Model efektywnego systemu ciepłowniczego na bazie energii solarnej

Abstrakt

Odchodzenie od spalania paliw węglowych, zwiększenie wykorzystania odnawialnych źródeł energii, a w konsekwencji uzyskanie statusu efektywnego systemu ciepłowniczego – to podstawowe priorytety oraz wyzwania związane z produkcją ciepła systemowego w Polsce. Jednym ze sposobów osiągnięcia przez system ciepłowniczego statusu efektywnego, jest zwiększenie udziału pogodowo zależnych odnawialnych źródeł energii. Wykorzystanie tego typu źródeł wpływa dodatkowo na poprawę bezpieczeństwa energetycznego poprzez uniezależnienie od dostaw paliw z zewnętrz oraz stabilizację cen ciepła. W pracy przedstawiono koncepcję systemu ciepłowniczego wykorzystującego energię promieniowania słonecznego, opartego o wielkoformatowe farmy solarne połączone z sezonowym magazynem ciepła oraz farmy fotowoltaiczne, w którym odnawialne źródła energii stanowiły ponad 93% całkowitej energii wprowadzonej do układu. Dodatkowo porównano dwa warianty systemu – różniące się od siebie zastosowaniem instalacji elektrolizy wodoru oraz jednostki kogeneracyjnej z wykorzystaniem silników wodorowych. Obliczenia przeprowadzano w polskich warunkach pogodowych, z wykorzystaniem oprogramowania symulacyjnego TRNSYS 18. Wykazano, że zastosowanie silnika kogeneracyjnego podnosi jednostkowy koszt ciepła o 16,75 zł/GJ bez wyraźnego wpływu na zwiększenie udziału OZE w procesie produkcji energii oraz efektywność energetyczną. W przypadku badanej wielkości instalacji bar dziej uzasadniona ekonomicznie jest koncepcja systemu bez ścieżki wodorowej (LCOH = 99,43 zł/GJ).