Institucionalni projekti – SV006

Razvoj modela i računalnih programa za optimizaciju korištenja otpadne topline i energije iz obnovljivih izvora u kombiniranim sustavima grijanja, hlađenja i proizvodnje električne energije

Sažetak projekta

Briga za okoliš, zbog globalnog zagrijavanja uzrokovanog emisijama ugljika koje su povezane s izgaranjem fosilnih goriva, sve je veća pa čisti izvori energije dobivaju na važnosti. Otpadna toplina se u nekim zemljama smatra čistom energijom, budući da nema dodatne izravne emisije ugljika i besplatna je (jer bi se inače bacila). 

Posljednjih desetak godina  počeo je razvoj i poboljšanje tehnologija tzv. toplinom pogonjenog hlađenja u kojem se organskim Rankineovim ciklusom (ORC) pogoni parni kompresijski rashladni ciklus (PKC). Prednost ovog kombiniranog sustava (ORC-PKC) je fleksibilnost u vezi s mehaničkom snagom ekspandera koji omogućuje da sustav kontinuirano koristi toplinsku energiju tijekom cijele godine. U vrućem dijelu godine, ORC koji pokreće PKC svu toplinu koristi za hlađenje, a kada hlađenje nije potrebno, sva se toplinska energija pretvara u električnu.  

U okviru projekta će se teorijski analizirati i optimirati sustav toplinom pogonjenog hlađenja. Postavit će se matematički model kombiniranog ORC-PKC ciklusa i napisati programski kod u softveru za rješavanje jednadžbi, Engineering Equation Solveru (EES-u). Provest će se parametarska analiza u pogledu performansi i mase uređaja kako bi se pronašli kritični dizajn parametri za konfiguraciju kombiniranog ciklusa i njegovih modifikacija. Istražit  će se performanse  osnovnog kombiniranog ciklusa, kao i njegove modifikacije koje uključuju ugradnju rekuperatora i predgrijača. Najvažniji  parametri dizajna su:  temperatura isparavanja, temperatura kondenzacije, efikasnosti rekuperatora, te izentropski stupnjevi djelovanja turbine i kompresora.  

Izvršit će se optimizacija ciklusa s obzirom na postavljene funkcije cilja. Cilj je  postizanje maksimalnog ukupnog faktora hlađenja (COPs), te rekuperacija otpadne topline u najvećem mogućem iznosu. 

Pri odabiru projektnog rješenja revitalizacije tehničkih sustava vezanih uz potrošnju energije potrebno je optimirati korištenje energije iz obnovljivih izvora s energijom iz pričuvnih izvora topline na fosilna goriva uvažavajući tehnoekonomske kriterije. 

Projekt obuhvaća i analizu korištenja obnovljivih izvora energije u sustavu grijanja, hlađenja i proizvodnje električne energije. 

Cilj projekta

Cilj je postizanje „gotovo nula energetske zgrade“ korištenjem energije iz obnovljivih izvora. 

1. Povećati ukupni faktor hlađenja (COPs) kombiniranog organskog Rankineovog i parno-kompresijskog rashladnog  ciklusa  

2. Optimirati geometrijske karakteristike elemenata kombiniranog  organskog Rankineovog i parno-kompresijskog rashladnog sustava 

3. Izgraditi model „gotovo nula energetske zgrade“ korištenjem energije iz obnovljivih izvora

4. Ojačati znanstveno istraživački potencijal Zavoda za energetiku