Odnawialne źródła energii

Kod projektu

Tytuł Projektu: Odnawialne Źródła Energii - pilotażowy
projekt przygotowujący wielkopolskie szkoły zawodowe
do poszerzenia oferty edukacyjnej o technologie OZE
9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11
Obszar realizacji: woj. wielkopolskie

Zagadnienia związane z
Odnawialnymi Źródłami
Energii

Opracował:
M.Kępara, T.Kościelniak

Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Podstawy wywarzania ciepła

• Paliwa stałe.
• Paliwa ciekłe.
• Paliwa gazowe.
• Substancje szkodliwe powstające przy wytwarzaniu ciepła.
• Spaliny i instalacje je odprowadzające.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Paliwa stałe.

• Drewno i granulat drewniany.
• Węgiel drzewny, brunatny kamienny.
• Biomasa


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Paliwa ciekłe.

• Olej opałowy.
• Biopaliwa.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Paliwa gazowe.

• Gaz ziemny.
• Gaz miejski.
• Gaz kopalniany.
• Gaz węglowy, wodny.
• Butan.
• Metan.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Substancje szkodliwe powstające przy
wytwarzaniu ciepła.
• Dwutlenek węgla.
• Tlenek węgla (czad).
• Dwutlenek siarki.
• Tlenki azotu NOx.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Rozporządzenie w sprawie oszczędnego
gospodarowania energią (EnEV)

• DIN EN 832 z DIN V 4108-6 dotyczące właściwości
cieplnych budynków
• DIN V 4701-10 dotyczące instalacji grzewczych oraz
wentylacyjnych


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Bilans energetyczny
• Pozwala określić zapotrzebowanie na energię cieplną
potrzebną do ogrzania budynku.
• Wyniki pokazują ilość strat ciepła przez poszczególne
przegrody i ilość ciepła traconą na ogrzanie powietrza
wentylacyjnego.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Urządzenia i systemy energetyki odnawialnej
• Urządzenia spalające biopaliwa i biomasę
• Systemy wodorowe i ich montaż
• Energia geotermalna
• Energia Słoneczna (systemy fotowoltaiczne i fototermiczne)
• Energia wodna
• Energia pozyskiwana ze źródeł wiatru
• Systemy niskotemperaturowe (pompy ciepła powietrze - powietrze i
powietrze-woda)
• Rekuperatory.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Urządzenia spalające biopaliwa, biomasę i
biogaz.
Biomasa


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Biomasa.
Biomasa to najstarsze i najszerzej współcześnie wykorzystywane
odnawialne źródło energii. Należą do niej zarówno odpadki z
gospodarstwa domowego, jak i pozostałości po przycinaniu zieleni
miejskiej. Biomasa to cała istniejąca na Ziemi materia organiczna,
wszystkie substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego ulegające
biodegradacji. Biomasą są resztki z produkcji rolnej, pozostałości z
leśnictwa, odpady przemysłowe i komunalne. Biomasa stanowi trzecie, co
do wielkości na świecie, naturalne źródło energii. Według definicji UE
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 (Dyrektywa 2001/77/WE).


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Biomasa.
Zgodnie z rozporządzeniem Ministra Gospodarki z dnia 9 grudnia 2004
roku biomasa to stałe lub ciekłe substancje pochodzenia roślinnego lub
zwierzęcego, które ulegają biodegradacji, pochodzące z produktów,
odpadów i pozostałości z produkcji rolnej oraz leśnej, a także przemysłu
przetwarzającego ich produkty, a także części pozostałych odpadów,
które ulegają biodegradacji (Dz. U. Nr 267, poz. 2656). Biomasa to
głównie pozostałości i odpady. Niektóre jej formy są jednak celem, a nie
efektem ubocznym produkcji. Specjalnie po to, by pozyskiwać biomasę
uprawia się pewne rośliny – przykładem wierzba wiciowa, rdest czy
trzcina pospolita. Do tych upraw energetycznych nadają się zwłaszcza
rośliny charakteryzujące się dużym przyrostem rocznym i niewielkimi
wymaganiami glebowymi.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Biomasa. Stała, ciekła i gazowa.
Różne rodzaje biomasy mają różne właściwości. Na cele energetyczne
wykorzystuje się drewno i odpady z przerobu drewna, rośliny pochodzące
z upraw energetycznych, produkty rolnicze oraz odpady organiczne z
rolnictwa, niektóre odpady komunalne i przemysłowe. Im suchsza, im
bardziej zagęszczona jest biomasa, tym większą ma wartość jako paliwo.
Bardzo wartościowym paliwem jest na przykład produkowany z
rozdrobnionych odpadów drzewnych brykiet. Paliwo uszlachetnione,
takie jak brykiet czy pelety drzewne, uzyskuje się poprzez suszenie,
mielenie i prasowanie biomasy. Koszty ogrzewania takim paliwem są
obecnie niższe od kosztów ogrzewania olejem opałowym.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Biomasa występuje w różnych stanach skupienia. Dotychczas mówiliśmy
o jej formach w stanie stałym, teraz zajmijmy się przez chwilę postaciami
gazową i ciekłą. Przy oczyszczalniach ścieków i na składowiskach
odpadów, tam gdzie rozkładają się odpady organiczne występuje biogaz
będący mieszaniną głównie metanu i dwutlenku węgla. Zwany on jest
czasami gazem błotnym, a powstaje podczas beztlenowej fermentacji
substancji organicznych. Człowiek może go wykorzystywać na różne
sposoby, m. in. do produkcji:
•energii elektrycznej w silnikach iskrowych lub turbinach,
•energii cieplnej w przystosowanych kotłach,
•energii elektrycznej i cieplnej w układach skojarzonych.
Istotny jest fakt, że wykorzystując będący jednym z gazów cieplarnianych
metan zapobiega się jego emisji do atmosfery. Im mniej zaś w atmosferze
gazów cieplarnianych, tym mniejsze natężenie efektu cieplarnianego, tym
mniej związanych z globalnym ociepleniem niekorzystnych zmian
klimatu.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Jeśli chodzi o postać ciekłą, to największe znaczenie odgrywają alkohole
produkowane z roślin o dużej zawartości cukru oraz biodiesel
produkowany z roślin oleistych. W wyniku fermentacji, hydrolizy lub
pirolizy na przykład kukurydzy czy też trzciny cukrowej otrzymuje się
etanol i metanol – biopaliwa, które mogą być następnie dodawane do
paliw tradycyjnych. Przykładowo, około 90% wyprodukowanego w
Stanach Zjednoczonych etanolu wykorzystuje się do wytwarzania „E 10”,
paliwa zwanego także „gazoholem”. Ta, zawierająca tylko 10% etanolu
mieszanina może napędzać każdy silnik, pracujący normalnie na
benzynie, jednak na „E 85”, paliwie zawierającym 85% etanolu i 15%
benzyny mogą jeździć tylko specjalnie przystosowane samochody.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Biomasa. Zalety biomasy.
Biomasę warto wykorzystywać z wielu powodów. Paliwo to jest
nieszkodliwe dla środowiska: ilość dwutlenku węgla emitowana do
atmosfery podczas jego spalania równoważona jest ilością CO2
pochłanianego przez rośliny, które odtwarzają biomasę w procesie
fotosyntezy. Ogrzewanie biomasą staje się opłacalne - ceny biomasy są
konkurencyjne na rynku paliw. Wykorzystanie biomasy pozwala wreszcie
zagospodarować nieużytki i spożytkować odpady.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

biogaz.
Biogaz


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Biogaz.

Biogaz, gaz wysypiskowy - gaz palny, produkt fermentacji anaerobowej
związków pochodzenia organicznego (np. ścieki, m.in. ścieki
cukrownicze, odpady komunalne, odchody zwierzęce, gnojowica, odpady
przemysłu rolno-spożywczego, biomasa) a częściowo także ich gnicia
powstający w biogazowni. W wyniku spalania biogazu powstaje mniej
szkodliwych tlenków azotu niż w przypadku spalania paliw kopalnych.

Biogaz powstaje w procesie beztlenowej fermentacji odpadów
organicznych, podczas której substancje organiczne rozkładane są przez
bakterie na związki proste. W procesie fermentacji beztlenowej do 60%
substancji organicznej zamienianej jest w biogaz. Zgodnie z przepisami
obowiązującymi w Unii Europejskiej składowanie odpadów organicznych
może odbywać się jedynie w sposób zabezpieczający przed
niekontrolowanymi emisjami metanu. Gaz wysypiskowy musi być
spalany w pochodni lub w instalacjach energetycznych, a odchody
zwierzęce fermentowane.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Biogaz. Skład.

Nieoczyszczony biogaz składa się w
ok. 65% (w granicach 50-75%) z
metanu i w 35% z dwutlenku węgla
oraz domieszki innych gazów (np.
siarkowodoru, tlenku węgla), jego
wartość opałowa waha się w granicach
17-27 MJ/m3 (Megadżuli na metr
sześcienny biogazu, w warunkach
normalnych, czyli 0°C i 105 Pa) i
zależy głównie od zawartości metanu.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Biogaz. Wytwarzanie biogazu

Biogaz wykorzystywany do celów energetycznych powstaje w wyniku
fermentacji:
•odpadów organicznych na składowiskach odpadów,
•odpadów zwierzęcych w gospodarstwach rolnych,
•osadów ściekowych w oczyszczalniach ścieków.
Biogaz powstający w wyniku fermentacji beztlenowej składa się w
głównej mierze z metanu (od 40% do 70%) i dwutlenku węgla (około 40-
50%), ale zawiera także inne gazy, m. in. azot, siarkowodór, tlenek węgla,
amoniak i tlen. Do produkcji energii cieplnej lub elektrycznej może być
wykorzystywany biogaz zawierający powyżej 40% metanu.
Szybkość rozkładu materii organicznej zależy od szeregu czynników. Na
przebieg procesu fermentacji korzystnie wpływa utrzymanie stałej
wysokiej temperatury, wysokiej wilgotności (powyżej 50%), korzystnego
pH (powyżej 6,8) oraz ograniczenie dostępu powietrza.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11


W zależności od temperatury, w której przebiega rozkład, wyróżnia się
dwa rodzaje fermentacji beztlenowej:
•mezofilną, która przebiega w temperaturze około 32-35°C,
•termofilną, która zachodzi w temperaturze 55-57°C.
Na składowiskach odpadów biogaz wytwarza się samoczynnie, stąd
nazwa gaz wysypiskowy. Obecnie na wysypiskach instaluje się systemy
odgazowujące. Nowoczesne składowiska posiadają specjalne komory
fermentacyjne lub bioreaktory, w których fermentacja metanowa
odpadów odbywa się w stałych temperaturach 33-37°C dla bakterii
metanogennych mezofilnych, rzadziej 50-70°C dla bakterii termofilnych
oraz przy pH 6,5-8,5 i odpowiedniej wilgotności. Ze składowiska o
powierzchni około 15 ha można uzyskać 20 do 60 GWh energii w ciągu
roku, jeżeli roczna masa składowanych odpadów to około 180 tys.
ton.Biogaz powstaje również w sposób naturalny np. na torfowiskach
(głównie z celulozy), nazywamy go wtedy gazem błotnym lub gazem
gnilnym.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11


Czasami biogaz określa się jako agrogaz, zwłaszcza jeżeli uzyskujemy go
z gnojowicy lub obornika. Z 1m³ gnojowicy można uzyskać w
przybliżeniu 20m³ biogazu, natomiast z 1m³ obornika nawet 30m³.
Pozostałość po fermentacji stanowi cenny nawóz.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Biogaz. Zastosowanie biogazu.

Biogaz może być wykorzystywany na wiele różnych sposobów. Gaz
wysypiskowy może być dostarczany do sieci gazowej, wykorzystywany
jako paliwo do pojazdów lub w procesach technologicznych. Biogaz
może być spalany w specjalnie przystosowanych kotłach, zastępując gaz
ziemny. Uzyskane ciepło może być przekazywane do instalacji
centralnego ogrzewania. Energia elektryczna wyprodukowana w silnikach
iskrowych lub turbinach może być sprzedawana do sieci energetycznych.
Biogaz jest również wykorzystywany w układach skojarzonych do
produkcji energii elektrycznej i ciepła.

Biogaz ma szerokie zastosowanie: wykorzystuje się go głównie w
Indiach, Chinach, Szwajcarii, Francji, Niemczech i USA jako paliwo dla
generatorów prądu elektrycznego (ze 100m³ biogazu można
wyprodukować około 540-600 kWh energii elektrycznej), jako źródło
energii do ogrzewania wody, a po oczyszczeniu i sprężeniu jako paliwo
do napędu silników (instalacje CNG).


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Biogaz. Zalety stosowania biogazu.

Zalety wynikające ze stosowania instalacji biogazowych:
•produkowanie „zielonej energii”
•ograniczanie emisji gazów cieplarnianych poprzez wykorzystanie
metanu
•obniżanie kosztów składowania odpadów
•zapobieganie zanieczyszczeniu gleb oraz wód gruntowych, zbiorników
powierzchniowych i rzek
•uzyskiwanie wydajnego i łatwo przyswajalnego przez rośliny nawozu
naturalnego
•eliminacja odoru.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Biogaz. Gaz wysypiskowy.
Odpady organiczne stanowią jeden z głównych składników odpadów
komunalnych. Ulegają one naturalnemu procesowi biodegradacji, czyli
rozkładowi na proste związki organiczne. W warunkach optymalnych z
jednej tony odpadów komunalnych może powstać około 400-500 m3
gazu wysypiskowego. Jednak w rzeczywistości nie wszystkie odpady
organiczne ulegają pełnemu rozkładowi, a przebieg fermentacji zależy od
szeregu czynników. Dlatego też przyjmuje się, że z jednej tony odpadów
można pozyskać maksymalnie do 200 m3 gazu wysypiskowego.

W chwili obecnej na świecie działa ponad 800 instalacji energetycznego
wykorzystania gazu wysypiskowego. W Europie najbardziej
zaawansowana jest pod tym względem Wielka Brytania, gdzie w 2000
roku moc zainstalowana wynosiła 292 MW elektrycznych. W Polsce
zarejestrowanych jest obecnie ok. 700 czynnych składowisk odpadów.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Biogaz. Gaz wysypiskowy.
Oszacowano, że produkują one rocznie ponad 600 mln m3 metanu. W
praktyce zasoby gazu wysypiskowego możliwe do pozyskania nie
przekraczają 30-45% całkowitego potencjału powstającego na wysypisku
gazu. W takich warunkach zasoby metanu realnie możliwe do pozyskania
z wysypisk odpadów komunalnych są szacowane na 135-145 mln m3
metanu rocznie, co jest równoważnikiem 5235 TJ. Potencjał ten jest
obecnie wykorzystywany tylko w nieznacznym stopniu. W 2002 roku w
Polsce działało zaledwie 18 instalacji do wykorzystania gazu
wysypiskowego.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Biogaz. Biogazownie rolnicze.

W gospodarstwach hodowlanych powstają znaczne ilości odpadów, które
mogą być wykorzystane do produkcji biogazu. Z 1 m3 płynnych
odchodów można uzyskać średnio 20 m3 biogazu, a z 1 m3 obornika – 30
m3 biogazu, o wartości energetycznej ok. 23 MJ/m3 . Potencjał biogazu z
odchodów zwierzęcych w Polsce wynosi 3310 mln m3, jednak w
praktyce instalacje do pozyskania biogazu mają szanse powstać tylko w
dużych gospodarstwach hodowlanych.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Biogaz. Biogaz z oczyszczalni ścieków.
Potencjał techniczny dla wykorzystania biogazu z oczyszczalni ścieków
do celów energetycznych jest bardzo wysoki. W Polsce jest 1759
przemysłowych i 1471 komunalnych oczyszczalni ścieków i liczba ta
wzrasta. Standardowo z 1m3 osadu (4-5% suchej masy) można uzyskać
10-20 m3 biogazu o zawartości ok. 60% metanu. Do bezpośredniej
produkcji biogazu najlepiej dostosowane są oczyszczalnie biologiczne,
które mają zastosowanie we wszystkich oczyszczalniach ścieków
komunalnych oraz w części oczyszczalni przemysłowych. Ponieważ
oczyszczalnie ścieków mają stosunkowo wysokie zapotrzebowanie
własne zarówno na energię cieplną i elektryczną, energetyczne
wykorzystanie biogazu z fermentacji osadów ściekowych może w istotny
sposób poprawić rentowność tych usług komunalnych. Ze względów
ekonomicznych pozyskanie biogazu do celów energetycznych jest
uzasadnione na tylko większych oczyszczalniach ścieków przyjmujących
średnio ponad 8 000-10 000 m3/dobę.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

biogaz.
Biopaliwa


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Biopaliwa.
Następujący współcześnie szybki
rozwój transportu ma swoje dobre i
złe strony. Do tych ostatnich
należą niewątpliwie powodowane
przez transport zanieczyszczenia.
To transport odpowiada za około
jedną czwartą emisji dwutlenku
węgla (CO2), przy czym aż 80%
tej sumy przypada na transport
drogowy. Nic więc dziwnego, że w
trosce o środowisko naturalne
ludzie coraz częściej zwracają się
ku alternatywom dla tradycyjnych
paliw. Jedną z takich alternatyw są
biopaliwa płynne.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Biopaliwa. Oleje roślinne

Różniące się od olejów napędowych brakiem lotności, większą lepkością
i mniejszą podatnością na samozapłon nie mogą być bez wcześniejszego
przetworzenia stosowane jako paliwo napędowe. Wyjątek stanowi
wykorzystanie olejów roślinnych w specjalnie zaprojektowanych
silnikach, takich jak na przykład przystosowane do napędzania olejem
rzepakowym silniki niemieckiej firmy Elsbett. To rozwiązanie nie jest
jednak zbyt rozpowszechnione z uwagi na wysokie koszty produkcji.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Biopaliwa. Bioolej

Zamiast przystosowywać silnik do paliwa można przystosować paliwo do
silnika. Poddając biomasę szybkiej pyrolizie – to znaczy krótkotrwałemu
oddziaływaniu temperatury 400-600 st. C – otrzymuje się bioolej. Ta
ciemnobrązowa, gęsta ciecz o wartości opałowej stanowiącej 45-50%
wartości energetycznej oleju napędowego może być wykorzystywana w
kotłach, palnikach, turbinach czy generatorach prądu. Spalanie biooleju
nie przyczynia się do emisji dwutlenku siarki (SO2), jest neutralne z
punktu widzenia bilansu tlenku węgla (CO), zaś spowodowane nim
emisje dwutlenku azotu (NO2) należą do śladowych.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Biopaliwa. Biodiesel.

Biodiesel czyli biopaliwo z rzepaku pozyskiwany jest w znanym już na
przełomie XIX i XX wieku procesie chemicznym, polegającym na
przetworzeniu oleju rzepakowego w estry metylowe (RME). Stosuje się
przy tym jedną z dwóch technologii:
•odpowiednią dla małych, produkujących na przykład 500 ton biopaliwa
rocznie zakładów przetwórczych technologię zimną, w której biopaliwo
pozyskiwane jest w temperaturze 20-70 st. C lub
•wymagającą dostaw energii cieplnej technologię gorącą, w której do
produkcji biopaliwa potrzebna jest temperatura 240 st. C i ciśnienie około
10 MPa.
W tej ostatniej technologii surowcem do produkcji biopaliwa może być
olej tłoczony na zimno.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Biopaliwa. Biodiesel.
Estryfikowany olej rzepakowy (RME) jest wykorzystywany bądź w
charakterze:
•substytutu oleju napędowego, bądź też jako
•dodatek do oleju napędowego, mieszany z nim w różnych proporcjach.
Z punktu widzenia ochrony środowiska korzystniejsze jest pierwsze
rozwiązanie.
Produkcja biodiesla najdynamiczniej rozwija się w Austrii, która już w
1982 roku rozpoczęła prace nad wdrożeniem tego paliwa, w Niemczech,
gdzie według przewidywań w roku 2006 uprawy rzepaku zajmą
rekordową powierzchnię 1,4 mln ha gruntu, a także we Francji i we
Włoszech. W Polsce pierwszym zakładem wytwarzającym biopaliwo z
rzepaku była agrorafineria w Mochełku koło Bydgoszczy, przetwarzająca
od 100 do 500 kg nasion na godzinę.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Biopaliwa. Bioakohole. Etanol
Spirytus odwodniony ma największe znaczenie wśród bioalkoholi
wykorzystywanych do celów paliwowych. Otrzymuje się go przez
odwodnienie alkoholu gorzelnianego, zawierającego 97,2% objętości
etanolu. Podobnie jak biodiesel, etanol może być stosowany bądź jako:
•paliwo napędowe – silniki, przystosowane do zasilania etanolem
wyprodukowały między innymi takie firmy, jak Ford, Fiat czy
Volkswagen, bądź też można go wykorzystywać jako
•ulepszający proces spalania dodatek do benzyny, który pozwala
zredukować emisje tlenków węgla, tlenków azotu, związków ołowiu i
węglowodorów aromatycznych.
Popularniejsze jest to drugie rozwiązanie, przy czym etanol może być
dodawany do paliwa napędowego albo bezpośrednio albo po
przetworzeniu na eter etylo-tetr-butylowy (ETBE). Polska jest jednym z
ważniejszych europejskich producentów etanolu. Konieczność
wykorzystania nadprodukcji spirytusu, wytwarzanego z nadwyżek
produkcyjnych zboża, ziemniaków i melasy buraczanej sprawiła, że już we
wczesnych latach 90. nasz kraj zaczął produkować paliwo z dodatkiem
etanolu.

Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Biopaliwa. Bioakohole. Metanol
CH3OH czyli alkohol metylowy zwany także alkoholem drzewnym
(dawniej pozyskiwano go w procesie suchej destylacji drewna) to jasna,
prawie bezbarwna ciecz o wartości opałowej wynoszącej około 22-23
MJ/kg. Metanol syntetyczny wytwarzany jest w procesie uwodornienia
tlenku węgla, zachodzącym w temperaturze 300-400 st. C, pod
podwyższonym ciśnieniem i w obecności katalizatora. Tak jak biodiesel i
etanol, metanol może być wykorzystywany jako:
•paliwo napędowe lub jako
•dodatek do benzyny (w postaci MTBE czyli eteru metylo-tetr-
butylowego).
Wykorzystanie metanolu ma mniejsze znaczenie niż wykorzystanie
charakteryzującego się wyższą wartością energetyczną etanolu; poza tym
metanol, który podczas spalania powoduje emisję toksycznego aldehydu
mrówkowego jest coraz rzadziej wykorzystywany ze względu na swoje
rakotwórcze działanie. Niemniej jednak metanol, przekształcany w
ogniwach paliwowych nowego typu w wodór jest często uznawany za
paliwo przyszłości.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Systemy wodorowe i ich montaż


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Energia geotermalna

Energia geotermiczna Energia geotermalna to energia produkowana przez
jądro Ziemi, dostępna w postaci gorącej wody lub pary wodnej. Jest
wykorzystywana do produkcji ciepła grzewczego dla potrzeb
komunalnych i produkcji rolnej, a lokalnie - również - energii
elektrycznej. Brak jest wyraźnego określenia sposobu obliczania mocy
takich źródeł, uznając wartości naliczanych OZE jako tożsame z ilością
energii przekazanej do użytkownika końcowego. Dotyczy to jednak tylko
wykorzystania ciepła z pierwotnych nośników energii geotermalnej
poprzez wymiennik ciepła, bez zastosowania tzw. pompy ciepła, gdyż
ciepło netto pozyskiwane z pompy ciepła, generalnie, nie zalicza się do
OZE, niezależnie od rodzaju dolnego źródła: grunt, powietrze, zbiornik
wody powierzchniowej lub geotermalnej, czy energia odpadowa
procesów technologicznych. Ogólnie jest to energia zgromadzona w
gruntach, skałach i płynach wypełniających pory i szczeliny skalne.

Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Energia geotermalna

O energii geotermalnej mówi się przede wszystkim, gdy nośnikiem tej
energii jest woda i para wodna. Energia ta biorąc pod uwagę okres
istnienia cywilizacji ludzkiej, jest praktycznie niewyczerpalna w wyniku
jej przenoszenia z wnętrza Ziemi przez przewodzenie i konwekcję.
Energetyka geotermalna bazuje na gorących wodach cyrkulujących w
przepuszczalnej warstwie skalnej skorupy ziemskiej poniżej 1000 m.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Energia geotermalna

O atrakcyjności tych źródeł świadczą:
•dostępność, źródła ich nie podlegają wahaniom warunków pogodowych i
klimatycznych,
•są to źródła nie ulegające wyczerpaniu,
•obojętność dla środowiska - geotermia nie powoduje wydzielania
jakichkolwiek szkodliwych substancji,
•urządzenia techniki geotermalnej nie zajmują wiele miejsca i nie
wpływają prawie wcale na wygląd krajobrazu.
Wody geotermalne znajdują się pod powierzchnią prawie 80% terytorium
Polski. Pomimo tak licznego występowania wód ich eksploatacja nie jest
łatwa. Główną przeszkodą są zarówno warunki wydobycia jak i
ekonomiczna strona tego typu przedsięwzięcia.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Energia geotermalna

Jak dotąd na terenie Polski funkcjonują cztery geotermalne zakłady
ciepłownicze:
•Bańska Niżna (4,5 MJ/s, docelowo 70 MJ/s),
•Pyrzyce (15 MJ/s, docelowo 50 MJ/s),
•Mszczonów (7,3 MJ/s),
•Uniejów (2,6 MJ/s).
Najbardziej popularnym sposobem wykorzystania energii geotermalnej
oprócz produkcji energii elektrycznej jest budowa ciepłowni
geotermalnych. Ponadto wykorzystuje się ją także w balneologii,
ogrzewaniu budynków przy pomocy pomp ciepła, uprawach, przemyśle
chemicznym, suszarnictwie, przetwórstwie, hodowli ryb, basenach
kąpielowych, itp.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Energia geotermalna

Na świecie ok. 40 krajów zużywa energii geotermalnej na potrzeby inne
niż produkcja energii elektrycznej co daje sumaryczną wartość 11 400
MW. Największymi odbiorcami ciepła z energii geotermalnej są Japonia,
Chiny, Węgry, b r. ZSRR, Islandia i USA. W Europie warto zwrócić
uwagę na Islandię, aż 85% zapotrzebowania na ciepło pochodzi z energii
geotermalnej i pokrywa aż 46% energii pierwotnej kraju.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Energia pozyskiwana ze źródeł wiatru i
Słońca. SYSTEM „OFF GRID”


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

W dzisiejszych czasach brak połączenia z siecią energetyczną nie oznacza
braku elektryczności. Niezależnie czy znajdujemy się w górach, na
pustyni, głęboko w lesie lub innym miejscu które z jakiegoś powodu
pozbawione jest połączenia z siecią energetyczną jesteśmy w stanie w
pełni korzystać z dobrodziejstwa jakie niesie elektryczność. Umożliwiają
to rozwiązania oparte na odnawialnych źródłach energii.

Systemy tego typu, zwane wyspowymi (ang. Off-grid), pozwalają na
wytworzenie, gromadzenie a następnie na dystrybucję energii
elektrycznej w żądanym obszarze. Umożliwia to całkowite
uniezależnienie się od dostaw energii i kosztów operatorów świadczących
usługi w tym zakresie.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Źródłem energii elektrycznej w systemach wyspowych mogą byś moduły
fotowoltaiczne, turbiny wiatrowe, turbiny wodne lub też agregaty na
paliwo ciekłe. Energia wytwarzana podczas pracy tych urządzeń
gromadzona jest w bateriach przystosowanych do pracy w systemie
wielokrotnego i głębokiego rozładowania. Proces ładowania
akumulatorów nadzorowany jest przez kontrolery ładowania pozwalające
na zachowanie odpowiednich parametrów ładowania akumulatorów, a w
konsekwencji na znaczne zwiększenie żywotności całego systemu. W
dalszej kolejności zgromadzona energia jest przetwarzana na postać
wymaganą do zasilenia urządzeń elektrycznych. W tym celu
wykorzystuje się falowniki zwane również inwerterami, pozwalające na
uzyskanie parametrów standardowej sieci elektrycznej.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Koszty budowy systemu wyspowego ograniczone są do zakupu i
instalacji odpowiednio dobranych urządzeń.
Eksploatacja prawidłowo skonfigurowanego systemu pozwala na
wieloletnią bezawaryjną pracę.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Słońca. SYSTEM „ON GRID”


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Słońca. SYSTEM „ON GRID”
Znaczna liczba systemów opartych na odnawialnych źródłach energii
dostarcza energię bezpośrednio do sieci elektrycznej. Systemy tego typu
noszą nazwę On-grid . Są to nowoczesne elektrownie których praca
regulowana jest odpowiednimi przepisami prawa.
Wyprodukowana energia może być zużyta do zasilania urządzeń w
ramach określonej instalacji, a nadmiar przekazany bezpośrednio do
publicznej sieci energetycznej.
Instalacje tego typu zbudowane są zę źródła energii ,czyli: modułów
fotowoltaicznych, turbin wiatrowych lub wodnych, oraz inwertera
zamieniającego napięcie stałe na postać przemienną o parametrach
publicznej sieci elektryczne.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Energia pozyskiwana ze źródeł wiatru

System wiatrowy opiera się na turbinie wiatrowej, akumulatorach i
przetwornicy. Aby turbina wiatrowa mogła odpowiednio ładować
akumulatory, wymagany jest kontroler ładowania tak jak w przypadku
fotowoltaiki. Jednak nie każdy kontroler ładowania jest przeznaczony do
każdej turbiny. Podstawowym parametrem jest moc kontrolera, nie może
być ona za niska w stosunku do mocy turbiny. Napięcia na jakich pracuje
elektrownia wiatrowa również muszą mieścić się w granicach napięcia
wejściowego kontrolera. Jednak bardzo ważną funkcją kontrolera jest
zabezpieczenie akumulatorów przed przeładowaniem czyli powinien
posiadać jakiekolwiek zabezpieczenie aby zatrzymać turbinę lub
przełączyć generowany prąd na grzałki aby w czasie wietrznej pogody i
kiedy akumulatory były naładowane turbina oraz akumulatory nie zostały
uszkodzone. Dlatego zalecamy tylko oryginalne kontrolery zalecane przez
producenta elektrowni wiatrowej. Aby straty energii były jak najmniejsze
należy stosować przewody o odpowiedniej grubości a także niewielkie
odległości między kontrolerem ładowania a akumulatorami.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11



Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11


Turbiny wiatrowe (wiatraki) to zespół urządzeń, które przekształcają
darmową energię kinetyczną wiatru na energię elektryczną. Uzyskana w
ten sposób energia jest czysta, a do jej wytworzenia nie jest wymagane
użycie jakiegokolwiek paliwa.
Turbiny wiatrowe można wykorzystać do zasilenia w energię elektryczną
takich obiektów jak:
•domki letniskowe,
•pola biwakowen, namiotowe,
•przyczepy kempingowe
•jachty,
•domów, które są w znaczenj odległości do sieci energetycznej.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11


Inwestycje w turbiny wiatrowe szczególnie są opłacalne tam, gdzie
doprowadzenie energii jest zbyt kosztowne. Montując takie elektrownie,
można całkowicie uniezależnić się od zakładów energetycznych. Wiatraki
małej mocy doskonale współpracują z fotoogniwami (pv) w tzw. układzie
hybrydowym, gdyż ładowanie akumulatorów występuje z dwóch
niezależnych źródeł: słońca i wiatru.
Wykorzystanie energii wiatru do produkcji energii elektrycznej pozwala
na osiągnięcie szeregu korzyści ekologicznych, społecznych i
gospodarczych.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

Energia Słoneczna

• systemy fotowoltaiczne
• systemy fototermiczne


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

System fotowoltaiczny

System solarny oparty jest wyłącznie na fotowoltaice (panelach
słonecznych). Głównym elementem są panele słoneczne. Generują one
prąd, który musi być kontrolowany przez regulator ładowania. Dlaczego?
Ponieważ bezpośrednie podłączenie modułów fotowoltaicznych do
akumulatorów wiązałoby się z ich uszkodzeniem. Moduły fotowoltaiczne
pracują przy napięciach ok. 17,5V dla systemów 12V oraz przy
napięciach 36V dla systemów 24V. Regulator ładowania zabezpiecza
akumulator przed przeładowaniem ale również zabezpiecza przed
niewłaściwym ładowaniem akumulatorów. Dobre kontrolery ładowania
mają zaprogramowane różne tryby ładowania akumulatorów. Nie
zalecamy korzystania z regulatorów ładowania bez sygnału wyjściowego
PWM. Odpowiednie kontrolery mają funkcję doładowywania
akumulatorów w momencie kiedy napięcie akumulatorów jest wyższe.
Tzw. ładowanie uzupełniające wydłuża żywotność akumulatorów, nie
zmienia ich pojemności oraz umożliwia zgromadzenie właściwej ilości
energii.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11


Kontrolery bez Sygnału PWM ładują akumulatory pełną mocą przez cały
czas i przestają dopiero kiedy napięcie max. na akumulatorze zostaje
osiągnięte. Takie ładowanie jest szkodliwe dla akumulatorów. Parametry
ładowania powinny się zmieniać w trakcie ładowania i powinny być
uzależnione od poziomu naładowania akumulatorów. Skoro przeszliśmy
do akumulatorów to warto wspomnieć i o nich. Przy doborze
akumulatorów należy kierować się prądem jaki wygenerują nasze
moduły. Każdy akumulator posiada parametr max prądu ładowania.
Generalnie jest to wartość 10% pojemności akumulatora, czyli np
akumulator o pojemności 80Ah posiada znamionowy prąd ładowania 8A.
W przypadku akumulatorów żelowych bardzo często te prądy są wyższe.
Przekroczenie znamionowego prądu ładowania wiąże się ze skróceniem
jego żywotności i obniżeniem jego parametrów pracy. Należy również
przeliczyć odpowiednią pojemność akumulatora pod obciążenia aby
akumulator nie był za szybko rozładowywany ponieważ również i przez
to możemy skrócić jego żywotność.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11


Taki zestaw mógłby już posłużyć do zasilania odbiorników działających
na stałe napięcie DC. Jednak najczęściej wykorzystujemy urządzenia
zasilane napięciem 230V AC więc do tego systemu musimy zastosować
odpowiednią przetwornicę. W jednej z zakładek pomocy wyjaśniamy jaki
sygnał powinna mieć przetwornica aby urządzenia pracowały
prawidłowo. Dobieramy przetwornicę również pod kątem odbiorników
jakie chcemy zasilać biorąc pod uwagę ich moc. Należy pamiętać aby nie
przesadzać z mocą przetwornicy i podłączonych do niej odbiorników.
Oczywiście można podłączyć przetwornicę 3000W do akumulatora 80Ah
ale przy pełnym obciążeniu nie popracuje ona długo a i akumulatory po
jakimś czasie zostaną uszkodzone.


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11



Kod projektu

9OZ
System fotowoltaiczny E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11

OGNIWO


Kod projektu

9OZ
E
Nr Projektu: POKL.09.02.00-30-100/11


Moduły czy panele fotowoltaiczne (panele słoneczne) są tylko jednym ze
sposobów wytwarzania energii elektrycznej z energii słonecznej. Nie są one
najbardziej skuteczne, ale są one najbardziej odpowiednie do wykorzystania na
skalę małych i średnich elektrowni słonecznych.
Najważniejszym materiałem wykorzystywanym do prudkcji ogniw
fotowoltaicznych jest krzem. Ten surowiec wykorzystuje się również w
elektronice do produkcji np. układów scalonych. Krzem służy do wykonania
ogniw fotowoltaicznych, to cienkie płytki które połączone ze sobą szeregowo i
równolegle tworzą większą powierzchnię i nazywane są modułami lub panelami
fotowoltaicznymi.
Moduły dostępne na rynku wykonane są najczęściej z ogniw
monokrystalicznych lub polikrystalicznych.
Ogniwa monokrystaliczne to płytki z krzemu monokrystalicznego, które
pierwotnie mają kształt okrągły, jednak w celu lepszego wykorzystania
powierzchni modułu fotowoltaicznego płytki okrągłe przycina się do kształtu
kwadratu a następnie układa się jedna obok drugiej.


Odnawialne źródła energii

Recommended

Recommended

More Related Content

Featured

Featured (20)

Odnawialne źródła energii