Förnybar termisk energi
| Typ | Energi |
|---|---|
| <a i=1>Arbetsprincip | Termodynamik |
| Första produktionen | 1800-talet |
Förnybar värmeenergi är tekniken för att samla värmeenergi från en förnybar energikälla för omedelbar användning eller för lagring i ett värmebatteri för senare användning.
Den populäraste formen av förnybar värmeenergi är solen och solenergin skördas av solfångare för att värma vatten, byggnader, pooler och olika processer. Ett annat exempel på Renewable Thermal är ett geotermiskt eller jordvärmepumpsystem (GHP), där värme som lagras i marken från sommaren utvinns från marken för att värma upp en byggnad under en annan säsong. Detta exempelsystem är "förnybart" eftersom källan till överskottsvärmeenergi är en tillförlitligt återkommande process som inträffar varje sommarsäsong.
Historien om förnybara termiska system
Solenergi har använts i århundraden för att värma bostäder och för att producera varmvatten innan lågkostnadsnaturgas upptäcktes. Det fick uppmärksamhet under och efter oljeembargot 1973 när ingenjörer undersökte sätt att producera termisk energi från en förnybar källa istället för fossila bränslen.
Historien om att använda marken som värmekälla är nyare och har fått en framträdande plats under de senaste åren, särskilt på landsbygden där naturgasuppvärmning kanske inte är tillgänglig. Jordens yttre skorpa är ett termiskt batteri som upprätthåller en mediantemperatur som är densamma som den genomsnittliga lufttemperaturen på den platsen. Denna "genomsnittliga marktemperatur" är en kombination av solvinst från solen, termisk vinst från jordens kärna och värmeförlust på grund av ledning, avdunstning och strålning. Grafiken till höger visar en karta över den "genomsnittliga marktemperaturen" på platser inom USA.
Typer
Solbaserad förnybar termisk
Solar termisk energi (STE) är en form av energi och en teknik för att utnyttja solenergi för att generera termisk energi för användning inom industrin och i bostads- och kommersiella sektorer.
Solfångare klassificeras av United States Energy Information Administration som låg-, medel- eller högtemperaturkollektorer. Lågtemperaturkollektorer är i allmänhet oglaserade och används för att värma pooler eller för att värma ventilationsluft. Medeltemperaturkollektorer är också vanligtvis plana plattor men används för att värma vatten eller luft för bostäder och kommersiellt bruk.
Högtemperaturkollektorer koncentrerar solljus med hjälp av speglar eller linser och används vanligtvis för att uppfylla värmekrav upp till 300 grader C / 20 bar tryck i industrier och för elkraftproduktion. Två kategorier inkluderar Concentrated Solar Thermal (CST) för att uppfylla värmekraven i industrier, och Concentrated Solar Power (CSP) när den insamlade värmen används för elproduktion. CST och CSP är inte utbytbara när det gäller tillämpning.
De största anläggningarna finns i den amerikanska Mojaveöknen i Kalifornien och Nevada. Dessa anläggningar använder en mängd olika tekniker. De största exemplen inkluderar Ouarzazate Solar Power Station i Marocko (510 MW), Ivanpah Solar Power Facility (377 MW), installation av solenergigenererande system (354 MW) och Crescent Dunes (110 MW). Spanien är den andra stora utvecklaren av solvärmekraftverk. De största exemplen inkluderar Solnova Solar Power Station (150 MW), Andasol solkraftverk (150 MW) och Extresol Solar Power Station (100 MW).Markbaserad förnybar termisk
En jordkopplad värmeväxlare är en underjordisk värmeväxlare som kan ta upp värme från och/eller avleda värme till marken. De använder jordens nästan konstanta underjordiska temperatur för att värma eller kyla luft eller andra vätskor för bostads-, jordbruks- eller industribruk. Om byggnadsluft blåses genom värmeväxlaren för värmeåtervinningsventilation kallas de jordrör (eller kanadensisk brunn, provensalsk brunn, solskorsten , även kallad jordkylningsrör, jordvärmningsrör, jord-luftvärmeväxlare (EAHE eller EAHX) , luft-till-jord värmeväxlare, jordkanaler, jordkanaler, jord-luft tunnelsystem, markrörsvärmeväxlare, hypocauster, underjordiska värmeväxlare, termiska labyrinter, underjordiska luftrör och andra).
Jordrör är ofta ett lönsamt och ekonomiskt alternativ eller komplement till konventionella centralvärme- eller luftkonditioneringssystem eftersom det inte finns några kompressorer, kemikalier eller brännare och endast fläktar krävs för att flytta luften. Dessa används för antingen partiell eller full kylning och/eller uppvärmning av anläggningsventilationsluft. Deras användning kan hjälpa byggnader att uppfylla passivhusstandarder eller LEED -certifiering.
Jord-luftvärmeväxlare har använts i jordbruksanläggningar (djurbyggnader) och trädgårdsanläggningar (växthus) i USA under de senaste decennierna och har använts tillsammans med solskorstenar i varma torra områden i tusentals år, antagligen med början i det persiska riket. Implementering av dessa system i Indien såväl som i de kallare klimaten i Österrike, Danmark och Tyskland för att förvärma luften för ventilationssystem i hemmet har blivit ganska vanligt sedan mitten av 1990-talet, och har långsamt antagits i Nordamerika.
Jordkopplad värmeväxlare kan också använda vatten eller frostskyddsmedel som värmeöverföringsvätska, ofta i samband med en bergvärmepump . Se till exempel värmeväxlare i borrhålet . Resten av denna artikel behandlar i första hand jord-luftvärmeväxlare eller jordrör.Säsongs lagring av värmeenergi
Säsongsbunden termisk energilagring (STES), även känd som mellansäsongens termisk energilagring, är lagring av värme eller kyla under perioder på upp till flera månader. Den termiska energin kan samlas upp när den är tillgänglig och användas närhelst den behövs, till exempel under den motstående säsongen. Till exempel kan värme från solfångare eller spillvärme från luftkonditioneringsutrustning samlas in under varma månader för uppvärmning vid behov, även under vintermånaderna. Spillvärme från industriell process kan på liknande sätt lagras och användas mycket senare eller så kan vinterluftens naturliga kyla lagras för luftkonditionering sommartid.
STES-butiker kan betjäna fjärrvärmesystem, såväl som enskilda byggnader eller komplex. Bland säsongslager som används för uppvärmning ligger de årliga designtopparna i allmänhet i intervallet 27 till 80 °C (81 till 180 °F), och temperaturskillnaden som uppstår i lagret under ett år kan vara flera tiotals grader. Vissa system använder en värmepump för att ladda och ladda ur lagringen under en del av eller hela cykeln. För kylapplikationer används ofta endast cirkulationspumpar.
Exempel på fjärrvärme inkluderar Drake Landing Solar Community där marklagring ger 97 % av den årliga förbrukningen utan värmepumpar ,
och dansk dammförvaring med boost.Geografisk politik
Delstaten New York
Delstaten New York tog ett stort steg i september 2015 när det skapade ett nytt kontor med titeln Director of Renewable Thermal. NY Director of Renewable Thermal kommer att övervaka ett team för att hjälpa företag att utveckla och implementera förnybara kyl- och värmesystem med låga koldioxidutsläpp. NY State anser att detta initiativ är en kritisk komponent i NYSERDAs strategi för att möjliggöra byggnader med nettonollenergi, som producerar samma mängd energi som de förbrukar. Det kommer också att ytterligare främja New Yorks framsteg mot att skapa självförsörjande energimarknader för ren, förnybar teknik.
Renewable Thermal har varit en kärnresurs i många stater Renewable Portfolio Standards. Rapporten säger: "State Renewable Portfolio Standard (RPS)-program har historiskt sett fokuserat på elproduktion. Vissa stater har dock börjat införliva förnybar värmekraft för värmegenerering i sina RPS som ett sätt att stödja utvecklingen och marknadstillväxten av solvärme, biomassa termisk, geotermisk och annan förnybar termisk teknik." Planen fokuserar på "Förnybar termisk energi har många av samma fördelar som andra förnybara tekniker, inklusive förbättrad luftkvalitet, ekonomisk utveckling och skapande av jobb, och främjande av regional energisäkerhet." En branschpublik beskrev förbränning på plats som: ansvarig för 35 procent av utsläppen av fossila växthusgaser i delstaten New York. "
Se även
- ^ [1] , US Genomsnittlig marktemperaturkarta
- ^ Wong, Bill; Snijders, Aart; McClung, Larry (2006). "Senaste tillämpningar för lagring av underjordisk värmeenergi mellan säsonger i Kanada". EIC Climate Change Technology, 2006 IEEE : 1–7. doi : 10.1109/EICCCC.2006.277232 . ISBN 1-4244-0218-2 . S2CID 8533614 .
- ^ Andersson, O.; Hägg, M. (2008), "Deliverable 10 - Sweden - Preliminary design of a seasonal heat storage for ITT Flygt, Emmaboda, Sweden" ( PDF) , Deliverable 10 - Sweden - Preliminary design of a seasonal heat storage for ITT Flygt, Emmaboda , Sverige , IGEIA – Integration of geothermal energy into industrial applications, s. 38–56 och 72–76, arkiverad från originalet (PDF) 11 april 2020 , hämtad 21 april 2013
- ^ Paksoy, H.; Snijders, A.; Stiles, L. (2009), "Aquifer Thermal Energy Cold Storage System at Richard Stockton College" (PDF) , Aquifer Thermal Energy Cold Storage System vid Richard Stockton College , EFFSTOCK 2009 (11th International) - Thermal Energy Storage for Efficiency and Sustainability, Stockholm, arkiverad från originalet (PDF) 12 januari 2014 , hämtad 22 april 2013
- ^ Gehlin, S.; Nordell, B. (1998), "Thermal Response test-In situ measurements of Thermal Properties in hard rock" ( PDF) , Thermal Response test-In situ measurements of Thermal Properties in hard rock , Avdelningen för vattenteknik. Luleå, Luleå Tekniska Universitet
- ^ Wong, Bill (28 juni 2011), "Drake Landing Solar Community" (PDF) , Drake Landing Solar Community , IDEA/CDEA District Energy/CHP 2011 Conference, Toronto, s. 1–30, arkiverad från originalet (PDF ) den 10 september 2016 , hämtad 21 april 2013
- ^ Wittrup, Sanne (14 juni 2015). "Verdens största damvarmelager indviet i Vojens" . Ingeniøren . Arkiverad från originalet den 19 oktober 2015.
- ^ a b c "Fil inte hittades" . NYSERDA . Hämtad 2023-01-06 .
- ^ [2] , Renewable Thermal in State Renewable Portfolio Standards, april 2015
- ^ [3] , New Bills May Be Game Changer för New York Geothermal, 15 september 2015