Idea energetyki prosumenckiej polega na połączeniu dwóch procesów w jednym obiekcie. Procesu konsumpcji i procesu produkcji energii. Przez konsumpcję energii rozumiemy w tym przypadku wykorzystanie wyprodukowanej energii przez samego producenta i ewentualnie uzupełnienie swoich potrzeb energetycznych pobieraniem energii z krajowego systemu elektroenergetycznego. Przez produkcję energii rozumiemy tutaj wytwarzanie energii w ilości przekraczającej potrzeby własne w celu sprzedaży do krajowego systemu elektroenergetycznego. Na szczególne zainteresowanie producentów zasługują technologie oparte na surowcach odnawialnych, ponieważ cena odkupywania energii pochodzącej z tych źródeł jest znacznie wyższa niż energii pochodzącej z surowców kopalnych. Przedstawiana praca zawiera charakterystyki technologii wytwarzania energii elektrycznej zarówno te już opracowane i dostępne oraz te które są na etapie badań z perspektywą na wdrożenie w bliżej nieokreślonej przyszłości.
EN
The idea of prosumer energy is a combination of two processes in one building. The process of energy consumption and production. In this case, energy consumption means the use of energy produced by its manufacturer, and possibly supplementing its energy needs by using energy from the national grid. Energy production means here producing it in excess of its own needs in order to sell it to the national electricity system. However, it’s the technologies based on renewable raw materials that deserve the producers’ particular attention, as the price of buying energy from these sources is much higher than the one derived from fossil fuels. Presented work shows the characteristics of electricity generating technologies, both those already developed and available and those that are in the research phase with the prospect of implementation in the unspecified future.
The work presents the concept of a single-family building which is supplied only with the energy from local renewable energy source, the one which does not have a possibility of cooperation with the national energy system or with the local heat supply company. Only commonly occurring and available renewable energy resources are taken into account, that is solar radiation and kinetic energy obtained from wind, so technologies connected with burning were switched off, with the emission of carbon dioxide. Due to the stochastic nature of abundance of the materials, periodic production and accumulation are provided and, if necessary, the recovery of energy from batteries. There was a selection of devices performing the conversion of energetic resources into electricity and heat. Among those devices we can enumerate: wind turbines, photovoltaic cells and photothermal absorbers. In order to accumulate the heat, the water-battery was selected. It was thermally isolated from the surrounding. In order to accumulate electricity, the chemical battery was used. During the first part of the heating season, the building was heated on the basis of an exchange of heat between the heat accumulator and the building. In the second part of the heating season, for the purpose of heating, the heat pump was turned on. For this pump, the water-battery was the bottom heat source. During its work, the heat pump was powered by the chemical battery which accumulates electricity.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W prezentowanej pracy przedstawiono wyniki analizy procesu ogrzewania budynku przy współpracy pompy ciepła z wodnymi akumulatorami ciepła izolowanymi termicznie od otoczenia, które stanowiły dolne źródła ciepła dla pompy. Rozważono kilka wodnych akumulatorów ciepła. W pierwszym etapie rozważań akumulatory w kształcie sześcianu różniły się objętością wody (pojemnością cieplną) i współczynnikami przenikania ciepła przez ich ściany, ale każdy z nich zapewniał ilość ciepła potrzebną do ogrzania budynku. Natomiast w następnej części, rozważono wodne akumulatory ciepła o takim samym współczynniku przenikania ciepła przez ściany, ale różniące się pojemnością cieplną. Akumulator przejmował ciepło od absorberów słonecznych i gromadził to ciepło w okresie letnim. Przeprowadzona analiza wykazała, że w przypadku akumulatorów o dużej pojemności budynek może być ogrzewany w ciągu całego sezonu grzewczego bez udziału pompy ciepła, jedynie przy wykorzystaniu pompy obiegowej transportującej ciepło z akumulatora do ogrzewanego obiektu. Natomiast w przypadku akumulatorów o mniejszej pojemności jedynie w części sezonu grzewczego budynek może być ogrzewany w oparciu o wymianę ciepła pomiędzy akumulatorem a ogrzewanym budynkiem bez udziału pompy ciepła. W dalszej części sezonu grzewczego, gdy temperatura wody w akumulatorze obniży się, do ogrzewania włączona zostanie pompa ciepła dla której ten akumulator wodny byłby dolnym źródłem ciepła. Pozwoliłoby to osiągnąć bardzo wysoką średnioroczną wartość współczynnika wydajności pomp ciepła (COP).
EN
The paper presents the results of the building heating process analysis, in cooperation of a heat pump with water thermally insulated from the environment heat accumulators, which were lower heat source for the pump. Several water heat accumulators were considered. In the first stage, the cube-shaped batteries differed in the volume of water (heat capacity) and the heat transfer coefficients of the wall, but each of them provided the quantity of heat needed to heat the building. However, in the next section, water heat accumulators of the same heat transfer coefficient of the wall were considered, but with a different heat capacity. The battery took the heat from solar absorbers and collected it in the summer. The analysis showed that in the case of high-capacity batteries a building can be heated during the whole heating season without the heat pump, only by using the heat pump of the accumulator conveyor to the heated object. However, in the case of smaller capacity batteries with only part of the heating season, the building can be heated without the heat pump. In the remainder of the heating season, when the water temperature in the battery becomes low, the heat pump, for which the battery water would lower the heat source, will be activated. This would allow to achieve a very high average annual value of the heat pump performance coefficient (COP).
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This article presents the results of a three-year study of local wind energy resources. The results were analyzed in espect to their compliance with the Weibull distribution model. The objective was to determine whether the actual distributions differ from the theoretical ones which are available in the IMGP studies. The potential for meeting electricity needs was determined on the basis of an assessment of local kinetic energy wind resources. This was based on producing wind energy for buildings that have no possibility of connecting to the grid. Several variants were considered in terms of demand for electricity at different buildings.
PL
W artykule przedstawiono wyniki trzyletnich badań lokalnych zasobów energii wiatru. Wyniki badań poddano analizie z punktu widzenia ich zgodności z rozkładem Weibulla. Analiza miała na celu określenie o ile rozkłady rzeczywiste różnią się od rozkładów teoretycznych dostępnych w opracowaniach IMGP. Na podstawie oceny lokalnych zasobów energii kinetycznej wiatru wskazano możliwości zaspakajania potrzeb na energię elektryczną w oparciu o energię wiatru w budynkach nie mających możliwości przyłączenia do sieci elektrycznej. Rozważono kilka wariantów budynku różniących się zapotrzebowaniem na energię elektryczną.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono dwa warianty autonomicznych systemów elektroenergetycznych dla budynków jednorodzinnych oparte o wykorzystanie odnawialnych źródeł energii. System pierwszy polega na fotoelektrycznej konwersji energii promieniowania słońca na energię elektryczna, natomiast system drugi na konwersji energii kinetycznej wiatru na energię elektryczną. Przedstawiono sposób doboru mocy fotoogniw oraz mocy elektrowni wiatrowej niezbędnych do zaspokojenia potrzeb energetycznych budynku oraz sposób doboru akumulatorów energii elektrycznej do zapatrywania budynku w energię elektryczną w sytuacji gdy energia ze źródeł odnawialnych nie może by produkowana i wykorzystywana na bieżąco.
EN
The paper presents two variants of autonomic electroenergetic systems for detached houses based on the use of renewable energy sources. The first system is based on the photoelectrical conversion of solar radiation energy into electrical energy, however the other system on the conversion of wind kinetic energy into electrical energy. The way of the choice of the photoelement power and the power of the wind turbine necessary to satisfy the energetic needs of the building were presented as well as the way of the choice of electrical energy accumulators to provide the building with electrical energy in the situation when energy from renewable sources cannot be produced and used up to date.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono wyniki analizy energetycznej i ekonomicznej układu ogrzewania budynku jednorodzinnego. Układ ogrzewania zrealizowany był w oparciu o współpracę pompy ciepła z izolowanym termicznie od otoczenia wodnym akumulatorem ciepła. Akumulator ciepła gromadził ciepło w okresie letnim. Ciepło pochodziło od absorberów słonecznych. Przez część sezonu grzewczego budynek był zaopatrywany w ciepło poprzez wymianę ciepła pomiędzy akumulatorem a budynkiem bez udziału pompy ciepła. W drugiej części sezonu grzewczego, gdy temperatura wody w akumulatorze się obniżyła, do procesu ogrzewania włączona została pompa ciepła.
EN
The results of energy and economical analysis of a single family house heating system have been presented in the present thesis,. The heating system was realized on the basis of cooperation of the heat pump and the water heat accumulator which was thermally insulated from the surroundings. The accumulator collected the heat in the summer time. The heat originated from the solar absorber. For the first part of heating season, the building was supplied with heat by the heat exchange between the accumulator and the building not requiring the participation of the heat pump. For the remaining part of the heating season, when the water temperature in the accumulator lowered, the heating pump was introduced into the heating process.
Przedstawiono dwa warianty autonomicznych systemów elektroenergetycznych dla budynków jednorodzinnych oparte na wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii. System pierwszy polega na fotoelektrycznej konwersji energii promieniowania słońca na energię elektryczna, natomiast system drugi na konwersji energii kinetycznej wiatru na energię elektryczną. Przedstawiono zależność mocy i powierzchni fotoogniw oraz przybliżoną moc elektrowni wiatrowej przy określonej prędkości wiatru, od dobowego zapotrzebowania na energię elektryczną, a także zależność pojemności akumulatorów energii elektrycznej do gromadzenia produkowanej energii przez system fotowoltaiczny lub turbinę wiatrową.
EN
The paper presents two variants of autonomic electroenergetic systems for detached houses based on the use of renewabie energy sources. The first system is based on the photoelectrical conversion of solar radiation energy into electrical energy, however the other system on the conversion of wind kinetic energy into electrical energy. The paper presents relationship power and area of photovoltaics and the approximate power of the wind turbine at a given wind speed, the daily demand for electricity, and relationship capacity of electrical energy accumulators for the collection of produced energy by photovoltaic system or wind turbine.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Artykuł przedstawia koncepcje budynków posiadających niezależne systemy energetyczne oparte na lokalnych, powszechnie dostępnych odnawialnych surowcach energetycznych. Rozważono urządzenia i technologie energetyczne wykorzystujące fototermiczną i fotowoltaiczną konwersję energii promieniowania słońca oraz konwersję energii kinetycznej wiatru w energię elektryczną. Uwzględniono różne powierzchnie użytkowe budynków i różne zapotrzebowanie na ciepło.
EN
The paper presents the concept of buildings with the independent energetic systems based on the local renewable energy resources universally available. The energetic devices and technologies using the photothermal and photovoltaic conversion of solar energy and the conversion of wind kinetic energy into electricity were considered. The various floorages of the buildings and the different demand for heat were taken into consideration.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono ocenę efektywności ekonomicznej inwestowania w elektrownię wiatrową, ogniwa fotowoltaiczne oraz kolektory słoneczne o mocy zapewniającej całkowite zapotrzebowanie na energię elektryczną oraz ciepło dla budynku o powierzchni 140 i zapotrzebowaniu na ciepło wynoszącym 100 kWh/(m2źrok), zamieszkałego przez czteroosobową rodzinę.
EN
The paper presents an assessment of economic investment efficiency concerning a wind power plant, photovoltaic cells and solar power collectors. The total demand of 100 kWh a year for electricity and heat is provided for the building of 140 m2 and inhabited by a family of four persons.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono analizę możliwości zapewnienia wszystkich potrzeb energetycznych budynku jednorodzinnego z wykorzystaniem lokalnych, powszechnie występujących źródeł energii, takich jak: energia kinetyczna wiatru oraz energia promieniowania słońca. Ponieważ zachodzi konieczność okresowej akumulacji energii elektrycznej oraz ciepła określono niezbędną pojemność akumulatorów do ich gromadzenia.
EN
An analysis of the ability to meet all energy needs of a single-family building is presented taking into account local, commonly occurring energy sources such as the kinetic energy of the wind and radiation energy of the sun. As there is a necessity of temporary accumulation of electricity, the paper determines respective capacity of the battery.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule rozważono możliwości wykorzystania do celów grzewczych podstawowych źródeł energii odnawialnej: energię promieniowania słonecznego (konwersja Ibtotermiczna oraz fotoelektryczna) i energię wiatru. Obliczono koszt wytwarzania 1 kWh energii elektrycznej w źródłach o różnych mocach i pracujących przy różnych lokalnych zasobach energii wiatru oraz różnych systemów fotowoltaicznych, a także koszt 1 kWh ciepła uzyskiwanego z różnych kolektorów. Następnie, porównano koszty pozyskiwania ciepła ze źródeł odnawialnych oraz ciepła wytwarzanego w źródłach konwencjonalnych ze spalania węgla, oleju, drewna oraz gazu ziemnego.
EN
The possibility of using the main renewable energy sources for heating purposes are discussed in the paper. They include solar radiation energy (photothermal and photoeleetrie con-version) and wind energy. The lkWh of eleetrie energy in the sources with various powers has been calculated taking into account various local wind energy resources and photovoltaic systems. The cost of 1 kWh of heat for different collectors has also been determined. Next, the costs of heat cxtraction from renewable sources and conventional sources (coal, oil, timber and natural gas) are compared.
W referacie przedstawiono wyniki analizy możliwości wykonania budynku niezależnego energetycznie to znaczy budynku funkcjonującego bez konieczności korzystania z wewnętrznych źródeł energii tak elektrycznej jak i ciepła. W celu pozyskiwania energii elektrycznej uwzględniono dwa źródła: fotoelektryczną konwersję energii promieniowania słońca i energię kinetyczną wiatru. W celu zapewnienia zapotrzebowania na ciepło uwzględniono fototermiczną konwersję energii promieniowania słońca. Tak w przypadku energii elektrycznej jak i ciepła uwzględniono okresową akumulację i odzysk nośników energii. Rozważany budynek posiadał standardową konstrukcję cieplną i zapotrzebowanie na energię na poziomie określonym normami. Przeprowadzono również analizę efektywności ekonomicznej inwestycji i eksploatacji budynku z punktu widzenia wskaźników ekonomicznych. Koszt pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych jest znikomy ( jedynie koszty eksploatacji). W tej sytuacji, do określenia wskaźników ekonomicznych, jako koszty bieżące funkcjonowania instalacji przyjęto koszt inwestycji rozłożony jednakowo na wszystkie lata żywotności urządzeń.
EN
The study summarises the attempts to design an energetically self- sufficient building, that is one where no internal energy sources are required to provide electricity or heat. Two sources of electricity are investigated: photo - voltaic conversion of solar radiation and kinetic energy of wind. To provide heat, the photo- voltaic conversion of solar energy is explored. In electricity and heat generation, the periodic accumulation and recovery of the energy carriers are considered. The analysed building has a standardised thermal structure and the energy demand is specified by the relevant standards. The cost- efficiency analysis is performed, covering the investment and maintenance costs from the standpoint of economic performance Costs of energy generation from renewable sources are negligible (maintenance costs only) . In the financial analysis, the current maintenance costs are taken as the investment costs uniformly distributed over all the years of the service life of the installations.
The influence of the constructional parameters as well as the conditions of work of the wind power station on the economical rates of the production of energy were analysed in this paper. The constructional parameters were the following: the diameter of the rotor of the power station, the height of gondola (the axis of the rotor),the power of the installed generator (the installed power). Among the conditions of work the medium-annual wind speed was taken into account the size of production of energy was also considered, treating the following dimensions as the variable parameters when the remaining sizes were solid. After composition of size of the production of energy for some cases, the economical analysis was conduce The time of return of investment in the wind power station was also estimated, accepting the current prices of energy.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono średni roczny koszt ogrzania budynku mieszkalnego o powierzchni 100 m2 usytuowanego na terenie nieosłoniętym o średniorocznej prędkości wiatru wynoszącej 6 m/s. W przeprowadzonej analizie uwzględniono cztery sposoby ogrzewania domu: energią elektryczną, gazem ziemnym, drewnem oraz olejem opałowym. Następnie, dla tak pozyskanego ciepła obliczono cenę 1 kWh, żeby następnie porównać ją z ceną jednostki ciepła pozyskanego z elektrowni wiatrowej (EW).
EN
The mid-year heating cost is presented concerning a residential building with the surface of 100 m2 and situated at the open area where mid-year wind velocity amounts to 6 m/s. The four heating methods have been taken into account in the analysis, including the electric power, natural gas, timber and heating oil. Next, the cost of 1 kWh of the heating energy has been calculated and compared with the price of the heat unit, achieved from a wind power station (EW).
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the first part of the paper the possibilities of using basic renewable energy sources for heating purposes are discussed, i.e. energy of solar radiation (the conversion of heat radiation and the photoelectric conversion) and wind energy. The possibilities to achieve thermal power of each of these sources separately, the availability of power gaining and the possibilities and efficiency of its storage are discussed. The economic indicators of heat gaining are calculated for each of these sources. In the second part the possibilities of the cooperation of heat sources are discussed, i.e. the hybrid heating system. In the third part the economic indicators of heat gaining from different sources are presented. The exemplary hybrid system is also analysed with respect to economics. In the fourth part the economic indicators of heat gaining from renewable sources are compared with the economic indicators of heat gaining from conventional sources (coal, municipal enterprise of heat power engineering, wood, natural gas).
PL
W części pierwszej referatu rozważono możliwości wykorzystania dla celów grzewczych podstawowych źródeł energii odnawialnej to znaczy energię promieniowania słońca (konwersję ciepła ii promieniowania oraz konwersję fotoelektryczną) i energię wiatru. Rozważono możliwości pozyskiwania mocy cieplnej każdego z tych źródeł oddzielnie, dyspozycyjność pozyskiwania mocy oraz 5 możliwości i sprawność jej magazynowania. Wyliczono wskaźniki ekonomiczne pozyskiwania iii ciepła dla każdego z tych źródeł. W części drugiej rozważono możliwości współpracy źródeł ii ciepła to znaczy hybrydowe układy grzewcze W części trzeciej przedstawiono wskaźniki ekonomiczne pozyskania ciepła z różnych źródeł. Przeanalizowano również pod względem ekonomicznym przykładowy układ hybrydowy. W części czwartej wskaźniki ekonomiczne pozyskania ciepła ze źródeł odnawialnych porównano ze wskaźnikami ekonomicznymi pozyskiwania ii ciepła ze źródeł konwencjonalnych (węgla, MPECu, drewna, gazu ziemnego).
W artykule przedstawiono wyniki badań współczynnika oporu aerodynamicznego przeprowadzonych na nieskończenie długim płacie (pominięto efekty brzegowe), przy różnych wartościach chropowatości tego płata. Badania te zostały przeprowadzone w tunelu aerodynamicznym o obiegu otwartym, przy wykorzystaniu metody cienia aerodynamicznego, czyli ubytku pędu. Dla wyznaczenia wartości współczynnika oporu modelu płata należało określić doświadczalnie rozkład ciśnienia dynamicznego w przekroju poprzecznym położonym za tym ciałem. Do pomiaru ciśnienia dynamicznego wykorzystano sondę Prandtla połączoną z mikromanometrem. Przyjęto, że potrzebna w obliczeniach wartość ciśnienia dynamicznego w strumieniu niezakłóconym jest równa maksymalnej wartości ciśnienia dynamicznego w przekroju pomiarowym. Następnie wykorzystując odpowiednie wzory obliczono C[x]. W trakcie wyznaczenia C[x] zmianie ulegały następujące parametry: kąt natarcia [alfa], chropowatość względna powierzchni płata R, liczba Reynoldsa. Wyniki badań przedstawione zostały w formie wykresów pokazujących zależność współczynnika oporu C[x] od kąta natarcia przy tych samych liczbach Reynoldsa z chropowatością względną jako parametrem rodziny krzywych. Na podstawie tych wykresów widać wyraźnie, że wzrost liczby Re ma niewielki wpływ na C[x], ale wzrost chropowatości ma wielki wpływ na C[x].
EN
The results of research of the aerodynamic resistance coefficient done on an infinite-long blade (peripheral effects have been disregarded) with various values of roughness of this blade have been presented in the paper. The research has been done in a wind tunnel with open cycle using a wake method i.e. a momentum decrement. To determine a value of the aerodynamic resistance coefficient of the blade, it was necessary to define by experiment a pressure distribution at a cross section located behind the object. A Prandtl probe connected to a micro-manometer has been used for measurement of a dynamic pressure. It has been assumed that a value of a dynamic pressure in an undisturbed stream to be needed for calculations is equal to a maximum value of a dynamic pressure at a measuring section. And next applying suitable formulae, there has been calculated C[x]. In the process of calculation of C[x] there were changing the following parameters: angle of incidence [alfa], relative roughness of the blade surface R, Reynolds number. The results have been presented at the form of diagrams showing a dependence of the resistance coefficient C[x] on the angle of incidence for the same Reynolds numbers and the relative roughness being a parameter of a family of curves. On the basis of these diagrams one can see clearly, that the increase in the Reynolds number has an insignificant impact on the C[x], but the increase in the roughness has a great impact on it.