Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Комбинирование вторичных и возобновляемых источников энергии в гибридном теплонасосном комплексе

В. В. ПАПИН, Р. В. БЕЗУГЛОВ, Н. Н. ЕФИМОВ, Е. М. ДЬЯКОНОВ, А. С. ШМАКОВ, Д. В. ДОБРЫДНЕВ, А. И. ЯНУЧОК

Аннотация


Приведены некоторые результаты теоретического исследования, для обозначения границы экономии на отопление по сравнению с самым недорогим и распространённым видом топлива - газом. Представленные схемные решения принципиальны, отражают основные энергетические потоки и могут быть реализованы в более оптимизированном оборудовании, чем предложено в статье, поэтому вопрос расчёта капитальных затрат и технико-экономического обоснования в данном исследовании не рассматривается. Рассматривается общая концепция комбинации возобновляемых источников энергии и вторичных энергетических ресурсов на базе теплонасосных технологий как альтернатива газу с точки зрения цены выработки 1 кВт∙ч теплоты. На следующих этапах будет ставится задача разработки оптимизированных устройств, реализующих представленный энергетический баланс, капитальные затраты на которые будут обеспечивать приемлемые технико-экономические характеристики. Разработана концепция гибридного теплонасосного комплекса, функционирующего на возобновляемых и вторичных источниках энергии и позволяющего осуществлять отопление, горячее водоснабжение, вентиляцию и кондиционирование за счёт комбинации энергии от органического топлива и вторичных энергетических ресурсов совместно с возобновляемыми источниками энергии. Предпринята попытка раскрытия потенциала теплонасосных технологий в полной мере для того, чтобы показать, что данные технологии могут быть приоритетными для повседневного использования всеми категориями потребителей, включая тех, кто имеет доступ к газовой магистрали. Концепция разработанного гибридного теплонасосного комплекса заключается в максимально эффективном использовании имеющихся в здании и вокруг него энергетических потоков. Так, в гибридном теплонасосном комплексе полезно утилизируется теплота от вытяжной вентиляции, уносимая теплота от системы кондиционирования, солнечная энергия трёх уровней мощности удельного светового потока, геотермальная энергия, а также энергия атмосферного воздуха, окружающего здание. Данную концепцию можно масштабировать на объекты в диапазоне мощностей ГТК 7-50 кВт. Раскрыты предпосылки проведённого исследования, его ход, приведены основные результаты: рассчитанный энергетический баланс ГТК и потребителя, базирующийся на разработанной технологической схеме, с указанием доли каждого источника энергии, вносимой в этот баланс.

Ключевые слова


возобновляемые источники энергии; вторичные энергетические ресурсы; энергетический баланс; солнечная энергетика; геотермальная энергетика; кондиционирование; аккумулятор теплоты; тепловой насос; фреон; отопление

Полный текст:

PDF

Литература


Каукин А. С. Налоговый манёвр в нефтяной отрасли: риски "ручного регулирования" / А. С. Каукин, Е. М. Миллер // RUSSIAN ECONOMIC DEVELOPMENT. 2020. Т. 26. № 7.

Жемкова А. М. Заморозка цен на нефтепродукты - остановка налогового маневра? / А. М. Жемкова, Г. И. Идрисов, А. С. Каукин, Е. М. Миллер // Экономическое развитие России. 2019. № 1. С. 31-35.

Бакман Ю. А. Прогнозирование цен производителей нефтепродуктов на внутреннем рынке / Ю. А. Бакман // Проблемы прогнозирования. - 2014. - № 1. - С. 34-46.

Shaposhnikov V. V., Biryukov B. V. Increasing efficiency of CCP-based tpp with injection of dry saturated steam from recovery boiler into regenerator // Journal of physics: conference series. 2017. No 891. Pp. 1-6.

Shaposhnikov V. V., Biryukov B. V. On the efficiency of heat and electric power plants based on combined-cycle plants with overexpansion of the working fluid in the gas turbine and injection of steam into the gas path // Chemical and petroleum engineering. 2018. No. 1-2. Pp. 1-5.

Zappa W., Junginger M., van den Broek M. Is a 100 % renewable European power system feasible by 2050? // Applied Energy. 2019. Vol. 233-234. Pp. 1027-1050. DOI: 10.1016/109.

Weiss O., Bogdanov D., Salovaara K., Honkapuro S. Market designs for a 100% renewable energy system: case isolated power system of Israel / O. Weiss, D. Bogdanov, K. Salovaara, S. Honkapuro // Energy. 2017. No. 119. Pp. 266-77. DOI: 10.1016/055.

Fernandes L., Ferreira P. Renewable energy scenarios in the Portuguese electricity system // Energy. 2014. Vol. 69. Pp. 51-57. DOI: 10.1016/098.

Mendes C., Soares I. Renewable energies // Energy. 2014. Vol. 69. Pp. 23-33. DOI: 10.1016/003.

Treshcheva M. Selection of heat pump capacity used at thermal power plants under electricity market operating conditions / M. Treshcheva, I. Anikina, V. Sergeev et al. // Energies. 2021. No 14(1). P. 226; https://doi.org/10.3390/en14010226

Liu Z. A combined forecasting model for time series: Application to short-term wind speed forecasting / Z. Liu, P. Iang, L. Zhang, X. Niu // Applied Energy. 2020. Vol. 259. DOI: 10.1016/114137.

Can Z. Tuning the electron-deficient core of a non-fullerene acceptor to achieve over 17% efficiency in a single-junction organic solar cell / Can Z., Jun Y., Fangfang C. et al. // Energy & Environmental Science. 2020. No. 13. Pp. 2459-2466. DOI: 10.1039/ D0EE00862A.

Yamanlar S., Korkmaz D. E., Serpen U. Assessment of geothermal power potential in Buyuk Menderes Basin, Turke // Geothermics. 2020. Vol. 88. DOI: 10.1016/101912.

Sharma S. Status, trends and significance of American hydropower in the changing energy landscape / S. Sharma, J. Waldman, S. Afshari, B. Fekete // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2019. Vol. 101. Pp 112-122. DOI: 10.1016/028.

Rodrнguez R. A. Transmission needs across a fully renewable European power system / R. A. Rodrнguez, S. Becker, G. B. Andresen et al. // Renewable Energy. 2014. Vol. 63. Pp. 467-476. DOI: 10.1016/005.

Васьков Е. Т. Термодинамические основы тепловых насосов: Учеб. пособ. для студ. спец. 270109, 270105, 190601. - СПб.: СПб. гос. архит.-строит. ун-т., 2007. - 127 с.

Патент РФ на полезную модель № 183519 от 25.12.2017 г. Каскадная теплонасосная установка с промежуточной аккумуляцией теплоты. Патентообладатель ДГТУ, заявка № 2017145622 от 25.12.2017 г. - Аккумуляция теплоты, используемая для утилизации вторичных источников энергии;

Патент РФ на полезную модель № 188446 от 20.12.2018 г. Многофункциональный компактный аккумулятор холода. Патентообладатель ЮРГПУ (НПИ), заявка № 2018145287 от 20.12.2018 г. - Аккумуляция холода, используемая для утилизации вторичных источников энергии;

Патент РФ на изобретение № 2709008 от 18.12.2018 г. Система для настройки каскада теплового насоса. Патентообладатель ДГТУ, заявка № 2018144718 от 18.12.2018 г. - Использование теплонасосного цикла в теплоэнергетическом комплексе;

Безуглов Р. В. Разработка теплового баланса теплоэнергетического комплекса для эффективного использования вторичных и возобновляемых источников энергии в совокупности с потребителем / Р. В. Безуглов, В. В. Папин, Е. М. Дьяконов и др. // Научная жизнь. 2019. Т. 14, № 8.




DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2022.56.51.003

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© 1998 – 2023 НТФ «Энергопрогресс»


Адрес редакции:
129090, г. Москва, ул. Щепкина, д. 8
Телефон: +7 495 234-74-21
E-mail: energetick@mail.ru, energetik@energy-journals.ru

 

Наши партнеры

                

Выставки: