Sreda, 2. maj 2007
Kotli, peči - generatorji toplote

Ogrevalni kotli v prihodnosti

Slika 1 Kotel na gorivne celice

Slika 1 Kotel na gorivne celice

Slika 2  Kotel na zeolit

Slika 2 Kotel na zeolit

Izračuni strokovnjakov so pokazali, da je letna svetovna poraba fosilnih goriv enaka količini fosilnih goriv, ki so nastala v enem milijonu let s pomočjo sončne energije in fotosinteze. Obstaja velika verjetnost, da bomo v relativno kratkem času porabili vsa fosilna goriva. Pri zgorevanju fosilnih goriv prihaja do izločanja škodljivih snovi v ozračje. Količine teh snovi so zaradi intenzivne rabe energije tako velike, da povzročajo že zaznavne spremembe v ozračju. Najbolj izrazite spremembe so povečanje učinka tople grede in spreminjanje vsebnost ozona v različnih slojih ozračja. Za zmanjšanje porabe fosilnih goriv obstaja veliko možnosti. Ena izmed njih je uporaba obnovljivih virov energije, predvsem pa nove tehnologije, s katerimi lahko istočasno dosežemo tudi večjo izkoriščenost obstoječih virov in zmanjšanje škodljivih emisij v ozračje.

Med ogrevalne kotel prihodnosti lahko prištevamo kotel na gorivne celice in kotel na zeolit. Glede prednosti obeh tehnologij (gorivne celice, zeolit), se kontrolirana reakcija vodika in kisika v gorivnih celicah šteje kot ena od pomembnih rešitev za oskrbo energije v tem stoletju.

Ker gorivne celice pri svojem obratovanju proizvajajo poleg toplotne energije tudi električno energijo, bodo takšni kotli dejansko majhne samostojne kogeneracijske naprave. Zaradi sočasne proizvodnje toploten in električne energije bodo pripomogle k zmanjšanju proizvodnje električne energije iz elektrarn na trdno gorivo in s tem doprinesle tudi zmanjševanju emisij CO2 v ozračje. Zmanjšanje ogljikovega dioksida naj bi z uporabo novih kotlov za ogrevanje znašalo 25 % v primerjavi s klasičnim načinom ogrevanja in proizvodnje električne energije pri uporabi enakega goriva - zemeljskega plina. Kotli z gorivnimi celicami so že vgrajeni v mnogih objektih tudi v Evropi, pri nas še teh kotlov ni vgrajenih.

Princip delovanja gorivnih celic s odkrili že v 19 stoletju. Delovanje temelji na kemični reakciji med vodikom in kisikom, pri kateri nastajajo toplota, električna energija in voda. Ta proces je v bistvu nasproten elektrolizi vode, kjer se s pomočjo električne energije voda razkroji v vodik in kisik. Toplota, ki nastane ob reakciji vodika in kisika, je primerna za sisteme ogrevanja in pripravo sanitarne vode.

Osnovni sestavni del gorivnih celic je 0,1 mm debela membrana iz polimernega materiala prevlečenega s plastjo platine, ki omogoča prepuščanje protonov (PEMFC - Proton Exchange Membrane - Fuel Cell). Celice imenujemo tudi trdne elektrolitske gorilne celice in lahko obratujejo v temperaturnem območju < 200 °C.

V sistemih za ogrevanje so se najprimernejše pokazale nizko temperaturne gorivne celice. Najvišja temperatura, ki jo doseže celica je med 80 in 90 °C.

PEM gorivna celica je sestavljena iz dveh elektrod, anode in katode, ki ju ločuje polimerni elektrolit oziroma polimerna membrana. Vodik in kisik se nahajata na obeh straneh membrane, ki je prepustna za pozitivno nabite protone vodika. Katalitična površina anode omogoča osvoboditev elektronov iz molekul vodika. Vodik razpade na protone, ki gredo skozi membrano in elektrone, ki potujejo po vodniku na drugo stran membrane. Zaradi vpliva katalitične površine prihaja do ionizacije atomov kisika, ki reagirajo z protoni vodika pri čemer nastajajo molekule vode. Pri reakciji se sprošča toplota, usmerjeno gibanje elektronov v vodniku je dejansko električni tok enosmerne napetosti

Glede na dejstvo, da vodik kot gorivo še ni na razpolago, morajo biti naprave z gorivnimi celicami opremljene z posebno napravo - reformerjem, kjer iz zemeljskega plina dobimo vodik oziroma zmes vodika in ogljikovega dioksida. Poleg zemeljskega plina obstaja še izvedba gorilnih celic na bioplin, bencin, metanol in celo kurilno olje.Celice se pri uporabi v kotlih zaradi praktičnega izkoriščanja zložijo v sklope z električno močjo od 1 do 10 kW.

Poleg nizko temperaturne gorivne celice, ki so najprimernejše za ogrevalne sisteme, se lahko uporabljajo celice s fosforjevo kislino in celice s kalijevim hidroksidom.

Kotlovsko enoto z gorivnimi celicami sestavlja sistem za pripravo in obdelavo goriva (čiščenje, reformiranje vodika), sistem za pripravo vode, prenosnik toplote, pretvornik električne napetosti, dodatni vir toplote IN avtomatska regulacija.

Priprava in obdelava goriva je najzahtevnejši postopek. Osnovno gorivo je zemeljski plin, iz katerega je v prvi fazi potrebno odstraniti žveplene spojine in ostale nečistoče. To je potrebno narediti zato, da ne bi prišlo do poškodovanja katalizatorja. V reformerju pride do mešanja plinov, vodne pare in zraka, pri čemer dobimo z vodikom obogaten procesni plin. Po navlažitvi vodimo plin do anode, kjer zaradi reakcije nastane električna energija in se sprošča toplota. Nastalo napetost, ki je enosmerna, v pretvorniku spremenimo v izmenično napetost (230 V/50 Hz). Sproščeno toploto, ki nastane pri reakciji odvajamo preko prenosnika toplote v sistem ogrevanja. Obstaja tudi možnost dodatnega zgorevanja preostalega vodika v posebnem gorilniku.Tako sproščeno toploto uporabimo za predgrevanje sestavin, ki vstopajo v reformer.

V času zelo nizkih zunanjih temperatur in za pokrivanje vršnih potreb po toploti je v ogrevalni sitem vgrajen kondenzacijski kotel. Obstaja tudi možnost priključka na sistem za pripravo tople sanitarne vode. Za odvod dimnih plinov obeh kotlov (kotla na gorivne celice in vršnega kotla) je predviden skupen odvod. Kotlovska enota z gorivnimi celicami, reformerjem, pretvornikom napetosti in komandno ploščo z regulacijo je združena v skupni kompaktni enoti. Za večje družinske hiše se uporabljajo kogeneracijske enote toplotne moči 50 kW in električne moči 4,5 kW. Pri takšnih enotah se predvideva 50 % zmanjšanje emisij CO2 v primerjavi z klasičnimi kotli na zemeljski plin.

2. Kotli na zeolit

Termodinamični proces temelji na osnovni lastnosti zeolita, to je na njegovi sposobnosti sprejemanja velikih količin vode.. Adsorbcijsko sredstvo je zeolit, kot hladivo pa služi voda..

Zeolit je bela kristalinična snov, podobna glinam. Je negorljiv in nestrupen. V osnovi ga sestavljata aluminijev in silicijev oksid (natrijev - alumo - silikat). V ekološkem smislu je zeolit zelo sprejemljiv in omejitve za njegovo uporabo v neposredni okolici ljudi ni. Zaradi svojih termodinamičnih lastnosti je zelo primeren za ogrevalne sisteme ali sisteme za pripravo tople sanitarne vode.


Slika 2 Kotel na zeolit


Osnovni elementi kotla z zeolitom so zeolitni moduli, primarna in sekundarna prenosnika ter plinski gorilnik. Ostali elementi kotla so podobni kot pri klasičnem kotlu. Zeolitni modul je vakuumska posoda, ki je sestavljena iz adsorberja/desorberja in uparjalnika/kondenzatorja. Moduli (dva ali več) so v kotlu med sabo serijsko povezani. Termodinamični proces poteka pri podtlaku 5 do 200 mbar.

Vlažen zeolit se v kotlu posredno segreje s pomočjo prenosnika toplote, ki ga ogreva plinski gorilnik. Voda, zbrana v zeolitu, se pri tem uparja. Para nato kondenzira na površini prenosnika toplote, ter v procesu kondenzacije oddaja toploto delovnemu mediju (vodi) ogrevalnega sistema ali sistemu za pripravo vode. Ko je dosežena določena temperatura delovnega medija, se zeolit ohladi. Izločena in kondenzirana voda pa ponovno izpareva pri nižji temperaturi in pri tem izkorišča toploto iz okolice (zrak, zemlja, talna voda). Možna je tudi priključitev solarnega modula (adsorberja).

Termodinamični proces je dejansko nekontinuiran proces, kar za delovanje kotla ni najbolj primerno. Zaradi tega je potrebno proces izvajati v več modulih istočasno. Kotli v takšni modulni izvedbi omogočajo po zagotovilih proizvajalcev izkoristek primarne energije celo do 135 %, kar v primerjavi z kondenzijskimi kotli pomeni povečanje izkoristka za 25 do 30 %. Emisije CO2 so za 20 do 30 % manjše, če kotel z zeolitom primerjamo z nizko temperaturnimi ogrevalnimi kotli in kondenzijskimi kotli.

3. Zaključek

Pri zgorevanju fosilnih goriv prihaja do izločanja škodljivih snovi v ozračje. Količine teh snovi so zaradi intenzivne rabe energije tako velike, da povzročajo že zaznavne spremembe v ozračju. Najbolj izrazite spremembe so povečanje učinka tople grede in spreminjanje vsebnost ozona v različnih slojih ozračja. Za zmanjšanje porabe fosilnih goriv obstaja veliko možnosti. Ena izmed njih je uporaba novih tehnologij, s katerimi lahko istočasno dosežemo tudi večjo izkoriščenost obstoječih virov in zmanjšanje škodljivih emisij v ozračje.

Vir: http://www.gi-zrmk.si/
15.4. 2007 Bojan Grobovšek, univ.dipl.inž.str.

  • Iskalnik
  • Hitri iskalnik
Išči
Javne dražbe Zadnjih 100 nepremičnin

Moj kotiček

Naša spletna stran uporablja piškotke, ki se naložijo na vaš računalnik. Ali se za boljše delovanje strani strinjate z njihovo uporabo?

Več o uporabi piškotkov

Uporaba piškotkov na naši spletni strani

Pravna podlaga

Podlaga za obvestilo je spremenjeni Zakon o elektronskih komunikacijah (Uradni list št. 109/2012; v nadaljevanju ZEKom-1), ki je začel veljati v začetku leta 2013. Prinesel je nova pravila glede uporabe piškotkov in podobnih tehnologij za shranjevanje informacij ali dostop do informacij, shranjenih na računalniku ali mobilni napravi uporabnika.

Kaj so piškotki?

Piškotki so majhne datoteke, pomembne za delovanje spletnih strani, največkrat z namenom, da je uporabnikova izkušnja boljša.

Piškotek običajno vsebuje zaporedje črk in številk, ki se naloži na uporabnikov računalnik, ko ta obišče določeno spletno stran. Ob vsakem ponovnem obisku bo spletna stran pridobila podatek o naloženem piškotku in uporabnika prepoznala.

Poleg funkcije izboljšanja uporabniške izkušnje je njihov namen različen. Piškotki se lahko uporabljajo tudi za analizo vedenja ali prepoznavanje uporabnikov. Zato ločimo različne vrste piškotkov.

Vrste piškotkov, ki jih uporabljamo na tej spletni strani

Piškotki, ki jih uporabljamo na tej strani sledijo smernicam:

1. Nujno potrebni piškotki

Tovrstni piškotki omogočajo uporabo nujno potrebnih komponent za pravilno delovanje spletne strani. Brez teh piškotov servisi, ki jih želite uporabljati na tej spletni strani, ne bi delovali pravilno (npr. prijava, nakupni proces, ...).

2. Izkustveni piškotki

Tovrstni piškotki zbirajo podatke, kako se uporabniki vedejo na spletni strani z namenom izboljšanja izkustvene komponente spletne strani (npr. katere dele spletne strani obiskujejo najpogosteje). Ti piškotki ne zbirajo informacij, preko katerih bi lahko identificirali uporabnika.

3. Funkcionalni piškotki

Tovrstni piškotki omogočajo spletni strani, da si zapomni nekatere vaše nastavitve in izbire (npr. uporabniško ime, jezik, regijo) in zagotavlja napredne, personalizirane funkcije. Tovrstni piškotki lahko omogočajo sledenje vašim akcijam na spletni strani.

4. Oglasni ali ciljani piškotki

Tovrstne piškotke najpogosteje uporabljajo oglaševalska in družabna omrežja (tretje strani) z namenom, da vam prikažejo bolj ciljane oglase, omejujejo ponavljanje oglasov ali merijo učinkovitost oglaševalskih akcij. Tovrstni piškotki lahko omogočajo sledenje vašim akcijam na spletu.

Nadzor piškotkov

Za uporabo piškotkov se odločate sami. Piškotke lahko vedno odstranite in s tem odstranite vašo prepoznavnost na spletu. Prav tako večino brskalnikov lahko nastavite tako, da piškotkov ne shranjujejo.

Za informacije o možnostih posameznih brskalnikov predlagamo, da si ogledate nastavitve.

Upravljalec piškotkov

Kabi d.o.o.