Magazynowanie energii z prosumenckiej siłowni wiatrowej w cieple z wykorzystaniem zasobnika buforowego z PCM

• Autorzy: Kapica Paulina

Warianty tytułu

EN

Storage of energy from household wind power plant in heat using a buffer tank with PCM

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Nieregularna i okresowa praca źródła energii odnawialnej (siłowni wiatrowej) jest powodem, dla którego nie może ono stanowić samodzielnego systemu oraz wymaga współpracy z magazynami energii lub szeroko rozumianym systemem energetycznym. Jednym ze sposobów magazynowania energii elektrycznej jest jej zamiana w ciepło. Magazynowanie ciepła w systemach wieloźródłowych, które może być wykorzystane w instalacjach grzewczych budynków, odbywa się przy wykorzystaniu zasobników buforowych. Jednakże to rozwiązanie wiąże się z konieczności dysponowania odpowiednią przestrzenią, w której mógłby zostać umieszczony zasobnik oraz z występowaniem częściowej utraty energii w wyniku strat postojowych. Wychodząc naprzeciw tym problemom w pracy przedstawiono koncepcję magazynowania energii elektrycznej w zbiorniku buforowym, do którego umieszczono materiał zmiennofazowy (PCM). Przedstawiono wpływ materiału zmiennofazowego (PCM) na pracę zasobnika buforowego oraz wykazano, że proponowane rozwiązanie może ograniczyć zużycie energii z konwencjonalnego źródła ciepła o ok. 20% całkowitego zapotrzebowania na ciepło budynku umieszczonego w wybranej lokalizacji. Wyniki analizy ekonomicznej wskazują, że proponowane rozwiązanie może być opłacalną inwestycją w porównaniu do wybranych konwencjonalnych źródeł ciepła.

EN

Irregular and periodical operation of a renewable energy source (wind power plant) is the reason why it cannot be an independent system and requires cooperation with systems of energy storage. One way to store electricity is to convert it into heat. The storage of heat in multi-source systems, which can be used in the heating installations of buildings, is carried out using buffer tanks. However, this solution need to have sufficient space in which the storage tank will be placed. Further-more take places the occurrence of partial energy loss due to parking losses. In order to meet these problems, the paper presents the concept of storing electricity in a buffer tank, into which phase change material (PCM) is placed. The impact of phase change material (PCM) on the buffer tank operation has been shown. The proposed solution can reduce the consumption of a conventional heat source by approx. 20% of the total heat demand of the building located in Gdansk, what was presented. The results of the economic analysis indicate that the proposed solution is a cost-effective investment compared in the price of selected conventional heat sources in Poland.

Słowa kluczowe

PL

magazyny energii; materiały zmiennofazowe (PCM); siłownia wiatrowa; zasobnik buforowy

EN

energy storage; phase change materials (PCMs); buffer tank; wind power plant

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2020
• Tom: Nr 3
• Strony: 47--53
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kapica Paulina

• Zakład Wymiany Ciepła w Instytucie Maszyn Przepływowych im. Roberta Szewalskiego Polskiej Akademii Nauk

Bibliografia

• [1] Cieślik S.: Mikroinstalacje prosumenckie w Polsce – korzyści i zagrożenia, Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej, 2015, nr 4, str. 29 -34.
• [2] Nalepa K., Miąskowski W., Pietkiewicz P., Piechocki J., Bogacz P.: Poradnik małej energetyki wiatrowej, Warmińsko-Mazurska Agencja Energetyczna, 2011, Olsztyn.
• [3] Rudniak J., Sekret R.: Wykorzystanie energii promieniowania słonecznego a magazynowanie ciepła, Rynek Energii, 2015, 6(121).
• [4] Chwieduk D., Jaworski M.: Energetyka odnawialna w budownictwie. Magazynowanie energii, wyd. PWN, 2018, Warszawa.
• [5] Canbazoglu S., Sahinaslan A., Ekmekyapar A., Aksoy Y.G., Akarsu F.: Enhancement of solar thermal energy storage performance using sodium thiosulfate pentahydrate of a conventional solar water-heating system, Energy and Buildings, 2005, nr 37,str. 235-242.
• [6] Cabeza L., Nogués M., Roca J., Illa J.,Hiebler S., Mehling H.: PCM module to improve hot water heat stores with stratification first tests in a complete solar system, Futurestock’2003 9th International Conference on Thermal Energy Storage, 2003, Warsaw.
• [7] Cabeza L., Ibanez M., Sole C., Roca J., Nogue´s M.: Experimentation with a water tank including a PCM module, Solar Energy Materials & Solar Cells, 2006, nr 90, str.1273–1282.
• [8] Mazmana M., Cabeza L., Mehling H., Nogues M.,, Evliya H., Paksoy H.: Utilization of phase change materials in solar domestic hot water systems, Renewable Energy, 2009, nr 34, str. 1639–1643.
• [9] Ibanez I., Cabeza L., Sole C., Roca J., Nogue’s M.: Modelization of a water tank including a PCM module, Applied Thermal Engineering, 2006, nr 26, str. 1328–1333.
• [10] Frazzica A., Manzan M., Sapienza A., Freni A., Toniato G., Restuccia G.: Experimental testing of a hybrid sensiblelatent heat storage system for domestic hot water applications, Applied Energy,2016, nr 183, pp. 1157–1167
• [11] Lafri D., Semmara D., Hamida A., Ouzzaneb M.: Experimental investigation on combined sensible and latent heat storage in two different configurations of tank filled with PCM, Applied Thermal Engineering, 2109, nr 149, str. 625–632
• [12] Najafian A., Haghighata F., Moreauba A.: Integration of PCM in domestic hot water tanks: Optimization for shifting peak demand, Energy and Buildings, 2015, nr. 106, str. 59–64
• [13] Kousksou T., Bruel P., Cherreau G., Leoussoff V., El Rhafiki T.: PCM storage for solar DHW:From an unfulfilled promise to a real benefit, Solar Energy, 2011, nr. 85, str. 2033–2040
• [14] Karta katalogowa RT54 HC Rubitherm: https://www.rubitherm.eu/media/products/datasheets/Techdata_-RT54HC_EN_05022019.PDF [dostęp 04.02.2020r.]
• [15] Charakterystyka turbiny wiatrowej Heli 2.0 Ista Breeze: https://www.istabreeze.com/online/wind-generators-leistungsdiagramme/Heli-2-windgenerator-leistungsdiagramm.pdf [dostęp 04.02.2020r.]
• [16] Dane techniczne zasobnika buforowego LEMET: http://lemet.pl/do-pobrania/pl-PL/katalog/katalog-klejony-caly-2018.pdf [dostęp 04.02.2020r.]
• [17] https://stat.gov.pl/sygnalne/komunikaty-i-obwieszczenia/lista-komunikatow-i-obwieszczen/komunikat-w-sprawie-przecietnej-sredniorocznej-ceny-detalicznej-1000-kg-wegla-kamiennego-w-2019-roku,53,7.html [dostęp 04.02.2020r.]
• [18] https://muratordom.pl/instalacje/ogrzewanie-gazowe/gaz-ziemny-czy-gaz-plynny-jakie-ogrzewanie-domu-jest-tansze-porownanie-aa-g64C-nYkm-gEY8.html [dostęp 04.02.2020r.]
• [19] https://muratordom.pl/instalacje/ogrzewanie-domu/koszt-ogrzewania-domu-porownanie-cen-gazu-paliw-stalych-pradu-aa-MR1g-AC27-WnZ4.html [dostęp 04.02.2020r.]
• [20] http://www.cena-pradu.pl/gaz.html [dostęp 04.02.2020r.]

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).