Strona główna » energia elektryczna » Do czego służy akumulator ciepła

Do czego służy akumulator ciepła

Archiwum

Odpowiedź na tytułowe pytanie jest bardzo prosta. Akumulator ciepła, służy do akumulacji, czyli składowania ciepła. Koniec wpisu.

Ale pozostaje zasadnicze pytanie- po co w ogóle to ciepło przechowywać? Przechowywanie, czegokolwiek, zawsze łączy się z kosztami utrzymania miejsca do magazynowania oraz stratami.

Jednak człowiek od tysięcy lat przechowuje różne rzeczy, od żywności wszelkiego rodzaju poczynając. Można powiedzieć, ze to właśnie przechowywanie żywności i innych dóbr dało początek cywilizacji.

Gdzie w tym wszystkim jest miejsce na przechowywanie ciepła? I po co to robić?

Przechowywać cokolwiek jest sens wyłącznie wtedy, gdy w czasie, kiedy tego potrzebujemy, potrzebna rzecz jest niedostępna, czy po prostu droższa. Albo, w drugą stronę patrząc, wytworzenie jest tańsze.

Stąd, jeśli potrzebujemy ciepła i używamy do jego wytworzenia gazu, to możemy ten gaz spalić w piecu i otrzymać ciepło dokładnie wtedy, gdy go potrzebujemy i w oczekiwanej ilości. Żadne przechowywanie nie ma ani grama sensu.

Ale nawet na domową skalę przechowywanie ciepła ma sens i jest praktykowane. Bardzo powszechnie używa się boilerów do grzania wody większych niż potrzebne oraz korzysta z dwóch taryf elektryczności. Grzanie wody o zadanych godzinach i korzystanie w miarę potrzeb jest dokładnie akumulacją ciepła. Niezależnie od skali, sposobu pozyskiwania ciepła i korzystania z niego, idea pozostaje bez zmian.

Po stronie popytu na ciepło pozostańmy przy użytku domowym. Zapotrzebowanie na ciepłą wodę ma dwa szczyty: poranny i wieczorny, zapotrzebowanie na ciepło grzewcze zależy bezpośrednio od temperatur zewnętrznych.  Jeśli to zapotrzebowanie jest pokrywane przez piec o łatwej regulacji mocy, i który tę moc ma wystarczającą, a do tego wytwarza tylko ciepło, to żadne składowanie nie jest potrzebne. Ale jeśli piec pracuje wydajnie tylko w pewnym zakresie mocy, to bardzo rozsądnie jest to ciepło zmagazynować, tak aby mogło być od pieca odebrane więcej niż w danej chwili potrzeba i dostarczone do odbiorcy więcej niż piec może dostarczyć. Ta prosta metoda znakomicie poprawi proces spalania, czyli też wydajność energetyczną.

Ale prawdziwy pazur takie urządzenie pokazuje w elektrociepłowniach. Każde urządzenie wytwarzające energię mechaniczną z cieplnej działa z określoną sprawnością. w Energię mechaniczną jest przetwarzane około 25% energii cieplnej uzyskanej ze spalania paliwa przy w starych elektrowniach węglowych i bardzo starych turbinach gazowych do 60% w najbardziej zaawansowanych zespołach parowo-gazowych. Reszta pozostaje w postaci ciepła.

Elektrownia wytwarza te ciepło odpadowe proporcjonalnie do wytworzonego prądu, który jest głównym i najważniejszym produktem. Ilość elektryczności w sieci w każdej chwili musi równać się popytowi, a przechowywanie prądu na skalę elektrowni jest na dziś praktycznie niemożliwe. Stąd bardzo prosty i prawdziwy wniosek, że produkcja ciepła w elektrociepłowniach z definicji nie ma nic wspólnego z pokrywaniem chwilowego popytu, ale w perspektywie doby czy kilku dni może być doskonale zbilansowana. Jeśli używamy tylko ciepła produkowanego w danej chwili, to część potrzeba wypuścić do atmosfery lub rzeki, a w czasie szczytu zapotrzebowania i tak potrzeba używać pieców dostarczających samego ciepła. Akumulacja rozwiązuje oba te problemy, a co najmniej znacząco je zmniejsza.

Dopóki mówimy o samych pieniądzach i zakupie surowców, to jest to kwestia wiedzy zarządzających i kapitału.

Jeśli jednak, tak jak ja, uważamy, że świat jak najszybciej powinien zakończyć swoje uzależnienie od paliw kopalnych, to kwestia efektywnego wykorzystania energii staje priorytetowa. Ilość energii słonecznej czy wiatrowej jest praktycznie nieograniczona, ale przy gospodarce całkowicie odnawialnej, paliwa zawsze będą towarem cennym i deficytowym. Dlatego właśnie maksymalne wykorzystanie dostępnej energii paliw jest absolutną koniecznością. Oczywiście, jeśli ktoś podziela moje podejście. Ale poprzedni wpis dotyczył Danii, gdzie ten sposób myślenia jest normą.

W sytuacji, kiedy energetyka wiatrowa i słoneczna zaczyna pełnić poważną rolę w sieci energetycznej pojawia się kolejne zastosowanie akumulatorów ciepła. Tym razem rolę okresowego źródła ciepła pełnią nadwyżki elektryczności z wiatraków (wiatraki, bo jeśli chodzi Danię, to głównie o nich jest mowa). Nadwyżki elektryczności, które akurat są produkowane, a nie bardzo jest na nie popyt, mogą zostać zużyte do ogrzewania wody w akumulatorach ciepła. To w najbardziej prymitywnej i taniej wersji. Tak to działa w niektórych sieciach w Niemczech. W Danii robi się to lepiej. Mianowicie przy samym akumulatorze ciepła, czyli, jak wiadomo, zbiorniku z wodą,  jest zamontowana pompa ciepła, taka sama jak znana z lodówek i klimatyzatorów, może trochę większa. Prąd używany jest do pompowania ciepła, czyli podgrzania wody w górnej części zbiornika, kosztem schłodzenia w dolnej. To schłodzenie nie ma znaczenia, bo i tak woda powracająca z sieci ciepłowniczej podgrzeje ją z powrotem, za to podgrzanie prawie darmowym prądem- i owszem, znaczenie ma.  Wydajność takiego rozwiązania jest zwykle około trzykrotnie wyższa niż zwykłej grzałki, ale to przecież nie koniec. Pompa ciepłą może działać także w drugą stronę. Korzystając z różnicy temperatur, można napędzać silnik, który w takiej sytuacji działa jako generator. Czyli akumulator ciepła staje się także akumulatorem elektryczności. Jak wiadomo ze szkoły podstawowej sprawność cyklu cieplnego zależy od różnicy temperatur, która w akumulatorze ciepła nie jest zbyt duża. Dlatego nie jest to efektywna metoda magazynowania elektryczności. Ale prawie zupełnie bezinwestycyjna. W końcu cała instalacja już jest. Nie potrzeba żadnego nowego elementu, a czasem można sprzedać prąd za dobrą stawkę, kiedy akurat go brakuje.

Podsumowując, możliwości akumulatorów ciepła są olbrzymie. Na tyle wielkie i ważne, że  nie potrafię sobie wyobrazić pełnego przestawienia się na odnawialne źródła energii bez masowego ich zastosowania. Gdybym się postarał, pewnie bym sobie wyobraził, ale nie potrafię wyobrazić sobie sensu robienia rewolucji energetycznej bez akumulacji ciepła. Bo jest to metoda na tyle mało zaawansowana technologicznie, że można ja bardzo szybko wdrożyć na dużą skalę, czego nie da się powiedzieć o nowoczesnej energetyce.

Reklamy

9 Komentarzy

  1. ZQW pisze:

    „Korzystając z różnicy temperatur, można napędzać silnik, który w takiej sytuacji działa jako generator. Czyli akumulator ciepła staje się także akumulatorem elektryczności.”
    W internecie znalazłem stwierdzenie, że sprawność takiego procesu przy zastosowaniu obecnie najlepszej instalacji używającej amoniaku wynosi 10-14% . Opłacalne to to nie jest.

  2. futrzak pisze:

    Przeciez autor napisal, ze nie jest to efektywna metoda magazynowania elektrycznosci – ale napewno BARDZIEJ sie oplaca, niz wyrzucanie energii w bloto, nie sadzisz? Tym bardziej, ze nie wymaga zadnych inwestycji.

  3. Rewolucja Energetyczna pisze:

    Jest jedno zasadnicze pytanie- gdzie i po co tu amoniak? Jest coś takiego co się nazywa cykl Kaliny, gdzie zamiast pary wodnej do napędu turbiny parowej służy mieszanina wody i amoniaku. Ale to jest specjalna instalacja.
    Druga wersja to odwrócony obieg chłodniczy, czyli zwyczajnie lodówka, czy klimatyzator, jak to nazwać, działa w drugą stronę- wyrównuje różnice temperatur i napędza silnik, który działa jako generator.
    W tej pierwszej wersji potrzeba specjalnej instalacji, w tej drugiej istniejąca pompa ciepła działa jednocześnie jako generator.
    Teoretyczna sprawność silnika cieplnego zależy ZAWSZE od różnicy temperatur i jeśli na wejściu mamy poniżej 100 C to zawsze będzie ona mała.
    Ale jeśli korzystamy z ciepła, którego nie zużyjemy w żaden inny sposób, to sprawność może wynosić i 0,0001, ale jeśli sprzęt mamy za darmo (bo służy zasadniczo do czego innego), ciepło też, a prąd sprzedajemy to zawsze się będzie opłacać, nieprawdaż?

  4. ZQW pisze:

    Z tym amoniakiem chodziło oczywiście o cykl Kaliny. Co do przechowywania energii to pewnie istnieje wiele lepszych sposobów niż podgrzewanie wody.
    Można chłodzić / ogrzewać lodem : http://kotly.pl/ogrzewanie-lodem-nowe-metody-pozyskiwania-ciepla/
    Można sprężać powietrze. Można produkować wodór z wody. Można ogrzewać jakieś ciała stałe. Ogrzewanie wody ma tę zaletę, że instalacje i sama woda są tanie. Wadą jest, że maksymalna różnica temperatur wynosi 100 stopni. Jest to bardzo mało, gdy się chce z powrotem otrzymać prąd.
    Ale lepszy taki akumulator niż żaden.

  5. Rewolucja Energetyczna pisze:

    @ZQW
    Ale po co proch wymyślać?
    Akumulator ciepła służy własnie do tego, co wskazuje jego nazwa, czyli do przechowywania ciepła.
    Przechowywanie prądu jest znacznie droższe i trudniejsze, więc w rozsądniejszych krajach robią to co tańsze i lepsze, czyli przechowują ciepło i do jego wytworzenia zużywają nadmiary prądu.
    Jeśli chodzi zaś o przechowywanie prądu, to zasadniczo się tego nie robi i uzupełnia w razie potrzeby łatwymi w regulacji elektrowniami, albo wykorzystuje do tego energetykę wodną. Lub dziś coraz częściej- akumulatorami.
    A jeśli ktoś chciałby przechowywać energię w postaci ciepła i później wytwarzać prąd, to też się to robi, ale używa wyższych temperatur, co załatwia kwestię sprawności. Nie woda, a roztopiona sól. Tak działają elektrownie solarno-termiczne.

  6. ZQW pisze:

    Może wkrótce temat przechowywania energii będzie wydajnie i tanio rozwiązany :
    http://www.forbes.pl/chinczycy-pokazali-grafenowa-baterie-100-procent-w-15-minut,artykuly,205944,1,1.html

  7. Taaa. Kiedyś będzie, ale na razie jest ledwo działający prototyp. To sporo, ale potem opracowanie jakiegoś modelu, potem niszowa produkcja, potem wdrażanie do górnej półki urządzeń, a zanim będzie w ogóle dominującą technologią w choćby samochodach, to musza minąć co najmniej 3 dziesięciolecia. Tak było z litem, przecież nadal najwięcej produkuje sie akumulatorów ołowiowych

  8. nikt pisze:

    Jest jeszcze prostsze rozwiązanie w skali sieci energetycznych: wykorzystanie energii potencjalnej np. wody, czyli w skrócie elektrownie szczytowo-pompowe 🙂
    Pozdrawiam

  9. Oczywiście, że tak i mają one swoje miejsce i rolę. Ale kiedy i tak mamy elektrociepłownię, która powinna dostarczać ciepło, gdy jest potrzebne i prąd, kiedy jest potrzebny, czyli drogi, to musi akumulować ciepło. A od tego do zużywania prądu, gdy jest za darmo już niedaleko. A nic nie kosztuje tak mało jak zwykły drut oporowy, gdy juz mamy baniak na ciepłą wodę, sieć ciepłowniczą i czasem tani prąd.

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj / Zmień )

Connecting to %s

Follow rewolucja energetyczna on WordPress.com
%d blogerów lubi to: