Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analiza możliwości wykorzystania mikrokogeneracji w budownictwie mieszkaniowym

Kondraciuk Monika, Kurowski Krystian

Rynek Instalacyjny

|

2019

|

Nr 6

52--59

PL

W artykule przedstawiono podstawowe zagadnienia dotyczące skojarzonej produkcji energii elektrycznej oraz cieplnej z wykorzystaniem układu micro-CHP. Analizie poddano możliwość zastosowania układu mikrokogeneracji w obiektach mieszkalnych na podstawie przykładowego budynku wielorodzinnego. Zaproponowano metodologię doboru jednostki kogeneracyjnej z uwzględnieniem ograniczeń związanych z jej wykorzystaniem, przeprowadzono też symulację zużycia energii w budynku.

EN

The article presents the basic issues related to combined production of electricity and heat using the micro-CHP system. The publication is considering the possibility of using a micro-cogeneration system in buildings residential and analysis for an example of a multi-family building. The methodology for selecting a cogeneration unit from taking into account restrictions related to the use and conducted simulation of energy use in the building.

2

Experimental investigation on a rotodynamic pump operating in the cogeneration system with a low-boiling working medium

Kaczmarczyk T., Żywica G., Ihnatowicz E.

Transactions of the Institute of Fluid-Flow Machinery

|

2016

|

nr 134

63--87

EN

The article presents the research carried out on the circulating rotodynamic pump (peripheral pump) operating in the organic Rankine cycle with or without regeneration. The low-boiling solvent HFE7100 was used as the working ﬂuid. Its boiling point is around 61 ◦C at atmospheric pressure. An expansion valve, which simulated the operation of an expansion machine, was used to load the tested pump. The ﬂow characteristics were given for the working media: a solution of glycol and HFE7100 in the condenser, thermal oil and HFE7100 in the evaporator and HFE7100 in the regenerator. The research results concerning the PK70 pump operating in an ORC cycle are reported for the HFE7100 temperature range 15-60 ◦C and the dynamic viscosity range of 0.132 to 0.66 mPas. The maximum ﬂow rate and pressure of the pump during its operation in the ORC system were assessed. The analysis of the results demonstrates that the maximum eﬃciencies of the pump operating with or without regeneration were 44% and slightly below 37%, respectively. The impact of the selected physicochemical parameters of the working mediums on the pressure drops occurring in the ORC cogeneration installation was discussed. Based on the research conducted and the measurement results, the possibility to apply a PK70 unit as a circulating pump for the working medium in an ORC cycle was checked.

3

Selected aspects of the design and operation of the first Polish residential micro-CHP unit based on solid oxide fuel cells

Kupecki J., Skrzypkiewicz M., Stefański M., Stępień M., Wierzbicki M., Golec T.

Journal of Power Technologies

|

2016

|

Vol. 96, nr 4

270--275

EN

The first Polish micro-combined heat and power unit (micro-CHP) with solid oxide fuel cells (SOFC) was designed and constructed in the facilities of the Institute of Power Engineering in Warsaw. The system was launched in September 2015 and is under investigation. At the current stage the unit is customized to operate on a pre-treated biogas. Adaptation of the fuel processing system, which is based on a steam reformer, makes it possible to utilize other gaseous and liquid fuels, including natural gas. The electric and thermal output of the system, up to 2 kW and about 2 kW, respectively, corresponds to the typical requirements of a detached dwelling or a small commercial site. Functionality of the system was increased by engaging two separate start-up modules, which are used for preheating the system from a cold state to the nominal working conditions. The first module is based on a set of electric heaters, while the second module relies on an additional start-up burner. The startup of the system from ambient conditions up to a thermally self-sufficient stage takes about 7 hours using the electric preheaters mode. Output residual heat was used to heat water to a temperature of about 50°C. The temperature of the flue gases at the inlet to the hot water tank was measured at approximately 300°C. Steam reforming of the biogas was performed by delivering deionized water to the steam reformer in order to maintain the S/C ratio at a range of 2–3.5. Selected aspects of the design and construction as well the first operational experiences are presented and discussed. The numerical modeling methodology is presented as a complimentary tool for system design and optimization.

4

Gazowy kocioł kogeneracyjny – badania prototypu

Wajs J., Mikielewicz D., Woźnowska M.

Instal

|

2016

|

nr 1

11--17

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań prototypowej parowej mikrosiłowni ORC zintegrowanej z kotłem gazowym. Jest to pierwsze w Polsce tego typu urządzenie w skali „domowej”, uhonorowane złotym medalem na targach Technicon Innowacje 2014. Pozwala realizować kogeneracyjną produkcję ciepła i energii elektrycznej w aspekcie pokrycia potrzeb indywidualnego gospodarstwa domowego. Domowy kocioł gazowy doposażony w układ realizujący obieg parowy z alkoholem etylowym jako czynnikiem roboczym zasługuje na miano kotła przyszłej generacji. Innowacyjność urządzenia wynika z integracji modułu ORC z konwencjonalnym kotłem gazowym, kompaktowości autorskich rozwiązań mikroturbiny parowej oraz parownika i skraplacza. W zamyśle twórców produkowana w mikrosiłowni energia elektryczna może być konsumowana w ramach potrzeb własnych użytkownika bądź sprzedawana do sieci elektroenergetycznej, dzięki czemu użytkownik instalacji stanie się prosumentem.

EN

In this paper the results of investigations conducted on the prototype of vapour driven micro-CHP unit integrated with a gas boiler are presented. Up to now, it is the only system in Poland for domestic applications, rewarded with gold medal on Technicon Innovation 2014 fair. This system enables cogeneration of heat and electric energy to cover an energy demand of household. House gas boiler, additionally equipped with a system of vapour cycle based on the ethanol can be treated as future generation boiler. The innovative character of this prototype is coming from the integration of CHP unit with a conventional gas boiler and small size of self-designed vapour microturbine, evaporator and condenser. The idea of such system is to produce electricity for household demand or for selling it to electric grid – in such situation the system user will became the prosumer.

5

Experimental investigation of domestic micro-CHP based on the gas boiler fitted with ORC module

Wajs J., Mikielewicz D., Bajor M., Kneba Z.

Archives of Thermodynamics

|

2016

|

Vol. 37, no. 3

79--93

EN

The results of investigations conducted on the prototype of vapour driven micro-CHP unit integrated with a gas boiler are presented. The system enables cogeneration of heat and electric energy to cover the energy demand of a household. The idea of such system is to produce electricity for own demand or for selling it to the electric grid – in such situation the system user will became the prosumer. A typical commercial gas boiler, additionally equipped with an organic Rankine cycle (ORC) module based on environmentally acceptable working fluid can be regarded as future generation unit. In the paper the prototype of innovative domestic cogenerative ORC system, consisting of a conventional gas boiler and a small size axial vapour microturbines (in-house designed for ORC and the commercially available for Rankine cycle (RC)), evaporator and condenser were scrutinised. In the course of study the fluid working temperatures, rates of heat, electricity generation and efficiency of the whole system were obtained. The tested system could produce electricity in the amount of 1 kWe. Some preliminary tests were started with water as working fluid and the results for that case are also presented. The investigations showed that domestic gas boiler was able to provide the saturated/superheated ethanol vapour (in the ORC system) and steam (in the RC system) as working fluids.

6

Experiences from operation of various expansion devices in small scale ORC

Mikielewicz D., Wajs J., Mikielewicz J., Kosowski K.

Zeszyty Naukowe. Cieplne Maszyny Przepływowe - Turbomachinery / Politechnika Łódzka

|

2014

|

nr 145

95--96

EN

The main aim of this paper was to present various expansion devices for an application in the small scale ORC system. The investigations were carried out in two parallel directions. One direction was to design and construct a device dedicated to the analyzed ORC system. The second direction was to adapt existing expansion devices for the needs of the analyzed ORC system. Four various devices were described and presented together with the experimental results. The most promising seemed to be the vapour microturbine which was built from the beginning as the device ORC system oriented.

7

Badania silnika spalinowego ZI zasilanego gazem ziemnym do zastosowań w mikrokogeneracji

Przybyła G., Postrzednik S.

Instal

|

2014

|

nr 5

14--19

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych silnika spalinowego o zapłonie iskrowym, zasilanego stechiometryczną oraz ubogą mieszanką gazu ziemnego z powietrzem. Przeprowadzono obliczenia wartości opałowej mieszanki gazowo-powietrznej w szerokim zakresie zmienności stosunku nadmiaru powietrza. Badaniom podlegał silnik spalinowy małej mocy. Standardowo ten typ silnika stosowany jest w przemyśle motoryzacyjnym, a ze względu na niską cenę zakupu oraz koszty eksploatacji może znaleźć zastosowanie w układach kogeneracyjnych małej mocy. Głównym celem niniejszej pracy jest określenie parametrów energetycznych silnika oraz jego oddziaływania na środowisko podczas spalania mieszanek ubogich gazu ziemnego. Zaobserwowano wyraźny wpływ stosunku nadmiaru powietrza na parametry energetyczne oraz ekologiczne silnika spalinowego zasilanego gazem ziemnym GZ50. Wartość sprawności energetycznej wzrasta niespełna o ok. 2 punkty procentowe przy zmianie wartości stosunku nadmiaru powietrza od mieszanki stechiometrycznej do wartości λ=1,5.

EN

In this paper the experimental results of SI engine fuelled with lean mixture of natural gas are presented. the calculations of the calorific value of air-gas mixtures in a wide range of the excess air ratio variation has been done.The experiments were carried out on the petrol engine with a low engine displacement. Typical SI engine was selected in order to evaluate the potential application of gaseous fuel (i.e. natura gas). These types of engines are available on a wide scale and commonly used in automotive sector because of the low purchase price and operating costs. It is expected that after minor modifications, the engine can easily operate in micro CHP system. The main goal of this work is to determine the performance of the engine and its impact on the environment during the combustion of the lean natural gas mixtures. There was a clear effect of excess air ratio on the performance and environmental impact of internal combustion engine powered by natural gas GZ50. The engine efficiency increase about 2 percentage points when changing the value of the excess air ratio of the mixture to the stoichiometric λ=1.5.

8

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.

9

Method of the fuel dosage management in the direct-injection system of the internal-combustion engine in the cogeneration unit

Juda Z., Marek W.

Combustion Engines

|

2013

|

R. 52, nr 3

691--695

EN

In the article a description of the concept and results of the chosen research works concerning the application of the control system and dosages of fuel to the system of the pneumatic injection were presented, as electronically controlled electromagnetic dispenser. The described concept is directed at the extension of the possibility of applying a distributor less pneumatic injection system in internal-combustion engines. In the system which is an object of the interest of authors, the satisfying invariability (from a point of view of the criterion of the toxicity of the exhaust gasses) doses of fuel to the working cycle of the engine, is connected with the issue of the stabilization of the value pressure in a gas pipe of the system of pneumatic injection (where a fuel is being dosed to). Preliminary studies showing that this natural changeable value of pressure in combination with the proper selection of the moment and the time of fuel dosage, can be used as the regulating factor (in the real time) of fuel dose to the cycle.

PL

W artykule przedstawiono opis koncepcji oraz wyniki wybranych prac badawczych dotyczących aplikacji układu sterowania i dawkowania paliwa do systemu wtrysku pneumatycznego jako sterowanego elektronicznie dozownika elektromagnetycznego. Opisywane rozwiązanie ukierunkowane jest na rozszerzenie możliwości stosowania bezrozdzielaczowych układów wtrysku pneumatycznego w tłokowych silnikach spalinowych. W układzie, który jest przedmiotem zainteresowania autorów zadowalająca powtarzalność (z punktu widzenia kryterium toksyczności spalin) dawki paliwa na cykl roboczy silnika, związana jest z zagadnieniem stabilizacji wartości przeciwciśnienia w przewodzie gazowym systemu wtrysku pneumatycznego, (do którego dawkowane jest paliwo). Wstępne prace studialne wykazały, że ta naturalna zmienna wartość przeciwciśnienia w połączeniu z odpowiednim doborem chwili i czasu dawkowania paliwa mogą być wykorzystane jako czynnik regulujący (w czasie rzeczywistym) dawkę paliwa na cykl.

10

Mathematical model of a plate fin heat exchanger operating under solid oxide fuel cell working conditions

Kupecki J., Badyda K.

Archives of Thermodynamics

|

2013

|

Vol. 34, no. 4

3--21

EN

Heat exchangers of different types find application in power systems based on solid oxide fuel cells (SOFC). Compact plate fin heat exchangers are typically found to perfectly fit systems with power output under 5 kWel. Micro-combined heat and power (micro-CHP) units with solid oxide fuel cells can exhibit high electrical and overall efficiencies, exceeding 85%, respectively. These values can be achieved only when high thermal integration of a system is assured. Selection and sizing of heat exchangers play a crucial role and should be done with caution. Moreover, performance of heat exchangers under variable operating conditions can strongly influence efficiency of the complete system. For that reason, it becomes important to develop high fidelity mathematical models allowing evaluation of heat exchangers under modified operating conditions, in high temperature regimes. Prediction of pressure and temperatures drops at the exit of cold and hot sides are important for system-level studies. Paper presents dedicated mathematical model used for evaluation of a plate fin heat exchanger, operating as a part of micro-CHP unit with solid oxide fuel cells.

11

Selection of a fuel processing method for SOFC-based micro-CHP system

Kupecki J., Jewulski J., Badyda K.

Rynek Energii

|

2011

|

Nr 6

157-162

EN

. Micro-scale CHP (Combined Heat and Power) system based on SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) was investigated. Operation principle of power unit with electrical power output of 0.7 - 3 kW fed by biogas is given. Authors present requirements for fuel processing for discussed unit. Three different technologies were analysed, namely CPOX (Catalytic Partial Oxidation), autothermal- and steam reforming. Advantages and dissadvantages of considered techniques are summarized and presented. Numerical modeling with ASPEN Plus engineering software was performed, and through calculations, steam reforming with recirculation of anode-depleted gases was pointed as a optimal fuel processing technology for the application. Preliminary configuration of the invesitgated power system achieved electrical efficiency of 38.8% with overall system efficiency of 67.8%. Analysed power unit is an example of highly efficient system for distributed energy generation.

PL

Jednostka generująca energię elektryczną i ciepło, oparta na wysokotemperaturowym ogniwie paliwowym o elektrolicie w postaci tlenków stałych, była obiektem analizy. Przedstawiona została zasada działania układu mikro, o mocy zainstalowanej 0,7-3 kW w różnych konfiguracjach. Analizie poddane zostały technicznie możliwe do realizacji układy przygotowania paliwa w wybranej aplikacji. Przedstawiono optymalne konfiguracje dla wybranych paliw, pozwalające osiągnąć najwyższą sprawność. Na podstawie dostępnej literatury oraz obliczeń w środowisku ASPEN Plus stwierdzono, iż proces reformingu parowego pozwoli uzyskać najlepsze parametry pracy dla jednostki zasilanej biogazem. Na podstawie wymagań i parametrów stworzony został model układu oraz określone zostały teoretyczne osiągi wstępnej konfiguracji. Praca poświęcona jest wysokosprawnym układom kogeneracyjnym małej skali w aspekcie generacji rozproszonej.

12

Design of module-based controller for solar micro combined heat and power technology

Mazurek W., Świeboda T., Malinowski M.

Computer Applications in Electrical Engineering

|

2010

|

Vol. 8

161--173

EN

Control and Data Acquisition System for the micro-CHP unit has been designed as a new approach to the microgeneration system supplied by energy of the Sun. This paper describes only the part of the system which is intended for controlling and measurement data collecting. Owing to the Unit, in a households, radiation absorbed by collectors can be used for heating of water, generation of electricity or obtaining the cold for air-conditioning. This top-down engineering approach are implemented by three independent subsystems. In order to manage whole station Programmable Automation Controller has been mounted. The System equipped in a proper number of flow meters, pressure and temperature sensors and liquid pumps according to an algorithm is able to control the heat distribution, calculate thermal power display these data and actual state of the unit. In addition, using LabVIEW software special programs have been written. These programs make possible to display and control states of the Unit. The entire controlling system is supplied by the 1 kW using PV Panels Subsystem. In case of the sun’s energy is not suficient, the PV system has an ability of over-switching on supply from the power network.

13

Analysis of working parameters of a small spark ignition internal combustion engine with a power regulation system by use of exhaust gases recirculation

Marek W.

Silniki Spalinowe

|

2009

|

R. 48, SC2

202--207

EN

The paper presents a power regulation system for an internal combustion engine cogeneration system that will allow implementation of a regulatory system by use of exhaust gases recirculation and quick regulatory procedures based on combined measurements of mass air flow rate in the inlet part with dynamic development of the revised pulse control (injection) as a function of engine load. The propulsion system of CHP where stabilization of rotational speed of the power receiver is required on easy way of dose correlation as a function of fuel load, satisfying the requirements of the speed regulator, can be obtained. The main criteria of the control system configuration associated with the charge exchange process, taking into consideration, on the one hand, energy demands of the diving system, and, on the other hand, ensuring minimalization of toxic components in exhaust gases. Conclusions drawn form investigations of the test engine with a power regulation system by use of exhaust gases recirculation will be formulated on the basis of a comparative survey (analysis) with parameters of a small engine Z1 with carburetor and fuel injection powered (fueled) with a homogeneous mixture of differentiated composition (approximately stechiometric for fuel injection) without exhaust gases recirculation. Works on this system are still in progress but the results obtained so far indicate aimfulness of their publication.

PL

W referacie będzie zaprezentowany układ zasilania tłokowego silnika spalinowego do układu kogeneracyjnego, który umożliwi wdrożenie systemu regulacji mocy przy zastosowaniu recyrkulacji spalin i szybkich procedur regulacyjnych, opartych na powiązaniu pomiarów masowego natężenia przepływu ładunku powietrza w układzie dolotowy, z dynamicznym wypracowywaniem skorygowanego impulsu sterującego (czasu wtrysku) jako funkcji obciążenia silnika. W układzie napędowym kogeneratora, gdzie wymagana jest stabilizacja prędkości obrotowej odbiornika mocy, będzie można uzyskać w prosty sposób korekcję dawki paliwa jako funkcji obciążenia, spełniającą wymagania regulatora jednozakresowego. Będą przedstawione główne kryteria konfiguracji systemu sterowania związane z problematyką procesu wymiany ładunku, uwzględniające z jednej strony energetyczne zapotrzebowanie układu wymuszającego, z drugiej zaś strony zapewniające minimalizację zawartości toksycznych składników w spalinach. Wnioski z przeprowadzonych badań silnika z systemem regulacji mocy przy zastosowaniu recyrkulacji spalin zostaną sformułowane na podstawie analizy porównawczej ze wskaźnikami pracy małego silnika ZI z gaźnikiem oraz wtryskiem paliwa, zasilanego homogeniczną mieszanką o zróżnicowanym składzie (stechiometrycznym w przybliżeniu dla zasilania wtryskowego) bez recyrkulacji spalin. Prace nad ww. układem są jeszcze w trakcie realizacji, ale uzyskane dotąd wyniki wskazują na celowość ich publikacji.