Strona główna

Alternatywne źRÓDŁa energii studia stacjonarne I niestacjonarne, I rok, st. II


Pobieranie 42.42 Kb.
Data17.06.2016
Rozmiar42.42 Kb.

ALTERNATYWNE ŹRÓDŁA ENERGII

Studia stacjonarne i niestacjonarne, I rok, st. IIo, kierunek: Inżynieria Środowiska



Alternatywne Źródła Energii - zagadnienia


  1. Oddziaływanie konwencjonalnej ciepłowni na środowisko

BEZPOŚREDNIE Zajmowanie terenu pod wyrobiska, odkrywki i składowiska odpadów

- odpady przemysłowe (woj. śląskie, 2000 r):

przemysł górniczy 37,0 mln ton 79%

energetyka 4,7 mln ton 10%

POŚREDNIE Szkody górnicze (woj. Śląskie):


  • w latach 1945-1985 rozebrano 26 tys. mieszkań

  • uszkodzenia sieci wodno-kanalizacyjnej, gazowej, itp.

ENERGETYKA: 46% CAŁKOWITEJ EMISJI GAZÓW CIELNIARNIANYCH


  1. Odnawialne zasoby i odnawialne źródła energii

  • Odnawialne zasoby energii (OZE): złoża, pokłady, potencjał, które można używać do produkcji energii i które w dostępnej człowiekowi skali czasowej nie ulegają wyczerpaniu.

Przykład OZE: promieniowanie słoneczne, wiatr, wody rzek, biomasa.

  • Odnawialne źródła energii (OŹE): instalacje i urządzenia, które w procesie wytwarzania energii korzystają z zasobów odnawialnych.

Przykład OŹE: kolektory słoneczne, ogniwa fotowoltaniczne, elektrownie wodne, elektrownie wiatrowe.


  1. Pierwotne źródła energii odnawialnej

Przyjmuje się, że wszystkie postacie energii odnawialnej pochodzą z trzech źródeł:

  • energii promieniowania Słońca,

  • energii wnętrza Ziemi,

  • energii ruchu planet (pływy oceanu).




  1. Konwencjonalne (nieodwracalne) zasoby energii

Paliwo

  • węgiel brunatny

  • węgiel kamienny

  • ropa

  • gaz ziemny

  • słoma

  • drewno

  • biogaz

  1. Niekonwencjonalne zasoby energii odwracalnej

Niekonwencjonalne źródła energii

1 Związane ze zjawiskami przyrodniczymi

- promieniowanie słoneczne

- ruch powietrza (wiatr)

- spadek cieków wodnych

- przepływy i odpływy wód morskich

- ciepłe źródła podziemne

- ciepło ziemi

2 Powstające w wyniku przerobu biomasy

- fermentacja metanowa substancji i odpadów organicznych (biogaz)

- gazowanie drewna (gaz generowany)

- spalanie drewna i słomy

- wytwarzanie spirytusu etylowego i oleju roślinnego jako paliwa ciekłego

3. Odzyskujące ciepło z procesów technologicznych

- schładzanie mleka

- wentylacja budynków (szczególnie inwentarskich)

- suszenie produktów

- przechowywanie gnojowicy lub obornika

- chłodzenie stacji kompresowych, przepompowni, podstacji transformatorowych

- schładzanie gazów spalinowych lub wody w zakładach przemysłowych (elektrownie, reaktory jądrowe)




  1. Niekonwencjonalne zasoby energii nieodwracalnej

Wodór,

Hydraty metanu,

Energia reakcji chemicznych,

Energia magnetohydrodynamiczna, np. z kontrolowanych reakcji termojądrowych,

Energia geotermalna w postaci gejzerów,

Energia ze spalania odpadów (komunalnych i przemysłowych) oraz biogazów pochodzących ze składowiska komunalnych oraz oczyszczania ścieków, a także biogazów z przeróbki odpadów zwierzęcych.




  1. Podział niekonwencjonalne źródeł energii (3 grupy nźe)

    1. Związane ze zjawiskami przyrodniczymi

    2. Powstające w wyniku przerobu biomasy

    3. Odzyskujące ciepło z procesów technologicznych

  2. Podział odnawialnych źródeł energii

Podział odnawialnych źródeł energii

  • Technologie bez spalania

- elektrownie wodne

- elektrownie wiatrowe

- geotermia

- technika solarna



  • Technologie ze spalaniem

- biomasa (odpady leśne, słoma, siano, rzepak)

- biogaz (gnojówka, śmieci, ścieki miejskie)



  • Odzysk ciepła z procesów technologicznych lub stałych odpadów

- zrzut ciepłej wody

- spaliny wylotowe

- gorące żużle i popioły


  1. Wykorzystanie energii wody

Elektrownie wodne:

      1. Przepływowe

      2. Szczytowe

      3. Pompowo-szczytowe

      4. Pływowe




  1. Podstawowe typy wiatraków

Koźlak

Paltrak


Holender




  1. Rodzaje elektrowni wiatrowych

Rodzaje elektrowni wiatrowych

  • Turbiny wiatrowe o osi poziomej

  • Turbiny wiatrowe o pionowej osi obrotu

- wirnik Darrieusa

- wirnik w kształcie litery H



  • Turbiny o poziomej osi obrotu wyposażone w dyfuzor




  1. Korzyści i uciążliwości energetyki wiatrowej

Uzyskanie 1 kWh energii elektrycznej z Ewi oznacza, że do otoczenie nie trafi:

  • 5-8 g/kWh dwutlenku siarki SO2

  • 3-6 g/kWh tlenki azotu przeliczone na NO2

  • 750-1250 g/kWh dwutlenku węgla CO2

  • 40-70 g/kWh pyłu, popiołów i żużlu

Zainstalowanie jednej EWi o mocy 300 kW pozwala zredukować roczne wydzielanie zanieczyszczeń:

  • 500-100 ton dwutlenku węgla CO2

  • 30-60 ton pyłu, popiołów i żużlu




  1. Pomiary wiatru, analiza wietrzności

Pomiary wiatru, analiza wietrzności

  • Okres pomiaru min 12 miesięcy

  • maszty wysokości 50 m

  • 3 czujniki prędkości, na wysokości 50, 40 i 30 m

  • 2 czujniki kierunku, na wysokości 50 i 40 m

  • korelacja danych z wieloletnimi danymi stacji meteorologicznej

  • określenie wpływu wizualnego

  • analiza hałasu

  • Róża wiatrów - obrazuje nam rozkład prawdopodobieństwa siły i kierunku wiatru wiejącego na danym terenie

  • Miesięczny rozkład wiatru - pozwala ocenić zasoby wiatrowe na danym terenie.

  • Dobowy rozkład prędkości wiatru - pozwala ocenić wpływ warunków nasłoneczniania na prędkość wiatru i inne czynniki lokalne np. bryzę morska i lądowa.

  • Procentowy rozkład prędkości wiatru na danym terenie podczas całego czasu trwania pomiarów wraz z funkcją gęstości.




  1. Biopaliwa: definicja i podział

    1. Stałe - mogą być używane na cele energetyczne w procesach bezpośredniego spalania, po przetworzeniu na paliwa gazowe (gazyfikacja) lub na paliwa płynne (pyrolizia).

    2. Płynne

    3. Gazowe




  1. Biomasa: definicja, przykłady

Biomasa – (BIOPALIWO STAŁE) – jest substancją organiczną powstałą w wyniku fotosyntezy. biomasa oznacza podatne na rozkład biologiczny frakcje produktów, odpady i pozostałości przemysłu rolnego (łącznie z substancjami roślinnymi i zwierzęcymi), leśnictwa i związanych z nim gałęzi gospodarki, jak również podatne na rozkład biologiczny frakcje odpadów przemysłowych i miejskich

słoma, odpady rolnicze, odpady drzewne leśne i przemysłowe, plantacje energetyczne, odpady komunalne, inne odpady organiczne

- gazyfikacja spalanie

- fermentacja biogaz

- biopaliwa ciekłe (olej rzepakowy)


  1. Spalanie biomasy

    1. Spalanie w komorze spalania obecności nadmiaru powietrza

    2. Produkt końcowy CO2 i H2O

    3. Najprostsze urządzenia: kotły grzewcze centralnego ogrzewania, moc 15 - 50 kW, podgrzewanie wody do temperatury 75 - 90oC

    4. Zakłady przemysłu celulozowego, lata 60-70, spalanie biomasy o niskiej kaloryczności i wysokiej wilgoci, moc ok. 400 kW

    5. Aktualnie: rozwój w kierunku automatyzacji pracy kotła, ktoły do spalania paliw rozdrobnionych, moce od 20 kW do kilkuset MW

    6. Do spalania paliw podsuszonych (20%-25% wilgotności) kotły z rusztami stałymi lub mechanicznymi poziomymi

    7. Do spalania paliw wilgotnych (40-60%) - ruchome ruszty schodkowe




  1. Piroliza biomasy

Termiczne przekształcenie biopaliwa w warunkach braku dostępu tlenu.
Otrzymuje się: produkt stały – węgiel drzewny, produkt ciekły – olej pyrolityczny oraz mieszaninę gazów palnych.
Ze względu na warunki procesu:

  • Pyroliza konwencjonalna

  • Pyroliza szybka

  • Pyroliza błyskawiczna

W wyniku p.błyskawicznej otrzymujemy olej pyrolityczny – paliwo płynne o średniej wartości opałowej


  1. Biogaz

  • Produkt fermentacji beztlenowej związków pochodzenia organicznego: celuloza, białko, węglowodany, skrobia

  • gęstość: 1,04 gęstości powietrza

  • rozwój bakterii: odczyn lekko zasadowy pH ok. 7,5; temp. 33-38oC

Skład biogazu (także instalacja) zależy od składu substancji organicznej:

  • metan (CH4) 55% - 75%

  • CO2 25% - 45%

  • NO2 0% - 0,3%

  • O2 0,1% - 0,5%

  • H2 1% - 5%

  • H2S 0% - 3%



  1. Gaz wysypiskowy

Rodzaje gazu wysypiskowego

  • I przy naturalnym wypływie gazu ze złoża

  • II przy odsysaniu i dobrym uszczelnieniu hałdy

  • III przy odsysaniu ze źle uszczelnionej hałdy odpadowej

Składnik % objętościowo I II III

Metan 63 47 35

Dwutlenek węgla 36 40 27

Azot 0 10 30

Tlen 0 3 7

Para wodna 0,7 0,7 0,7




  1. Zagrożenia powodowane przez gaz wysypiskowy i metody przeciwdziałania

Gaz wysypiskowy może powodować liczne zagrożenia należące do 5 kategorii:

1. Zagrożenie dla roślin - degradacja strefy ukorzeniania.

2. Zagrożenia dla budowli - osiadanie, wybuchy, pożary.

3. Zagrożenia dla ludzi - nieprzyjemny zapach, niedotlenienie, działanie toksyczne, wybuchy, pożary.

4. Zagrożenie wód - degradacja wód gruntowych.

5. Zagrożenie dla atmosfery - zanieczyszczenie powietrza " gazami cieplarnianymi".

Do ochrony przed skutkami niekontrolowanej migracji gazu wysypiskowego stosować można:


  • Odgazowanie bierne,

  • Odgazowanie aktywne (zasysanie),

  • Systemy mieszane.



  1. Wysypiska; odgazowywanie bierne i aktywne

Studnia odgazowująca - bierne


Aktywne




  1. Energia geotermalna: źródło, możliwości wykorzystania

Energia geotermalna jest wewnętrznym ciepłem Ziemi nagromadzonym w  skałach oraz w wodach wypełniających pory i szczeliny skalne.

Źródło:


  1. Pozostałosć ciepła po procesie formowania się planety

  2. rozpad radioaktywnych izotopów wewnątrz kuli ziemskiej - temperatura 45000C

  • w centrum Ziemi kula żelaza o średnicy 2400 km

  • odbicie fali poprzecznej potwierdzenie - potwierdzenie sztywnego jądra Ziemi (1998)

  • planowane badanie - zapuszczenie sondy - aparatura badawcza wielkości grejpfruta w otoczce ciekłego żelaza o masie około 100 tys t

Wykorzystanie:

- przemysł

- hodowla ryb

- pompy ciepła

- szklarnie

- ogrzewanie

- balneologia


  1. Pompa ciepła, źródła ciepła

Pompa ciepła jest urządzeniem umożliwiającym przepływ energii cieplnej ze źródła o niskiej temperaturze (ź. dolne) i przekazanie jej do źródła o temperaturze wyższej (ź. górnego). Proces ten wymaga jednak doprowadzenie dodatkowej energii z zewnątrz.

Sprawność pompy:



stosunek bezwzględnej ilości ciepła przekazanej do układu 1 i do energii pobranej
Źródła ciepła:

  • źródła odnawialne:

    • woda morska , jeziorna, gruntowa

    • grunt

    • powietrze

  • ciepło odpadowe:

  1. Możliwości wykorzystania promieniowania słonecznego, usłonecznienie

    1. ogrzewanie pomieszczeń i i podgrzewanie wody użytkowej

    2. suszenie płodów rolnych i podgrzewanie gruntów w tunelach foliowych

    3. rekreacja- baseny kąpielowe, domki rekreacyjne

    4. stawy hodowlane

usłonecznienie:

  • w lecie 16 godz/dzień

  • w zimie do 8 godz/dzień

  • maksymalnie 1600 godz/rok

  • 365 dni x 12 godz. = 4380 godz/rok

  • 80% całkowitej sumy nasłonecznienia przypada na 6 miesięcy sezonu wiosenno-letniego



  1. Kolektory słoneczne: zastosowanie, podział.

Kolektory można podzielić na:

    • płaskie

      • gazowe

      • cieczowe

      • dwufazowe

    • rurowe (nazywane też próżniowymi, w których rolę izolacji spełniają próżniowe rury)

    • skupiające (prawie zawsze cieczowe)

    • specjalne (np.okno termiczne, izolacja transparentna).

Zastosowanie:

  • ogrzewanie pomieszczeń i i podgrzewanie wody użytkowej

  • suszenie płodów rolnych i podgrzewanie gruntów w tunelach foliowych

  • rekreacja- baseny kąpielowe, domki rekreacyjne

  • stawy hodowlane




  1. Rodzaje konwersji energii słonecznej

Konwersja pasywna

Konwersja fototermiczna pasywna to bezpośrednia zamiana energii promieniowania słonecznego na energię cieplna bez wykorzystania dodatkowych źródeł energii (np. do napędu pomp), systemy te działają w oparciu o konwersję swobodną.

Pasywna konwersja fototermiczna może być wykorzystywana do:


    • ogrzewania budynków

      • ściana Trombe’a

    • chłodzenia budynków

    • podgrzewania wody

      • termosyfonowe podgrzewacze wody

    • suszenia płodów rolnych

Konwersja aktywna

Konwersja fototermiczna aktywna to zamiana energii promieniowania słonecznego na inną formę energii. Wykorzystują ją specjalnie skonstruowane urządzenia (w przeciwieństwie do systemów pasywnych).



Konwersja fotowoltaiczna

  • Ogniwa fotowoltaiczne (PV): powstawanie napięcia elektrycznego na styku dwóch różnych materiałów pod wpływem padającego na styk promieniowania elektromagnetycznego

  • elektrolit i elektroda metalowa - Becquerel 1839

  • granica dwóch ciał stałych - Adams i Day 1876

  • urządzenie niskonapięciowe do 0,6 V

  • moc: wejście 800 - W/m2, wyjście - 130 W/m2








©snauka.pl 2016
wyślij wiadomość