Identyfikacja warunków pracy elektrociepłowni dla potrzeb oceny możliwości zabudowy akumulatora ciepła

• Autorzy: Plutecki Zbigniew , Lichota Janusz , Sattler Paweł , Ryszczyk Krystian

Identyfikatory

DOI

10.36119/15.2021.12.1

Warianty tytułu

EN

Identification of operating conditions of the CHP plant for the purpose of assessing the possibility of building a heat storage

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wybrane wyniki badań przemysłowych i prac rozwojowych związanych z realizacją projektu badawczego mającego na celu określenie technologii zapewniającej optymalną współpracę elektrociepłowni z układem wysokoefektywnej akumulacji ciepła. W ramach pierwszej fazy projektu dokonano określenia właściwości statycznych i dynamicznych istotnych elementów układu technologicznego elektrociepłowni i zaproponowano na ich podstawie koncepcje poprawy efektywności ekonomicznej skojarzonego wytwarzania energii poprzez aktywne wykorzystywanie zjawiska akumulacji ciepła. W artykule zaprezentowano wybrane wyniki tej pracy. Są to założenia wstępne związane z doborem pojemności akumulatora ciepła z uwzględnieniem pracy w cyklu dobowym tak, aby zmaksymalizować produkcję energii elektrycznej w godzinach o największej cenie sprzedaży. Przedstawiono zmienność cen sprzedaży energii elektrycznej w ciągu doby odnotowywane na Towarowej Giełdzie Energii. Przedstawiono metodykę wstępnego określania właściwej pojemności akumulatora ciepła.

EN

The paper presents selected results of industrial research and development work related to the implementation of a research project aimed at determining the technology for optimum cooperation of a CHP plant with a highly efficient heat storage system. As part of the first phase of the project, the static and dynamic properties of key elements of the CHP technological system were determined and, based on them, concepts were proposed for improving the economic efficiency of combined heat and power (CHP) generation through the active use of the heat accumulation phenomenon. The article presents selected results of this work. These are the initial assumptions related to the selection of the heat accumulator capacity taking into account the operation in the daily cycle in order to maximise the production of electricity at hours with the highest sale price. Variability of electricity sale prices during a day recorded at the Polish Power Exchange is presented. A methodology for preliminary determination of proper heat accumulator capacity was presented.

Słowa kluczowe

PL

efektywność energetyczna; akumulacja ciepła; optymalizacja

EN

energy efficiency; heat accumulation; optimization

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2021
• Tom: nr 12
• Strony: 7--14
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Plutecki Zbigniew

• Katedra Bezpieczeństwa i Systemów Technicznych, Politechnika Opolska

autor

Lichota Janusz

• Katedra Inżynierii Konwersji Energii, Politechnika Wrocławska

autor

Sattler Paweł

• Biuro projektowe INERIO z Opola

autor

Ryszczyk Krystian

• Katedra Bezpieczeństwa i Systemów Technicznych, Politechnika Opolska

Bibliografia

• [1] Bauer D., Heidemann W., Müller-Steinhagen H., (2007), Der Erdsonden-Wärmespeicher in Crailsheim, Proc. OTTI, 17. Symposium Thermische Solarenergie, Kloster Banz, Bad Staffelstein, Germany.
• [2] Van Berkel, J., “Storage of solar energy in chemical reactions”, IN: Jean-Christophe Hadorn ed., “Thermal energy storage for solar and low energy buildings”, IEA Solar heating and cooling Task 32, 2005.
• [3] Bloess A., Schill W.P., Zerrahn A., Power-to-Heat for Renewable Energy Integration: Technologies, Modeling Approaches and Flexibility Potentials, German Institute for Economic Research, DIW Berlin 2017, ISSN electronic edition 1619-4535.
• [4] Borowski P., Powałka M. (red.), Planowanie i zarządzanie w energetyce, Warszawa, Wydawnictwo SGGW 2009.
• [5] Brosseau, D., Kelton, J.W., Ray, D., Edgar, M., Chisman, K. and Emms, B., "Testing of thermocline filler materials and molten-salt heat transfer fluids for thermal energy storage systems in parabolic trough power plants”, Journal of Solar Energy Engineering-Transactions of the Asme, vol. 127, no. 1, pp. 109-116, 2005.
• [6] Departament Rynków Energii Elektrycznej i Ciepła URE; Energetyka cieplna w liczbach w 2019 roku URE, Warszawa 2020, ISBN 978-83-948942-2-1
• [7] Dinçer I., Rosen M.A., “Thermal energy storage, systems and applications”, John Wiley & Sons Ltd., Chichester, England, 2002.
• [8] Felderhoff M., Bogdanović B., High Temperature Metal Hydrides as Heat Storage Materials for Solar and Related Applications, International Journal of Molecular Sciences, ISSN 1422-0067, www.mdpi.com/journal/ijms.
• [9] Foster, M., “Theoretical investigation of the system SnOx/Sn for the thermochemical storage of solar energy”, vol. 29, no. Energy, pp. 789-799, 2004.
• [10] Goranczewski, B.: Systemy zarządzania energią wg PN-EN ISO 50001:2011 jako narzędzie racjonalizacji gospodarki energetycznej w gminie; Journal of Mechanical and Transport Engineering; 2013.
• [11] Hernandez-Guerrero, A., Aceves, S.M., Cabrera-Ruiz, E. and Baltazar-Cervanres, J.C., "Modeling of the chargé and discharge processes in energy storage cells”, Energy Conversion and Management, vol. 40, no. 15-16, pp. 1753-1763, 1999.
• [12] Herrmann, U., Geyer, M. & Kearney, D., “Overview on thermal storage systems”, FLABEG Solar International GmbH, 2006.
• [13] High solar fraction heating and cooling systems with combination of innovative components and methods, (2008), EU Project High-Combi, Workpackage WP 2.2, Deliverable D6, www.highcombi.eu
• [14] Kearney, D., Kelly, B. and Price, H., “Thermal storage commercial plant design study for a twotank indirect molten salt system”, National Renewable Energy Laboratory, 2006.
• [15] Kostowski E.: Przepływ ciepła. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2006.
• [16] Lovegrove, K., Luzzi, A. and Kreetz, H., "A solar-driven ammonia-based thermochemical energy storage system”, Solar Energy, vol. 67, no. 4-6, pp. 309-316, 1999.
• [17] Michels, H. and Pitz-Paal, R., “Cascaded latent heat storage for parabolic trough solar power plants”, Solar Energy, vol. 81, no. 6, pp. 829-837, 2007.
• [18] Parczewski Z.: Efektywność energetyczna w wybranych krajach UE, USA oraz w Polsce (trendy zmian, mechanizmy i instrumenty polityki), monografia Instytutu Energetyki - Instytut Badawczy, Warszawa 2014.
• [19] Pilkington Solar International, GmbH, “Survey of thermal storage for parabolic trough power plants”, National Renewable Energy Laboratory, Toledo OH, USA, 2000.
• [20] Plutecki Z., i inni, Innowacyjna instalacja technologiczna zapewniająca optymalną współpracę elektrociepłowni z układem wysokoefektywnej akumulacji ciepła wspomagana inteligentnym systemem podejmowania decyzji na rynku sprzedaży energii elektrycznej i ciepła, Raport z realizacji prac badawczych i rozwojowych, Etap 1, Opole 2017.
• [21] Plutecki Z., i inni, Innowacyjna instalacja technologiczna zapewniająca optymalną współpracę elektrociepłowni z układem wysokoefektywnej akumulacji ciepła wspomagana inteligentnym systemem podejmowania decyzji na rynku sprzedaży energii elektrycznej i ciepła, Raport z realizacji prac badawczych i rozwojowych, Etap 2, Opole 2018.
• [22] Plutecki Z., Duczkowska A., Nowe otwarcie rynku biomasy dla ciepłownictwa systemowego, Rynek Energii 1(152)/2021.
• [23] Plutecki Z., Duczkowska A., Wykorzystanie MST w ocenie potencjału biomasy dla ciepłownictwa i logistyce - studium przypadku, Rynek Energii 5(156)/2021.
• [24] PN-EN ISO 50001:2018-09, PN-EN 50001: Zarządzanie energią - wersja polska.
• [25] Sartor K., Dewallef P., Optimized Integration of Heat Storage Into District Heating Networks Fed By a Biomass CHP Plant, 11th International Energy Storage Conference, IRES 2017, 14-16 March 2017, Dusseldorf, Germany, Energy Procedia 135 (2017) 317-326.
• [26] Schmidt T., Mangold D., (2010), Conversion of Germanys first seasonal solar thermal energy storage into an innovative multifunctional storage, EuroSun, International Conference on Solar Heating, Cooling and Buildings, Graz, Austria.
• [27] Schmidt T., Mangold D., Sørensen P.A., From N. (2011), Large-scale heat storage, IRES 2011 6th International Renewable Energy Storage Conference, Eurosolar, Berlin, Germany.
• [28] Tamme, R., “Phase-change storage systems”, Workshop on Thermal Storage for Trough Power Systems, Golden CO, USA, 2003.
• [29] Thamaraikannn R., Kanimozhi B., Anish M., Jayaprabakar J., Saravanan P., Rohan Nicholas A., Review Of Phase Change Materials Based On Energy Storage System With Applications, IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 197 (2017) 012034 doi: 10.1088/1757-899X/197/1/012034.
• [30] Wójs K. i inni, Odzysk i zagospodarowanie niskotemperaturowego ciepła odpadowego ze spalin wylotowych, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2015.
• [31] Wyrwicz M., Adamski R., Produkcja energii elektrycznej i ciepła wspierana możliwością akumulacji ciepła EC Kraków, II Konferencja Wytwórców Energii Elektrycznej Skawina 2011.
• [32] Zalba, B., Marin, J.M., Cabeza, L.F. and Mehling, H., "Review on thermal energy storage with phase change: materials, heat transfer analysis and applications”, Applied Thermal Engineering, vol. 23, no. 3, pp. 251-283, 2003.
• [33] Zuwała J.: Wariantowa analiza zastosowania akumulacji ciepła w elektrociepłowni przy uwzględnieniu sezonowej i dobowej zmienności zapotrzebowania na ciepło grzejne, Instal 10/2009, s. 2-10.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).