Föld alatti termikus energiatároló rendszerek
A Lyckebo-projekt
2006/4. lapszám | Rusznák Martina | 5007 |
Figylem! Ez a cikk 20 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Tisztában vagyok vele, hogy nem forradalmian új technológiáról beszélünk, mégis úgy tapasztalom, hogy Magyarországon igen kevés ember hallott a szezonális energiatárolásról. Az észak-európai országokra, főleg Svédországra, Norvégiára, illetve Németországra jellemző, hogy ilyen projektekben gondolkodnak. A cél olyan új ismeretek megszerzése, amelyek birtokában egységes technológiai megoldásokkal képesek leszünk lakóépületeink energiaszükségletének ellátására úgy, hogy közben minimálisra csökkentjük a környezetre gyakorolt káros hatásokat, ugyanakkor kényelem, esztétika, működés, tartósság és ár szempontjából is elégedettek lehessünk.
A svéd uppsalai Lyckebo-ban valósult meg a szezonális energiatárolás rendszerei közül – a terület adottságait figyelembe véve leghatékonyabb – a napkollektorokkal egybekötött, földből kivájt tárolótartályos (Cavern thermal energy storage, CTES) rendszer.
A tárolótartály
A létesítmény szezonális tárolóként szolgál, ami nagy modulos napkollektorok segítségével látja el a helységet fűtéssel, illetve használati meleg vízzel. A földből, pontosabban a tömör sziklaalapból kivájt üreg 100 000 m³ űrtartalmú, aminek keresztmetszete egy vasúti szerelvény keresztmetszetéhez hasonít. Ez a forma ideális a hőveszteség csökkentésének szempontjából. A hőtároló egység felső síkja a földfelszín alatt 9 méterrel húzódik. A tartály gyűrű alakú, átmérője 75, szélessége 18, magassága pedig 30 m. A benne tárolt víz közvetlenül érintkezik az üreg falával, ezért nagyon fontos az előzetes geológiai vizsgálat, hiszen a szivárgások és a hőveszteség minimalizálása kulcsfontosságú kérdés a berendezés hatékonyságára nézve. A könnyebb értelmezés kedvéért: itt tehát nem egy pl. rozsdamentes acél tartályról van szó, hanem „sziklabarlangról”.
A rendszer összesen 550 háztartás fűtés- és melegvízszükségletét hivatott ellátni. A napenergia begyűjtésére kialakított napkollektor-mező összesen 360 db, egyenként 12 m²-es kollektorból áll, ami 4320 m² kollektorfelületet jelent. Ez a mennyiség 29 000 m²-nyi területet foglal el.
Az ilyen jellegű berendezések szezonalitása azt jelenti, hogy a tartályban lévő víz a kollektorok segítségével a nyári időszakban felmelegszik, a tartály tömör sziklafalának köszönhetően pedig felhasználásig elraktározódik. A berendezéshez tartozik kiegészítő, elektromos fűtés is. (A legtöbb szezonális energiatárolóhoz készítenek tartalék fűtőrendszert elektromos, gázos vagy olajüzemeléssel.)
A kitermelt kőtörmelék és egyéb szennyeződések eltávolítására egy bemeneti alagút készült három különböző magasságban lévő csatlakozással, amelyek az építés befejeztével eltömítésre kerültek. A tartály fölött, a felszínhez közel egy ún. elosztó alagútban kapott helyet a rendszerhez tartozó hőcserélő, szivattyú, valamint az elektromos kazán. Innen indul az a két függőlegesen elhelyezkedő teleszkópos cső is, amin keresztül a víz ki- és beáramlik a tartályba. A csövek állítható hosszúsága teszi lehetővé a hideg és meleg víz rétegződését a tartályban. A felsőbb rétegekben 90 0C, az alsókban pedig 40 0C körüli a víz hőmérséklete. A felszínen egy kisebb épületben kapott helyet a berendezést irányító és kontrolláló számítógép, valamint a személyzet elszállásolására is itt nyílik mód.
Az első alkalommal, amikor az üreget feltöltjük forró/meleg vízzel, a hőközlés a környező sziklafal felé jelentős lesz a víz hőmérsékletének rovására. Azonban az üzembe helyezést követő 1-2 évben az üreg egy fix hőmérsékletű réteget alakít ki maga körül, míg a hőveszteség minimalizálódik. Optimális esetben egy működési cikluson belül a hőveszteség kevesebb, mint 10%.
A napkollektor
A lyckebo-i projekt építésének befejeztével megkezdődött a területre eső napsugárzás „begyűjtése” és hasznosítása. Az itt felszerelésre került kollektorpanelek az ún. magas hőmérsékletű rendszerek csoportjába tartoznak, ami azt jelenti, hogy a víz (vagy egyéb közvetítő közeg, ne feledjük, hogy ez egy több mint húszéves rendszer) „forr” a panelekben, és ezen a magas hőmérsékleten jut el a tartályba. A kollektorban a vízhőmérséklet akár a 200 0C-ot is elérheti, ami az üvegborításnak, a hő megtartása pedig az üvegen lévő speciális teflonbevonatnak köszönhető. Lyckebo a második projekt volt, amit nagytáblás (12 m²) modulokkal készítettek, de az első, amit hőáramlást gátló bevonattal.
A panelek tervezésekor a tervezők szem előtt tartották, hogy a rendszer könnyen kezelhető legyen, pl. a szállító teherautók mérete előre meghatározta a kollektorok méretét is.
A sorokba rendezett panelek egy párhuzamosan futó szigetelt csővezetéken keresztül csatlakoznak be a rendszerbe. A sugárzást gyűjtő rendszer 12 csoportban egyenként 30 db panelt tartalmaz, melyek a hőcserélő vezérlőhöz kapcsolódnak. A kollektorok fagyállóval (propilénglikol) kevert vízzel lettek telítve. A rendszer működéséhez a területre eső energia 0,5%-a elegendő.
A lyckebo-i projekt 1983-tól 2001-ig
A berendezés üzemeltetését 18 év után beszüntették, mivel az állandó veszteségek egyre magasabbra szöktek. A károk elsősorban szivárgásokból, valamint a kollektorok üvegfelületének töréséből adódtak, amit nagyrészt a helyi fiatalok okoztak, mikor kővel hajigálták meg a berendezéseket.
