Projekt współfinansowany z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach programu Baltic Sea Region

 

Koncepcja Hybrydowego Systemu Zasilania

Budynek przeznaczony pod inwestycje jest budynkiem o wielkości porównywalnej z typowym gospodarstwem domowym w regionie. Zarówno profil zużycia energii elektrycznej jak i zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową może zostać przyrównane do domu jednorodzinnego zamieszkałego przez czteroosobową rodzinę.

Energia elektryczna oraz cieplna produkowana jest w modułach, które poprzez nadążny ruch za słońcem zachowują prostopadłość powierzchni modułów do kierunku padania promieni słonecznych. Napęd ruchomej platformy zasilany jest w całości energią słoneczną. Ogrzany płyn solarny oraz energia elektryczna przesyłana jest pod powierzchnią gruntu do pomieszczenia kotłowego budynku, gdzie znajdują się urządzenia sterujące pracą instalacji. Ze względu na znaczną długość magistrali glikolowej instalacja wyposażona jest w obieg obejścia, który pozwala na rozgrzanie płynu solarnego znajdującego się w przewodach przed skierowaniem go na wężownice podgrzewacza wody. Zapobiega to chłodzeniu wody w ogrzewaczu przez płyn wypełniający przewody solarne przy uruchamianiu instalacji. Jeżeli chwilowe zapotrzebowanie na energię elektryczną nie przekracza chwilowej produkcji tej energii, nadwyżka magazynowana jest w procesie elektrolizy (rozkład cząsteczki wody pod wpływem przyłożonego napięcia elektrycznego). Jeżeli natomiast chwilowe nasłonecznienie nie zaspokaja zapotrzebowania na moc elektryczną to zgromadzony uprzednio wodór zamieniany jest w ogniwie paliwowym na użyteczną energię. W przypadku długotrwałego okresu o niskim nasłonecznieniu i po wyczerpaniu zapasów wodoru energia elektryczna pobierana jest z sieci elektrycznej.

 

System elektryczny i ogrzewczy budynku przed modyfikacją:

 

System elektryczny i ogrzewczy budynku po zakończeniu inwestycji:

 

Ostatecznie instalacja składa się z około 6m2 paneli fotowoltaicznych oraz takiej samej ilości paneli PV/T. Moc ogniwa paliwowego to 1.0kW a wydajność elektrolizera 36NL/h. Pełne zbiorniki wodoru pozwolą na pracę instalacji z pełną mocą przez około 3-4h.

Dla celów badawczych odbiorniki energii elektrycznej zostały pogrupowane w obiekcie dzięki czemu możliwe jest badanie działania instalacji dla różnych profili zużycia energii elektrycznej o różnej mocy szczytowej oraz różnym profilu zapotrzebowania na energię w ciągu dnia.

Ostatnim etapem projektu było wyposażenie instalacji w system ciągłego monitorowania jego parametrów. Pozwala to poznać sprawność poszczególnych elementów instalacji i ostatecznie zweryfikować możliwość jej zastosowania w typowych gospodarstwach domowych. Informacje zbierane będą dla potwierdzenia prawidłowego działania instalacji oraz w celu zweryfikowania celów projektowych. Instalacja monitoringu pozwala na pomiar warunków pogodowych, temperatury urządzeń, czynnika solarnego oraz temperatury pomieszczeń budynku. Dodatkowo monitorowane są: chwilowa i całkowita energia wyprodukowana w ogniwach fotowoltaicznych, pobór mocy przez odbiorniki, pobór energii z sieci publicznej, ilość wyprodukowanego i wykorzystanego wodoru, czasy włączeń poszczególnych urządzeń itd.

W chwili obecnej koszt wykonanej instalacji jest znaczny i przede wszystkim przekraczający przeciętny budżet gospodarstwa domowego. Celem budowy instalacji jest oszacowanie możliwości wykorzystania instalacji w domu jednorodzinnym i oszacowanie możliwości upowszechnienia proponowanego modelu zaopatrzenia budynku w energię po upowszechnieniu się technologii wykorzystującej wodór (i tym samym spadku cen). Oprócz czysto ekonomicznego aspektu związanego z analizą wydajności systemu oraz jego czasu zwrotu ważnym aspektem jest kampania informacyjna prowadzona przy okazji prowadzenia prac na obiekcie PTG Sokół. Mimo, że istnieje szereg mechanizmów pozwalających uzyskać dofinansowanie do systemów solarnych zainteresowanie problemem w regionie jest poniżej oczekiwań – uważa się, że ma to związek z ograniczoną wiedzą społeczeństwa w zakresie energetyki odnawialnej. Prowadzony projekt ma szanse przyczynić się do zmiany opisanego stanu rzeczy, szczególnie poprzez szeroki zakres stosowanych środków (panele o różnej konstrukcji, pompa ciepła, ogniwo paliwowe, elektrolizer, nadążny system śledzący). Niecodzienne technologie pozwolą łatwiej zwrócić uwagę na problematykę energii odnawialnej oraz oswoić tematy potencjalnie groźne bo niezrozumiałe (np. zagrożenie wybuchem wodoru).