Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Энергосбережение в строительстве

Экономика и эффективность хранения энергии


Экономика и эффективность хранения энергии

Стоимость и целесообразность применения различных типов хранилищ. Имеется меньше информации о стоимости различных типов хранилищ, чем, например, систем с тепловыми насосами или естественными источниками тепла потому, что их значительно меньше построили. Затраты на хранилища зависят от размера и типа системы, что затрудняет определение их стоимости. И хотя упрощенные методы оценки стоимости, часто используемые для теплохранилищ, дают лишь значения порядка величины, они могут быть использованы для сравнения оценки стоимости различных систем.

Системы теплохранилищ имеют различную область применения, зависящую от системы отопления, с которой они будут работать, местных геологических условий и пр. Следовательно, необходимо прежде всего определить систему, для которой технически приемлемо решение, а затем осуществлять оценку стоимости (капитальную и эксплуатационную) производимой энергии такими системами в сравнении с другими системами отопления.

На рис. 1 показан диапазон удельных вложений в различные типы сезонных теплохранилищ в земле. Важно отметить, что экономика хранения тепла зависит от температурного диапазона в хранилище. Теплохранилища могут образовывать интересные недорогие элементы систем с доступом в



Рис. 1. Удельная стоимость различных типов систем теплохранилищ в грунте, выраженная как энергия одного цикла заряда/разряда определенные периоды времени к дешевой энергии. Например, стоимость сохраненной энергии может колебаться от самой низкой в 3 эйри/кВтч (0,3 коп/кВтч) до 20-30 эйри/кВт ч (2-3 коп/кВт ч) для одного цикла полной емкости хранилища ежегодно (6%-я ставка капиталовложений при 15-летнем сроке службы). Теплохранилища с водой также должны быть рентабельны для кратковременного хранения, т.е. при работе в несколько циклов в год. Это снижает удельную стоимость хранения до примерно 3--10 эйри/кВт ч (0,3--1 коп/кВтч).

Затраты на хранилища с термохимическим способом хранения энергии в настоящее время так высоки, что не может быть предсказано их применение даже в среднеотдаленном периоде времени. Затраты на хранение в абсорбционных хранилищах примерно 5 шв. крон/кВт ч (0,49 коп/кВт ч), а в хранилищах по принципу скрытого тепла порядка 200 шв. крон/кВт ч (19,44 руб/кВт ч), т.е. решающим фактором должно быть число циклов в год. Типы хранилищ с высокими удельными затратами могут применяться для краткосрочного хранения, когда хранилище относительно мало и возврат энергии высокий.

Экономика теплохранилищ в групповых теплостанциях. Краткосрочное хранение тепла в водяных баках может быть экономически выгодным при сглаживании пика нагрузок на групповых теплостанциях. Хранилища в искусственных выемках для групповых теплостанций необходимы в первую очередь как источники тепла для тепловых насосов. Среди хранилищ, которые могут рассматриваться для такого применения, — это, в первую очередь, скважины в скале и в некоторых случаях системы трубопроводов в грунте, накопители в водоносных слоях или водозаполненных шахтах. Сезонные теплохранилища без тепловых насосов едва ли представляют интерес, так как теплопотери из небольших высокотемпературных хранилищ высоки. Если температуры в системах распределения в будущем могут быть в значительной степени снижены благодаря мерам по энергосбережению в системах инженерного оборудования зданий, то положение может измениться.

Важным источником тепла для загрузки низкотемпературных теплохранилищ могут быть наружный воздух, поверхностные воды и низкотемпературные солнечные коллекторы. Цель хранения при таком использовании — улучшение эксплуатационных, экономических характеристик и возможность удовлетворения потребности в энергии с помощью тепловых насосов по сравнению с тем, когда источник тепла используется без буферного накопителя. С использованием накопителей энергии удовлетворение потребности в энергии может быть увеличено с 60 до 90-95%.

Капитальные затраты на производство тепла при использовании тепловых насосов и низкотемпературных теплохранилищ примерно 4000--5000 шв. крон/кВт ч (390--486 руб/кВтч) — для систем хранилищ в водоносных слоях повышаются до 7000--9000 шв. крон/кВт ч (680-875 руб/кВт ч) — для систем с теплохранилищами в скале или грунте. Системы этого типа могут быть конкурентоспособны в современных условиях, но тариф на электроэнергию и способы финансирования могут изменить этот баланс по сравнению с другими системами. Группа Совета по использованию тепла Земли считает, что эффективность и затраты на системы теплохранилищ не могут быть значительно улучшены по сравнению с уже существующей ситуацией.

Экономика теплохранилищ в районных системах теплоснабжения. Кратковременное хранение тепла представляет значительный интерес в районных системах теплоснабжения для сглаживания пиков производства энергии в результате сжигания мусора и других твердых топлив. Стальные баки, хранилища в искусственных выемках и пустотах (например, в нефтехранилищах, которые не используются по прямому назначению) являются наиболее удобным типом хранилищ. В больших системах теплоснабжения можно использовать сезонные теплохранилища без тепловых насосов, тогда хранилище будет обеспечивать основную нагрузку, позволяя заменять более дорогое топливо на дешевое. Наиболее целесообразны хранилища типа пустот или скважин в скале. Источники тепла для зарядки теплохранилищ должны быть от дешёвой тепловой энергии, например, от промышленных отходов тепла, мусора или угля в теплостанциях с обратным давлением.

Температурный диапазон, при котором хранилище может работать, определяется в основном рабочими характеристиками системы районного теплоснабжения. Если должен быть достигнут необходимый диапазон температур в хранилище порядка 40 — 60 °С, то должна существовать возможность зарядить хранилище до температуры, которая значительно выше, чем рабочая температура системы районного теплоснабжения летом, и разрядить его подогревом обратной воды в системе районного теплоснабжения.

Одним из путей увеличения диапазона температур в сезонном теплохранилище является его разрядка с использованием тепловых насосов, однако это увеличивает капитальные затраты и, следовательно увеличивает утилизационный период. Сезонные накопители тепла с тепловыми насосами, эксплуатируемые в системах районного теплоснабжения, должны быть очень дешевыми, так как они конкурируют по стоимости с системами сжигания твердого топлива и отопления с применением электроэнергии.



Рис. 2. Температура прямой 1 и обратной 2 воды в зависимости от наружной температуры в обычной системе районного теплоснабжения


Единственный тип хранилища, который мог бы быть подходящим для такого применения, это хранилище в водоносных слоях. Местные теплохранилища, предназначенные для снятия пиковых нагрузок, оборудования центральной станции и увеличения надежности теплоснабжения, могут быть также пригодны к использованию в качестве низкотемпературных хранилищ для районных систем теплоснабжения. Стоимости различных типов хранилищ относительно хорошо известны и больших изменений в них не ожидается.

Возможные препятствия на пути технологических улучшений. Капитальные затраты на сезонные теплохранилища остаются высокими, и отрицательные отзывы на их применение продолжаются. При этом издержки на капиталовложения в другие мероприятия по замене нефти бывают часто значительно меньше. Однако, если принимать во внимание весь срок службы, теплохранилище могло бы стать хорошим средством вложения средств. Другие мероприятия также могут иметь приоритет, если они дают возвратную эксплуатационную стоимость при значительно меньших капитальных вложениях. Так, например, замена нефти сезонным тепло-хранилищем, использующим бросовое тепло и тепло от сжигания мусора, вероятно, потребует долгосрочных кредитов со сроком окупаемости, определяемым экономической эффективностью. Любое улучшение технологии потребует также создания многочисленных полноразмерных демонстрационных установок, подтверждающих целесообразность технологии и обеспечивающих проверку технических предположений и экономической эффективности. Экономика теплохранилищ сильно зависит от стоимости самой энергии и ее взаимосвязи с различными формами энергии. Если экономическая прибыль от теплохранилица незначительна, любые изменения в стоимости взаимосвязей могут совершенно изменить общую экономическую эффективность.

Прогнозы использования подземных теплохранилищ весьма значительны, что должно отражаться как в энергетических планах местных органов при планировании территорий, так и при геологическом планировании энергетики, необходимом для определение возможностей и препятствий полной реализации прогноза. Это вызвано и тем, что широкомасштабное применение потребует подключения местных предприятий, что явится причиной некоторых изменений природной окружающей среды.



Похожие статьи:
Опыт жилищных организаций

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Энергосбережение в строительстве

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум