year 210.000 157.500 Cooling Ηλεκτρισμός kwh/year 554.363 83.154 AirConditioning Ηλεκτρισμός kwh/year 477.161 71.574 Συνολο συνολο 1.031.524 312.229 20/3/2019 16
Κόστος ανά έτος για πλήρη κάλυψη Σύγκριση κοστολογίων 400000,0 350000,0 300000,0 250000,0 200000,0 150000,0 100000,0 50000,0 Συγκριτικό διάγραμμα κοστολογίων έτους,0 D-AAHP: AAHP: GSHP: LEHP: Τρόπος κάλυψης φορτίων D-AAHP: AAHP: GSHP: LEHP: πετρέλαιο για θέρμανση και ψύξη - κλιματισμός με Αέρα θέρμανση και ψύξη - κλιματισμός με αντλίες θερμότητας Αέρα θέρμανση και ψύξη - κλιματισμός με Κανονική γεωθερμία θέρμανση και ψύξη - κλιματισμός με γεωθερμία χαμηλής Ενθαλπίας 20/3/2019 17
Energy (MWh/year) year's cost ( ) Σύγκριση κοστολογίων και.. Total Cost of... 3500000,0 3000000,0 2500000,0 2000000,0 1500000,0 1000000,0 500000,0,0 D-AAHP: AAHP: GSHP: LEHP: 10 5 Pay Back period... LEHP Load's method 0-5 D-AAHP: AAHP: GSHP: Energy for year -10 7.000,00 6.000,00 5.000,00 4.000,00 3.000,00 2.000,00 1.000,00 0,00 D-AAHP: AAHP: GSHP: LEHP: -15-20 Load's method Load's method D-AAHP: AAHP: GSHP: LEHP: πετρέλαιο για θέρμανση και ψύξη - κλιματισμός με Αέρα θέρμανση και ψύξη - κλιματισμός με αντλίες θερμότητας Αέρα θέρμανση και ψύξη - κλιματισμός με Κανονική γεωθερμία θέρμανση και ψύξη - κλιματισμός με γεωθερμία χαμηλής Ενθαλπίας 20/3/2019 18
Δίκτυο με προ- μονωμένους σωλήνες Αντλιοστάσιο Μονάδα Απορρόφησης Μονάδα παραγωγής Ηλεκτρισμού Υποσταθμός (τοπικός) 20/3/2019 19
Αναλογική ανάγκη εγκατάστασης ΦΒ για net metering Ηλεκτρικά φορτία μοναδιαία Ανάλυση Α-Α- HP GHP LE-Absorption Total kwh/year 3233 2204 1291 kw kwh/year 1= 1291 2,50 1,71 1,00 Πολλαπλασιαστής εγκατάστασης φωτοβολταϊκών 20/3/2019 20
Exploitation of Low Geothermal field for electricity production, district heating, air conditioning & refrigeration 20/3/2019 21
Αποτελέσματα / Δείκτες Συνολικά Οφέλη ΟΝΟΜΑΣΙΑ ΔΕΙΚΤΗ ΜΟΝΑΔΑ ΜΕΤΡΗΣΗΣ Heating 2.310,00 Refrigeration MWh/year 554,36 Air conditioning 477,16 Heating 511,24 Refrigeration tnco 2 /year 122,69 Air conditioning 105,60 total MWh/year 3.341,52 total tnco 2 /year 739,53 20/3/2019 22