Panele słoneczne z cylindrem pełnym piasku? Na taki pomysł mogli wpaść tylko w jednym kraju
Panele słoneczne, kolektory, magazyny ciepła na piasek czy wodę. Jak najlepiej mogłyby one działać? Razem. Do takiego wniosku doszli uczeni ze Szwecji, którzy zaproponowali bardzo wydajny system grzewczy na potrzeby przemysłu i nie tylko. Na czym on dokładnie polega?
Naukowcy z Uniwersytetu Dalarna w Falun (Szwecja) w czasopiśmie Energy Conversion and Management podzielili się wynikami modelowania wieloaspektowego systemu grzewczego, który prawie w całości czerpie energię ze słońca. Odkryli oni, że hybrydowe instalacje działają o wiele skuteczniej, niż gdyby stosować każdy z elementów systemu osobno.
O czym dokładnie mowa? Badacze zaproponowali system grzewczy składający się z farmy fotowoltaicznej, kolektorów słonecznych, magazynu ciepła na piasek i zbiornika na wodę. Razem mają one dostarczać ciepło do obiektu przemysłowego. System ma się składać z dwóch linii produkcji.
Pierwsza skupia się na wytwarzaniu energii elektrycznej z paneli słonecznych. Ta zaś będzie kumulowano w ogromnym cylindrze z piaskiem, który będzie podgrzewany i w ten sposób zmagazynuje ciepło. Druga linia wyprodukuje ciepło z kolektorów słonecznych, które potem podgrzeją wodę w zbiorniku pełniącym również formę magazynu. Awaryjnie dla systemu (w przypadku dużego zapotrzebowania na ciepło) ma jeszcze działać tradycyjny piec na wodę ogrzewany paliwami kopalnymi.
Panele słoneczne, kolektory, magazyn na piasek i wodę, i co jeszcze?
Naukowcy przeprowadzili modelowanie takiego systemu w programach TRNSYS i Python. Przyjęli oni, że wieloelementowy system grzewczy i hipotetyczna fabryka znajdują się w Sewilli, w południowej Hiszpanii. Jest to o tyle dobra lokalizacja, że cechuje się wysokim nasłonecznieniem.
Jakie wyniki przyniosło modelowanie? Zaskakująco dobre. System przyniósł 16 proc. spadek kosztów produkcji ciepła w porównaniu do sytuacji, gdyby ogrzewano tylko paliwami kopalnymi (z 100 euro za megawatogodzinę do 83 euro). Udział energii słonecznej w systemie wyniósł 90 proc. Pozostałą część ciepła dostarcza tradycyjny piec. Lwią część w systemie obejmowały panele słoneczne z magazynem na piasek, które pokrywały 60 proc. zapotrzebowania na ciepło. 30 proc. przypadło na kolektory z systemem wodnym.
Naukowcy wyrażają nadzieję, że ich hipotetyczny system zostanie kiedyś zrealizowany w praktyce. Wszystkie jego części osobno już działają w różnych częściach świata, w tym nawet magazyn ciepła na piasek, który opracowano i wybudowano w Finlandii w 2022 roku. Autorzy badań przekonują, że ich propozycja jest najlepszą, jeśli zamierzamy przechodzić na bardziej zrównoważone źródła ciepła.