Do leta 2050 je razviti energetski sistem na osnovi obnovljivih virov energije. Za dosego tega cilja so prihranki energije v stavbah bistveni. Zato se je povečala osredotočenost na energetsko učinkovite ukrepe v stavbah in stavbah z ničelno energijo (NZEB).
Večina takšnih stavb je povezana z električnimi omrežji, približno polovica pa je povezana s sistemi daljinskega ogrevanja. Povezovanje stavb z večjimi energetskimi sistemi jim omogoča, da iz teh sistemov pošiljajo in sprejemajo energijo. Cilj tega prispevka je preučiti, kako presežna proizvodnja toplote iz NZEB vpliva na različne vrste ogrevalnih sistemov.
V analizi se analizirajo trije različni tipi ogrevalnih sistemov. Za vsako se ustvarijo trije scenariji razvoja tehnologije. Pregled je s tehnične perspektive in proučuje, kako vpliva na celotno proizvodnjo toplote znotraj območij ogrevanja zaradi presežne proizvodnje toplote NZEB iz sončnih toplotnih sprejemnikov (kolektorjev).
Glavne ugotovitve so, da presežek toplote iz NZEB lahko koristi sistemom ogrevanja z zmanjšanjem proizvodnje iz proizvodnih enot, ki uporabljajo gorljiva goriva. Na območjih ogrevanja, kjer je potreba po toploti v poletnih mesecih že pokrita z obnovljivimi viri energije, je za izkoriščanje proizvodnje NZEB ključnega pomena dodajanje sezonske toplote.
Prevladujoč delež kogeneracijske zmogljivosti in potenciala prihodnje soproizvodnje pripadajo daljinskim ogrevalnim sistemom, ki trenutno delujejo v skoraj vseh večjih celinskih in obalnih mestih. Ker javna soproizvodnja in javne ogrevalne naprave pokrivajo le 10 % potreb po ogrevanju gospodinjstev in storitev, je smiselno domnevati, da bi lahko daljinsko ogrevanje v prihodnosti imelo večji relativni in absolutni delež tudi v pogojih zmanjšane potrebe po toplotni energiji, ki jo zahteva uvedba Direktiva o energetski učinkovitosti stavb.
Vendar pa bo razvoj prihodnjih projektov daljinskega ogrevanja neizogibno odvisen od sposobnosti premostitve finančnih ovir, ki se po navadi kažejo v velikih naložbenih stroških in dolgem času vračila. Udeležba javnosti bo potrebna na državni ali / in na občinski ravni, saj so zasebna podjetja usmerjena v kratkoročno dobičkonosnost.
V tem prispevku je že bila opravljena primerjava različnih zasnov ogrevanja daljinskega in posameznega objekta glede na kazalnike učinkovitosti in okolja. Kot primer srednje velikih mest so že bile opravljene analize o donosnosti obratovanja kogeneracijskih naprav za daljinsko ogrevanje na biomaso in zemeljski plin. Izračunani rezultati kažejo raven finančne podpore, ki je potrebna za trajnost projektov daljinskega ogrevanja v posebnih pogojih energetskega trga.
Primer:
- Termoelektrarne na CHP zagotavljajo le 10 % potreb po ogrevanju v nekaterih državah.
- Naprave CHP na biomaso in zemeljski plin so boljše od individualnega ogrevanja.
- Način delovanja SPTE na sedanjih cenah toplote in električne energije ni izvedljiv.
- Nove tarife za OVE SPP, ki jih spremljajo merila za minimalno energetsko učinkovitost.
- Zmogljivost naprav SPTE DH na biomaso se je povečala z obratovanjem v sistemih za utekočinjanje.
Zmanjšanje potreb po primarni energiji v mestnih območjih z optimalnim načrtovanjem daljinskega ogrevanja in toplotnih črpalk
To delo je osredotočeno na načrtovanje racionalnih ogrevalnih sistemov za urbana območja. Daljinsko ogrevanje je pomembna možnost za oskrbo uporabnikov s toploto v mestnih območjih. Energetska trajnost take možnosti je odvisna od letne potrebe po energiji, gostote prebivalstva in učinkovitosti proizvodnje toplote. Med alternativnimi tehnologijami imajo geotermalne toplotne črpalke odločilno vlogo. Kljub temu je v gosto poseljenih območjih potrebna dodatna pozornost, kot so podzemna toplotna degradacija, ki jo povzročijo toplotno črpalne naprave, ki lahko vplivajo na delovanje okoliških naprav.
Ta prispevek želi predlagati postopek za izbiro uporabnikov v mestnem območju, ki bi morali biti povezani z daljinskim ogrevalnim omrežjem in ki jih bi morali ogrevati z alternativno tehnologijo, da bi dosegli globalno optimalen sistem z vidika energije.
- Optimalni sistemi za ogrevanje mest, ki temeljijo na daljinskem ogrevanju in toplotnih črpalkah podzemne vode z odprtimi krogi.
- Dinamična analiza podzemne površine s toplotno tekočino za izračun toplotnega vpliva toplotnih črpalk.
- Termo ekonomski pristop za optimizacijo globalnega sistema.
Vloga daljinskega ogrevanja v prihodnosti
V EU je cilj zmanjšati odvisnost od fosilnih goriv in učinkovitejšo porabo energije. Daljinsko ogrevanje in kombinirana toplotna in električna energija imajo pomemben potencial za dosego tega cilja. Nove tehnologije lahko dajo posamezne rešitve, kot so električno ogrevanje, toplotne črpalke in mali SPTE, privlačnejše kot prej. Zato se lahko konkurenčni pogoji med daljinskim ogrevanjem in drugimi vrstami ogrevanja v prihodnosti spremenijo. Vprašanje je torej, ali lahko daljinsko ogrevanje prispeva k zagotavljanju trajnosti prihodnjih energetskih sistemov?
- Analiza prihodnjega energetskega sistema z modelom Balmorel (to je delni uravnotežni model za analizo elektroenergetskih in kombiniranih sektorjev toplote in električne energije v mednarodni perspektivi.
- Optimizacija naložb ogrevanja v konkurenci s posameznimi ogrevalnimi rešitvami.
- Razširitev omrežij za ogrevanje je možna v prihodnjih učinkovitih energetskih sistemih.
- Daljinsko ogrevanje doda prilagodljivost celotnemu energijskemu sistemu.
- Preostalo individualno ogrevanje je mogoče pokriti s toplotnimi črpalkami.
Toplotne izgube zaradi stika z zemljo
Izguba toplote zaradi gradbenih elementov, ki so v stiku s tlemi, ima pomembno vlogo pri toplotnem obnašanju stavbe, zato je njena ocena in upravljanje pomembna pri ocenjevanju energetske učinkovitosti stavbe. Standard EN ISO 13370 zagotavlja metodo za izračun toplotne izgube skozi tla, ki upošteva enakomerne toplotne izgube in tudi toplotne izgube zaradi temperaturnih nihanj skozi vse leto (mesečno ali sezonsko).
Temelji na izračunu toplotne prehodnosti za tla in stene v stiku s tlemi in se močno razlikuje od metode, določene v portugalskih kodeksih gradbene ureditve. Metoda EN ISO 13370 zahteva velik vnos podatkov. Ta članek predstavlja alternativno poenostavljeno različico metode, ki je primernejša za splošne postopke izračuna energetske učinkovitosti stavbe, saj zahteva manj parametrov in korakov izračuna. Predlagana metoda je večinoma pogovorna in v primerjavi s standardno metodo EN ISO 13370 precenjuje nekoliko pretok toplote skozi tla.
Vloga tal
- Izguba toplote preko tal ima vse večji pomen pri toplotnem obnašanju stavb.
- Trenutni kodeksi gradbenih predpisov se močno razlikujejo od metode EN ISO 13370.
- Predstavljena je poenostavljena različica, primerna za sezonsko oceno energetske učinkovitosti.
- Na splošno predlagana metoda nekoliko precenjuje prenos toplote preko tal.
Pomen zanesljivih podnebnih podatkov pri energetski oceni
V zadnjih nekaj letih je bilo vse več pozornosti usmerjeno v energetska vprašanja, na kar opozarjata na primer Smernica 2002/91 / ES o energetski učinkovitosti stavb in Smernica 2009/28 / ES o spodbujanju uporabe energije iz obnovljivih virov. Vendar pa je za to treba zagotoviti zanesljiva orodja za tehnično oblikovanje sistemov za takšne teme. Dandanes je na voljo več programske opreme. Šibka točka je razpoložljivost zanesljivih podnebnih podatkov in predvsem tistih, ki se nanašajo na sončno sevanje.
V tem delu je po kratkem pregledu svetovnih baz podatkov o podnebju predstavljen opis treh statističnih metod za izdelavo podnebnega zmanjšanega niza podatkov. Nato s sklicevanjem na podnebno postajo Palermo v Italiji sestavimo tri različne sklope podatkov z uporabo treh statističnih metod in primerjamo te sklope podatkov z dvema namenskima programoma, in sicer porabo energije preproste stavbe, z energijo, ki jo proizvede sistem sončnih celic (fotovoltaike) (PV).
Pravilno oblikovan pametni dom
Gradbeni sektor je eden največjih porabnikov energije. Čeprav potrebe po hlajenju ne prispevajo velikega deleža k celotni porabi energije v zmernih podnebnih razmerah, nedavni trendi kažejo veliko rast. Ta rast je povezana z dvema glavnima gonilnima silama, ki temeljita na poceni in cenovno ugodne podnebne enote, ki so preplavile trg, in pogostejši pojav vročih in izredno vročih vremenskih razmer.
V kombinaciji z neustrezno izolacijo in tesnjenjem v večini starih stavb sta oba dejavnika prispevala k novim hladilnim napravam, ki znatno povečujejo povpraševanje po električni energiji in največjo obremenitev, tudi na nacionalni ravni. Posledično se je povečala uporaba fosilnih goriv v elektrarnah in uvoz električne energije. Razvoj trajnostnih stavb in uporaba obnovljivih virov energije (OVE) se zdi obetavna rešitev. Vendar pa je težava vključevanja OVE v trenutni energetski sistem povezana z njihovo vmesno naravo in nenadzorovanim pojavom.
Hladilno shranjevanje toplotne energije (CTES) ima lahko pomembno vlogo pri obvladovanju največjih obremenitev in reševanju prekinitvenih težav OVE, zlasti kadar je hladilno shranjevanje vgrajeno v daljinske hladilne sisteme. Razvit je bil preprost matematični model sistema z integriranimi OVE in CTES. Izvedene so urne analize sistemov za eno stavbo, skupino stavb, povezanih s sistemom daljinskega hlajenja, in pokrajino, ki jo predstavlja mešanica različnih potreb po hladni toplotni energiji.
Napovedovanje porabe energije naprav v pametnih domovih
Metode napovedovanja porabe energije različnih naprav v domovih je ključni cilj številnih proizvajalcev sodobnih energetskih naprav. Cilj je predvideti porabo električne energije za nekatere storitve v domovih naslednji dan. Uporabljeni so bili zgodovinski podatki za niz domov v Franciji. Preizkušena sta dva osnovna programa in predlagan je napovedovalec na osnovi simulacije. Uspešnost napovedovalcev je preučena in kaže, da predlagani program daje boljše rezultate kot drugi pristopi. Za izboljšanje učinkovitosti napovedovalca, razčlenjenosti in združevanja podatkov sta predlagani dve obdelavi.
Vključitev energije vetra z uporabo inteligentnega električnega ogrevanja vode
Z zmanjševanjem virov fosilnih goriv in pritiskov za zmanjšanje emisij toplogrednih plinov bo prišlo do bolj raznolikega obsega proizvodnih portfeljev za prihodnje elektroenergetske sisteme. Ne glede na kombinacijo portfeljev je splošna zahteva vseh dobaviteljev električne energije in sistemskih operaterjev, da takoj izpolnijo povpraševanje, ki delujejo v skladu s standardi in zmanjšajo emisije toplogrednih plinov.
Zato bodo morali vsi udeleženci na trgu z električno energijo na koncu uporabiti različna orodja za uravnoteženje elektroenergetskega sistema. Tako bo vloga upravljanja povpraševanja s shranjevanjem energije najpomembnejša za vključitev prihodnjih različnih portfeljev različnih generacij. Električno ogrevanje vode je bilo že preučeno, zlasti na domači ravni, da bi zagotovili nadzor obremenitve in finančno koristili končnim uporabnikom z nižjimi računi, zlasti v vertikalno integriranih monopolih.
Ta prispevek želi razviti model, ki temelji na linearnem programiranju za optimalno velikost 100 % obnovljivih sistemov oskrbe z vidika celotnih stroškov sistema. Uspešno se uporabljata v študiji primera za tako imenovano »neto ničelno energetsko stavbo« s tremi tehnološkimi možnostmi. Pokaže se, da pod izbranimi pogoji optimalno konfiguracijo poda model PV v kombinaciji s toplotno črpalko za oskrbo s toploto. Model omogoča hitro oceno različnih možnosti oskrbe, njegov namen pa bo v prihodnosti razširiti na vse vrste bivalnih tehnologij v OVE.
I.K.
