В Корее представили систему теплоснабжения на базе солнечного теплового насоса, позволяющую снизить эксплуатационные расходы на 56%
- 56 минут назад
- 3 мин. чтения
Корреспондент Гу Бон Хёк
Доктор Пак Чхан Дэ объясняет принцип работы «iTOP», платформы для проектирования промышленных тепловых установок [Предоставлено Корейским институтом машиностроения и материалов]
В Корее разработали новое решение для теплоснабжения, позволяющее сократить выбросы углерода на 44 % и эксплуатационные расходы — более чем на 56 % по сравнению с газовыми котлами.
Исследовательская группа под руководством старшего научного сотрудника Пак Чхан Дэ из Института углеродно-нейтральной техники Корейского института машиностроения и материалов (KIMM) разработала платформу «iTOP» для оптимизации проектирования промышленных теплоснабжающих установок, а также систему промышленного теплоснабжения «SoHProtes» на основе солнечных тепловых насосов и завершила их пилотную эксплуатацию на промышленном объекте. Исследователи установили систему мощностью 300 кВт на заводе по переработке пищевых продуктов в Кимпхо и в течение более года проверяли её применимость в реальных условиях.
iTOP — это платформа для проектирования, которая при вводе таких условий, как местоположение предприятия, площадь участка, требуемая температура, потребление тепла, наличие отработанного тепла и характер нагрузки, позволяет одновременно сравнивать и анализировать более 21 вида теплоснабжающего оборудования. Она проводит динамическое моделирование производительности и анализ экономической эффективности газовых, электрических и электродных котлов, тепловых насосов, солнечных тепловых систем и установок комбинированного производства тепла и электроэнергии, предоставляя результаты по оптимальной комбинации оборудования и проектированию технологического процесса.
SoHProtes — это система промышленного теплоснабжения, в которой солнечные коллекторы используются в качестве источника тепла для высокотемпературных тепловых насосов. Она позволяет поставлять тепловую энергию температурой выше 60 °C даже на предприятиях, где отработанное тепло отсутствует или его недостаточно, а в периоды недостатка солнечной энергии обеспечивает стабильное теплоснабжение в течение всего года за счет гибридного управления, предусматривающего совместную работу теплоаккумулятора и теплового насоса.
Промышленная система теплоснабжения SoHProtes на основе солнечных тепловых насосов, установленная на предприятии по переработке пищевых продуктов в Кимпхо
Экран мониторинга в режиме реального времени системы SoHProtes, установленной на предприятии по переработке пищевых продуктов в Кимпхо
Существующие промышленные объекты в большинстве своем по-прежнему полагаются на котлы, работающие на ископаемом топливе, и до сих пор не хватало инструментов, позволяющих объективно определить тепловое оборудование, подходящее для конкретных условий каждого предприятия. Кроме того, высокотемпературные тепловые насосы требуют достаточного источника тепла, однако на реальных промышленных объектах наблюдается нехватка доступного отработанного тепла, что ограничивало возможности их применения. В то же время ключевым отличием данной технологии является совместная разработка платформы для проектирования и системы теплоснабжения, что позволяет обеспечить весь процесс от выбора оптимального оборудования до фактического снабжения высокотемпературным теплом.
Данная технология позволяет снизить риски, связанные с избыточным или недостаточным проектированием, а также инвестиционные риски, возникающие в процессе внедрения теплового оборудования на промышленных объектах. iTOP на основе данных предлагает типы и мощности оборудования, соответствующие условиям потребителя, что позволяет заранее оценить экономическую эффективность. SoHProtes отличается от существующего оборудования тем, что сочетает солнечную тепловую энергию и тепловой насос, что позволяет обеспечить углеродно-нейтральное теплоснабжение даже в условиях недостатка отработанного тепла.
Результаты полевых испытаний показали, что SoHProtes позволяет сократить выбросы углерода примерно на 44 % по сравнению с существующими промышленными газовыми котлами. Кроме того, было подтверждено, что, если этим заменить газовый котел мощностью 1 т/ч достигается сокращение выбросов углекислого газа более чем на 4000 тонн, а срок окупаемости инвестиций составляет около 3 лет.
Схема работы системы солнечного теплового насоса для промышленного теплоснабжения
Условия моделирования производительности системы солнечного теплового насоса
Входные погодные данные (годовая глобальная горизонтальная солнечная радиация и температура окружающей среды)
Затраты и выгоды системы солнечного теплового насоса
Результаты моделирования работы системы солнечного теплового насоса
Доля солнечной энергии в системе солнечного теплового насоса в зависимости от площади солнечных коллекторов
Результаты экономического анализа системы солнечного теплового насоса в зависимости от площади солнечных коллекторов и стоимости теплового насоса
«Результаты испытаний SoHProtes показали, что после внедрения системы годовые эксплуатационные расходы на теплоснабжение сокращаются на 53 % по сравнению с традиционными газовыми котлами» - сказал Доктор Пак Чхан Дэ, добавив: «на основе этих результатов мы планируем создать стартап при институте в 2026 году, и одновременно будем продолжать совершенствовать платформу для проектирования с помощью технологий искусственного интеллекта».
Результаты данного исследования опубликованы в международных научных журналах «Energy Conversion and Management» и «Renewable Energy».
Комментарии