Każdą instalację hydrauliczną musi wykonać instalator posiadający wykształcenie zawodowe. Jednakże instalację wykorzystującą energię odnawialną musi wykonać technik solarny, specjalista od OZE. Wiedzę wykonawczą i projektową można już zdobywać w specjalistycznych ośrodkach na terenie Polski.

Działalność na rzecz Odnawialnych Źródeł Energii w Gdańsku zainicjował nieżyjący dr Brunon Grochal, który specjalizował się w pompach ciepła. Był on zwolennikiem wykorzystania taniej energii. Instytut Maszyn Przepływowych im. R. Szewalskiego w Gdańsku, gdzie pracował dr B. Grochal, zyskał olbrzymiego sprzymierzeńca w działaniach na rzecz OZE, jakim był prezydent Legionowa i Rada Miasta. W 2015 roku otworzono Centrum Badawcze „Konwersja Energii i Źródła Odnawialne”. Osobą prowadzącą placówkę jest prof. Jan Kiciński.

Warto zaznaczyć, że pierwsze Centrum Energii Odnawialnej powstało w 1994 r. na terenie Stałej Wystawy Budownictwa w Warszawie jako EKO-PAN. Niestety nieuregulowane sprawy własnościowe doprowadziły ten obiekt do całkowitej likwidacji. Instytut Podstawowych Problemów Techniki zmienił też swój profil, odchodząc od zagadnień budownictwa, w tym budownictwa energooszczędnego. Osobiście uważam to za pewnego rodzaju błąd.

Nowe centrum szkoleniowe

Stworzone Centrum Badawcze ma służyć rozwijaniu nowatorskich technologii. Na budowę przeznaczono 42 mln. zł i uważam, że pieniądze spożytkowano bardzo rozsądnie. Wybudowano wiele stanowisk badawczych, takich jak stanowiska badania:

  • minifarm fotowoltaicznych,
  • indywidualnych ogniw PV,
  • wież obrotowych 3- płaszczyznowych z ogniwami PV,
  • siłowni wiatrowych,
  • kolektorów słonecznych płaskich,
  • kolektorów słonecznych termosyfonowych,
  • kolektorów słonecznych hybrydowych i złożonych,
  • pomp ciepła powietrze-powietrze,
  • pomp ciepła powietrze-woda,
  • pomp ciepła powietrze-powietrze,
  • kotłów na biomasę,
  • i innych.

Warto zaznaczyć, że zgodnie z funkcją Instytutu Maszyn Przepływowych zagadnienia hydrauliki instalacyjnej są priorytetem w tym działaniu. Jednakże kumulacja energii, optymalizacja procesu wykorzystania energii odnawialnej i wytworzenie układów biwalentnych są czymś wysublimowanym w sferze badawczej. Można jednoznacznie stwierdzić, że jest to właściwa forma projektowania i kontrolowania systemów biwalentnych, które w strefie klimatu umiarkowanego są koniecznością.

Nowoczesne laboratorium OZE

Należy wyraźnie podkreślić, że sam dobór urządzeń nie jest prostą sprawą, a zaprojektowanie takiego układu stawia duże wyzwania. Jednakże samo wykonanie instalacji hydraulicznej w powiązaniu z układem konstrukcyjnym instalacji słonecznej wymusza na wykonawcy posiadanie wiedzy wielotematycznej.

Podnoszenie wiedzy zawodowej jest obecnie o wiele łatwiejsze niż pod koniec lat 90. Nie było wtedy żadnych szkół profilowanych, a na studiach z dużą ostrożnością wprowadzano dopiero zagadnienia nowych technologii z zakresu energetyki słonecznej. Zmiana, jaka nastąpiła po 2015 r., odnosi się przede wszystkim do wyspecjalizowanej grupy inżynierskiej, która bazując na doświadczeniu, ma możliwość poznania zasady przepływu cieczy w instalacjach hydraulicznych wykorzystujących odnawialne źródła energii.

Parking z PV

W laboratorium, o którym wspomniałem na początku, największe zainteresowanie wzbudza pozornie zwykłe miejsce parkingowe, które jest zadaszone ogniwami PV. Konstrukcja dachu pełni zatem dwie funkcje: osłonowe i energetyczne. Miejsca postojowe dla samochodów w ilości 2 * 14 * 2 stworzono w układzie dwóch zestawów energetycznych. Zainstalowane ogniwa PV w ilości 12 * 25 = 300 szt. * 225 pW mogą wytworzyć max. 67 500 pW. Ogniwa są ustawione statycznie, bez możliwości zamiany kąta nachylenia, ani też bez funkcji obrotowej, z przyjętym kątem nachylenia na zysk energii głównie w okresie wiosenno-letnim.

Nie oznacza to braku przetwarzania energii w okresie zimowym. Do podparcia konstrukcji dachu użyto 9 zestawów stalowych podpór przypominających układ wiązarowy. Nieopodal, na skraju terenu badawczego, zainstalowano wieżę obrotową PV w układzie X-Y-Z, tj. trzypłaszczyznową, wyposażoną w zestaw baterii ogniw 6 * 6 paneli * 250 pW = 9000 pW wytwarzanej maksymalnej energii prądu stałego. Od strony południowej widok jest bardziej ciekawy, bowiem widoczne są na pierwszym planie dwie baterie ogniw PV w układzie obrotowym (prostokątna) oraz w układzie stacjonarnym (okrągła), poprzedzone siłownią wiatrową. W głębi widoczne są budynki laboratorium, zaś z lewej strony parking z dachem solarnym – PV. Na dachu laboratorium widoczne są instalacje słoneczne oraz siłownie z wirnikami pionowymi.

Wieżę obrotową PV w układzie X-Y-Z - bateria ogniw PV

Zakres doboru siłowni z ogniwami nie jest przypadkowy. Z uwagi na specyficzną strefę umiarkowaną, jaka panuje na terenie Polski, wykorzystanie samej energii słonecznej za pomocą ogniw jest niewystarczające do zapewnienia ciągłego zasilania obiektów lub urządzeń elektroenergetycznych. Wspomaganie instalacji PV energią pochodzącą z siłowni wiatrowych daje możliwość pokrycia zapotrzebowania na energię w ilości ok. 90%.

Z uwagi na różne rodzaje form konstrukcji nośnych, z jakimi mogą spotkać się przyszli inżynierowie, wskazano podłoże okrągłe, wykonane z blachy trapezowej z zastosowanym rusztem montażowym. Moc takiego układu wynosi ok. 5000 pW.

Konstrukcja budynku laboratorium ma kształt heliostatyczny, wykorzystujący maksymalną ilość energii w układzie dobowym, poprzez zaokrągloną konstrukcję ścian od strony południowej. Dodatkowo jest ona odpowiednio nachylona, aby absorbować maksymalną dawkę energii promieniowania słonecznego w układzie pasywnym. Do tego celu zastosowano specjalny układ przeszklenia fasady budynku. Na tarasie piętra – jako bariery osłonowe – wmontowano ogniwa fotowoltaiczne, które pracują w układzie pionowym.

Wielowariantowe rozwiązania

Na terenie obiektu badawczego umieszczono kilka rodzajów wymienników gruntowych dla pomp ciepła (pionowe i poziome).

Uzyskana energia jest przesyłana do centralnego systemu zbiorczego, gdzie w dowolny sposób może być wykorzystana w układzie biwalentnym. Warto wskazać, że właśnie w takich badaniach studenci mogą się nauczyć optymalizacji budowy układów instalacji OZE z wykorzystaniem kilku rodzajów urządzeń do ich przetwarzania.

Sercem pracy takiego zestawu jest zawsze kotłownia z wymiennikami ciepła, zbiornikami do kumulowania energii oraz wytwarzania ciepłej wody użytkowej, a także system centralnego ogrzewania. Dobór układów, odbiorników i systemów instalacyjnych jest dopasowany do pracy modułowej, z funkcją wybiórczą dla wskazanego systemu. Można tworzyć pojedyncze obwody grzewcze, z różnymi źródłami, lub wielokrotne systemy biwalentne pracujące w układzie szeregowym lub równoległym.

Wielowariantowy układ instalacyjny jest odpowiednio opomiarowany u źródła, na przesyle, jak też na końcach punktów odbiorczych. Dobierając układy grzewcze, zazwyczaj kierowaliśmy się do tej pory jedynie zapotrzebowaniem teoretycznym, bez uwzględnienia odzysku ciepła z konstrukcji budynku i samych użytkowników. W tym wypadku przyszli inżynierowie mają sposobność doboru wielowariantowego.

Warto też zwrócić uwagę na fakt, że inżynierowie studiujący zagadnienie przepływu płynów w instalacjach grzewczych z wykorzystaniem OZE będą mieli również do czynienia z zagadnieniami typowej budowy oraz budowli budynków pasywnych. Takie podejście do szkoleń i nauki nowego zawodu jest wyjątkowe w skali kraju.

Czas pokaże, czy wyszkoleni inżynierowie staną się wyjątkowymi specjalistami, wydatnie wspierającymi nową dziedzinę gospodarki kraju, jaką jest energetyka odnawialna.

dr Zbigniew Tomasz Grzegorzewski

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij