Pierwszym poziomem magazynowania z nich jest magazyn krótkoterminowy w postaci zbiornika wody (bufora) o pojemności 100 m3 i zakresie temperaturowym pracy od 60⁰C do 85⁰C. Celem zastosowania bufora jest maksymalizacja autokonsumpcji energii elektrycznej wyprodukowanej lokalnie w panelach PV i kolektorach PVT. Pełna autokonsumpcja została osiągnięta dzięki wprowadzenia do układu dodatkowych grzałek elektrycznych umieszczonych w buforze. Należy podkreślić, że grzałki te są zasilane wyłącznie energią elektryczną z instalacji PV i PVT oraz nie stanowią źródła szczytowego zasilanego energią z sieci elektroenergetycznej. Zaproponowane rozwiązanie pozwala nie tylko na zapewnienie 100% udziału OZE w produkcji ciepłej wody użytkowej w okresie letnim, ale także na efektywne lokalne zagospodarowanie energii elektrycznej produkowanej przez instalacje fotowoltaiczne.
Drugi poziom magazynowania stanowi niskotemperaturowy magazyn gruntowy charakteryzujący się dużą pojemnością cieplną oraz wysoką efektywnością magazynowania. Magazyn gruntowy składa się z 300 wymienników gruntowych o długości 99,9 metra, a jego zakres temperaturowy pracy to 5⁰C – 15⁰C. Magazyn jest ładowany w ciągu lata ciepłem wyprodukowanym przez pompy ciepła, dla których dolnym źródłem ciepła jest wtedy powietrzny wymiennik ciepła, oraz ciepłem z kolektorów hybrydowych PVT. Pompy ciepła w trybie ładowania magazynu gruntowego zasilane są wyłącznie energią elektryczną wyprodukowaną lokalnie z instalacji PV i PVT. Współpraca instalacji PVT z niskotemperaturowym magazynem gruntowym pozwala na osiągnięcie lepszej efektywności ładowania niż współpraca z magazynem wysokotemperaturowym. Magazyn gruntowy w największym stopniu rozładowywany jest jesienią oraz wiosną.
Ostatnim z poziomów magazynowania ciepła jak wysokotemperaturowy magazyn wodny, składający się ze szczelnego, zaizolowanego basenu ziemnego o pojemności 15 tys. m3, wypełnionego w całości wodą. Temperatura pracy magazynu zawiera się w zakresie od 7⁰C do 70⁰C. Dzięki wyższym temperaturom wody w magazynie wysokotemperaturowym pompy ciepła pracują przy wysokich parametrach współczynnika wydajności grzewczej COP. Jest to szczególnie istotne z tego powodu, że wodny magazyn ciepła jest najczęściej wykorzystywany zimą w warunkach niskich temperatur zewnętrznych, niewielkiej produkcji energii elektrycznej z instalacji PV i PVT oraz wyższych wymaganych temperatur zasilania sieci ciepłowniczej.
Warstwowe ułożenie komponentów Demonstratora Technologii pozwala na zmniejszenie zajętości terenu. |
Z uwagi na mniejszą gęstość energii źródeł odnawialnych niż instalacji bazujących na paliwach kopalnych, aby wdrożyć Technologię Ciepłowni Przyszłości należy dysponować relatywnie dużym terenem – w porównaniu z terenem zajmowanym przez instalacje oparte o spalanie paliw kopalnych lub biomasy. W celu maksymalnego wykorzystania dostępnej powierzchni działki i osiągnięcia największej możliwej gęstości energetycznej dla Technologii Demonstratora poszczególne elementy instalacji są ułożone warstwowo, co pokazano na Rysunku 6.
W celu maksymalnego wykorzystania dostępnej powierzchni działki i osiągnięcia największej możliwej gęstości energetycznej dla Technologii Demonstratora poszczególne elementy instalacji są ułożone warstwowo. Na całej powierzchni działki ciepłowni zostaną rozmieszone odwierty na potrzeby instalacji wymienników pionowych magazynu gruntowego. Następnie na tym samym obszarze zostanie zbudowany wodny magazyn ciepła, który zajmie około 40% powierzchni terenu z wymiennikami gruntowymi. Rozwiązanie to nie tylko zwiększa gęstość energetyczną systemu, ale również zapewnia dodatkową izolację od góry magazynu gruntowego. Co więcej, na ścianach oraz dachu wysokotemperaturowego magazynu wodnego zostaną zainstalowane panele fotowoltaiczne oraz kolektory hybrydowe PVT.
