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.
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.
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: