Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Experimental and numerical analysis of a micro scale cogeneration system with 100 kW straw-fired boiler

Sornek Krzysztof, Figaj Rafał Damian, Żołądek Maciej, Filipowicz Mariusz

Journal of Power Technologies

|

2019

|

Vol. 99, nr 2

92--97

EN

Straw-fired batch boilers, due to their simple structure and low operating costs, are an interesting option for heating systems dedicated to use in houses, farms, schools, industrial facilities and other buildings. Commercially available solutions include typical water boilers and air heaters with a thermal oil jacket. The high temperature of thermal oil (180-200_C) mean straw-fired devices can be used as a source of heat for micro scale cogeneration and trigeneration systems. The first part of this paper shows an experimental analysis of a micro scale cogeneration system based on modified Rankine Cycle operation. A 100 kWth straw-fired batch boiler with thermal oil jacket was used as a high temperature heat source. Thermal oil, heated in the boiler, was transferred respectively to the evaporator, superheater and oil/water emergency heat exchanger. The steam generated was conditioned and used to power a 20 hp steam engine. Cooling water, heated in the condenser, was pumped to a 4 m3 water tank connected to two air coolers. Control of the system operation was realized using a dedicated automation system based on the PLC controller. In the second part of this study, a micro scale cogeneration system was developed and modelled in TRNSYS software on the basis of the experimental installation. The dynamic operation conditions in terms of temperatures and powers were analyzed for the main components of the system (boiler, evaporator steam engine, condenser). Moreover, some modifications in the system construction were proposed to improve its performance. The results of the experimental tests were used to identify the main aspects of the considered system—temperature, pressure and power levels in oil, steam and water circuits and operating parameters of the steam engine. Dynamic simulations performed in TRNSYS pointed to the nominal operation scenario for the tested system and showed the great potential for further improvements in the system construction.

2

Analiza parametrów pracy systemu mikrokogeneracyjnego z generatorem termoelektrycznym i kominkiem opalanym drewnem pod kątem zwiększenia bezpieczeństwa energetycznego odbiorców końcowych

Sornek K., Filipowicz M.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2018

|

nr 103

159--170

PL

Wdrażanie rozwiązań w zakresie skojarzonej produkcji ciepła i energii elektrycznej w systemach mikroskalowych stanowi jeden ze sposobów na zwiększenie bezpieczeństwa dostaw energii do odbiorców końcowych. Na rynku dominują rozwiązania średniej i dużej skali zasilane paliwami kopalnymi, dlatego też istotne jest opracowanie systemów dedykowanych do zastosowania w budynkach mieszkalnych, gospodarstwach rolnych, szkołach itp. Niniejsza praca przedstawia koncepcję rozwinięcia funkcjonalności typowego kominka opalanego drewnem o wytwarzanie energii elektrycznej. Energia elektryczna wytwarzana w generatorach termoelektrycznych (badane były zarówno jednostki dostępne na rynku, jak i jednostka własnej konstrukcji) może zapewnić pokrycie potrzeb własnych systemu mikrokogeneracyjnego (zasilanie sterownika, siłownika przepustnicy powietrznej, wentylatora, pompy itp.). Z kolei naddatek energii może zostać zmagazynowany w akumulatorach, a następnie wykorzystany do zasilania innych urządzeń (oświetlenie, drobne urządzenia RTV i AGD itp.). Należy przy tym zwrócić uwagę, że dostępne na rynku generatory termoelektryczne nie są zwykle zaprojektowane do współpracy z domowymi urządzeniami grzewczymi – występuje problem m.in. z zapewnieniem wystarczająco dużego strumienia ciepła przekazywanego do strony gorącej generatora, jak również z jego efektywnym chłodzeniem. Dla zapewnienia wysokiej efektywności systemu mikrokogeneracyjnego konieczne jest więc opracowanie dedykowanej konstrukcji zarówno generatora, jak i źródła ciepła.

EN

The implementation of micro scale combined heat and power systems is one of the ways to improve the energy security of consumers. In fact, there are many available large and medium scale cogeneration units, which operate according to the Rankine Cycle. Due to European Union demands in the field of using renewable energy sources and increasing energy efficiency result in the importance of additionally developing systems dedicated for use in residential buildings, farms, schools and other facilities. This paper shows the concept of introducing thermoelectric generators into typical wood stoves: steel plate wood stoves and accumulative wood stoves. Electricity generated in thermoelectric generators (there were studies on both three market available units and a prototypical unit developed by the authors) may be firstly consumed by the system (to power controller, actuators, fans, pumps, etc.). Additional power (if available) may be stored in batteries and then used to power home appliances (light, small electronics and others). It should be noted that commercially available thermoelectric generators are not matched for domestic heating devices – the main problems are connected with an insufficient heat flux transmitted from the stove to the hot side of the generator (caused e.g. by the non -homogeneous temperature distribution of the surface and bad contact between the stove and the generator) and inefficient cooling. To ensure the high efficiency of micro cogeneration systems, developing a dedicated construction both of the generator and the heat source is necessary.

3

Benefits of MCHP XRGI use in the brewing industry

Kaleta P., Wałek T.

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2015

|

z. 1 (10)

51--57

EN

This paper presents basic process flows in beer-making and their energy demands. Prospect of introduction of a different types of cogeneration according to yearly output of breweries is analyzed. Capability of improvement of energy management in micro, small regional and medium size regional breweries through the use of gas micro-cogeneration MCHP XRGI is presented. Comparison of cost of operation is shown for both traditional and proposed system.

PL

W artykule przedstawiono zasadnicze procesy technologiczne występujące w browarnictwie oraz ich potrzeby energetyczne. Przeanalizowano możliwości wprowadzenia różnych rodzajów kogeneracji w zależności od wielkości rocznej produkcji browarów. Zaproponowano możliwości poprawy gospodarowania energią w browarach mikro, oraz małych i średnich browarach regionalnych, poprzez wykorzystanie mikrokogeneracji gazowej MCHP XRGI. Pokazano również porównanie kosztów operacyjnych dla tradycyjnego i proponowanego systemu.

4

Simulation of energy storage work and analysis of cooperation between micro combined heat and power (µCHP) systems and energy storage

Chmielewski A., Lubikowski K., Radkowski S.

Rynek Energii

|

2015

|

Nr 2

126--133

EN

In view of the year 2030, Poland as a member of European Union should be able to meet the requirements regarding both: the climate protection (reduction of CO2 emissions by 40% in comparison to the year 1990), increase in the contribution of the Renewable Energy Sources in the energy market (up to 27 %), as well as improvement in the energetic efficiency (up to 27%) EUCO 169/14 [13], in view of the year 2020, the requirements defined by the: 2009/28/WE [8], 2012/27/UE [9] directives, among others. The fact should also be emphasised that as a result of the 2009/72/WE [10] directive, 80% of intelligent meters at consumer endpoints in Poland should be replaced with remote reading meters (so called Smart Meters), in view of the year 2020. Smart metering and development of smart grid open new prospects for the prosumer distributed energetics. Among the distributed generation sources, the issue connected with adequate energy management and storage of generated energy becomes more and more essential. In the first part of this article, using µCHP has been analysed, on the basis of the daily energy power demand profile at the prosumer's household. In the second part of this article the cooperation of the electrochemical cell at the given load cycle (resembling the daily power demand of the household) with the µCHP(Micro Combined Heat and Power) has been simulated. The change in the degree of the cell charge – SOC (State of Charge), the charge/discharge currents curves, voltage values on the cell’s terminals, emf (electromotive force), as well as the cell’s temperature increase at charging/discharging with the preset current, have been presented for the given load cycle. Attention has been focused on the parameters significantly influencing efficiency of the generated electric energy storage and of its renewed use. The possibilities of managing the sales of the stored electric energy from the micro cogeneration system to the grid, have also been discussed.

PL

W perspektywie 2030 roku Polska jako członek Unii Europejskiej powinna spełniać wymogi dotyczące zarówno ochrony klimatu (ograniczenie emisji CO2 o 40% w porównaniu do 1990), wzrost udziału odnawialnych źródeł energii na rynku energii (do 27%) oraz poprawy efektywności energetycznej (do 27%) EUCO 169/14 [13], w perspektywie 2020 wymagania określone w dyrektywach m.in: 2009/28/WE [8], 2012/27/UE [9]. Należy również podkreślić fakt wynikający z dyrektywy 2009/72/WE [10], że w Polsce w perspektywie 2020 roku powinno zostać wymienione 80% liczników u odbiorców końcowych na liczniki zdalnego odczytu (tzw. Smart Meter). Smart metering oraz rozwój smart grid otwiera nowy rozdział dla rozproszonej energetyki prosumenckiej. Wśród źródeł generacji rozproszonej coraz istotniejsza staje się kwestia dotycząca odpowiedniego zarządzania energią oraz magazynowania wytworzonej energii. W pierwszej części pracy przeanalizowano wykorzystanie µCHP na podstawie analizy dobowego profilu zapotrzebowania na moc w prosumenckim gospodarstwie domowym. W drugiej części artykułu zasymulowano współpracę ogniwa elektrochemicznego w zadanym cyklu obciążeniowym (zbliżonym do dobowego zapotrzebowania na moc gospodarstwa domowego) z µCHP(Micro Combined Heat and Power). Zaprezentowano dla zadanego cyklu obciążenia m.in: zmianę stopnia naładowania ogniwa‒ SOC (State of charge), przebiegi prądów ładowania/wyładowania, napięcia na zaciskach ogniwa, SEM (siły elektromotorycznej) oraz przyrost temperatury ogniwa przy ładowaniu/wyładowaniu zadanym prądem. Zwrócono uwagę na parametry szczególnie wpływające na efektywność magazynowania wytworzonej energii elektrycznej i powtórnego jej wykorzystania. Omówiono także możliwości zarządzania sprzedażą zmagazynowanej energii elektrycznej z układu mikrokogeneracyjnego do sieci elektroenergetycznej.

5

Badania temperaturowe i analiza współpracy układu mikrokogeneracyjnego z silnikiem gazowym

Chmielewski A., Lubikowski K., Radkowski S.

Rynek Energii

|

2015

|

Nr 3

56--63

PL

W drugiej połowie grudnia 2014 roku został przyjęty przez Komisję Europejską nowy budżet programu operacyjnego "Infrastruktura i Środowisko", w którym dla Polski przewidziane jest blisko 32mld Euro na inwestycje proekologiczne. Program ten dotyczy poprawy atrakcyjności naszego kraju jako miejsca do lokowania funduszy i inwestowania w rozwój efektywnych energetycznie technologii. Ponad to program celowo przewiduje działania zmierzające do polskiego "Energiewende". Szczególnie ważne w tym kontekście stają się układy odzyskiwania energii i zwiększania efektywności transformacji energii przy jednoczesnym zmniejszeniu emisji zanieczyszczeń do środowiska naturalnego. W dyrektywie 2009/28/WE [5-9] z kwietnia 2009 roku wyraźnie określono wymagania stawiane państwom członkowskim Unii Europejskiej w sprawie promowania stosowania odnawialnych źródeł energii. W artykule opisano możliwość zastosowania układu odzyskiwania energii traconej na przykładzie silnika zasilanego biogazem wysypiskowym (Deutz 1MW) oraz silnika ECOTEC X18XE. Układ ten może zwiększyć efektywność energetyczną silnika. W niniejszej pracy opisano propozycję aplikacji takiego układu składającego się z generatorów termoelektrycznych (TEG ‒ ang. thermoelectric generators), które wykorzystują technologię półprzewodnikową oraz silnika Stirlinga. Przedstawiono także wyniki badań temperatur na powierzchniach rozważanych silników a także w układach odprowadzania spalin. Wyniki badań przeanalizowano pod kątem zastosowania takiego układu w mikrokogeneracji rozproszonej.

EN

In the second half of December 2014 the European Commission adopted a new budget for the Operational Programme Infrastructure and Environment, in which there is almost 32 billion euro allocated for Poland to cover the costs of ecologically–oriented investments. This programme is related to improving the attractiveness of Poland as a place for fund allocation and investing in energetically attractive technologies. Moreover, the programme purposefully anticipates actions leading to the Polish “Energiewende”. In this context, energy recovery systems as well as systems improving the effectiveness of energy transformation with the simultaneous reduction of pollution emission into the natural environment, prove particularly important. In the 2009/28/WE Directive [1-5] of April 2009, the requirements assigned to the member states of the European Union were clearly defined, relating to the promotion of using the energy of renewable-sources origin. In this article the possibility of applying the dissipated energy recovery system was described using the example of the gas engine fuelled by the landfill biogas (Deutz 1MW) and the ECOTEC X18XE engine. This system can increase the energy efficiency of the engine. The presented paper describes a proposition for the application of such a system composed of thermoelectric generators (TEG) which use the semiconductor technology and the Stirling engine. The results of the temperature tests on surfaces of considered engines and in the exhaust systems, also have been presented. The test results have been analysed in view of their application in the distributed micro cogeneration.

6

Badania silnika termoakustycznego na stanowisku dydaktycznym

Chmielewski A., Radkowski S.

Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska

|

2014

|

z. 3/99

5--12

PL

W pierwszej części pracy przedstawiono i sklasyfikowano urządzenia termoakustyczne. Podzielono je na urządzenia działające o falę biegnącą oraz te, które działają w oparciu o pobudzenie fali stojącej. Podzielono także urządzenia termoakustyczne na maszyny, które działają dzięki wytworzonemu gradientowi temperatury (silniki termoakustyczne) wytwarzają pracę mechaniczną, która zamieniana jest na energię elektryczną oraz urządzenia, które w wyniku pobudzonej fali akustycznej wytwarzają ciepło bądź chłód (pompy ciepła, chłodziarki). W drugiej części pracy przedstawiono stanowisko dydaktyczne, na którym przeprowadzono wstępne badania. Zaprezentowano wyniki wpływu umiejscowienia źródła ciepła na pobudzenie fali akustycznej oraz wpływu temperatury grzałki na prędkość obrotową silnika termoakustycznego.

EN

The first part of this article presents classification of thermoacoustic devices. These devices were divided on machines which running on the wave running and also machines based on the standing wave excitation. Moreover in the article divided thermoacoustic devices on machines which work has been made using a temperature gradient (thermoacoustic engines), those devices produce mechanical work, which is converted to electricity and another devices, as a result of stimulated acoustic waves produce heat or cold (heat pumps, refrigerators). In the second part of the paper presents the didactic test bench at which was conducted primary research. The results of the location of the heat source for the excitation of acoustic waves and the effect of temperature of the heater thermoacoustic engine speed was presented.

7

Innowacyjna metoda zaopatrywania małych i średnich przedsiębiorstw produkcyjnych w ciepło i energię elektryczną

Kaleta P., Wałek T.

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2014

|

z. 2 (8)

76--87

PL

W artykule przedstawiono innowacyjną metodę zaopatrywania w energię cieplną i elektryczną małych i średnich przedsiębiorstw. Omówiono zasady mikrokogeneracji gazowej MCHP XRGI, jej zalety, wpływ na ograniczenie oddziaływania na środowisko naturalne, redukcję zużycia paliw pierwotnych oraz ograniczenie kosztów użytkowania energii w przedsiębiorstwach. Przedstawiono również instrumenty wsparcia dla inwestorów oraz użytkowników instalacji z wykorzystaniem MCHP XRGI.

EN

In the article an innovative method of supplying with the thermal and electric energy in small and medium enterprises was presented. Principles of the gas MCHP XRGI microcogeneration, its virtues, influence limiting the impact on the natural environment, decreasing of primary fuel resources and reducing costs of using the energy in enterprises were discussed. Instruments of the support for investors and users were also introduced to the installation with the MCHP XRGI application.

8

Zastosowania układów mikrokogeneracji gazowej w budynkach

Skorek J.

Rynek Energii

|

2014

|

Nr 3

58--62

PL

W pracy przedstawiono podstawowe uwarunkowania budowy gazowych układów mikrokogeneracyjnych (tzw. CHP) o mocach elektrycznych od około 20 kW do 1 MW w budynkach. Skupiono się na układach opartych o silniki tłokowe i mikroturbiny gazowe zasilanych gazem ziemnym. Omówiono specyfikę zapotrzebowania na nośniki energii w różnych rodzajach budynków. Przedstawiono eksploatacyjne uwarunkowania doboru układu CHP pod kątem optymalizacji efektu energetycznego (maksymalizacja wskaźnika PES i sprawności ogólnej EUF) oraz efektu ekonomicznego (np. maksymalizacja wskaźnika NPV). Wskazano parametry techniczne, eksploatacyjne i cenowe które mają największy wpływ na wskaźniki energetyczne i wskaźniki opłacalności.

EN

The paper presents basic circumstances of installation gas supplied microcogeneration systems CHP in buildings. Microcogeneration system based on IC engines and microturbines of nominal electric power from 20 kW up to 1 MW are considered. Specific features of heat and electricity demand in buildings are discussed. Exploitation aspects of CHP sizing to obtain optimal technical indices (primary energy savings PES, total efficiency EUF) or to maximize economic effects (e.g. maximization of NPV value) are then presented. Basic technical, operational and financial parameters which influence energy and economic effects are pointed out and discussed.

9

Aspekty wsparcia i rozwoju mikrokogeneracji rozproszonej na terenie Polski

Chmielewski A., Gumiński R., Radkowski S., Szulim P.

Rynek Energii

|

2014

|

Nr 5

94--101

PL

W perspektywie 2020 roku Polska jako członek Unii Europejskiej musi spełniać wymogi dotyczące ochrony klimatu określone w dyrektywach, m.in: 2009/28/WE i 2012/27/UE oraz wprowadzenia inteligentnych liczników u odbiorców końcowych – dyrektywa 2009/72/WE. W dyrektywie 2012/27/UE do technologii kogeneracyjnych, w których wytworzona zostaje energia elektryczna z ciepła odpadowego zaliczono m.in: turbiny gazowe w układzie kombinowanym z odzyskiem ciepła, silniki spalinowe, silniki parowe, ogniwa paliwowe, mikroturbiny, organiczny obieg Rankine'a, silniki Stirlinga oraz wiele innych opisanych szczegółowo w dyrektywie. Każda z wymienionych technologii jest wsparciem do poprawy efektywności energetycznej przetworzenia paliw kopalnych na energię mechaniczną bądź elektryczną. W pierwszej części pracy przedstawiono programy wsparcia dla kogeneracji rozproszonej oraz OZE na terenie Polski (projekt ustawy o OZE z 08.07.2014), a także programy wsparcia prowadzone przez NFOŚiGW. Przedstawiono również możliwości wykorzystania mikrokogeneracji rozproszonej jako element przy złagodzeniu szczytu i wygładzenia krzywej zapotrzebowania na moc z krajowych sieci elektroenergetycznych (KSE). Omówiono również możliwości sprzedaży energii elektrycznej z układu mikrokogeneracyjnego do sieci elektroenergetycznej.

EN

In view of 2020 Poland as a member country of the European Union must comply with the requirements related to the protection of climate defined, among others, in the Directives 2009/28/WE and 2012/27/UE as well as to introduction of intelligent meters at retail clients – the 2009/72/WE Directive. In the 2012/27/UE Directive there have been several cogeneration technologies enumerated, due to which electric energy is produced from waste heat. Among these are: gas turbines in the combined system with heat retrieval, combustion engines, steam engines, fuel cells, microturbines, organic Rankine cycle, Stirling engines, and many others, described in detail in the abovementioned Directive. In the first part of this work the support programmes for distributed cogeneration, as well as for Renewable Energy Sources in Poland (OZE in Polish) have been presented (a bill on Renewable Energy Sources from 08.07.2014), and also the support programmes designed by the National Fund for Environmental Protection and Water Management (in Polish – NFOŚiGW). The possibilities of applying distributed microcogeneration as an element to alleviate the peak demand and to flatten the curve of power demand from the domestic mains. The possibility of the demand pattern management has been analyzed and of client adjustment to the market as a result of adequate energetics policy which takes into account microcogeneration and aiming at more effective utilising energy from the mains. Discussed were also possibilities of electric energy sale from the microcogeneration system to the electric mains.

10

Zastosowanie układów mikrokogeneracyjnych w budownictwie mieszkaniowym

Trząski A.

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2014

|

T. 45, nr 3

106--110

PL

Rozwój cywilizacyjny wiąże się z nieustannym wzrostem zapotrzebowania na energię, co skutkuje intensyfikacją zużycia paliw kopalnych oraz rosnącym zanieczyszczeniem środowiska. Dążąc do ograniczenia tych negatywnych efektów, poszukuje się zarówno nowych źródeł energii, jak również nowych zastosowań istniejących technologii. Jednym z takich działań jest wykorzystanie skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej w skali „mikro", a zatem umożliwiającej wykorzystanie zalet kogeneracji, między innymi w budownictwie mieszkaniowym. W artykule przeanalizowano efektywność ekonomiczno-ekologiczną zastosowania układu kogeneracyjnego w budynku mieszkalnym. Mimo stosunkowo wysokich nakładów inwestycyjnych oraz kosztów serwisowania, zastosowanie kogeneracji w skali mikro, może pozwolić na osiągnięcie korzystnego efektu zarówno ekologicznego, jak i ekonomicznego. Wydaje się, iż obecnie głównymi barierami rozwoju mikrokogeneracji jest brak świadomości korzyści wynikających z jej wykorzystania oraz utrudnienia natury prawnej.

EN

Development of civilization is associated with a constant increase of the energy demand that results in an intensification of fossil fuels consumption and an increasing environmental pollution. In order to reduce these negative effects, new energy sources as well as new applications for existing technologies are sough. One of such measures is the use of combined heat and power generation in a "micro" scale thus enabling the use of the advantages of cogeneration, among others, in residential buildings. The article examines the economic and ecological efficiency of the use of cogeneration in a residential building. Despite the relatively high investment and maintenance costs, the use of micro-cogeneration can help to achieve a beneficial ecological and economical effect. It seems that currently the main barriers to cogeneration developmenl are the lack of awareness of the benefits of its use, and legal impediments.

11

Energy costs savings by use of micro - CHP units in domestic households

Błasiński T., Kaźmierczak A., Krakowian K., Cienciała M.

Journal of KONES

|

2013

|

Vol. 20, No. 3

41--46

EN

Prices of thermal and electric energy delivered to households are constantly increasing, and it will probably not change over the next few years. Due to this fact, people had been forced to find different ways to reduce costs of buying energy. The paper contains description of the most popular systems which are already in use from many years and some innovative systems which are implemented now, or which may be probably installed in nearly future – for example: internal combustion engines, Stirling engines, proton exchange membrane fuel cells, gas turbines, engines with Rankine cycle, etc. Each of mentioned above appliances is necessary to create CHP system which advantages and disadvantages are also described. In this publication, the most promising units have been compared to show their performance, flexibility, profitability and range of using ability. In this paper, approximate money and energy savings that may occur by using modern solutions compared to traditional systems are also shown. As always, during design and development of this kind of devices, there are a lot of problems related to various issues. Main problems and potential solutions have been also presented in this article. In summary further research, directions are suggested due to improve performance of this kind of systems.