Направи дарение на училище!

Автор: Татяна Радева

От многото алтернативни източници на енергия ще разгледаме двата най-често използвани метода. Слънчево-термалните електроцентрали събират светлината чрез огледала, подгряват намиращата се под тях вода. Това е първият начин за събиране на енергията от слънцето. Вторият е чрез фотоволтаичните клетки, които преобразуват слънчевата светлина направо в електричество. Енергията на слънцето е чиста и лесно възобновима.

Слънчевите електросистеми използват фотоволтаичните клетки, за да превърнат слънчевите лъчи в електричество. Получената енергия е екологична и лесно възобновима, в нея е бъдещето.

    Слънчеви колектори

Разбери повече за БГ Наука:

***

            Ще разгледаме приложението на слънчевите колектори в конкретен обект: хотелски комплекс „Еврика“.

Слънчевите колектори събират и приемат топлинната енергия на слънцето, като я използват за отопление и топла вода, която се съхранява в специален водосъдържател – бойлер. Колекторите придобиват все по-голяма популярност и намират все по-широко приложение в много сгради и домакинства. С помощта на слънчев колектор се разполага постоянно с гореща вода и едновременно се спомага за опазването на околната среда. Значително се намаляват разходите за загряване на гореща вода в сравнение с конвенционалния тип бойлер. Необходимо е разработване и прилагане на екологични и високоефективни решения за отопление и битова гореща вода, които ще допринесат в значителна степен за опазването на природата и подобряване условията на живот.

Слънчевите колектори са ефективен и евтин начин за загряване на водата използвана за нуждите на бита, селското стопанство дори малки промишлени предприятия. Домакинствата имат почти постоянна нужда от топла вода за задоволяване на различни нужди. Слънчевите колектори обикновено се използват в съчетание с традиционен бойлер, тъй като метеорологичните условия се отразяват на ефикасността на производство на топла вода. При избора на такава система, традиционният бойлер допълва слънчевия нагревател. Добавянето на слънчеви колектори с водна отоплителна риза може да намали сметките за ток и съответните емисии на въглероден диоксид на половина, а понякога дори и с повече [1].

Наред с ултрамодерните технологии, има и простички решения, носещи изключителни ползи на обществото и околната среда в световен мащаб. Именно такива са слънчевите системи за добив на гореща вода. Всеки ден тази технология пести милиони евро и тонове въглеродни емисии на човечеството. Европейските политики за чиста енергия и енергийна сигурност, превърнаха Стария континент в лидер в областта на ВЕИ технологиите, в частност слънчевата термия. В последното десетилетие водещите страни от ЕС създадоха мощни инструменти в подкрепа на зелените технологии и това мотивира милиони домакинства и бизнеси да инвестират в тези решения [2].

Всяка една система е изградена от допълващи се и работещи в синхрон елементи. Така е и при термичните системи за топла вода, които са съставени от:

• Слънчев/и колектор/и за топла вода;
• Управление, контролиращо и управляващо работата на инсталацията с дигитален дисплей за визуализиране на функциите и възможност за индивидуални настройки;
• Слънчева помпена станция, състояща се от циркулационна помпа, спирателни кранове, термометър, дебитомер, манометър, предпазен клапан и др.
• Тръбно трасе, пренасящо топлина – колектор топлообменик на бойлер-колектор, изградено, най-често, от медни или гъвкави неръждаеми тръби.
• Бойлер с един или два топлообменника, т.нар. серпентини.

Принцип на работа на слънчевите термични системи:

Слънчевите системи за топла вода оползотворяват слънчевата лъчиста енергия (т.нар. радиация), преобразувайки я в топлинна енергия за битови, обществени и бизнес нужди, най-често за санитарно-хигиенни нужди: миене, къпане, нискотемпературно отопление, но понякога и за загряване на вода за обезпечаване промишлени и селскостопански процеси. Основен принцип при функционирането на слънчевите термични системи е цикличността на извършвания топлинен пренос. Този процес стартира при отчетена определена разлика (индивидуално зададена, най-често 5-7°С) между температурата на водата в бойлера и флуида в колектора. Например, ако температурата на слънчевия колектор е по-висока с 5°C, това се отчита от електронното управление, което подава сигнал към помпената станция да стартира охлаждане на слънчевия колектор и паралелно загряване на топлообменника, чрез циркулиране на топлоносеща течност от колектора към бойлера. Цикълът продължава до изравняване на двете температури. Температури се отчитат, чрез термодатчици, монтирани в специални „гнезда“ в тези два компонента. Самата слънчева система е защитена от прегряване, тъй като стандартно електрониката прекъсва топлинния пренос при постигане температура на бойлера 60-70°С. При тази система, налягането в тръбната мрежа се поема от разширителен съд с точно оразмерен индивидуален обем, който поема разширението на топлоносещата течност до идването на нощта, когато системата се самоохлажда.

Оптимално място за монтаж на слънчевите колектори е покривът на съответната сграда или площадка върху носеща метална конструкция. Важно условие е колекторът да се постави на открито и незасенчено място. Друго добро решение за монтаж на слънчевите колектори е интегрирането им в конструкции – покрив, стена, вкл. като ограждащ елемент, което ги превръща в елемент от архитектурата на дадената сграда. За тази цел са разработени специални колектори, които функционират дори при монтаж на 90 или 180°.

Препоръчително е колекторът да се ориентира на юг. В случай че е невъзможно да се спази това условие, е допустимо колекторът да се ориентира на югоизток или югозапад в отклонение от няколко градуса. Оптималният наклон на слънчевите колектори е в диапазона от 30 до 60°, като за оптимален се счита наклонът от 45°. Счита се, че при тази ориентация и наклон, сумарната денонощна трансформация на енергия има максимум.

Приложение и възвръщаемост на инвестицията

Слънчевите системи за топла вода са приложими, както в жилища и вили, така и в туристически комплекси: хотели, къщи за гости, спа центрове, комплекси с басейн; обществени сгради – болници, училища, детски градини, др.; търговски центрове; индустриални предприятия; селскостопански обекти – ферми, оранжерии, сушилни.[2]

            2.1 Обследване на хотелски комплекс

При заснемането на сградата е установено, че не е положена топлоизолация върху водопроводните тръби за гореща вода за битови нужди. Топлоизолация по тръбите няма и в техническите помещения още на изхода от бойлерите. В котелното помещение изолацията е стара и изгоряла, на места дори липсва. Това е предпоставка за големи загуби на енергия още на изхода, както и по цялата тръбна мрежа.

Предложена енергоспестяваща мярка 1:

Мярката включва поставяне на топлоизолация от микропореста гума с дебелина 13mm на всички тръбни разводки за пренос на гореща вода в сградата и на топлоизолация от микропореста гума с дебелина 19mm, обшиване с поцинкована ламарина на тръбните разводки разположени на открито.

Енергоспестяваща мярка 2:

Изграждане на инсталация за подгряване на вода за битови нужди оползотворяваща слънчева енергия

Съществуващо положение

В сградата е изградена система за централно снабдяване с гореща вода. За всеки корпус е изградено самостоятелно бойлерно помещение, в което са разположени водосъдържатели, произведени от Термотехника „ЕООД“ през 2001г. с електрически нагреватели, както следва:

ЗОНА 1 – КОРПУС СРЕДНА ГОРА 1;

В бойлерното са монтирани два бойлера, всеки с вместимост 4m³ и всеки е окомплектован с ел. нагревател 60kW.

ЗОНА 2 – КОРПУС СРЕДНА ГОРА 2

В бойлерното са монтирани три бойлера, всеки с вместимост 4m³ и всеки е окомплектован с ел. нагревател 60kW.

ЗОНА 5 – КОРПУС ГАЛЕОН

В бойлерното са монтирани четири бойлера, всеки със вместимост 4m³ и всеки е окомплектован с ел. нагревател 60kW.

ЗОНА 3 и ЗОНА 4 – ЦЕНТРАЛЕН КОРПУС

За захранване с гореща вода за битови нужди на Централен корпус, системата е подвързана директно към скоростен топлообменник „вода-вода“.

Основен източник на топлина за подгряване на водата за битови нужди за всички корпуси е водогреен газов котел Viessmann Vitoplex 200 с мощност 350-380kW, работещ на пропан-бутан, монтиран в котелно помещение ситуирано до Централен корпус. Топлоносителят, получен от газовия котел посредством скоростен топлообменник „вода-вода“, подгрява водата за битови нужди. Подгрятата вода постъпва във водосъдържателите в бойлерните помещения на отделните корпуси. Електро-нагревателите към бойлерите доподгряват водата при недостиг на мощност или в аварийни ситуации.

Така изградената схема за загряване на вода за битови нужди е предпоставка за загуби още на изхода от топлоизточника, т.к. топлоносителя не постъпва директно в обема, който трябва да бъде загрят (не са използвани бойлери със серпентина), а загуби са налице още при скоростния топлообменник.

Схемата предполага и по-често подгряване на водата посредством инсталираните електро-нагреватели при повишена консумация.

Фиг. 1 Разположение на колекторите и подгряване на водата Средна Гора 1.

Fig. 2 Разположение на колекторите и подгряване на водата Галеон.

Фиг. 3 Схема на котелно.

            2.2. Предложена мярка

Използваният модел е в съответствие с „Ръководство за анализ на разходите и ползите от инвестиционни проекти“, анализите на финансовите показатели и паричните потоци на проекта са направени със специализирания софтуер „ENSI финансови изчисления“. Този софтуер е приет като легитимен от АУЕР и за изготвяне на финансовата част на енергийните одити.

Обект на анализ в тази част на одита са техническите и екологичните рискове, които могат да възникват вследствие внедряване на енергоспестяващите мерки, предвидени в одита.

• Технически рискове

В енергоспестяващите мерки е избрана изпитана и ефективна технология за загряване на гореща вода за битови нужди на хотелския комплекс. Вероятността за неправилен избор на оборудване и проблеми при монтажа е минимална.

• Икономически и търговски рискове

Извършените технически проучвания, заснемането на обекта и анализиране на техническата изпълнимост на мерките, както и подробните количествено-стойностни сметки от енергийният одит, са предпоставка за минимален риск от превишаване на разходите над предвидените. Заложените цени са пазарни (определени на база взети оферти от доставчици и изпълнителски фирми) и няма вероятност за повишаването им за периода на изпълнение на проекта.

Предвидените срокове за доставка са на база утвърдената практика. Рискът забавянето на доставките да доведе до цялостно забавяне на изпълнението на инвестиционния проект е малък.

• Рискове за околната среда

Предвидените енергоспестяващи мерки не противоречат на действащата нормативна уредба за опазване на околната среда. Изпълнението им води до намаление на емисиите на CO₂.

Оборудването е от модерен тип и не представлява опасност за околната среда.

• Административни и управленски рискове.

Съгласно информацията за предишни ремонти, преустройства и строително-монтажни работи в хотела може да се заключи, че ръководството на хотела е в състояние да изпълни проекта.

            Изводи

Изградена е инсталация за подгряване на вода за битови нужди оползотворяваща слънчева енергия в хотелски комплекс „Еврика“.

След внедряването на такава система при правилна поддръжка и експлоатация се отчитат спестявания от водогреен газов котел пропан-бутан 45% и електрическа енергия 8%, което показва намаляването на разходи и положителната страна от внедряването на подобни интегрирани системи.

3. ФОТОВОЛТАЧНИ СИСТЕМИ

Ще разгледаме приложението на фотоволтаични панели за конкретен обект ЗЕМЕДЕЛСКИЯТ ПРОЕКТ ЗА СЪЗДАВАНЕТО НА ОВОЩНО СТОПАНСТВО.

Фотоволтаични панели са основната част на една соларна система, чиято роля е да преобразуват слънчевата светлина в електрическа енергия, необходима за задоволяването на собствените нужди или за отдаване в обществената мрежа. Фотоволтаичните панели се различават по няколко критерия: дебелина на материaла, от който са направени – дебелослойни и тънкослойни, и вида на полупроводниковия материал или на кристалната структура, изграждащи фотоволтаичния модул, като това ги разделя на монокристални, поликристални и тънкослойни. Разликата във физическите параметри на фотоволтаичните модули води до разлика в ефективността и коефициента на полезно действие на самите модули, а от своя страна това допринася за ефективността на цялата фотоволтаична система.

Прилагането на енергоспестяващи технологии се постига най-общо по два начина:

– чрез въвеждането на енергоспестяващи технологии за подобряване на енергийната ефективност в съществуващите дейности, което е свързано с разширяването на производството;

– чрез създаването на нови или стартирането на нови дейности свързани със селскостопанското производство, при което изначално се въвеждат модерни енергоспестяващи технологии, гарантиращи още от стартирането на дейността нейната висока енергийна ефективност.

Така прилагането на методиката гарантира постигането на специфичната цел за намаляване на енергоемкостта на производството.

Проектирани системи за отопляване и охлаждане

Проектирана е климатична инсталация с подово отопление и охлаждане за помещенията на кота 0.00, където постъпват плодовете, и охладителна инсталация за хладилните складове с вентилаторни конвектори, таванен монтаж.

Регулирането на температурата във всяка зона е с управление по температура. Хидравличното балансиране на линиите за подовата система е осигурено с използване на разпределителен колектор с дебитомери, а конвекторите, комплект с кондезна вана, ще имат изнесено управление.

Тръбната мрежа ще е комбинирана двутръбна схема с пластмасови тръби, изолирани с микропореста гума. При преминаването на бетонни плочи и външни стени тръбите ще се поставят в метален кожух. За обезвъздушаването на инсталацията се предвиждат автоматични обезвъздушители, монтирани в най-високите точки на разпределителната мрежа. В най-ниските точки на разпределителната мрежа се монтират кранчета за източване на инсталацията или тапи. Системата ще се изпълнява като затворена с мембранен разширителен съд за поемане на термичните разширения.

Проектирана е и общообменна вентилация по изискванията за минимална кратност на въздухообмена за хладилните складове. За всеки от двата склада тя ще бъде самостоятелна, състояща се от двойка вентилатори, ПЖР и управление по седмичен график.

Проектирани вътрешни и външни ел. инсталации

Проектирани са следните вътрешни и външни мрежи:

–           дежурно, работно и евакуационно осветление;

–           вътрешна силнотокова /двигателна/;

–           площадкова кабелна мрежа и районно осветление;

Проектирана автономна фотоволтаична система:

Всички изброени по-горе инсталации ще бъдат захранвани с електроенергия от автономна фотоволтаична модулна инсталация. Тя ще бъде разположена върху покривната конструкция и ще бъде с мощнаст 60 kWp. Основните елементи на инсталацията са фотопанели за покривен монтаж, батерията и инвертора.

Батериите ще бъдат разположени в приемното помещение на кота + 0,00 в специално обособено помещение, където да бъде разположен корпусът на металния шкаф, служещ за поставка. Основно изискване за правилната и безаварийна работа на батерията е топлината отделена от нея, по време на абсорбацията на енергия, да бъде отвеждана посредством механична вентилационна инсталация или естествена вентилация.

Очакваното годишно количество произведена енергия от така оборудваната инсталация е 73 300 kWh.

            Енергопотребление на сградата

Моделното изследване на енергопотреблението на сградата е реализирано програмно посредством софтуерен продукт EAB Software HC 1.0. При създаването на модела сградата е разгледана като интегрирана система. Входните данни кореспондират с конкретните климатични характеристики, типа на сградата и отоплителната инсталация, режим на използване и отопление, строително-физичните характеристики на ограждащите конструкции и т.н.

Целта на изследването е да се получи действително необходимата енергия за поддържане на нормални (нормативни) параметри на микроклимата в приемното помещение и хладилните камери, както и да се оценят енергийните спестявания.

Необходимата енергия за обекта ще се добива от автономна фотоволтаична инсталация, част от която ще бъде монтирана на покрива на сградата, а останалата ще бъде положена върху терена на имота.

Надземната част е със симетричен двускатен покрив с широки стрехи, наклон от 20 градуса и оттичане в посока изток и запад. Обектът представлява фотоволтаична централа (ФЕЦ) с пикова мощност 59,85 kWp.

Генерацията на електроенергията се извършва със статично монтирани фотоволтаични панели. Панелите са монокристални, с обща пикова мощност 59,85 kWp:

– 196 броя панели с пикова мощност 29,4 kWp събрани в два реда четиринадесет стринга се монтират на симетричен двускатен покрив с широки стрехи, наклон от 20 градуса и оттичане в посока изток и запад на селскостопанската сграда. Един стринг е от по 14 броя панели.

– 105 броя панели с пикова мощност 30,45 kWp, събрани в един ред 15 стринга се монтират на кота терен от южната страна на сграда. Един стринг е от 7 броя панели.

Ще бъде използвана модулна хибридна система комплексна доставка с контролер, инвертор и акумулаторни батерии.

Всеки стринг се свързва към отделен вход на инвертора с кабел Solar cable PV1-F 0,6/1kV 1×6мм² за панелите, разположени на покрива и кабел Solar cable PV1-F 0,6/1kV 1×10мм² за панелите разположени на кота терен.

Панелите се свързват по между си с кабел Solar cable PV1-F 0,6/1kV 1×2,5мм². От инвертора се изтегля кабел СВТ 1 kV 4х35+16 мм² към Главно ел. табло (ГТ).

Добитата от инсталацията енергия ще бъде в размер на 73 300 kWh/год. и ще се съхранява в специален шкаф с батерии, намиращ се в сградата.

Изчисленото годишно потребление на енергия на сградата според инсталираните машини и оборудване е 63 815 kWh/год. Изчисленията са направени посредством софтуерения продукт EAB Software HC 1.0, позволяващ създаването на енергиен модел на сградата. При създаването на модела сградата се разглежда като интегрирана система с конкретни климатични характеристики, тип на сградните ограждащи елементи и инсталации и режим на използване. Целта на изследването е да се получи енергия близка до действително необходимата енергия за поддържане на нормативни параметри на микроклимата в сградата, както и да се оценят енергийните спестявания.

Строителните и топлофизични характеристики на сградата, както и екраните от моделното изследване са дадени в ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Годишната икономия на енергията, която ще се реализира след приспадане на разходите за поддържане на техническите показатели, според предназначението на сградата, ще е в размер на 9 485 kWh/год. добита изцяло от ВЕИ.

73 300 – 63 815 = 9 485 kWh/год.

След реализирането на проекта и пускането на сградата в експлоатация, ще бъдат реализирани енергийни спестявания в размер на 14,9% от общото количество енергия, необходима на сградата.

9 485 / 63 815 = 14,9%

Финансови ползи от Мярка 1

В този случай могат да бъдат разграничени два типа годишни енергийни спестявания. Едното от тях ще бъде реализирано, ако енергията произведена от фотоволтаичната инсталация, която не се консумира от сградните инсталации, може да бъде продадена на цена от 596,5 лв./MWh. Това ще доведе до годишно спестяване в размер на 5 658 лв. за енергия добита от ВЕИ.

Другото енергийно спестяване може да бъде характеризирано като икономия на средства следствие на това, че сградата не консумира енергия от енергоразпределителните дружества. Тази икономия, при средна цена на енергията от 0,24 лв., възлиза в размер на 15 315,5 лв./год.

Следващият финансов показател са така наречените неенергийни спестявания. Те се характеризират с това, че на собственика на сградата не се налага да закупува оборудване, което щеше да му е необходимо ако се налагаше да ползва услугите на местното енергоразпределително дружество.

Литература:

[1]. Radeva T. PhD.1 “COLLECTORS SYSTEM – SOLAR WATER HEATING” International scientific conference, INDUSTRY 4.0

[2].       Петкова П., „Използване на слънчевата енергия за подгряване на вода“, Брой 08-2014, ka6tata.com

[3].       Петров П., „Възвращаемост на инвестицията – слънчеви колектори“, Брой 08-2014, ka6tata.com

[4].       Information Engineering

[5]. http://club50plus.bg/categories/life-tendencies/articles/10-te-nai-nadezhdni-alternativni-iztochnici-na-energiia

[6].       http://www.elterm-bg.com – Blog – “Видове слънчеви колектори. Как да изберем между тях и каква инсталация е най-подходяща!”

Вземете (Доживотен) абонамент и Подарете един на училище по избор!