Vapaata ideointia energian varastoinnista

[P3trik]

Harmi, tämä oli ensimmäinen applikaatio jossa pakkasesta on oikeasti hyötyäkin energian tuottamiseen ta varastoimiseen.

 

[kotte]

Harmi, tämä oli ensimmäinen applikaatio jossa pakkasesta on oikeasti hyötyäkin energian tuottamiseen ta varastoimiseen.

On muitakin tapoja mietitty, mm. kryogeninen energiavarasto (sähköenergia varastoidaan nestemäisen typen valmistamiseen ja puretaan pneumaattisella erikoismoottorilla). Tuota voi googlata vaikka "liquid nitrogen energy storage". Valitettavasti vain hyötysuhde on akkuihin tms. verrattuna huono.

Toiset kehittelevät kuumasta ja kylmästä massavaraajasta ja erikoisrakenteisesta lämpöpumpusta kehitettyä energianvarastoijaa (lämpöpumppu käännetään lämpövoimakoneeksi energiaa purettaessa). Aiheen parissa tekee pioneerityötä engl. Isentropic ltd. Tuosta saisi julkaistujen tietojen mukaan edellistä paremman hyötysuhteen, mutta kuten todettua, teknologia on kokonaisuudessaan T&K-asteella.

 

[jarik]

Tuli tuossa laskeskeltua hieman minkä kokoinen vesivarasto pitäisi pihaan kaivaa, jotta talo pysyisi talven lämpimänä...

Eihän tuosta ihan mahdottoman kokoista tulisi, vai teinkö laskuvirheen?

Öljyllä tuotettu energiamäärä

Öljyn kulutus                           1800 l
öljyn määrä kiloina                   1530 kg kertoimena käytetty 0,85
öljyn energiamäärä                   42,7 MJ / kg (4,182 oli virheellinen arvo aikaisemmin)
hyötysuhde                                 90 %

saatu energiamäärä                 58798 MJ



Vesivaraston energiasisältö

vesimäärä         352 m3
lämpötilaero       40 astetta (40-80 C)
                      4,182 kJ / K / kg


vesivaraston     58882560 kJ
energiamäärä           58883 MJ


Vesivaraston mitat (suora ympyrälieriö)

tilavuus         352    m3
korkeus       2,0 m
halkaisija       15,0 m


Häviöihin varaa

85 MJ  eli 0 %

Eli riittäskö tollanen 352 m3 varasto oikeasti talon lämpimänä pitämiseen?

Onko jossain tullut vastaan tutkimustuloksia kuinka isot noi häviöt oikeasti on?

Ja sitten ISO kysymys:

Montako m2 tyhjiöputkia tai tasokeräimiä tarvittaisiin että tuon vesimäärän saisi oikeasti lämmitettyä kesän aikana tonne 80 asteeseen...

Ajatus on melko mielenkiintoinen, mutta taitaa kustannukset karata pilviin...


Edit: öljyn energiamäärän virheellinen lähtöarvo korjattu  -> miltei kaikki laskutulokset korjattu (kiitos Puuha virheentarkistuksesta, nyt kyllä hävettää...)

 

[Puuha]

vuotohan perustuu maaperään ja sen lämpötilaan. onko pohjavesi kuinka lähellä, mitä materiaalia maaperä on jne. niiden u-arvot tiedetään aika tarkasti joten loppu on matematiikkaa.

aavistuksen hankalaa on arvioida laskelmiesi paikkaansapitävyyttä tietämättä eristeitä ja niiden laskukaavoja. itsellä laskelmat kapsahtivat siihen että en huomannut pinta-alan kasvavan sitä mukaan kun eristepaksuutta lisätään joka vaikuttaa aika merkittävästi pinta-alaan.

 

[jarik]

Moi

Siis tossa ei ole laskettu vielä lämmön karkaamista mitenkään, on tutkailtu lähinnä kuinka iso vesivarasto tarvittaisiin tuollaisen energiamäärän varastointiin...

Käytännön toteutus on tietenkin toinen juttu...

Mutta jos jo tuollaiseen 80  352 m3 vesivarastoon saadaan varastoitua tuplaamäärä energiaa, niin kasvattamalla kokoa vielä lisää ja tekemällä monikerrosrakenteen voisi saada riittävän energiamäärän säilymään talven yli.

Edit: varaston koko 80 -> 352 m3, eli nyt alkaa jo olla melko iso 352 000 litraa 

Kysymykseni kuuluikin lähinnä kuinka valtava aurinkokerääjä kenttä tarvittaisiin, jotta tuon varaston saisi laadattua...

Jos siihen osaisi joku esittää edes jonkun likimäärisen arvion m2 tai € niin se voisi lopettaa laskelmat "mahdottomina" jo siinä vaiheessa.

 

[Puuha]

on sinulla laskelmissa pieniä virheitä. öljyn sisältämä energia on vähän enemmän kuin 1,16kWh, se on 11,8kWh/kg.

isolaatio suomessa on n. 900kWh/m2 ja hajasäteilyä 400kWh/m2 keräinten kokonaishyötysuhde n. 50% paikkeilla. näillä tiedoilla pitäisi päästä jo laskemaan paljonko keräimiä tarvitaan.

jos suoraan öljyyn verrataan 90% hyötysuhteella niin saisin tulokseksi n. 30 m3 keräintä katolle ja on siis se mitä öljyn korvaamiseksi tarvittaisiin tähän päälle vielä keräimet joilla häviöt kuitataan. kyseinen energiamäärä vaatisi 275m3 altaan 60 asteen lämpötilaerolla.

eli aavistuksen oli laskelmat hakusessa.

edit: se kuitenkin kannattaa muistaa että varaajan ympärillä oleva maa-aines lämpenee kunnes maa on päässyt stabiiliin lämpötilan johon asti vuotolämpö pienenee koko ajan ja muuttuu jopa positiiviseksi varaajaan päin varaajan viilentyessä maa-ainesta viileämmäksi. itsellä ei riitä kyvyt tätä laskea. teoriassa siis ympäröivä materiaali isontaa varajaa tilavuudeltaan määrän x.

edit2: loppujen lopuksi energiaa pitäisi varastoida kokonaisuudessaan 3 kk jolloin energiaa ei olisi saatavilla auringonsäteilyn vähäisyydestä johtuen. 1,5kk syksyllä ja 1,5kk keväällä menisi osittaisella varaajan ja auringon säteilyn avulla. jotta saisi laskettua optimaalisen varaajan koon pitäisi säteilytehot tietään suunnilleen per nämä 6 kuukautta joden kulutukseen pitäisi voida varautua ja tämän lisäksi 12kk varaajan vuotolämpöjen kumuloimiseksi. koska en osaa tätä itse laskea mutta karkeasti arvioiden epäilisin että 150-175m3 varaaja olisi riittävä kattamaan kulutuksen ympäri vuoden 60 asteen lämpötilaerolla huomioon ottaen myös ympäröivän maa-aineksen vaikutukset teoriassa tuollaisella 20MWh vuosikulutuksella.

edit3: ja harakiri tuli itselle myös sillä laskin litroina vaikka energiasisältö on kg mitattu. lopputulos on se että vuosikulutus on öljyllä n. 16500kWh eli vastaa vuoden saantia 25,3m3 keräinpinta-alalta.

 

[jarik]

Korjasin noita alkuperäisiä laskelmia...

Öljyn sisältämän energiamäärän paikalle oli pujahtanut veden ominaislämpökapasiteetti, siinä syy kaikkiin virheisiin...

Melko iso vesivarasto, ilman hävikkitarkastelua pitäisi jo omakotitalollekin olla...

Mutta niinkuin Puuha tuossa totesi lämpöähän oikeasti tarvittaisiin loka-maaliskuussa, ja muulloin sitä voitaisiin varastoon jopa saada kokoajan lisää...

Toisaalta tuo Puuhan laskema 30 m2 keräintarve ei mielestäni ole mikään ongelma... eikä edes mahdoton sijoitus...

Mitäs jos sinne vesivarastoon latoisi sopivan väljästi esim graniittisia reunakiviä (tms. kivipalkkeja) johan nousisi varaston energiatiheys ja tilavuutta voitaisiin pienentää....

Tässähän olisi jollekin insinööri / diplomi-insinööri -opiskelijalle mukava harjoitustyön aihe 

 

[nikfly]

Mitäs jos sinne vesivarastoon latoisi sopivan väljästi esim graniittisia reunakiviä (tms. kivipalkkeja) johan nousisi varaston energiatiheys ja tilavuutta voitaisiin pienentää....

Sitten sun kokonaislämpökapasiteetti pienee 

"Heat storage in hot rocks, concrete, pebbles etc

Water has one of the highest thermal capacities Heat capacity - 4.2 J/(cm³·K) whereas concrete has about one third of that. On the other hand concrete can be heated to much higher temperatures – 1200 °C by e.g. electrical heating and therefore has a much higher overall volumetric capacity. Thus in the example below, an insulated cube of about 2.8 m would appear to provide sufficient storage for a single house to meet 50 % of heating demand. This could in principle be used to store surplus wind or pv heat due to the ability of electrical heating to reach high temperatures. At the neighborhood level, the Wiggenhausen-Süd solar development at Friedrichshafen has received international attention. This features a 12,000 m³ (420,000 cu ft) reinforced concrete thermal store linked to 4,300 m² (46,000 sq ft) of solar collectors, which will supply the 570 houses with around 50 % of their heating and hot water.[12]"

Joku voisi vähäsen demota suola/vesi yhdistelmillä ja katsoa miten paljon saisi talteen esim 50% normi pöytö/tie suolalla ?
(mittaisi vaan paljonko esim. menee enemmän aikaa lämmittää esim. kattilallinen tavaraa samalla energia määrällä)

edit: eipä se toimikaan niin:

Molten salt can be employed as a thermal energy storage method to retain thermal energy collected by a solar tower or solar trough so that it can be used to generate electricity in bad weather or at night. It was demonstrated in the Solar Two project from 1995-1999. The system is predicted to have an annual efficiency of 99%, a reference to the energy retained by storing heat before turning it into electricity, versus converting heat directly into electricity.[7][8][9] The molten salt mixtures vary. The most extended mixture contains sodium nitrate, potassium nitrate and calcium nitrate. It is non-flammable and nontoxic, and has already been used in the chemical and metals industries as a heat-transport fluid, so experience with such systems exists in non-solar applications.

 

[kotte]

Sitten sun kokonaislämpökapasiteetti pienee 

Haitanneeko tuo, kun betonin ja kiven tiheys on luokkaa 2,5-kertainen veteen nähden, eli tilavuusyksikköä kohden kivimateriaalit varaavat lämpöä lähes saman verran kuin vesi. Kun maa on syvemmältä kiveä, ei edes ole pelkoa kalliovaraajaklönttien uppoamisesta liian suuren tiheyden seurauksena. Sen sijaan epästabiili maaaines saattaa pyrkiä suurempaan vesisäiliöön alhaalta ja reunoilta.

 

[Pähkäilijä]

Haitanneeko tuo, kun betonin ja kiven tiheys on luokkaa 2,5-kertainen veteen nähden, eli tilavuusyksikköä kohden kivimateriaalit varaavat lämpöä lähes saman verran kuin vesi. Kun maa on syvemmältä kiveä, ei edes ole pelkoa kalliovaraajaklönttien uppoamisesta liian suuren tiheyden seurauksena. Sen sijaan epästabiili maaaines saattaa pyrkiä suurempaan vesisäiliöön alhaalta ja reunoilta.

Graniitti on aika huono vaihtoehto lämmön varastointiin veteen verrattuna

Materiaalien lämmön varauskyky

            1c          1c                50c
            1kg        1000 kg        1000 kg
Vesi      1.16 wh  1.16 kWh      58 kWh
Etanoli    0.68 wh  0.68 kWh      34 kWh
Vesi/jää  0.58 wh  0.58 kWh      29 kWh
Puu        0.42 wh  0.42 kWh      21 kWh
Kivihiili    0.32 wh  0.32 kWh      16 kWh
Vuolukivi 0.28 wh  0.28 kWh        14 kWh
Alumiini  0.25 wh  0.25 kWh        12.5 kWh
Savi      0.24 wh  0.24 kWh        12 kWh
Tiili        0.22 wh  0.22 kWh      11 kWh
Betoni    0.21 wh  0.21 kWh      10.5 kWh
Graniitti  0.21 wh  0.21 kWh      10.5 kWh
Rauta    0.14 wh  0.14 kWh        7 kWh
Piilasi    0.13 wh  0.13 kWh      6.5 kWh

Graniitin tiheys on 2.75 eli veteen verrattuna kuutiossa on 2750 kg = 28.875 kWh jos sitä lämmitetään 50c eli samaan tilaan saadaan varaavutta vain puolet. Toki graniittia voidaa lämmittää reilusti yli 100 asteiseksikin mutta tässä hommassa se ei oikein toimi.

 

[nikfly]

tuolla on tuota tieto vähän mistä tahansa  8)

http://www.engineeringtoolbox.com/specific-heat-solids-d_154.html

 

[avensi]

kuinka pieniä hypridi varaajia löytyy nykyään .esim vesitakka  olis lämmittämässä varaajaa ?

 

[Puuha]

kuinka pieniä hypridi varaajia löytyy nykyään .esim vesitakka  olis lämmittämässä varaajaa ?

300 litraisia myydään mutta mm. akvatermin kautta saa mittojen mukaan valmistettuja varaajia.

 

[Pähkäilijä]

kuinka pieniä hypridi varaajia löytyy nykyään .esim vesitakka  olis lämmittämässä varaajaa ?

http://www.termax.fi/fi/tuotteet/energiavaraajat/termax_hybrid_100

Mutta onko pienuus tuossa hyväksi? Jos vesitakka lämmittää vettä vaikka 10 kW teholla 100 litraa lämpenisi tuntiin 86 astetta ellei vettä käytetä samantien jossain.

 

[rotzi]

Mitens olis suolavaraaja jos pientä kokoa haetaan?

100L tilaan mahtuu 500L vesivaraajan kapasiteetti...ainakin mainospuheissa 

"31x31x180cm"

 

[avensi]

moi !

ongelmana tilan ahtaus teknisessä huoneessa 2 -3 neliöö ja varaajan  paino !

tai sitten talon alle isompi , mutta sitten tarttis muurata seinät varaajalle ettei jäädy  !

1,5-1,7m on paikka paikoin korkeutta talon alla

talo pilarien päällä  ja kallio alapuolella !

 

[EVV]

Tuota lämpöenergian varastoimista maaperään on pohdittu myös ruotsalaisessa Värmepumps forumissa. Siellä joku heitti ajatuksen, että aurinkokeräimen ja maalämpöpumpun yhditelmässä voitaisiin kesäaikaan ylimmääräinen auringosta saatava lämpönergia siirtää maalämpöpumpulla maaperään. Jotkut epäilivät  syysteemin kustannustehokkuutta.

Nyt on sitten itsellä kokemusta kyseisestä systeemistä enkä ainakaan omalta osaltani voi sanoa kovin kustannustehokkaaksi :-\. Hieman ennen viime juhannusta asensin levylämmönvaihtimen, jolla sain  aurinkokeräimistä kuumavesivaraajaan  tulevan ylimmääräisen lämmön siirrettyä mlp:n toiseen lämmönkeruupiiriin. Mulla on kaksi vaakatasossa noin metrin syvyydessä olevaa lämmönkeruupiiriä, toinen noin 350m ja toinen noin 250m pitkä. Siirsin aurinkolämmön lyhyempään piiriin, joka käy noin 25m syvässä porakaivossa.

Syksyllä sitten käynnistin mlp:n ja mittasin erikseen kummankin keruupiirin tulevan maaviinan lämpötilat. Olin kyl vähän hämmästynyt kun molemmissa oli sama lämpötila (mittaustarkkuus 1 aste). Olisin odottanut, että tuossa arinkolämpöä saaneessa piirissä olisi ollut jokunen aste enemmän lämpöä.

En tiedä onko muilla minkälaisia kokemuksia. Ehkäpä tuo auringosta saatu lisäenegia on niin pieni, että sillä ei ole merkitystä imeytyessään maapiiriiin suureen massaan ja lämpö saattaa osaksi kulkeutua kesän aikana maan pinnalle. Mulla on 195 tyhjiöputkea, jotka lämmittävät 3000 l varajaa. Päätarkoitus tuolla syysteemillä on estää ison varaajan kiehuminen ja sen tehtävän se onkin hoitanut.

 

[rotzi]

Uutta akkua:
http://www.kauppalehti.fi/auto/uutiset/uusi+ihmeakku+mullistaa+sahkoautoilun/201312587213

 

[pökö]

Melkoinen parannus edellisiin akkuihin.

 

[EVV]

Toivottavasti saavat kehitettyä toimivan kaupallisen akun. Pisti silmään tuo maininta, että nykyisillä akuilla päästään korkeintaa 200 km ajoon. Eikös Tesla  Model S lupaa yli 400km?