Kirjoittaja Aihe: Veden lämmitys tuulivoimalla ilman generaattoria  (Luettu 3728 kertaa)

kotte

  • Aktiivijäsen
  • ***
  • Viestejä: 1162
Vs: Veden lämmitys tuulivoimalla ilman generaattoria
« Vastaus #60 : 26.06.19 - klo:21:25 »
Nykyisissä kuntosalilaitteissakin jarrutus tehdään sähköisesti, pyörrevirtajarrulla (ja lämpöähän tuosta tulee). Sähköjarrua voi säätää helposti eikä paikat kulu niinkuin mekaanisissa jarruissa. Todella järeässä mittakaavassa vesipyörrejarrut ovat kyllä erittäin houkuttelevia jäähdytysjärjestelyjen takia (vaikkapa isojen laivamoottoreiden koekäytössä), mutta kaukolämmönlähteenä noissa ei ole järkeä, koska sähköä tuottava iso tuuliturbiini, suuri lämpöpumppu, huipputehosähkökattila ja kaukolämpövarasto ovat ratkaisu sähköverkon välttämättömiin säätötarpeisiin (ja kaukolämmöntuotanto on mahdollistaja sekä lisäbonus tuollaiselle säädölle edullisin kustannuksin). Puhtaassa lämmityskäytössä taas tuuliturbiini, jarru ja lämpövarasto pitäisi maksattaa lämpötariffeilla ja -asiakkailla, mutta tuo on investointirakenteeltaan liian kallis lämmön hintaan nähden.

Lämpöä ei voi myydä ehdoilla, joilla itse lämmön hinta ja välttämättömien investointien kuoletus tulee selvästi kalliimmaksi kuin lämmön tuottaminen verkkosähkökäyttöisillä lämpöpumpuilla. Mainitusta syystä sekä sovellettavista tariffiperusteista johtuen kaukolämpö harvemmin kannattaakaan (ainakaan uudessa) pienkiinteistössä, vaikka olisi saatavillakin, ellei anna erityistä painoa helpolle ja ulkoistettavissa olevalle ylläpidolle (jolloin vain suora sähkö on yleensä tekninen vaihtoehto vastaaviin vaatimuksiin).

LauriH

  • Tulokas
  • *
  • Viestejä: 34
Vs: Veden lämmitys tuulivoimalla ilman generaattoria
« Vastaus #61 : 26.06.19 - klo:23:20 »
Kannattaa muistaa sekin, että lämpöpumppujen elinikä on rajallinen (vaikkakin pitkä) ja jos pumpun käyttötarvetta saa vähennettyä niin siitä seuraa suoraan, että sen elinikä pitenee, mistä syntyy oma säästönsä. Vastaavalla teemallahan markkinoidaan aurinkokeräimiä osana hybridilämmitysjärjestelmää.
Omasta mielestäni tuulivoimakäyttöisen lämpöpumppulämmityksen ongelmina ovat toisaalta lämpöpumppauksen rajoitukset tarvittavan sähkömäärän "kvanttiutumiselle", eli kovin pienellä sähkömäärällä ei pumppua saa käymään ollenkaan, tehoportaita voi olla rajoitetusti ja tuottolämpötila vaikuttaa mahdollisten tehoportaiden suuruuteen sekä toisaalta tuottosuhde riippuu voimakkaasti tuotettavasta lämpötilasta. Tämä vaikeuttaa lämmön tuottamista varastoon (Selvyyden vuoksi: viittaan siis tuulisähköllä off grid -tyyppisesti tuotettuun ja invertterikäyttöisellä hermeettisellä lämpöpumpulla tuotettuun lämpöön; avoimissa mekaanisesti tehonsa saavissa lämpöpumpuissa on näiden lisäksi muitakin ongelmia mm. juuri kestävyyteen liittyen; sähköverkon tapauksessahan taas tuulivoima olisi vain ajoittainen lisäenergianlähde muutenkin).

Vaikka tuulivoima on energian varastoinnin (käytännössä lämmön varastoinnin) kannalta Suomen oloissa paljon aurinkolämpöä suotuisampaa, riippuu käyttökelpoisuus olennaisesti siitä, miten välillä lyhyetkin, mutta keskiarvoon nähden erittäin suuret tuottohuiput kyetään hyödyntämään. Väittäisin, että koko ongelma kiteytyy laajamittaiseen lämmön varastointiin. Kaikki saatavilla oleva teho on sen takia kyettävä käyttämään hyödyksi edullisilla investointikustannuksilla ja tässä suhteessa sähkövastus on ylivpoimainen ratkaisu.

Oikeastaan ainoa mahdolliselta vaikuttava teknologia on porata riittävän syvä reikä peruskallioon aktiivisten pohjavesivirtausten alapuolelle. Minisyvyys sopivalle varastosyvyydelle on satoja metrejä, eli varsinaisen lämpövaraston pitäisi alkaa noista syvyyksistä alaspäin. Lämpö voitaisiin edullisimmin varastoida sähkövastuksella, joka kuumentaa veden tuolla satojen metrien tai yli kilometrinkin syvyydessä pitkälti yli sadan asteen, mistä lämpö leviää kallioon (vesi kiehuu noissa syvyyksissä vasta usean sadankin asteen lämpötilassa). Lämmön purkamiseksi tarvitaan hyvin eristetty putki (vrt. https://www.qheat.fi/) ja lämmön hukkautuminen ylöspäin pitkin kaivoa pitää estää tulppauksilla. Lämpöhäviöt ovat varsinkin aluksi suuria, mutta ennen pitkää (ainakin vuosien saatossa, jos lämmitysenergiaa on syötetty riittävästi) kuuma alue on laajentunut sen verran suureksi "palloksi", että pelkkä geometrinen asetelma saa jopa kallion toimimaan kohtalaisena lämpöeristeenä. Mitä suurempi on latausteho ja suurempi kulutus, sitä nopeammin tilanne stabiloituu, eli pienten ja energiatehokkaiden kiinteistöjen osalta käyttökelpoisuus ja mahdollinen taloudellisuus ovat kaikkein lohduttomimmat.

Viittasin tässä viestissäni siis käyttösovellutukseen, jossa (veden)lämmitys hoidettaisiin verkkosähköllä toimivalla lämpöpumpulla ja mekaaninen vesijarru toimisi lisänä vähentämässä lämpöpumpun käyttötarvetta. Se saattoi jäädä hieman epäselväksi vastauksesta päätellen.

Nuo syvälämpökaivot ovat kyllä erittäin mielenkiintoisia, kiitoksia linkistä. Voisinpa vaikka veikata niille valoisaa tulevaisuutta. Ja kyllähän se järkeen käy, että kun suurin kustannus syntyy joka tapauksessa poraamisesta, niin miksei sitä reikää käytettäisi hyväksi täydellä teholla kun se pienellä lisäinvestoinnilla (vastuslanka) on helposti mahdollista? Vastuslankaahan voi sitten lämmittää yhtälailla tuuligeneraattorilla kuin paneelisähkölläkin. Onkohan nuo tuolla qheatillä ajatelleet tätä vaihtoehtoa?

Tuli vain mieleen, että olisiko vastaavasta järjestelystä mitään hyötyä perinteisen maalämmön suhteen?
« Viimeksi muokattu: 26.06.19 - klo:23:26 kirjoittanut LauriH »

Mikkolan

  • Jäsen
  • **
  • Viestejä: 249
Vs: Veden lämmitys tuulivoimalla ilman generaattoria
« Vastaus #62 : 27.06.19 - klo:01:19 »
Niinpä, realiteetit tunnustettava. Aika rajallisiksi jää tuulilämmön käyttökohteet. Jos lämpömyllyn pystyy toteuttamaan puoleenhintaan verrattuna sähkömyllyyn niin eiköhän siinä sentään omilleen pääse. Talvisaikaan siis korvaa ostoenergiaa mutta kesäaikaan lämmöstä ehki enempi haittaa kuin hyötyä. Sähkö kyllä kelpaa kesälläkin.

Lainaus
Tuli vain mieleen, että olisiko vastaavasta järjestelystä mitään hyötyä perinteisen maalämmön suhteen?


No mikä jottei. Suoraan kulutukseen niin säästää keruupiiriä, jos liikaa pukkaa niin toisella vastuksella ylimäärä lähtevään linjaan. Lämpötila ero niin pieni ettei lämpö edes karkaa mihinkään. Voihan  keruupiiri tietysti olla niin voimakkaassa pohjavesivirtauksessa että menokiertoon syötetty lämpö häviää.

kotte

  • Aktiivijäsen
  • ***
  • Viestejä: 1162
Vs: Veden lämmitys tuulivoimalla ilman generaattoria
« Vastaus #63 : 27.06.19 - klo:12:05 »
Tuli vain mieleen, että olisiko vastaavasta järjestelystä mitään hyötyä perinteisen maalämmön suhteen?
Hiukan vielä enemmän korostaisin tässä pessimismiä kuin Mikkolan. Vesivirtausten lisäksi ongelmana on lämmön tasaantuminen, eli lämpö nousee herkäsi kallion halkemia pitkin ylöspäin lämmityksen aiheuttaman konvektiovirtauksen takia. Kaivon virtauksien pysättäminen ei riitä, vaan myös kallion sisällä lämpö nousee ja mahdollinen alueen lävitse kulkeva vesisuoni vie sitten lämmön mennessään.

Qheatin ratkaisun mielenkiintoinen idea on syvän kaivon ohella eristetty yksiputkijärjestelmä ja lämmön siirto kalliosta vastavirtaperiaatteella. Idean toimivuus lienee toistaiseksi puutteellisesti todennettu, mutta on selvää, että lämpö leviää syvemmälläkin konvektiovirtausten johdosta ylöspäin. Tästä seuraava haitta luultavasti vähenee merkittävästi, kun reikä huuhdellaan ylhäältä alas samalla lämpenevän virtauksen avulla ja lämmön siirtyminen konvektorivirtauksillakin heikkenee, kunhan kalliota ja labyrinttimaisia sokkeloita on riittävän korkeana (jopa satojen metrien) eristävänä kerroksena.

Tuollainen syväkaivo olisi sähkövastuksella lämmitettävänä sikäli mielenkiintoinen, että pumppausta ei välttämättä tarvita ollenkaan. Sähköhän menee vastukselle johtoja pitkin ja koaksiaalisesti alas johdettu alhaalla suurimman kuumuuden keräämä neste nousee itsestään sisempää eristettyä paluuputkea pitkin ylöspäin. Syntyvä paine voi olla varsin huomattavakin. Tiheysero alle kymmenasteisen ja n. 50-asteisen veden välillä on n. 1%. Näillä ehdoin kilometrin korkuisen patsaan paine-ero saattaa olla jopa barin luokkaa, millä saa aikaan jo kohtuullisen virtauksen kahden kilometrin pituiseen putkilenkkiin. Menetelmä voisi tulevaisuudessa muodostua hyvinkin houkuttelevaksi tuulivoiman ajoittaiseen säilömiseen myöhemmin alue- tai kaukolämpönä käytettäväksi (joko sellaisenaan tai lämpöpumpulla priimattuna riippuen mm. reikävarastpon kehityskaaresta). Kävisi tuo mahdollisesti aurinkolämmön vuodenaikaisvarastointiinkin (tässäkin tapauksessa luultavasti sähkön kautta aurinkopaneeleiden liikatuotannosta, sillä sähkövastus tekee mahdolliseksi lämpötilan nostamisen jopa satoihin asteisiin, jolloin jopa höyryntuotanto tai geotermisen sähköntuotannon teknologia kävisi mahdolliseksi nykyistä sähkön ja lämmön yhteistuotantoa muistuttavien ratkaisuiden pohjaksi). Usean rinnakkaisen reiän hilamainen kokonaisuus antaa runsaan paletin erilaisia vaihtoehtoja yksittäiseen syväreikään verrattuna ja näitä voitaisiin purkaa sähköverkon kunkinhetkisen tilan perusteella optimoiden. Lämmön syöttö sen sijaan luultavasti kannattaisi tehdä aina sähkövastuksella mahdollisimman kuumana keskisiin reikiin ja sopeutua purkujärjestelyillä lämmön tasaantumiseen ulos-, alas- ja erityisesti ylöspäin.

Ilmaisenergia.info

Vs: Veden lämmitys tuulivoimalla ilman generaattoria
« Vastaus #63 : 27.06.19 - klo:12:05 »