MIKROŹRÓDŁA OŹE W EUROPEJSKICH SYSTEMACH ELEKTROENERGETYCZNYCH INSTALACJE, PROBLEMY, PERSPEKTYWY ROZWOJU Przygotował Krzysztof Laddach 1

Plan Prezentacji Mikroźródło, generacja rozproszona, a SmartGrid Problemy z OŹE Perspektywy rozwoju Energia z: o Słońca  Metoda bezpośrednia – helioelektryczna (fotowoltaiczna) o Biomasy  Biogazownie rolnicze Podsumowanie 2

Mikroźródło, generacja rozproszona, a Smart Grid Mikroźródło - jednostka wytwórcza generacji rozproszonej o stosunkowo niewielkiej mocy nie przekraczającej zazwyczaj 50 kW. Generacja rozproszona – różne definicje, uzależniające od mocy źródła, jak i jego podłączenia, najczęstsza definicja 3

Mikroźródło, generacja rozproszona, a Smart Grid Smart Grid – inteligentna sieć elektroenergetyczna Źródło: 4

Problemy z OŹE Potrzeba przebudowy KSE Wzrost cen energii elektrycznej Spadek cen zielonych certyfikatów Wpływ na gospodarkę szczególnie węglową Spadek rentowności jednostek centralnie dysponowanych -> praca szczytowa i około szczytowa Produkcja energii ciężka do przewidzenia

Magazynowanie energii Zarządzanie popytem np. tańszy prąd w nocy = optymalizacja popytem Budowa mini elektrociepłowni z możliwością sterowania przez operatora Perspektywy rozwoju OŹE

Słońce – metoda helioelektryczna - fotowoltaiczna Zasada działania Instalacje przydomowe: o Podłączona do sieci elektroenergetycznej Główne wady Perspektywy rozwoju 7

Słońce – metoda helioelektryczna - fotowoltaiczna Zasada działania o Generator fotoelektryczny jest przetwornikiem, w którym przy wykorzystaniu efektu fotoelektrycznego zachodzi bezpośrednia zmiana energii promieniowania elektor- magnetycznego na energię elektryczną o Wyróżniamy zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne i zewnętrzne, w fotoogniwach wykorzystuje się wewnętrzne. Polega ono na uwalnianiu elektronów z sieci krystalicznej. Dzięki zastosowaniu złącza półprzewodnikowego typu p-n możliwe jest połączenie tego procesu z obiegiem elektronów w sieci energetycznej. 8

Słońce – metoda helioelektryczna - fotowoltaiczna Składa się z paneli słonecznych, inwertera oraz konstrukcji mocującej. Zamiana prądu stałego płynącego z paneli fotowoltaicznych na prąd zmienny obecny w gniazdkach elektrycznych następuje przy pomocy inwertera. Taki prąd wykorzystywany jest przez gospodarstwo domowe. Nadmiar energii elektrycznej "odsprzedawany" jest poprzez licznik dwukierunkowy do sieci publicznej. Instalacja podłączona do sieci elektroenergetycznej – on-grid Źródło: 9

Słońce – metoda helioelektryczna - fotowoltaiczna Główne wady fotowoltaiki: o Produkcja o Cena - duży koszt początkowy dla typowego Kowalskiego o Zależność od promieniowania słonecznego – dzienna i roczna, plus w minusie: najwięcej energii w południe o Zależność od temperatury o Czas eksploatacji – lat, przy spadku sprawności do 85% o Właściwe ustawienie paneli 10

Słońce – metoda helioelektryczna - fotowoltaiczna Perspektywy rozwoju Źródło: Miniaturowy inwerter, dedykowany do instalacji fotowoltaicznej, którego moc wynosi 1 kW. Technologia opracowana przez inżynierów z firmy Solar3D pozwala osiągnąć rewolucyjną wydajność krzemowych ogniw fotowoltaicznych i wyprodukować dwa razy więcej energii niż przy użyciu standardowych, płaskich ogniw. Źródło: Dachówki fotowoltaiczne Źródło: Przezroczyste okna fotowoltaiczne np. Francja, USA 11

Słońce – metoda helioelektryczna - fotowoltaiczna Typy ogniw fotowoltaicznych – III generacja Źródło: Źródło: Źródło: Back Contact Sprawność ponad 22%. Power plastic DSC/DSSC Sprawność do 5%. Sprawność poniżej 6%. 12

Zasada działania biogazowni rolniczej Przykład instalacji Główne problemy Możliwości rozwoju Biogazownie rolnicze 13

Zasada działania biogazowni Biogazownie rolnicze Źródło: 14

Biogazownie rolnicze Przykłady instalacji Studzionka, 30kW Źródło: Źródło: Bawaria Biogazownia kontenerowa do 9 kW Producent Mega Bałżyce Szewnia, 20kW 15

Biogazownie rolnicze Problemy biogazowni o Siarkowodór o Para woda o Konieczność ścisłego przestrzegania reżimów procesu fermentacji : temperatury, pH, hermetyczności o 10% energii elektrycznej i 40% energii cieplnej zużywa na właśnie potrzeby o Biogaz wymieszany z tlenem jest wybuchowy o Niekorzystne substancje w substracie: antybiotyki, środki dezynfekujące, rozpuszczalniki, środki chwastobójcze, sole, metale ciężkie, amoniak o Duże nakłady inwestycyjne na budowę zbiorników, fermentatorów, kupno silnika, prądnicy i aparatury kontrolno-pomiarowej o Nieprzyjemny zapach ? NIE do końca 16

Biogazownie rolnicze Możliwości rozwoju o Mikrobiogazowanie spółdzielcze/gminne o Obniżenie kosztów inwestycyjnych o Sprzyjająca polityka o Uzyskiwanie wodoru 17

Podsumowanie Mikroźródła jako przyszłość Zachowanie równowagi pomiędzy poszczególnymi mikroźródłami Edukacja społeczeństwa Zależność OZE od ustaleń prawnych 18

Dziękuję za uwagę 19

20

Słońce – metoda heliotermiczna Zasada działania Typy kolektorów odpowiednich dla mikroźródeł: o Kolektory płaskie:  Zwykłe  Próżniowe o Płaskie próżniowo-rurowe:  Z przepływem bezpośrednim czynnika roboczego  Z rurkami cieplnymi o Kolektory skupiające:  Paraboliczne  Rynnowe  Rynnowe z lustrami płaskimi  Stożkowe  Paraboliczny rynnowy  Soczewkami Fresnela  Talerzowe Najprostsza instalacja przydomowa Krótkie porównanie, problemy, perspektywy rozwoju Kolektor zwykły płaski Źródło: 21

Słońce – metoda heliotermiczna Kolektor płaski próżniowy Źródło: Kolektor próżniowo-rurowy z przepływem bezpośrednim i,,gorącą rurką” Źródło: Stosuje się U-rurkę lub dwie rurki położone współosiowo wewnątrz szklanej rury próżniowej 22

Słońce – metoda heliotermiczna Nowsze kolektory próżniowo-rurowe typu heat-pipe, charakteryzujące się sprawnością do 30% większą niż poprzednie Wspólna wada kolektorów rurowo-próżniowych 23

Kolektory skupiające - kolektory skupiające mogą być próżniowe lub nie, zazwyczaj są Zdjecie z proekologiczne odnawialne zródła energii strona 200 Plus talerzowe Słońce – metoda heliotermiczna 24

Słońce – metoda heliotermiczna Najprostsza instalacja przydomowa W instalacji tej system solarny służy do podgrzewania ciepłej wody użytkowej, nie jest samowystarczalny. Zaleca się stosowanie z kołem C.O. lub pompą ciepła. 25

Słońce – metoda heliotermiczna Krótkie porównanie o Katalizatory płaskie: nie nadają się do produkcji energii elektrycznej. Dlaczego? o Kolektory skupiające cechuje wyższa sprawność, koncentracja promieniowania pozwala uzyskać temp. nawet do 3500°C, nadają się do produkcji energii elektrycznej Główne problemy o Odpowiednie ustawienie kolektorów względem Słońca – szczególnie płaskie o Temperatura kolektorów nie może być zbyt wysoka -> niewykorzystana moc kolektorów powoduje szybsze zużywanie o W naszej szerokości geograficznej jedynie wspomaganie ogrzewania domów o Kosz zakupu i instalacji o Zależność od warunków atmosferycznych o Wytrzymałość lat 26

Słońce – metoda heliotermiczna Perspektywy rozwoju o kolektory wielkopowierzchniowych o kolektory z absorberami aluminiowymi o nowe rozwiązania funkcjonalne, np. systemy słonecznego chłodzenia, zasobniki wykorzystujące przemianę fazową, o Warto zauważyć olbrzymi wzrost w sprzedaży kolektorów słonecznych w ostatnim dziesięcioleciu w Polsce Źródło: 27