Duże instalacje solarneSolarne chłodzenie

Para technologiczna z kolektorów słonecznych

Promieniowanie słoneczne chłodzi budynek Uniwersytetu w Karlsruhe

Kto w upalne lato zmuszony był do długiego przebywania w  zamkniętych pomieszczeniach, nie wątpi w sens klimatyzacji pomieszczeń. To jednak proces nie tylko wątpliwy ekologicznie, ale i kosztowny. Dzięki współpracy korporacji Ritter Energie- Umwelttechnik, firmy Ritter XL Solar oraz Uniwersytetu w Karlsruhe wraz z Fraunhofer-Institut (UMSICHT) w Oberhausen i firmy GEA Wiegand z Ettlinger podjęto i zrealizowano projekt pilotażowy neutralnej dla otoczenia klimatyzacji budynku przy pomocy kolektorów próżniowo-rurowych wytwarzających parę wodną, zasilającą generator chłodu (DSKM) (kod dofinansowania BMBF 033RI0908B). Instalacja jest jedynym takim rozwiązaniem w skali światowej. Kolektory zainstalowano na dachu Uniwersytetu w Karlsruhe. Innowacyjność projektu została doceniona Nagrodą za Innowacyjność Instytutu OTTI w roku 2015 oraz zaliczeniem do finalistów Targów Intersolar 2015 w kategorii Projekty Słoneczne w Europie. W opinii jury Projekt firmy Ritter dzięki:

  • wysokiej innowacyjności wydajnych plazmowych kolektorów próżniowo-rurowych
  • otwarciu nowego segmentu rynku dla termiki solarnej
  • jak również wysokiej redukcji emisji CO2

zasłużył na miejsce na najwyższym podium.

Nagrodę OTTI Preis 2015 dla Ritter XL Solar odbierają (od lewej): Thomas Weidemann, Jürgen Korff i Dr. Rolf Meißner. Foto: Ritter Solar XL.
2015-06-10-17.44.51
Solar AWARD 2015

Pomysł wykorzystania generatora chłodu zasilanego parą (DSKM) nie jest nowy. Tradycyjnie jednak, źródłem energii jest gaz ziemny, węgiel, ciepło odpadowe lub olej. W Karlsruhe to pole kolektorów produkuje parę niezbędną do zasilania generatora chłodu. Kolektory o wysokiej wydajności firmy Ritter produkują w lecie bez emisyjnie parę przez bezpośrednie odparowanie wody w polu kolektorów. Para dostarcza energii do procesu wytwarzania wody lodowej. Tak więc energia słoneczna jest wykorzystywana efektywnie wtedy, gdy jest najbardziej dostępna. Jednak nawet w zimie instalacja zapewnia istotną wartość dodaną.  Ta sama instalacja może produkować nie tylko parę, ale i ciepłą wodę użytkową wykorzystując energię słoneczną elastycznie jak nigdy dotąd.

Dla tego innowacyjnego zastosowania w końcu 2013 roku na dachu laboratorium Uniwersytetu Nauk Stosowanych w Karlsruhe zamontowano 80 kolektorów próżniowych w technologii plazmowej Ritter XL Solar o łącznej powierzchni 400 metrów kwadratowych. Moc agregatu chłodniczego 80 kW dla chłodu.

Trzeba to mocno podkreślić, że po raz pierwszy w historii wykorzystano duże pole kolektorów słonecznych do produkcji pary wodnej dla strumieniowego agregatu chłodniczego (DSKM). Alexander Jandrey, kierownik projektu w Ritter XL Solar: Na Uniwersytecie w Karlsruhe znaleźliśmy optymalne warunki. Nie tylko dlatego, że dach laboratorium jest zorientowany na południe, ale i nachylenia połaci dachowej wynosi 30 stopni, idealnie, aby uchwycić jak najwięcej energii słonecznej”.

Powszechne zastosowanie paneli słonecznych w połączeniu z parowym agregatem strumieniowym do produkcji chłodu jest bardzo obiecujące. Co roku w Niemczech zużywa się około 200 petadżuli (PJ) ciepła procesowego w postaci pary wodnej. Gdyby tylko w pięciu procentach zastąpiono je parą z energii słonecznej to nie zużyto by na przykład 300 milionów litrów oleju i nie wyemitowano by każdego roku 940 tysięcy ton CO2 – potencjał, który powinien być w pełni wykorzystana.

Latem chłodzenie, zimą ogrzewanie

Pilotażowa instalacja zasilana energią słoneczną będzie ochłodzić budynek w upalne dni. Tu ujawnia się genialność tej koncepcji”, mówi Alexander Jandrey.Im cieplejszy dzień, tym więcej energii dostępnej do chłodzenia. To oszczędza zasoby i koszty.

Tak więc, dla kolektorów próżniowych w technologii plazmowej, o szczególnie wysokiej wydajności, otwiera nowy segment rynku. W przeciwieństwie do systemów koncentrujących, kolektory próżniowo-rurowe CPC potrafią maksymalnie wykorzystywać również promieniowanie rozproszone, a osiąganie dostatecznie wysokich temperatur około 140 stopni Celsjusza do zasilania DSKM – możliwe jest nawet w strefach umiarkowanych.

Ponieważ w kolektorach firmy Ritter płynie tylko czysta woda bez glikolu, to nie występują w nich żadne problemy z przegrzewaniem. Uszkodzenia spowodowane stagnacją są wykluczone. Kolektory w Karlsruhe dostarczają co najmniej 160 MWh energii cieplnej roku – w sprzyjających warunkach nawet 178 MWh. Dla potrzeb tego projektu udoskonalono jeszcze kolektory słoneczne zmieniając izolację i układ przepływu.

Nic się nie marnuje

Dla maksymalnie skutecznego działania systemu jest szczególnie ważne, by nadmiar ciepła lub chłodu mógł być przechowywany. Na Uniwersytecie w Karlsruhe opracowano magazyn ciepła w oparciu o ciepło utajone polietylenu. W zakresie temperatur od 125 do 135 stopni Celsjusza, polietylen topi się i akumuluje ciepło. Również dla wody chłodzącej jest rozwiązanie: w tym celu wykorzystano ciepło utajone parafiny w zbiorniku wody chłodniczej. Pojemność tych akumulatorów energii jest większa niż konwencjonalnych buforów wodnych.

dampferzeugung_pl
Schemat kontenera z agregatami chłodniczymi i magazynami energii cieplnej oraz pary

Możliwości zastosowania są nieograniczone

Powodzenie instalacji pilotażowej pozwala myśleć o zastosowaniu tej technologii w innych branżach:

  • produkcji żywności,
  • przemyśle chemicznym,
  • zaopatrzenia w ciepło,
  • czyszczenia przemysłowego
  • produkcji energii elektrycznej.

Źródło: