Prezentacja programu PowerPoint

Innowacyjna technologia magazynowania energii
w produkcyjnych tunelach foliowych
Autorzy: pracownicy Wydziału Inżynierii Produkcji i Energetyki Uniwersytet Rolniczy w Krakowie
W latach 2010-2015 na Wydziale Inżynierii Produkcji i Energetyki Uniwersytetu Rolniczego im. Hugona Kołłątaja w
Krakowie oraz w Instytucie Ogrodnictwa w Skierniewicach realizowany był projekt badawczo- wdrożeniowy z zakresu
magazynowania w akumulatorach energii nadwyżki ciepła z wnętrza tuneli foliowych.
Jako akumulatory energii zastosowano: akumulator kamienny, cieczowy oraz wypełniony materiałem podlegającym
przemianie fazowej. Idea pracy akumulatorów polega na przedmuchiwaniu przez nie w okresie temperatury
przekraczającej wymagania roślin, ciepłego (okres ładowania) oraz w okresie zapotrzebowania na ciepło, zimnego
powietrza (proces rozładowania). Akumulator kamienny (złoże wypełnione kamieniem typu porfir o wielkości 35 do
60mm) winien być wykonany tak, aby zapewnić właściwą izolację jego ścian i boków akumulatora. Konstrukcja
akumulatora kamiennego (przygotowano jako zgłoszenie patentowe) została nagrodzona medalami za rozwiązanie
innowacyjne na wystawach w Norymberdze i Brukseli.
Na rys. 1 przedstawiono uzasadnienie procesu ładowania nadwyżki ciepła
Temperatura otoczenia, oC
Energia promieniowania słonecznego,
MJ/m2/dzień
temperatura otoczenia
nasłonecznienie
miesiące
ogrzewanie
chłodzenie
ogrzewanie obligatoryjne
ogrzewanie opcjonalne
możliwości magazynowania nadwyżki ciepła
Rys. 1. Czasokres ogrzewania i potencjalnego magazynowania nadwyżki ciepła w obiekcie
Na rys. 2 przedstawiono ideę pracy systemu magazynowania ciepła w akumulatorze wraz z jego rozładowaniem.
a)
b)
tNC
1
2
3
Akumulator
wodny (tAK_W)
tWEW
tAK_K
tNC
tWY
cieniówka
tWE
twew
tAK_K t
WY
Złoże kamienne
Złoże kamienne
Akumulator
wodny (tAK-W)
1- wymiennik przeponowy; 2- elektrozasuwa; 3- pompa obiegowa
Rys. 2. Schemat systemu magazynowania (a) i rozładowywania (b) akumulatora kamiennego
Idea pracy akumulatora polega na magazynowaniu ciepła w złożu kamiennym w okresach występowania wysokich
temperatur powietrza i jego rozładowywaniu gdy temperatury są za niskie dla uprawianych roślin. Dodatkowo, akumulator
można wykorzystać do schładzania roślin w okresie porannego szybkiego przyrostu temperatury wewnątrz obiektu.
Integralną częścią akumulatora, oprócz przewodów, złoża, wentylatora jest system sterowania pracą położenia przepustnic
kierujących strumieniem przepływu powietrza.
Zastosowany akumulator kamienny posiada cztery niezależne, jednakowe i izolowane sekcje. Każda sekcja bez izolacji
posiada wymiary 1,7x11m. Sekcje te są zlokalizowane w tunelu o powierzchni 144m2.
Schemat sekcji akumulatora (na jego konstrukcję uzyskano patent: Numer zgłoszenia: 400690) przedstawiono na rys. 3.
Folia PE
0,22 m
0,42 m
Przewody perforowane
Piasek
0,42 m
0,42 m
0,22 m
Materia?akumulatora
0,7 m
Przewody do dezynfekcji
0,4 m
0,9 m
0,4 m
Izolacja
Rys. 3. Akumulator kamienny (przekrój sekcji)
Złoże akumulatora
Analizowane rozwiązanie przetestowano podczas uprawy pomidorów i ogórków. Badaniem objęto dwa rodzaje
podłoży ogrodniczych. Najważniejsze wyniki dotyczą:
- konstrukcji systemu magazynowania ciepła,
- rekomendacji rodzaju podłoża dla uprawianych roślin,
- określenia parametrów związanych z: czasem procesu ładowania akumulatora oraz optymalnych warunkach przy
jego rozładowaniu,
- doboru parametrów wentylatora (nadciśnienie dynamiczne, strumień przetłaczanego powietrza),
- sterowania procesem schładzania powietrza wewnątrz obiektu.
W wyniku przeprowadzonej analizy stwierdzono, że przy zastosowaniu tego systemu można uzyskać wcześniejszy i wyższy
plon uprawianych roślin, ograniczenie zużycia środków ochrony roślin, zmniejszenie zużycia paliwa kopalnego do utrzymania
rekomendowanych parametrów mikroklimatu.
W wyniku zastosowania tego rozwiązania oraz utrzymując rekomendowane parametry procesu przedmuchu powietrza (czas
cykli, strumień przetłaczanego powietrza), okres zwrotu poniesionych nakładów na budowę i eksploatację systemu wynosi ok.
8 lat.
Więcej informacji można uzyskać u wykonawców projektu (prof. dr hab. Sławomir Kurpaska, dr hab. Hubert Latałapracownicy Wydziału Inżynierii Produkcji i Energetyki Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie )