TS ČR – 22.9.2010 Teplárenství a jeho technologie – VUT Brno
Možnosti využití solární energie pro zásobování teplem Bořivoj Šourek, Tomáš Matuška Československá společnost pro sluneční energii - národní sekce ISES
Rozlišení termínů Sluneční energie
x
solární energie
sluneční: přicházející od Slunce, související se Sluncem sluneční záření, sluneční aktivita, dopadající sluneční energie solární: využívající sluneční záření solární kolektor, solární soustava, využitá solární energie
Sluneční energie v Evropě
zdroj: PVGIS
Sluneční energie v České republice
zdroj: PVGIS
Sluneční energie v Německu Německo a Česká republika podobné podmínky: 1000 až 1200 kWh/m2 (s výjimkou jižního Německa) podobné solární soustavy podobné typy solárních kolektorů podobné roční tepelné zisky
zdroj: PVGIS
Sluneční energie v Rakousku
Sluneční potenciál Rakouska začíná tam kde náš končí ... zdroj: PVGIS
Roční dávky ozáření v podmínkách ČR MJ/m2
zdroj: ČHMÚ
Roční dávka ozáření v ČR: pro sklon 30 až 45°, jižní orientace: pro sklon 90°, jižní orientace:
1000 až 1200 kWh/m2 750 až 900 kWh/m2
Skutečná doba slunečního svitu v ČR
zdroj: ČHMÚ
Doba slunečního svitu (přímé záření) v ČR:
1400 – 1900 h/rok
Potenciál dopadající energie Různé zdroje dat - ČHMÚ - PV GIS - Meteonorm - ... Ne vše je zdarma !
Potenciál dopadající energie J. Cihelka, Solární tepelná technika Průměr 984 kWh/m2 200
Brno
180
České Budělovice
160
Hradec Králové Praha
140 Energie [kWh/m2]
odchylka max. 10 % (Sněžka)
Sněžka
120 100 80 60 40 20 0 1
2
3
4
5
6
7 Měsíc
8
9
10
11
12
Potenciál dopadající energie Meteonorm Průměr 1059 kWh/m2 200
Hradec Králové
180
Churáňov
160
Kuchařovice Ostrava
140 Energie [kWh/m2]
odchylka max. 6 %
Praha
120 100 80 60 40 20 0 1
2
3
4
5
6
7 Měsíc
8
9
10
11
12
Potenciál dopadající energie PV GIS Průměr 1042 kWh/m2 200
Brno České Budějovice Hradec Králové Churáňov Kuchařovice Ostrava Praha Sněžka
180 160 140 Energie [kWh/m2]
odchylka max. 5 %
120 100 80 60 40 20 0 1
2
3
4
5
6
7 Měsíc
8
9
10
11
12
Potenciál dopadající energie - srovnání Hradec Králové kWh/m2
PVGIS
Cihleka
Meteonorm
1029
964
1078
200 PVGIS
180 160
Cihelka
140
Meteonorm
Název
120 100 80 60 40 20 0 1
2
3
4
5
6
Měsíc
7
8
9
10
11
12
Potenciál dopadající energie - srovnání Praha kWh/m2
PVGIS
Cihleka
Meteonorm
1013
989
998
200 PVGIS
180 160
Cihelka
140
Meteonorm
Název
120 100 80 60 40 20 0 1
2
3
4
5
6
Měsíc
7
8
9
10
11
12
Potenciál dopadající energie - srovnání Sněžka kWh/m2
PVGIS
Cihleka
Meteonorm
1013
989
998
200 PVGIS
180 160
Cihelka
140
Meteonorm
Název
120 100 80 60 40 20 0 1
2
3
4
5
6
Měsíc
7
8
9
10
11
12
Solární kolektory - rozdělení
Účinnost solárního kolektoru
( t abs − te ) η = τ ⋅α − U ⋅ G
τ ... propustnost slunečního záření zasklení [-], běžně 0,91-0,93 α ... pohltivost slunečního záření absorbéru [-], běžně 0,95 U ... součinitel prostupu tepla kolektoru [W/m2.K] tabs ... střední teplota absorbéru [°C] te ... teplota okolí [°C]
Účinnost solárního kolektoru
( t m − te ) η = F '⋅τ ⋅ α − U ⋅ G F’ ... účinnostní součinitel kolektoru > 0.90 závisí na geometrii a tepelných vlastnostech absorbéru tm ... střední teplota teplonosné kapaliny v kolektoru tm = (tk1+tk2)/2
Účinnost solárního kolektoru
Účinnost plochého kolektoru kolektor 1: špatný tepelný spoj mezi absorbérem a trubkovým registrem kolektor 2: ultrazvukově svařovaný spoj
Vliv kontaktní lamely na účinnost (PP) trubkový kolektor dáno Sydney trubkou
( t m − te ) η = F ' ⋅ τ ⋅ α − U ⋅ G
kontaktní lamela: krátká, vodivá, silná, s těsným kontaktem
Vliv kontaktní lamely na účinnost (PP) Vakuové Sydney kolektory s přímo protékaným (PP) U-registrem
G > 700 W/m2
kontaktní lamela je zásadním prvkem Sydney kolektoru
Účinnost solárního kolektoru (měření) regresní parabola proložená naměřenými hodnotami
t m − te t m − te η = ηo − a1 ⋅ − a2 ⋅ G ⋅ G G
2
η0 ... „optická“ účinnost [-], obecně η0 = F’τα a1 ... součinitel tepelné ztráty (lineární) [W/m2.K] a2 ... součinitel tepelné ztráty (kvadratický) [W/m2.K2] hodnoty ηo, a1, a2 udává výrobce, dodavatel kolektoru, případně zkušebna
Účinnost solárního kolektoru podle EN 12975-2 stanovena pro: G > 700 W/m2 w > 3 m/s
η0
[(tm-te)/G]η=0 η0.05
Bilance solární přípravy teplé vody qk,u = 300 600 400 kWh/m2 %
f = 65 60 40
s rostoucím solárním pokrytím klesají měrné zisky z kolektorů
Bilance solární přípravy teplé vody Q TV , Q k [kWh]
3500
65 % 60 % 40 %
3000 2500 2000 1500 1000 500 0 1
2
3
4
5
6
7
měsíc
8
9
10
11
12
Solární soustavy pro přípravu TV rodinné domy (3 až 6 m2; 250 až 400 l), solární podíl 50 až 70 % solární zisky
300 až 400 kWh/m2.r
bytové domy, ústavy, hotely, ... (od 25 až 200 m2; 1 až 8 m3), solární podíl 40 až 50 % solární zisky
400 až 500 kWh/m2.r
předehřev teplé vody solární podíl 20 až 40 % solární zisky
500 až 600 kWh/m2.r
Kombinované solární soustavy (TV+VYT) rodinné domy (6 až 12 m2; 1000 až 4 000 l) solární podíl: solární zisky
standardní domy
10 až 20 %
nízkoenergetické, pasivní domy
20 až 40 %
250 až 350 kWh/m2.r
bytové domy (40 až 200 m2; 4 až 16 m3) solární podíl 10 až 20 % solární zisky
350 až 450 kWh/m2.r
Děkuji za pozornost Tomáš Matuška Ústav techniky prostředí Fakulta strojní, ČVUT v Praze Technická 4, 166 07 Praha 6
Československá společnost pro sluneční energii (národní sekce ISES)
[email protected]
http://www.solar-info.cz
http://www.solarnispolecnost.cz
Solární laboratoř ÚTP FS ČVUT v Praze http://solab.fs.cvut.cz
29/24
