„Magazynowanie nadwyżki ciepła w akumulatorach energii”
Wydział Inżynierii Produkcji i Energetyki Uniwersytetu Rolniczego im. Hugona Kołłątaja w Krakowie oraz w Instytut Ogrodnictwa w Skierniewicach opracowały opatentowaną metodę 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
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.
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.
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 Latała- pracownicy Wydziału Inżynierii Produkcji i Energetyki Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie ).