1 Innowacyjna technologia magazynowania energii w produkcyjnych tunelach foliowych W latach 2010-2015 na Wydziale Inżynierii Produkcji i Energetyki Uniwersytetu Rolniczego im. Hugona Kołłątaja w Krakowie oraz w Instytucie Ogrodnictwa w Skierniewicach realizowany był projekt badawczo- wdrożeniowy z zakresu magazynowania w akumulatorach energii nadwyżki ciepła z wnętrza tuneli foliowych. Jako akumulatory energii zastosowano: akumulator kamienny, cieczowy oraz wypełniony materiałem podlegającym przemianie fazowej. Idea pracy akumulatorów polega na przedmuchiwaniu przez nie w okresie temperatury przekraczającej wymagania roślin, ciepłego (okres ładowania) oraz w okresie zapotrzebowania na ciepło, zimnego powietrza (proces rozładowania). Akumulator kamienny (złoże wypełnione kamieniem typu porfir o wielkości 35 do 60mm) winien być wykonany tak, aby zapewnić właściwą izolację jego ścian i boków akumulatora. Konstrukcja akumulatora kamiennego (przygotowano jako zgłoszenie patentowe) została nagrodzona medalami za rozwiązanie innowacyjne na wystawach w Norymberdze i Brukseli. Na rys. 1 przedstawiono uzasadnienie procesu ładowania nadwyżki ciepła Autorzy: pracownicy Wydziału Inżynierii Produkcji i Energetyki Uniwersytet Rolniczy w Krakowie

2 miesiące Temperatura otoczenia, o C Energia promieniowania słonecznego, MJ/m 2 /dzień ogrzewanie chłodzenie ogrzewanie obligatoryjne ogrzewanie opcjonalne możliwości magazynowania nadwyżki ciepła nasłonecznienie temperatura otoczenia Rys. 1. Czasokres ogrzewania i potencjalnego magazynowania nadwyżki ciepła w obiekcie

3 Rys. 2. Schemat systemu magazynowania (a) i rozładowywania (b) akumulatora kamiennego Na rys. 2 przedstawiono ideę pracy systemu magazynowania ciepła w akumulatorze wraz z jego rozładowaniem. Idea pracy akumulatora polega na magazynowaniu ciepła w złożu kamiennym w okresach występowania wysokich temperatur powietrza i jego rozładowywaniu gdy temperatury są za niskie dla uprawianych roślin. Dodatkowo, akumulator można wykorzystać do schładzania roślin w okresie porannego szybkiego przyrostu temperatury wewnątrz obiektu. Integralną częścią akumulatora, oprócz przewodów, złoża, wentylatora jest system sterowania pracą położenia przepustnic kierujących strumieniem przepływu powietrza.

4 Schemat sekcji akumulatora (na jego konstrukcję uzyskano patent: Numer zgłoszenia: 400690) przedstawiono na rys. 3. Zastosowany akumulator kamienny posiada cztery niezależne, jednakowe i izolowane sekcje. Każda sekcja bez izolacji posiada wymiary 1,7x11m. Sekcje te są zlokalizowane w tunelu o powierzchni 144m 2. Rys. 3. Akumulator kamienny (przekrój sekcji) 0,9 m0,4 m Materia?akumulatora 0,42 m0,22 m 0,4 m 0,42 m 0,22 m 0,7 m Folia PE Piasek Przewody do dezynfekcji Złoże akumulatora Izolacja Przewody perforowane

5 Analizowane rozwiązanie przetestowano podczas uprawy pomidorów i ogórków. Badaniem objęto dwa rodzaje podłoży ogrodniczych. Najważniejsze wyniki dotyczą: -konstrukcji systemu magazynowania ciepła, -rekomendacji rodzaju podłoża dla uprawianych roślin, -określenia parametrów związanych z: czasem procesu ładowania akumulatora oraz optymalnych warunkach przy jego rozładowaniu, -doboru parametrów wentylatora (nadciśnienie dynamiczne, strumień przetłaczanego powietrza), -sterowania procesem schładzania powietrza wewnątrz obiektu. W wyniku przeprowadzonej analizy stwierdzono, że przy zastosowaniu tego systemu można uzyskać wcześniejszy i wyższy plon uprawianych roślin, ograniczenie zużycia środków ochrony roślin, zmniejszenie zużycia paliwa kopalnego do utrzymania rekomendowanych parametrów mikroklimatu. W wyniku zastosowania tego rozwiązania oraz utrzymując rekomendowane parametry procesu przedmuchu powietrza (czas cykli, strumień przetłaczanego powietrza), okres zwrotu poniesionych nakładów na budowę i eksploatację systemu wynosi ok. 8 lat. Więcej informacji można uzyskać u wykonawców projektu (prof. dr hab. Sławomir Kurpaska, dr hab. Hubert Latała- pracownicy Wydziału Inżynierii Produkcji i Energetyki Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie )