Какое отношение имеет отказ от атомной энергетики к стоимости отопления?

Валовое производство электроэнергии в Германии в 2006 году
Источник: Немецкая ассоциация энергетической и водной промышленности (BDEW)

Уважаемый господин или госпожа,

Наше федеральное правительство только что приняло соответствующую резолюцию:

•  Семь старейших атомных электростанций Германии, которые сначала были временно остановлены после японской ядерной катастрофы, никогда не будут вновь подключены к сети.
• Оставшийся срок эксплуатации остальных десяти атомных электростанций будет ограничен фиксированной датой.
• Атомная энергетика будет окончательно выведена из эксплуатации в конце 2022 года, но налог на стержневое ядерное топливо останется в силе.
• Поиски окончательного хранилища активизируются и расширяются.
• Электрические сети должны быть быстро расширены, чтобы, например, транспортировать энергию ветра с севера Германии на юг. При этом будут использоваться более дорогие подземные кабели.
• Морские ветряные электростанции, гидроэнергетика и геотермальная энергия будут субсидироваться в большем объеме, в то время как субсидии на солнечные электростанции и наземные ветряные турбины будут сокращены. В то же время старые ветряные турбины должны быть заменены на новые, более мощные.
• В дополнение к новым угольным и газовым электростанциям, которые уже строятся, будет добавлено еще 10 гигаватт мощностей электростанций, работающих на ископаемом топливе. Однако эти электростанции должны быть максимально эффективными и гибкими. При этом национальные цели по сокращению выбросов CO2 должны быть сохранены.
• Финансирование энергоэффективной реконструкции зданий будет увеличено до 1,5 миллиарда евро в год в период с 2012 по 2014 год. Кроме того, меры по снижению энергопотребления будут легче поддаваться налогообложению. Таким образом, правительство намерено обеспечить ежегодную реконструкцию двух процентов зданий с целью экономии энергии и сокращения выбросов CO2.

Источник: AFP, WELT ONLINE, WIKIPEDIA

Что это значит для нас?

Мы немедленно останемся без семи из последних 17 атомных электростанций, или 41%, на долю которых, по данным Немецкой ассоциации энергетической и водной промышленности (BDEW), в 2009 году приходилось 23% валового производства электроэнергии. Это означает, что в настоящее время нам не хватает 91TP3 тонны наших генерирующих мощностей, которые мы, очевидно, можем без проблем покрыть за счет имеющихся резервов. Поскольку в настоящее время нет больше ветряных, гидро-, сточных или фотоэлектрических мощностей, этот дефицит, вероятно, придется покрывать за счет ископаемого топлива (2009: 57% производства электроэнергии) или биомассы (2009: 4% производства электроэнергии). Следует отметить, что резервные мощности электростанций могут быть задействованы только за счет увеличения использования топлива! С учетом распределения можно предположить, что в настоящее время более 90% отключенных ядерных мощностей покрываются за счет дополнительного использования ископаемого топлива. Если мощности электростанций, работающих на ископаемом топливе, в будущем будут расширяться как можно более "эффективно и гибко", это может означать только то, что доля природного газа (2009: 13% производства электроэнергии) должна увеличиться, в частности, потому что газовые турбины чрезвычайно гибкие и высокоэффективные в сочетании с паровыми турбинами, расположенными ниже по течению. Кроме того, газ - ископаемое топливо с самым низким уровнем выбросов CO2. В то же время он является самым важным источником энергии для отопления зданий в Германии, особенно для частных домов.

Вывод: дорожает не только отопление с помощью электрических тепловых насосов; готовьтесь к росту цен на отопление в целом - даже на газ и нефть. Инвестируйте в свою систему отопления этим летом, чтобы получить экономию уже в следующем году.

Зачем нужны оба варианта: двухзонная загрузка и двухзонная разгрузка?

О чем к настоящему времени стало известно...

заключается в том, что наилучшее наслоение - это непременное условие эффективного использования буферных резервуаров. Это объясняется тем, что только максимально хорошо стратифицированная емкость может поглощать тепло, когда она уже относительно полна, и отдавать тепло, когда она уже относительно пуста. Секрет этого преимущества заключается в том, что при хорошей стратификации баллон всегда горячий сверху и всегда холодный снизу (изображение, буфер 2-4), в то время как смешанный баллон теплый сверху донизу (изображение, буфер 1). Граница между горячим и холодным должна быть как можно более резкой. Чем полнее баллон, тем ниже (изображение, буфер 3), чем он пустее, тем выше (изображение, буфер 4) эта граница.

Зарядные состояния буферных накопителей

В любом случае, в хорошо стратифицированном накопительном баке содержится как можно меньше горячей воды.

Ошибка, которую многие совершают до сих пор

Многие наши клиенты обнаружили, что благодаря использованию двухзонных узлов загрузки rendeMIX 3×2 (для одного контура отопления) или rendeMIX 3×4 (для двух контуров отопления) им удалось настолько улучшить стратификацию буферных резервуаров, что общая эффективность солнечных тепловых систем заметно возросла, а операторы остались очень довольны. Другие поняли, что двухзонный загрузочный узел rendeMIX 2×3 (с усилением обратного потока для дровяного котла или когенерационной установки) также приносит им ощутимую пользу. Однако лишь немногие поняли, что именно сочетание обоих процессов, то есть одновременное использование двухзонной загрузки и двухзонной разгрузки, подстегивает буферную емкость к абсолютной пиковой производительности. Отказ от одного из этих двух процессов только потому, что вы используете другой, означает получение значительно худшего результата.

[swfobj src="http://www.baunach.net/wp-content/uploads/be_und_entladung_p01_v05.swf" width="700″ height="525″ align="left" allowfullscreen="true"]

Почему сочетание обоих методов так успешно?

Оба метода в первую очередь направлены на слабое место каждого цилиндра - горячую воду средней температуры. К сожалению, она снова и снова возникает из-за неизбежной турбулентности в цилиндре, которой невозможно полностью избежать даже при самых совершенных внутренних устройствах. Однако систематическое и приоритетное использование этой теплой, смешанной воды в конечном итоге позволяет "динамически привести в порядок" цилиндр. Это означает, что стратификация улучшается в процессе переноса тепла через цилиндр. Предположение о том, что буферная емкость сначала заряжается от источника тепла и только потом разряжается потребителями, нереально. На самом деле оба процесса всегда происходят более или менее одновременно.

Пример 1

Если дровяной котел мощностью 20 кВт питает систему мощностью 20 кВт через буфер, теплосодержание баллона остается постоянным. Тем не менее, при одновременной загрузке и разгрузке баллона по двухзонному методу вся смешанная горячая вода удаляется, и стратификация баллона полностью перестраивается.

Пример 2

При увеличении потребляемой мощности более 20 кВт буферный накопитель медленно, но верно опустошается, поскольку недостающая мощность берется из его тепловой сети.

Пример 3

Если потребляемая мощность опускается ниже 20 кВт, буферная емкость медленно, но верно заполняется, поскольку избыточная мощность добавляется к ее тепловому резерву.

Совет профессионала: чувствовать себя хорошо - это уже половина успеха

Каково качество контура управления?

Датчик на ТЭЦ

Контроллер постоянно сравнивает заданное значение SET с измеренным значением ACTUAL и определяет реакцию (управляющую переменную) по разнице (отклонению) с целью сделать отклонение между значениями SET и ACTUAL как можно меньше. Если, например, для когенерационной установки требуется постоянная температура обратного потока 60°C, то это - заданное значение, а АКТУАЛЬНОЕ значение определяется датчиком температуры. Возможной реакцией может быть трехточечный сигнал, который открывает, останавливает или закрывает смесительный клапан с помощью электропривода, чтобы повысить, поддержать или понизить температуру обратки.

Контроль поведения с помощью датчиков

Под качеством контура управления понимается, прежде всего, то, насколько точно и быстро контроллер приближает АКТУАЛЬНОЕ значение к УСТАНОВЛЕННОМУ значению, например, после внезапного изменения УСТАНОВЛЕННОГО значения в момент времени Т. В идеале АКТУАЛЬНОЕ значение только один раз немного превышает цель, а затем приближается к УСТАНОВЛЕННОМУ значению с этой стороны. Если регулятор работает слишком медленно, пройдет слишком много времени, прежде чем цель будет достигнута. Если регулятор слишком быстр, то он проскочит цель несколько раз. Поскольку серводвигатель также является частью контура управления в нашем примере и, следовательно, влияет на его качество, время его работы должно быть правильно установлено на контроллере, если эта опция доступна.

Что такое мертвое время?

Большое расстояние датчика до смесителя

Мертвое время управляемой системы - это период времени, который проходит до того, как эффект изменения в регуляторе будет обнаружен датчиком. Если, например, датчик нашего вышеупомянутого усилителя обратного потока расположен на входе обратного потока в блок ТЭЦ, а смеситель установлен в 5 метрах от него, то мертвое время будет по крайней мере таким, как время работы (t), необходимое для прохождения воды на расстояние (s) со скоростью (v) от смесителя до датчика.

t = s / v

v = Q / A = Q / ¼πDN²

Для когенерационной установки с тепловой мощностью 12,5 кВт, которая подает 80°C в поток и получает 60°C в обратку, дельта T равна 20K, а расход (Q), следовательно, составляет 0,54 м³/ч. Это приводит к следующим скоростям потока (v) для следующих номинальных ширин и следующим временам работы (t) для участка длиной 5 м, например:

DN [мм]		v [м/с]	t [s]
15	½“	0,84	5,9
20	¾"	0,47	10,6
25	1″	0,30	16,5
32	1¼"	0,19	27,0

Отсюда видно, что сильно увеличенный номинал приводит к значительному увеличению мертвого времени. А это, безусловно, препятствует высокому качеству контроллера.

Почему так важна правильная установка датчиков?

Также очевидно, что расстояние между датчиком и смесителем должно быть как можно меньше, чтобы не увеличивать мертвое время без необходимости. Поэтому место установки датчика - это первый параметр, который необходимо учитывать.

Малое расстояние от датчика до смесителя

Однако теплопередача от отопительной воды к датчику также представляет собой препятствие, имеющее значение для времени: чем лучше теплопередача, тем быстрее реагирует датчик. Особенно распространены контактные датчики, устанавливаемые на внешней стороне трубы, по которой течет измеряемая вода. Здесь играют роль три основных фактора:

Контактная поверхность
Поверхность контакта должна быть как можно больше. Если, например, датчик расположен вдоль гофрированной трубы, то для передачи тепла будет доступно только несколько небольших точек.

При гладкой трубке контакт между датчиком и трубкой по-прежнему представляет собой линию. Только при использовании теплопроводящей пасты или другого термомоста линия становится необходимой контактной поверхностью, обеспечивающей быструю передачу тепла.

Датчик без теплопроводящей пасты и датчик с теплопроводящей пастой

Теплопроводность переходных материалов

Металлы являются лучшими проводниками тепла, в отличие от пластмасс, оксидов (ржавчины) и других загрязнений. Поэтому труба должна быть изготовлена из металла и тщательно очищена перед установкой датчика.

Контактное давление

Натяжение контактного давления должно оставаться постоянно эластичным, что необходимо учитывать при выборе натяжного ремня. В этом отношении спиральная пружинная проволока, безусловно, лучше, чем кабельная стяжка, а кабельная стяжка, безусловно, лучше, чем клейкая лента.

Контактное давление из-за натяжного ремня

В любом случае, от монтажника требуется опыт и внимательность, чтобы избежать ненужных ошибок на этом этапе, которые в худшем случае могут ухудшить качество контура управления настолько, что в обратном потоке когенерационной установки возникнут постоянные колебания температуры.

Плохая теплопередача приводит к увеличению времени простоя