Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Simulations and techno-economic analysis of solar cooling system

Kalina Jacek, Rabiej Michał, Santos Silva Carlos

Archives of Thermodynamics

|

2024

|

Vol. 45, no 2

145--155

EN

In this paper, a solar absorption cooling system with a chilled water storage tank and peak load compression system was considered for cooling the Instituto Superior Tecnico Tower building in Lisbon, Portugal. To fulfill this task, a dynamic simulation of the building was performed using the DesignBuilder software, then a solar collector field was designed. The next step was to build a computational model of the absorption chiller in the Engineering Equation Solver software, which allowed for further simulation of the annual operation of the system supported by the chilled water tank and the backup system with compressed air conditioning. The last stage of the work was the economic analysis of such a system in comparison with conventional compressed air conditioning. The simulation results and economic analysis showed that the solar absorption cooling system could be a beneficial cooling solution for the Instituto Superior Tecnico Tower building. However, it would have to operate with an energy storage system and a peak load compression backup system to be able to cool the building efficiently all year round. Additionally, such a solution could have a significant positive impact on climate through considerable annual savings in electricity consumption. Results revealed that the proposed system meets the cooling demand of the building, mainly by solar-energy-driven absorption chiller. The annual contribution of a backup compression chiller ranges from 20% to 36% depending on the size of chilled water storage tanks. Financial calculations revealed discounted payback periods in the range of 4.5 to 12.5 years depending on the system configuration.

2

Potencjał wykorzystania ciepła odpadowego w wybranych tłoczniach gazu

Kostowski Wojciech, Starzak Aleksandra, Pajączek Krzysztof, Niedzielski Piotr, Kalina Jacek, Jedynak Andrzej, Przybył Adam, Rusek Sylwia

Energetyka

|

2021

|

nr 6

451--455

PL

W artykule przedstawiono potencjał ciepła odpadowego w tłoczniach gazu na przykładzie trzech obiektów. Na podstawie danych pomiarowych i znamionowych sporządzono charakterystyki generacji ciepła odpadowego. Następnie określono trzy potencjalne grupy odbiorców: odbiorca własny tłoczni, odbiorcy komunalni w pobliskich miejscowościach, hipotetyczny odbiorca przemysłowy. Dla tych odbiorców również sporządzono charakterystyki poboru. Przeprowadzono bilanse w układzie 8760 h/rok. Stwierdzony potencjał ponad 300 000 GJ ciepła odpadowego na Tłoczniach 1–3 może być zagospodarowany, przy czym najwyższy stopień zagospodarowania (65%) można uzyskać na Tłoczni 2 przy zasilaniu odbiorców komunalnych. Stopień pokrycia potrzeb cieplnych odbiorców waha się od 35 do 83%, co wynika z nieciągłej podaży ciepła odpadowego. Kierunkiem dalszych prac jest badanie możliwości akumulacji ciepła.

EN

Presented is a waste heat recovery potential in three natural gas compressor stations (CS). Waste thermal power profiles have been built basing on the available measurement and nominal data. Then the demand profiles have been determined for 3 potential groups of consumers: CS stations in-house demand, space heating demand from municipal consumers and a hypothetic demand from industrial consumers. Balances have been set in a ‘8760 h/year’ layout. The identified recoverable potential of the 1–3 CSs exceeds 300 000 GJ and the highest recovery rate of 65% can be achieved at the CS#2 in case when municipal consumers are considered. The consumers’ demand coverage ratio ranges from 35% to 83%, which results from a non-continuous waste heat generation. Therefore, further research is aimed at the waste heat thermal storage.

3

Thermodynamic analysis of partial oxidation gas turbine technology

Wróbel Marlena, Kalina Jacek

Energetyka

|

2020

|

nr 8

374--379

EN

Partial oxidation gas turbine (POGT) differs from a typical gas turbine. There is used a chemical reactor in place of combustion chamber. In the reactor fuel is partially oxidized in sub-stoichiometric conditions. This type of turbine has a potential to achieve relatively high overall energy conversion efficiency because of production of two useful products – electricity and syngas. There is also potential for waste heat recovery., The POGT can be used in combination with other energy conversion technologies to generate electricity as well as heat or chemicals in a flexible manner. This study presents a thermodynamic analysis of the POGT cycle and also investigates the impact of key variables such as reactor excess air coefficient, pressure, temperature, oxidant composition, steam injection etc. on performance. The results show energy conversion efficiency, specific work, specific fuel consumption and composition of the syngas. Energy flows within the system and proportions between electric power, heat output and chemical energy output have been also determined.

PL

Turbiny gazowe częściowego utlenienia (POGT) różnią się od typowych turbin gazowych. Zamiast komory spalania, wykorzystywany jest w tym przypadku reaktor chemiczny. W tym reaktorze paliwo ulega częściowemu utlenieniu w warunkach substechiometrycznych. Ten typ turbiny posiada potencjał, aby osiągnąć stosunkowo wysoką sprawność ogólną przetwarzania energii z uwagi na wytwarzanie dwóch użytecznych produktów - elektryczności i syngazu. Jest również potencjał dla odzysku ciepła odpadowego. Turbina POGT może być wykorzystana w elastyczny sposób w kombinacji z innymi technologiami konwersji energetycznej celem produkcji energii elektrycznej, ciepła lub chemikaliów. W opracowaniu tym przedstawiona jest analiza termodynamiczna cyklu POGT, jak również badania nad wpływem zmiennych kluczowych, takich jak współczynnik nadmiaru powietrza w reaktorze, ciśnienie, temperatura, skład utleniacza, wtrysk pary itp., na wydajność. Otrzymane wyniki badań pokazują wydamość konwersji energetycznej, pracę jednostkową, jednostkowe zużycie paliwa i skład syngazu. Określono również przepływy energii w systemie oraz proporcje pomiędzy energią elektryczną, wydajnością cieplną oraz wydajnością energii chemicznej.

4

Integracja systemowa technologii akumulacji energii elektrycznej

Kalina Jacek, Stanek Wojciech

Energetyka

|

2020

|

nr 7

303--315

PL

W artykule dokonano ogólnego omówienia najważniejszych zagadnień związanych wdrażaniem do systemu energetycznego technologii magazynowania energii elektrycznej, w tym przeglądu dostępnych i nowych koncepcji rozwiązań technologicznych. Celem artykułu jest przybliżenie czytelnikowi złożoności problematyki magazynowania energii elektrycznej we współczesnych systemach energetycznych, a także trendów rozwojowych, które w przyszłości mogą stanowić rzeczywiste rozwiązania infrastruktury technicznej rynku energii.

EN

In this paper the most important issues related to the implementation of electric energy storage technologies into the energy system are discussed in general, including a review of available and new concepts of technological solutions. The aim of this work is to familiarize the reader with the complexity of the issue of electricity storage in modern energy systems, as well as development trends that may in the future constitute real solutions for technical infrastructure of the energy market.

5

Implementation of heat storage and network water cooler for improvement of energy and economic performance of municipal heating plant with biomass fired cogeneration module

Świerzewski Mateusz, Kalina Jacek

Journal of Power Technologies

|

2019

|

Vol. 99, nr 2

131--141

EN

Many fossil fuel fired municipal heating plants have been upgraded to cogeneration systems through installation of biomass fired cogeneration modules. This paper shows the effects of installing an Organic Rankine Cycle (ORC) technology based module in a plant with coal fired water boilers. Current problems related to operation of the integrated system are presented and discussed. Special attention is given to the volatility of the main operational parameters, which impacts the economic performance of the project. With a view to enhancing performance, new equipment such as heat storage and a district heating water cooler are proposed and examined. A mathematical simulation model and optimization algorithm for thermal energy storage capacity sizing were developed using the commercial software EBSILON® Professional. The model was calibrated and validated with real measurement data from the SCADA system of the plant. Results of simulations revealed potential annual financial benefits related to savings of chemical energy of fuels and selling excess electricity on the balancing market. The results of these simulations prove that proposed modifications of the technological system structure could be a good option for increasing investment profitability at the current level of fuel and energy prices.

6

Wykorzystanie przemysłowej energii odpadowej do produkcji energii elektrycznej w układach ORC

Musiał Arkadiusz, Kalina Jacek

Instal

|

2019

|

nr 5

9--14

PL

Technologia organicznego obiegu Rankine’a (ORC) od dwóch dekad zyskuje coraz większe zainteresowanie, któremu odpowiada rosnąca oferta komercyjna. Z drugiej strony jednakże rozproszone elektrownie i elektrociepłownie ORC są obecnie budowane głównie w krajach Europy zachodniej. Technologia ORC najczęściej znajduje zastosowanie w wykorzystaniu energii geotermalnej oraz przemysłowej energii odpadowej. W Polsce znalazła ona zastosowanie wyłączenie w układach elektrociepłowni opalanych biomasą. W niniejszej pracy podjęto próbę oceny możliwości i uwarunkowań wykorzystania technologii ORC do zagospodarowania przemysłowej energii odpadowej. Z uwagi na zakres omawianej problematyki pracę podzielono na trzy części poświęcone odpowiednio zagadnieniom technologicznym, ocenie potencjału przemysłowej energii odpadowej oraz opłacalności projektów. W niniejszym artykule przedstawiono podstawowe rozwiązania technologiczne do odzysku energii odpadowej, ze w szczególnym omówieniem technologii ORC. Przedstawiono uwarunkowania wynikające z charakterystyki procesu termodynamicznego. Dokonano przeglądu komercyjnej oferty producentów, dostępnych mocy urządzeń, rozwiązań technicznych oraz liczby zrealizowanych projektów.

EN

The Organic Rankine Cycle (ORC) technology has been gaining more and more interest for the last two decades. This has been corresponding with a growing commercial offer. However, on the other hand, distributed power and cogeneration ORC plants have been so far mainly built in Western European countries. ORC technology is most commonly used in the utilization of geothermal energy, biomass and industrial waste energy. In Poland, the technology has been implemented only in biomass-fired cogeneration plants. This paper attempts to evaluate the possibilities and conditions of using ORC technology for industrial waste energy recovery. This article presents basic technological solutions for waste energy recovery, with a special discussion of ORC technology. There have been presented and discussed conditions resulting from the characteristics of the thermodynamic process. There have been also reviewed commercial offer of manufacturers, characteristics of available equipment, technical solutions and the number of completed projects in the field of waste heat recovery.

7

Optymalizacja doboru mocy elektrociepłowni biomasowej z modułem ORC w projekcie modernizacji ciepłowni komunalnej z kotłami węglowymi typu WR

Świerzewski Mateusz, Kalina Jacek

Instal

|

2019

|

nr 12

8--14

PL

Problemem omawianym w niniejszej pracy jest optymalny dobór opalanej biomasą jednostki kogeneracyjnej opartej na technologii ORC do istniejącej ciepłowni miejskiej opalanej węglem. W zadaniu uwzględnia się określone dla miejsca instalacji ograniczenia techniczne, ekonomiczne i ekologiczne. Jako przypadek referencyjny przyjęto ciepłownię komunalną w Krośnie. W oparciu o doświadczenia operacyjne zainstalowanej tam jednostki kogeneracyjnej przeprowadzono badania optymalizacyjne w celu zbadania wpływu aktualnych warunków ekonomicznych i prawnych na optymalny dobór mocy układu kogeneracyjnego. Uwzględniono różne ceny energii elektrycznej, biomasy i węgla oraz wpływ ceny EUA (European Emission Allowance).

EN

The problem discussed in this paper is optimal sizing of biomass-fired ORC cogeneration unit into existing coalfired district heating plant under given site-specific technical, economic and ecological constraints. In this paper the municipal heating plant in Krosno is taken into account as the reference case. Basing on the operational experiences from this unit an optimisation study has been performed in order to examine the influence of current economic and legal conditions on the optimal design characteristics of the plant. Different electricity, biomass and coal prices are taken into account as well as the influence of the EUA (European Emission Allowance) price is examined.

8

Ocena potencjału produkcji energii elektrycznej w układach ORC napędzanych energią odpadową w polskim przemyśle

Musiał Arkadiusz, Kalina Jacek

Instal

|

2019

|

nr 6

10--16

PL

Z produkcją przemysłową związane są straty energii. Istotnym kierunkiem w dążeniu do poprawy efektywności energetycznej produkcji przemysłowej jest wykorzystanie dostępnej energii odpadowej. Z drugiej strony, o możliwości jej użytecznego zagospodarowania w miejscu występowania decyduje między innymi zapotrzebowanie na nośniki energii, które mogłyby zostać zastąpione przez energię odpadową. Jednym z takich nośników jest energia elektryczna, która może zostać wykorzystana zarówno w miejscu wytwarzania, jak i wyprowadzona do zewnętrznej, rozległej sieci elektroenergetycznej. Nie wszystkie jednak zasoby energii odpadowej mogą zostać wykorzystane do wytwarzania energii elektrycznej. O możliwości wytwarzania energii elektrycznej decydują przede wszystkim parametry termodynamiczne nośnika, takie jak temperatura i ciśnienie, w odniesieniu do warunków otoczenia. W niniejszym artykule przedstawiono podstawową charakterystykę i klasyfikację ciepła odpadowego. Omówiono także przyjętą metodologię szacowania dostępnego potencjału ciepła odpadowego. Dokonano oszacowania potencjału dostępnego w poszczególnych gałęziach polskiego przemysłu w zależności od nośnika i jego temperatury. Oszacowano również potencjał produkcji energii elektrycznej w rozproszonych układach w technologii organicznego obiegu Rankine’a (ORC).

EN

Energy losses are associated with industrial production. An important direction in striving to improve the energy efficiency of industrial production is the use of available waste energy. On the other hand, the demand for energy carriers, which could be replaced by waste energy, determines the possibility of its use in the place of its occurrence. One of such carriers is electricity, which can be used both in the place of production and exported to an external, power grid. However, not all waste energy resources can be used to generate electricity. The ability to generate electricity is primarily determined by the thermodynamic parameters of the carrier, such as temperature and pressure, in relation to the ambient conditions. This article presents the basic characteristics and classification of waste heat. The adopted methodology for estimating the available potential of waste heat is also discussed. The potential available in particular branches of Polish industry depending on the medium and its temperature was estimated. The potential of electricity production in distributed Organic Rankine Cycle systems (ORC) was also estimated.

9

Analiza współpracy układu ORC z silnikiem gazowym zasilanym gazem z odmetanowywania kopalni

Musiał Arkadiusz, Kalina Jacek

Instal

|

2019

|

nr 7/8

9--16

PL

Technologia ORC (Organic Rankine Cycle – Organiczny obieg Rankine’a) postrzegana jest jako jedna z najlepszych metod pozwalających na przekształcenie nisko– i średniotemperaturowych zasobów ciepła odpadowego w energię elektryczną. W niniejszej pracy przedstawiono przykłady wdrożeń układów ORC w zakresie wykorzystania ciepła odpadowego w przemyśle. Przeprowadzono również szczegółową analizę współpracy układu ORC z silnikiem spalinowym zasilanym gazem z odmetanowywania kopalni. Na tym przykładzie omówiono kluczowe zagadnienia technologiczne i ekonomiczne z uwzględnieniem korzyści energetycznych i środowiskowych.

EN

The ORC (Organic Rankine Cycle) technology is perceived as one of the best methods for transforming of low– and medium-grade waste heat resources into electricity. This paper presents examples of the implementation of ORC systems in the field of waste heat utilization in industry. A detailed analysis of the cooperation of the ORC system with the combustion engine fueled with coalbed methane was also carried out. On this example, key technological and economic issues were discussed, including energy and environmental benefits.