Wuxi Yuda — praktyczne strategie dla projektantów systemów, wykonawców EPC i operatorów farm wiatrowych, którzy chcą łączyć strumienie energii wiatrowej i geotermalnej, stosując solidne rozwiązania w zakresie wymienników ciepła dla elektrowni wiatrowych.
Dlaczego warto łączyć energię wiatrową i geotermalną — i gdzieWymiennik ciepła energii wiatrowejpasuje
Systemy hybrydowe łączą w sobie czasową moc geotermalną (stałe ciepło bazowe) ze zmienną mocą wiatru. Dobrze zaprojektowanyWymiennik ciepła energii wiatrowejłączy oba te elementy: odzyskuje energię cieplną z podsystemów turbiny wiatrowej (olej w przekładni, szafy konwerterów) i przesyła ciepło do pętli geotermalnej lub wspólnej sieci ciepłowniczej.
Cele projektowe dla integracji hybrydowej
Utrzymuje niezawodną pracę turbiny i bezpieczeństwo termiczne, umożliwiając jednocześnie użyteczny odzysk ciepła poprzezWymiennik ciepła energii wiatrowej.
Zminimalizuj straty pasożytnicze w systemie wiatrowym (unikaj pogorszenia wydajności turbiny).
Maksymalizacja przechwytywania ciepła w okresach nadmiaru energii wiatrowej i efektywne przekazywanie ciepła do wymiany geotermalnej lub magazynowania.
Utrzymuj system modułowy, łatwy w utrzymaniu i kompatybilny ze standardowymi temperaturami pętli geotermalnych.
Strategia 1 — Wybierz właściwąWymiennik ciepła energii wiatrowejtopologia
Można rozważyć trzy powszechnie stosowane topologie:
Bezpośrednie sprzężenie— chłodziwo stopnia turbiny (lub olej przekładniowy) przepływa przez specjalnyWymiennik ciepła energii wiatrowejktóry przekazuje ciepło bezpośrednio do zamkniętego obiegu geotermalnego płynu przenoszącego ciepło.
Przerywany bufor— ciepło przechodzi do bufora termicznego (woda/PCM) przezWymiennik ciepła energii wiatrowejNastępnie bufor łączy się z pętlą geotermalną zgodnie z kontrolowanym harmonogramem.
Kaskada pośrednia— wieloetapowa konfiguracja, w którejWymiennik ciepła energii wiatrowejnajpierw podgrzewa medium, które następnie wymienia je z obwodem geotermalnym o wyższej temperaturze (przydatne, gdy temperatura geotermalna przekracza odzyskane ciepło).
Dokonaj wyboru biorąc pod uwagę kompatybilność temperaturową, złożoność sterowania oraz to, czy celem jest wykorzystanie ciepła na miejscu, czy też zintegrowane z siecią magazynowanie ciepła.
Strategia 2 — logika sterowania i inteligentne zawory
Inteligencja kontrolna jest niezbędna. Rozważ:
Logika priorytetów: gdy dostępne jest ciepło wiatrowe i istnieje zapotrzebowanie, należy je skierować do obciążenia; w przeciwnym razie należy naładować magazyn ciepła.
Histereza oparta na temperaturze: sygnalizowana przez czujniki wWymiennik ciepła energii wiatrowejwylot, wlot pętli geotermalnej i zbiornik buforowy.
Wyrównywanie przepływu: pompy o zmiennej prędkości po obu stronachWymiennik ciepła energii wiatrowejutrzymuj ciśnienie i deltę-T w bezpiecznych zakresach.
Tryby awaryjne: automatyczne obejścieWymiennik ciepła energii wiatrowejw celu ochrony podzespołów turbiny w przypadku utraty sterowania lub komunikacji.
Strategia 3 — Dopasowanie termiczne i materiały
Efektywne przenoszenie ciepła wymaga dopasowania pojemności cieplnych. Wskazówki projektowe:
Dopasuj oczekiwaną temperaturę powrotu oleju przekładniowego/konwertera do dopuszczalnej temperatury wlotowej dla nośników ciepła geotermalnego — użyjWymiennik ciepła energii wiatrowejz odpowiednią wartością UA.
Do interakcji geotermalnych wybierz materiały odporne na korozję — powszechnie stosowane są aluminium, stal nierdzewna lub powlekane płyty i pręty.Wymiennik ciepła energii wiatrowejjednostek.
Zaprojektowane z myślą o łatwości serwisowania: łatwy dostęp do połączeń lutowanych, paneli serwisowych i oprzyrządowania redukuje przestoje.
Strategia 4 — Magazynowanie i buforowanie ciepła
AWymiennik ciepła energii wiatrowejjest najskuteczniejszy w połączeniu z pamięcią masową:
Stosuj zbiorniki z warstwową warstwą wody lub materiały zmieniające fazę, aby wychwytywać nadmiar ciepła w okresach silnego wiatru i niskiego zapotrzebowania.
Kontroluj ładowanie zWymiennik ciepła energii wiatrowejtak aby temperatura magazynowania mieściła się w zakresie dopuszczalnym dla pętli geotermalnej.
Umieść zbiorniki buforowe w pobliżu klastrów turbin, aby zminimalizować utratę ciepła przez rurociągi i zużycie energii przez pompy.
Strategia 5 — Rurociągi, hydraulika i rozmieszczenie
Lepsze są krótsze przewody hydrauliczne i mniejsze spadki temperatury:
UmieśćWymiennik ciepła energii wiatrowejblisko źródła (skrzyni biegów lub przetwornika), umożliwiając jednocześnie bezpieczny dostęp w celu przeprowadzenia konserwacji.
Aby uniknąć strat, zaizoluj rury biegnące od turbiny do zbiornika oraz od zbiornika do pętli geotermalnej.
W przypadku, gdy płyny geotermalne są agresywne lub przepisy prawne wymagają rozdzielenia, należy zastosować zawory izolacyjne i podwójne obudowy.
Strategia 6 — Monitorowanie, diagnostyka i konserwacja predykcyjna
Dane operacyjne zapewniają wydajność systemów hybrydowych:
InstrumentWymiennik ciepła energii wiatrowejz czujnikami temperatury, ciśnienia, różnicy ciśnień i przepływu.
Za pomocą analiz można wykryć zanieczyszczenia (wzrost delta-P) lub spadek wymiany ciepła (spadek delta-T przy dopasowanych przepływach).
Alerty predykcyjne umożliwiają zaplanowanie wymian lub czyszczenia bez nieoczekiwanego przestoju turbiny.
Strategia 7 — Bezpieczeństwo, standardy i kwestie środowiskowe
Bezpieczeństwo musi być zaprojektowane w:
Należy przestrzegać lokalnych przepisów dotyczących urządzeń ciśnieniowych wymienników ciepła i rurociągów zakopanych między miejscami instalacji turbin i odwiertami geotermalnymi.
Wdrożenie wykrywania wycieków i ich ograniczania w okolicyWymiennik ciepła energii wiatrowejgdy węglowodory (ropa naftowa) stanowią podstawowe źródło ciepła odpadowego.
Przy podłączaniu do powierzchniowych pętli geotermalnych należy wziąć pod uwagę obwody wtórne lub płyny przenoszące ciepło, które zmniejszają ryzyko zamarzania i korozji.
Przykład przypadku operacyjnego (koncepcyjny)
Wyobraź sobie obiekt z 30 turbinami, gdzie każda turbina ma dedykowanąWymiennik ciepła energii wiatrowejPodczas szczytowego wiatru wymienniki ciepła zasilają scentralizowany zbiornik buforowy. Pole geotermalne działa jako długoterminowe źródło/pochłaniacz, wygładzając sezonowe zapotrzebowanie. Inteligentne sterowanie kieruje ciepło do lokalnego systemu ogrzewania zimą i doładowuje obieg geotermalny w okresach przejściowych.
Korzyści operacyjne: mniejsze zużycie paliwa na ogrzewanie zapasowe, lepsze wykorzystanie ciepła odpadowego z elektrowni wiatrowych, dłuższa żywotność podzespołów turbiny dzięki lepszemu zarządzaniu ciepłem.
Dlaczego warto wybrać komponenty Wuxi Yuda
W ofercie produktów Wuxi Yuda znajdują się aluminiowe wymienniki ciepła, chłodnice oleju przekładniowego oraz chłodnice wody do szaf konwerterów – komponenty bezpośrednio stosowane w hybrydowej integracji energii wiatrowej i geotermalnej. Firma ma ugruntowaną pozycję na rynku energetyki wiatrowej i oferuje sprawdzone linie produktów do zarządzania temperaturą turbin.
Lista kontrolna przed wdrożeniem
Potwierdź zgodność cieplną pomiędzy źródłem ciepła odpadowego turbiny a temperaturą pętli geotermalnej.
Przeprowadź badanie hydrauliczne i wymiarowanie UA dla wybranegoWymiennik ciepła energii wiatrowej.
Projektowanie logiki sterowania, zabezpieczeń przed awariami i strategii przechowywania.
Zaplanuj dostęp do konserwacji, monitoring i części zamienne dla wszystkichWymiennik ciepła energii wiatrowejjednostek.
Przed pełnym wdrożeniem należy przeprowadzić pilotaż na małym klastrze turbin.