Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Silnik Stirlinga jako element układów mikrokogeneracyjnych

Wołowicz Marcin

Rynek Energii

|

2020

|

Nr 5

27--32

PL

W artykule zaprezentowano silnik Stirlinga jako element układów mikrokogeneracyjnych. Opisano zasadę działania silnika Stirlinga oraz przedstawiono jego zalety w stosunku do innych silników cieplnych w kwestii wykorzystania go jako elementu układu mikrokogeneracyjnego. Te zalety to przede wszystkim możliwość pracy na dowolnym paliwie, tzn. wykorzystanie ciepła wygenerowanego w dowolny sposób. Najpopularniejsze układy zawierające silnik Stirlinga to układy zasilane paliwem gazowym. Ma to swoje uzasadnienie w łatwiejszej konstrukcji palnika, który lepiej przekazuje ciepło do głowicy silnika Stirlinga. Układy na paliwo stałe wymagają bardziej rozbudowanych konstrukcji wymienników przekazujących ciepło do głowicy silnika co zaprezentowana na przykładach w niniejszym artkule. Przedstawiono również przykładowe komercyjne układy tak na paliwo stałe jak i gazowe.

EN

The article presents the Stirling engine as an element of microcogeneration systems. The principle of operation of the Stirling engine is described and its advantages over other heat engines are presented in terms of its use as an element of a microcogeneration system. These advantages include, first of all, the possibility to work with any fuel, i.e. the use of heat generated in any way. The most popular Stirling engine systems are gas fueled systems. This is due to the much simple design of the burner, which better transfers heat to the Stirling engine heat acceptor. Solid fuel systems require more elaborate heat exchanger designs to transfer heat to the heat acceptor head as shown in the examples in this article. Examples of commercial systems for both solid fuel and gas are also presented.

2

Ewaluacja układu mikrokogeneracyjnego współpracującego z zasobnikiem energii elektrycznej

Uchman Wojciech, Kotowicz Janusz

Rynek Energii

|

2020

|

Nr 4

38--43

PL

W artykule poruszono możliwość potencjalnej integracji gazowego układu mikrokogeneracyjnego z magazynem energii elektrycznej. Obliczenia wykonano z wykorzystaniem przygotowanego modelu matematycznego dla przykładowego konsumenta – mieszkańców domu jednorodzinnego. Model oparty jest o wyniki badań eksperymentalnych. Rezultaty wskazują na bardzo korzystny efekt implementacji zasobnika energii elektrycznej z punktu widzenia konsumpcji własnej oraz wzrostu potencjalnej samowystarczalności energetycznej. Wzrost samodzielnego pokrycia zapotrzebowania na elektrycz-ność przy zastosowaniu zasobnika o pojemności 5 kWh w porównaniu do konfiguracji podstawowej (bez zasobnika) wynosi 100% dla analizowanego przypadku.

EN

In the article the integration of gas-fueled micro-cogeneration device with electrical energy storage is dis-cussed. The experimental data-based model was developed. The calculations were performed for one-family household. Presented results show very beneficial effect of the implementation of the electricity storage from the point of view of self-consumption and the increase of potential energy self-sufficiency. The increase in self-coverage of electricity demand when using a 5 kWh storage buffer compared to the basic configuration (without the electricity storage) is 100% for the analyzed case.

3

Analysis of a micro oxy gas turbine for variable oxidizer and fuel parameters

Nowak Wojciech, Złotkowski Mikołaj, Alharbi Ahmed A.

Rynek Energii

|

2020

|

Nr 3

74--78

EN

The article describes the behavior of a micro oxy gas turbine after replacing the nitrogen with carbon dioxide. The accurate simulation of the oxy turbine behavior is of great importance to understand its performance under a variety of operational parameters. This work presents combustion analysis for the comprehensive simulation of a micro oxy gas turbine

PL

Artykuł przedstawia rezultaty analizy pracy turbiny gazowej dla mieszanki gdzie udział azotu został zastąpiony przez dwutlenek węgla. Zamiana gazów pozwoliła uelastycznić pracę zespołu turbiny oraz uzyskać czystsze, bardziej bogate w CO2 spaliny, jednocześnie spadło zużycie paliwa niezbędne do wygenerowania tej samej mocy na wale, wadą może okazać się wymóg posiadanie źródła z czystego tlenu co też jest powiązane z możliwością uzyskania czystszych spalin na wyjściu z turbiny.

4

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.

5

Economic effectiveness evaluation of the free piston Stirling engine-based micro-combined heat and power unit in relation to classical systems

Uchman Wojciech, Remiorz Leszek, Kotowicz Janusz

Archives of Thermodynamics

|

2019

|

Vol. 40, no 1

71--83

EN

In this article, a comparison of economic effectiveness of various heating systems dedicated to residential applications is presented: a natural gas-fueled micro-cogeneration (micro-combined heat and power – µCHP) unit based on a free-piston Stirling engine that generates additional electric energy; and three so-called classical heating systems based on: gas boiler, coal boiler, and a heat pump. Calculation includes covering the demand for electricity, which is purchased from the grid or produced in residential system. The presented analyses are partially based on an experimental investigation. The measurements of the heat pump system as well as those of the energy (electricity and heat) demand profiles in the analyzed building were conducted for a single-family house. The measurements of the µCHP unit were made using a laboratory stand prepared for simulating a variable heat demand. The overall efficiency of the µCHP was in the range of 88.6– 92.4%. The amounts of the produced/consumed energy (electricity, heat, and chemical energy of fuel) were determined. The consumption and the generation of electricity were settled on a daily basis. Operational costs of the heat pump system or coal boiler based heating system are lower comparing to the micro-cogeneration, however no support system for natural gas-based µCHP system is included.

6

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.

7

Stirling engine integrated with thermal energy storage as residential cogeneration system

Remiorz E., Kotowicz J., Grzywnowicz K., Uchman W.

Rynek Energii

|

2018

|

Nr 2

78--85

EN

The article presents the calculations of the micro-cogeneration unit based on beta Stirling engine combined with thermal energy storage. The heat accumulation technologies and materials are briefly described. The mathematical model of the engine and assumption about its possible regulation allowed to determine three operating modes. It was adopted to analysis for as heat source for a 266 m2 detached house. Analysis was performed for four reference days with various average daily ambient temperature, which differ significantly with the heat demand. The heat demand profiles were determined experimentally. The analysis concerned three different operation strategies, which all of them were following the thermal load. The overall operating efficiency varied in the range of 89.9 – 92.0%.

PL

Artykuł przedstawia obliczenia układu mikrokogeneracyjnego bazującego na silniku Stirlinga typu beta, który został zintegrowany z zasobnikiem ciepła. Scharakteryzowano technologie oraz materiały wykorzystywane do magazynowania ciepła. Model matematyczny silnika oraz założenie regulacji mocy w wybranym zakresie pozwoliły na wyznaczenie trzech trybów pracy układu, który w przedstawionej analizie pracował jako źródło ciepła dla domu jednorodzinnego o powierzchni 266m2. Analizę przeprowadzono dla czterech referencyjnych dni, które różniły się średnią dzienną temperaturą otoczenia oraz wielkością zapotrzebowania na ciepło. Profile zapotrzebowania na energię wyznaczono eksperymentalnie. W obliczeniach uwzględniono trzy strategie pracy układu – priorytetem wszystkich było pokrycie zapotrzebowania na ciepło. Ogólna sprawność operacyjna układu wahała się w zakresie 89.9-92.0%.

8

Pomiary na stanowisku laboratoryjnym układu mikrokogeneracyjnego z silnikiem Stirlinga zasilanym gazem ziemnym

Kotowicz J., Remiorz L., Uchman W.

Rynek Energii

|

2018

|

Nr 5

30--35

PL

W pracy przedstawiono pomiary mocy cieplnej układu mikrokogeneracyjnego wykonane z wykorzystaniem stanowiska badawczego, które znajduje się w Instytucie Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Śląskiej. Zaprezentowano pracę układu dla zróżnicowanych profili odbioru ciepła oraz uwzględniono dwie konfiguracje pracy urządzenia: w kogeneracji (z wykorzystaniem silnika Stirlinga) oraz w trybie pracy grzewczej. Pomiary wykonano w zakresie mocy zapotrzebowania na ciepło 0-16 kW. Przedstawiono minimalne obciążenie cieplne pracy układu oraz charakterystyki mocy w badanym zakresie.

EN

This article presents the measurements of the thermal power of the microcogeneration unit. The device is located at the Institute of Power Engineering and Turbomachinery of the Silesian University of Technology. The unit’s operation for modulated heat demand was described. Two configurations of the device’s operation are considered: cogeneration (using the Stirling engine) and thermal system, when only the auxiliary boiler is on. The microcogeneration unit was investigated within the range 0-17 kWth of the heat demand. The minimum operating load and the thermal power characteristics within analyzed range were presented.

9

Projekt i analiza techniczno ekonomiczna hybrydowego systemu energetycznego z długoterminowym magazynem ciepła dla budownictwa jednorodzinnego

Bieranowski J., Chludziński D., Gajo Ł.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2018

|

R. 94, nr 2

174--177

PL

W artykule przedstawiony został projekt hybrydowego układu zasilania dla domu jednorodzinnego. System hybrydowy składa się z układu kogeneracyjnego (micro – CHPH), instalacji słonecznej oraz kondensacyjnego kotła gazowego. Ponadto zastosowano długoterminowy magazyn ciepła oraz akumulator energii elektrycznej. W uproszczonej analizie ekonomicznej przedstawiono czas zwrotu nakładów inwestycyjnych instalacji hybrydowej w porównaniu z eksploatacją instalacji konwencjonalnej zasilanej kotłem gazowym.

EN

This article presents a hybrid supply system project for single-family housing. The hybrid system is composed of a cogeneration system (micro – CHPH), solar installation and gas-fired condensing boiler. Additionally, an extended heat accumulation and electric storage unit were used. A simplified economic analysis presents payback time for hybrid power systems compared to costs of operating conventional gas-fired boilers.

10

Potencjał rozwoju mikrokogeneracji w Polsce

Lis Ł., Siwek T., Sztekler K., Kalawa W.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2018

|

R. 94, nr 4

148--151

PL

Przedstawiony niżej tekst opisuje, możliwości wykorzystania mikrokogeneracji w warunkach polskich. Mikrokogeneracja jest technologią łączącą zalety kogeneracji z rozproszonymi źródłami energii. W artykule ukazane zostały potencjalne ścieżki rozwoju branży, bazujące zarówno na doświadczeniach krajów, gdzie mikrokogeneracji jest znacznie bardziej popularna, jak i na czynnikach krajowych. Przedstawiono wyniki badań mających na celu sprawdzenie poszczególnych parametrów urządzeń mikrokogeneracyjnych i możliwośc jego wykorzystania jako urządzenia szczytowego.

EN

The following text describes the possibilities of using mCHP systems in Poland. Microcogeneration is a technology that combines advantages of CHP and distributed generation. The article present potential development of mCHP based on national factors and experiences of other countries. The aim of studies concerns on designating the relation between the performance characteristics of mCHP and possibilities of use this systems during peak load.

11

Alternative cogeneration thermodynamic cycles for domestic ORC

Mikielewicz D., Wajs J., Mikielewicz J.

Chemical and Process Engineering

|

2018

|

Vol. 39, nr 1

75–-84

EN

The Organic Flash Cycle (OFC) is suggested as a vapor power cycle that could potentially improve the efficiency of utilization of the heat source. Low and medium temperature finite thermal sources are considered in the cycle. Additionally the OFC’s aim is to reduce temperature difference during heat addition. The study examines 2 different fluids. Comparisons are drawn between the OFC and an optimized basic Organic Rankine Cycle (ORC). Preliminary results show that ethanol and water are better suited for the ORC and OFC due to higher power output. Results also show that the single flash OFC achieves better efficiencies than the optimized basic ORC. Although the OFC improves the heat addition exergetic efficiency, this advantage was negated by irreversibility introduced during flash evaporation.

12

Model symulacyjny oraz obliczenia wysokotemperaturowego wymiennika ciepła dedykowanego do pracy w układzie mikrokogeneracyjnym

Król Marcin

Archiwum Instytutu Techniki Cieplnej

|

2018

|

Vol. 5

63--89

PL

Kogeneracja jest to proces zamiany energii chemicznej paliwa na energię mechaniczną, elektryczną, ciepło bądź chłód realizowaną w jednej maszynie lub w zespołach maszyn wzajemnie połączonych ze sobą. Proces ten może być realizowany w dużej skali w konwencjonalnych układach skojarzonych lub w małej lokalnej skali zwanej mikrokogeneracją. Jedną z technologii mikrokogeneracyjnych są układy oparte na silnikach spalinowych. W silnikach istnieje wiele źródeł ciepła, lecz głównie jest to ciepło niskotemperaturowe.W ramach pracy opracowano model obliczeniowy symulujący pracę wymiennika ciepła. Opisano metody obliczeniowe stosowane do szacowania współczynników przenikania ciepła oraz strat ciśnienia. Uzyskano wyniki obliczeń dla stanu nominalnego. Przeprowadzono studium przypadku dla: zmiennych wariantów geometrycznych (zmiana szyku, zmiana średnicy rur, zmiana średnicy płaszcza, zmiana ilości przegród poprzecznych), zmienionego rodzaju paliwa oraz przy zmieniającym się punkcie pracy silnika spalinowego. Uzyskano parametry geometryczne wymiennika do pracy w układach mikrokogeneracyjncyh o niskiej mocy–średnica płaszcza wyniosła 220mm, długość wymiennika 853 mm, liczba rur 87. Wymiennik będzie pracował w zakresie mocy 5-6,5 kW co odpowiada zakresowi regulacji silnika spalinowego. Dodatkowo przeanalizowano możliwości regulacji instalacji pod kątem przepływającego glikolu, dla zachowania stałego przyrostu temperatury w wymienniku. Instalację należy regulować w przedziale 12-18kg/min.

EN

Cogeneration is the conversion process of fuel chemical energy into mechanical, electric, heat or cool produced in one machine or in group with connection between them. This process can be conducted in the large scale in classic CHP units or in the small local scale which is known as microcogeneration. One of microcogeneration technologies are systems based on internal combustion engines. There are various sources of utility heat, but significant amount of them are low temperature heat. In this thesis mathematical model dedicated to simulation heat ex-changer work was created. Calculations used to estimate convective heat transfer coefficient and pressure loses were described and results in nominal state were obtained. Furthermore afew case studies which took under consideration:variable geometrical parameters (pattern change, change of pipe diameter, change of shell diameter, various baffle number), various fuel type andwere conductedin engine different working conditions.Typical parameters for shell and tube dedicated for low power microcogeneration has been obtained–for shell diameter 220 mm, for heat exchanger length 853, and amounts of pipes 87. Heat Exchanger will be working in power range 5-6,5 kW, what is connected with engine regulation range. Additionally regu-lation perspective has been analyzed, when constant temperature growth is needed installation should be regulated in range 12-18 kg/min.

13

Charakterystyki stanów przejściowych silnika Stirlinga z wolnym tłokiem pracującego w układzie mikrokogeneracyjnym

Kotowicz J., Remiorz L., Uchman W.

Rynek Energii

|

2017

|

Nr 4

41--46

PL

W artykule zaprezentowano charakterystyki stanów przejściowych (tj. rozruchu oraz wygaszenia) silnika Stirlinga z wolnym tłokiem, który pracuje w mikrokogeneracyjnym układzie gazowym Vitotwin firmy Viessmann. We wstępie pokrótce opisano budowę silnika oraz etapy jego komercjalizacji. Wskazano obszary zastosowania silnika bezkorbowego w kontekście układów mikrokogeneracyjnych. Opisano stanowisko badawcze, wykorzystane do przeprowadzenia pomiarów wybranych parametrów w trakcie stanów przejściowych. Wyznaczono czasy trwania poszczególnych faz pracy silnika, które mogą mieć istotny wpływ na efektywność układu mikrokogeneracyjnego w okresach obniżonego zapotrzebowania na ciepło.

EN

In the article the basic information concerning the free-piston Stirling engine are presented. Modern type of engine and the stages of commercialization are described as well as the typical microcogeneration applications of the Stirling engine. The experimental setup used for measuring the selected parameters of the transient states of engine operation: start up and the cooling phase. The time of particular phases is measured. The transient states should be concerned during the μCHP installation modeling, because they may significantly influence economic effectiveness of such solutions, especially during the low heat demand periods.

14

Zastosowanie gazowych układów mikrokogeneracyjnych w budownictwie komunalnym

Skorek J.

Instal

|

2017

|

nr 2

5--11

PL

W pracy przedstawiono podstawowe uwarunkowania budowy gazowych układów mikrokogeneracyjnych μCHP o mocach do 1 MWel w budynkach. Skupiono się na układach opartych o silniki tłokowe i mikroturbiny gazowe. Omówiono specyfikę zapotrzebowania na nośniki energii w różnych rodzajach budynków. Przedstawiono eksploatacyjne uwarunkowania doboru układu μCHP pod kątem optymalizacji efektu energetycznego, tzn. przede wszystkim i ekonomicznego. Wskazano na te parametry techniczne, eksploatacyjne i cenowe, które mają największy wpływ na uzyskiwane wskaźniki opłacalności.

EN

Paper presents basic circumstances of instalation gas supplied microcogeneration systems μCHP in buildings. Microcogeneration system based on IC engines and microturbines of nominal electric power up to 1 MWel are considered. Specific features of heat and electricity demand in buildings are discussed. Exploitation aspects of μCHP sizing to obtain optimal technical indices (primary energy savings PES, total efficiency EUF, minimalization of emissions) are then presented. Basic technical, operational and financial parameters which influence economical effects are pointed out and discussed.

15

Skojarzona generacja energii w gospodarstwie domowym

Basiura M.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2017

|

Nr 7

289--291

PL

W artykule poruszono kwestię przydomowej mikrosiłowni kogeneracyjnej, przedstawiając terminologię i podstawowe zagadnienia tej tematyki. Zaprezentowano w sposób przeglądowy trwające od lat w Instytucie Nafty i Gazu – Państwowym Instytucie Badawczym prace nad alternatywnymi źródłami energii. Pokrótce przedstawiono wykonane w roku 2016 stanowisko do badań polowych dostępnego na rynku systemu mikrokogeneracyjnego, o osiąganych mocach umożliwiających wykorzystanie w pojedynczym gospodarstwie domowym. Na łamach artykułu zwrócona została uwaga na obowiązujące akty prawne.

EN

Article introduces the issue of household micro CHP cogeneration system, presenting the terminology and basic issues. Presents in a review ongoing for years in the Oil & Gas Institute – National Research Institute, research on alternative energy sources. Briefly presents made in 2016 y test stand for field tests commercially available CHP system, with energy parameters enabling use in single household. On the pages of the article brought to the attention of the applicable laws.

16

Stanowisko badawcze układu mikrokogeneracyjnego opartego na silniku Stirlinga

Kotowicz J., Uchman W., Janusz-Szymańska K.

Rynek Energii

|

2016

|

Nr 6

70--75

PL

W artykule zaprezentowano stanowisko badawcze instalacji mikrokogeneracyjnej, zbudowanej w Instytucie Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Śląskiej. Układ wyposażony jest w moduł μCHP Vitotwin oraz zasobnik ciepła. Opisano układ pomiarowo-sterujący, który umożliwia symulację zróżnicowanych warunków zewnętrznych, zmiennego obciążenia cieplnego oraz możliwości tworzenia harmonogramu warunków pracy instalacji. Przedstawiono możliwości pomiarowe stanowiska oraz przykładowe charakterystyki pracy elementów układu. Wyznaczono sprawność całkowitą modułu Vitotwin w trakcie siedmiogodzinnego ładowania wodnego zasobnika ciepła, która wynosi 89,33%.

EN

In the article, the research stand of the micro-cogeneration unit based on the free-piston Stirling engine is presented. The bench is located at the Institute of Power Engineering and Turbomachinery of Silesian University of Technology. This system consists of the Vitotwin μCHP module and thermal energy storage tank. The control-measuring system is described in detail. It provides the possibility of simulation of varied outdoor conditions, changing heat demand and creating the schedule of operating conditions. The measuring opportunities and the examples of operating characteristics are presented. The overall efficiency of the Vitotwin unit during seven-hour charging of the water heat storage tank was calculated and it equals 89,33%.

17

Analiza wpływu parametrów eksploatacyjnych na drgania układu mikrokogeneracyjnego

Chmielewski A., Gontarz S., Gumiński R., Mączak J., Szulim P.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2016

|

R. 92, nr 1

45--53

PL

W artykule przedstawiono badania stanowiskowe układu mikrokogeneracyjnego z silnikiem Stirlinga. Zaprezentowano wpływ takich parametrów eksploatacyjnych jak: prąd obciążenia, średnie ciśnienie gazu roboczego, zmianę napięcia na maszynie elektrycznej, którym towarzyszą przyspieszenia drgań korpusu układu mikrokogeneracyjnego. Badania przeprowadzono dla gazu roboczego, którym był azot. Znaczna liczba powtórzeń pozwoliła na opis wyników badań w ujęciu statystycznym z użyciem takich miar jak: kurtoza, wskaźnik zmienności, współczynnik asymetrii a także funkcji gęstości prawdopodobieństwa. Badania pozwalają stwierdzić czy przeprowadzony eksperyment jest powtarzalny oraz jak wybrane parametry eksploatacyjne wpływają na przyspieszenia drgań układu mikrokogeneracyjnego.

EN

The article presents a study on the micro-cogeneration test stand with a Stirling engine. It describes the influence of operating parameters such as load current, average working gas pressure and changes of the voltage of the electrical machine, which is accompanied by body vibration acceleration of the micro-cogeneration system. The study was conducted for the working gas, which was nitrogen. A significant number of repetitions allowed the description of the results of research in statistical terms using measures such as kurtosis, variability index, the skewness and the probability density function. The research allow to conclude whether an experiment is repeatable and how the selected operating parameters affect the acceleration of vibrations of the micro-cogeneration system.

18

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.

19

Model-based research on a micro cogeneration system with Stirling engine

Chmielewski A., Gumiński R., Mączak J., Szulim M.

Journal of Power Technologies

|

2016

|

Vol. 96, nr 4

295--305

EN

One of the elements and purposes of the climate-energy policy of the European Union is to increase the efficiency of conversion of the energy from fossil fuels. Managing high-temperature heat losses which accompany the technological processes, especially in thermal power engineering, serves this goal. An example of effective use of this heat is through the application of distributed generation devices (including: fuel cells, microturbines, and Stirling engines), which produce in combination electric energy, or mechanical energy and heat. This paper presents research into a micro cogeneration system with a Stirling engine, using nitrogen as a working gas. A crucial element of the research is model-based analysis of changes in selected thermodynamic parameters, including among others: pressure change in the working cylinder. The presented comparison of the research results, as well as the results of simulation, effectively support the prediction processes as regards the system.

20

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.