Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Skrypt szkoleniowy

2,763 views

Published on

Published in: Education
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Skrypt szkoleniowy

  1. 1. Skrypt szkoleniowy nr 1 TEMAT: BIOpaliwo – produkt naturalny Autor opracowania: Łukasz Wyka Korekta: Ewelina BorkowskaInformacje w skrypcie zostały przygotowane na podstawie wykładów przygotowanych w ramach KlubuMłodego Naukowca.Czym są BIOpaliwa? Czyli pomysł na wagę złota dr inŜ. Agata Markowska, Zakład Biotechnologii,Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w SzczeciniePo co i z czego produkujemy BIOpaliwa mgr inŜ. Łukasz Wyka, Instytut Geoekologiii Geoinformacji, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w PoznaniuJak wytwarzać BIOpaliwa? mgr inŜ. Michał Łukasz Dworak, Rada MłodzieŜowa Ligii OchronyPrzyrodyEnergia z biomasy jako wizytówka Województwa Zachodniopomorskiego dr inŜ. JarosławRzepa, Wydział Rolnictwa i Ochrony Środowiska, Urząd Marszałkowski WojewództwaZachodniopomorskiegoOPIS doświadczeń przeprowadzonych podczas pokazu mgr inŜ. Łukasz Wykaśycie na Ziemi rozwija się dzięki zaspokojeniu potrzeb organizmów. Są nimi: • odpowiednie warunki fizykochemiczne (temperatura, ciśnienie, skład otoczenia, światło), • tlen, • poŜywienie, • woda,Człowiek próbuje ułatwić sobie zaspokajanie powyŜszych potrzeb, by przetrwać w ekosystemie.W tym celu wykorzystuje energię.ENERGIA pomaga zaspokajać potrzeby, ale równieŜ stwarza nowe zachcianki, które uznajemy zakonieczne (komunikacja, TV). ŹRÓDŁA ENERGIINieodnawialne Węgiel kamienny Węgiel brunatny
  2. 2. Torf Ropa naftowa Gaz ziemnyOdnawialne Energia wiatru Energia Słońca Energia spadku wody Energia wody morskiej Energia geotermicznaNajwaŜniejszym producentem energii na Ziemi jest Słońce! Gdyby nie ono, Ŝycie na Ziemi nieistniałoby. Słońce wytwarza promieniowanie elektromagnetyczne o róŜnej długości fali. Część energiisłonecznej nie dociera do Ziemi, gdyŜ nasza planeta wykształciła warstwy, które pochłaniają lubodbijają odpowiednie pasma promieniowania (m.in. warstwa ozonowa pochłania szkodliwe dlaorganizmów Ŝywych promieniowanie ultrafioletowe). Rys.1 Rozkład (widmo) promieniowania słonecznegoCzłowiek usilnie próbuje uzupełnić „braki energetyczne”, głównie promieniowania z zakresupodczerwieni. SłuŜą do tego róŜnego rodzaju paliwa, które przetwarzamy na energię cieplną lubelektryczną wg naszych zamierzeń.Paliwo – substancja (GAZ, CIECZ lub CIAŁO STAŁE) wydzielająca przy intensywnym utlenianiu(spalaniu) duŜe ilości ciepła.Energia uzyskana ze spalania paliwa wykorzystywana jest: przez maszynę (silnik cieplny) do produkcji energii mechanicznej, przez kocioł do celów grzewczych lub procesów technologicznych.PODZIAŁ PALIWZe względu na stan skupienia wyróŜniamy: paliwa stałe paliwa ciekłe 2
  3. 3. paliwa gazoweZe względu na zastosowanie wyróŜniamy: • paliwa opałowe (do spalania zewnętrznego), np. węgiel, koks, drewno; • paliwa napędowe (do spalania wewnętrznego), np. ropa, • paliwo jądroweZe względu na pochodzenie wyróŜniamy: paliwa naturalne: węgiel kamienny, brunatny, torf, drewno, ropa naftowa, gaz ziemny, paliwa sztuczne: wytwarzane przy przeróbce paliw naturalnych (koks, olej opałowy, olej napędowy, benzyna, gaz drzewny).Co złoto ma wspólnego z paliwami? =Kilka równań by dowieść, Ŝe ropa naftowa to złotoZŁOTO = bogactwo = władza =Król = władca Szejk = władcaROPA = CZARNE ZŁOTOJak wydobywa się „czarne złoto”?Ropa naftowa wydobywana jest z głębi ziemi w wyniku wykonywania wierceń. Powstająceodwierty (otwory) sięgają nawet 1km głębokości. Miejsca prawdopodobnego zalegania złóŜropy naftowej wyszukiwane są przez geologów. Rozwój technik poszukiwania złóŜ pozwala na corazprecyzyjniejszą identyfikację miejsc występowania i wielkości zasobów. Tak samo rozwija się technikawierceń. Początkowo poszukiwania i wiercenia prowadzono wyłącznie na lądach. Okazało się jednak,Ŝe część światowych zasobów ropy zalega w obszarach szelfów mórz i oceanów. Ropa naftowa nienadaje się do bezpośredniego zastosowania technicznego jako paliwo. Po wydobyciu z otworu 3
  4. 4. wiertniczego jest ona oczyszczana z zanieczyszczeń mechanicznych, a następnie oddziela się od niejwartościowe i łatwo wrzące składniki: propan, butan i benzyny oraz szereg gazów i olejów. Końcowymiproduktami rafinerii są takie paliwa ciekłe jak benzyny, oleje opałowe, oleje napędowe, nafta. Rys.2. Destylacja ropy naftowejOszacowano, Ŝe zasoby ropy naftowej na Ziemi wynoszą około 2000 miliardów baryłek ropy. ObecniezuŜyliśmy ok. 1000 miliardów baryłek. Groźba wyczerpania kopalin (paliw kopalnych) nie jest odlegław czasie: • złoŜa węgla – 220 lat • gaz ziemny – 60 lat • ropa naftowa – 30-40 latSposobem , aby ograniczyć wykorzystanie zasobów paliw kopalnych jest stosowanie biopaliw.Biopaliwo jest to paliwo powstałe z przetwórstwa produktów organizmów Ŝywych. Produktami tymimogą być resztki roślin, zwierząt lub mikroorganizmów (BIOMASA).Biomasa – masa materii zawarta w organizmach. Rys.3. Schemat obiegu materii w przyrodzieDlaczego warto stosować biopaliwa? 4
  5. 5. • Dają energię, • UŜywanie biopaliw słuŜy zmniejszeniu uzaleŜnienia od ropy naftowej, • Stworzone zostają nowe miejsca pracy, • SłuŜą zmniejszeniu ilości odpadów, • Są sposobem do wypełnienia wymagań prawnych lub obietnic rządowych, • Nie przyczyniają się do rozwoju efektu cieplarnianego, • Pozostawione w środowisku szybko ulegną rozkładowi.Dzięki biopaliwom moŜliwy jest rozwój zatrudnienia w: - rolnictwie, - przetwórstwie paliw, - szkolnictwie - branŜy badawczo-rozwojowej, - branŜy komunalnej, - branŜy reklamowej - wydawnictwach.Biopaliwa – wpływ na efekt cieplarniany 17% 4% 6% 8% 19% 46% Rys.4. Efekt cieplarniany 5
  6. 6. Składnik Zawartość % objętości %masy Składniki główne Azot (N2) 78,08 75,51 Tlen (O2) 20,94 23,14 Argon (Ar) 0,93 1,29 Dwutlenek węgla (CO2) 0,039 0,058 Tab.1. Skład atmosfery ziemskiejWoda jest ilościowo znaczącym składnikiem atmosfery (zawartość 0-5%). Jej stęŜenie w czasiei przestrzeni podlega licznym zmianom. ZaleŜą one od temperatury, jak i od oddalenia od stanurównowagi wyraŜonego przez wilgotność względną. Jednocześnie para wodna zawarta w powietrzujest najwaŜniejszym gazem odpowiedzialnym za efekt cieplarniany. JednakŜe człowiek nie mawielkiego wpływu na ilość pary wodnej, która znajduje się w atmosferze. Dlatego teŜ za gaz będący„winowajcą” efektu cieplarnianego uwaŜa się dwutlenek węgla (CO2), który jest gazem cieplarnianymwystępującym po parze wodnej w największej ilości. Działalność człowieka przyczynia się do wzrostustęŜenia CO2 zawartego w atmosferze.UwaŜa się, Ŝe stosowanie biopaliw przyczynia się do zmniejszenia efektu cieplarnianego (orazglobalnego ocieplenia) poprzez obieg zamknięty CO2 (zahamowanie emisji dodatkowego CO2zawartego w skałach takich jak ropa naftowa czy węgiel kamienny). Rys.5. Obieg dwutlenku węgla 6
  7. 7. Rys.6. Przebieg procesu fotosyntezyFakty dotyczące fotosyntezy • Z całkowitego strumienia słonecznego docierającego do Ziemi jedynie 46% moŜe zostać zaabsorbowane przez jej powierzchnię. Z tego jedynie 43% moŜe być wykorzystane w fotosyntezie przez zielone części rosnących roślin (promieniowanie między 400 a 700 nm - PAR). • Maksymalna wydajność fotosyntezy moŜe wynieść 29%. • Spalając biomasę uzyskaną w procesie fotosyntezy uzyskujemy z 1 t ok. 1,5 x 1010 J energii – 2 razy mniej niŜ przy spalaniu węgla kamiennego.Wspólną cechą wszystkich biopaliw jest to, iŜ w swoim składzie zawierają atomy węgla i/lub wodoru,gdyŜ powstały z biomasy, która złoŜona jest głównie z węglowodorów.Węglowodany (cukry, cukrowce, sacharydy) – organiczne związki chemiczne składające się z atomówwęgla, wodoru i tlenu. Są one podstawowym budulcem organizmów Ŝywych, w tym równieŜ człowieka.Wraz z pokarmem przyjmujemy cukry proste (np. glukoza, fruktoza) lub dwucukry (np. sacharoza,laktoza). Rys.7. Węglowodany – główny składnik owoców i warzywNatomiast niejadane cukry złoŜone wykorzystujemy w inny sposób, np. w produkcji papieru, narzędzi,mebli itd. 7
  8. 8. NaleŜy zauwaŜyć, Ŝe węglowodany to takŜe cenne biopaliwo. Niewykorzystane często jest tylkoodpadem, który ulega rozkładowi! To utracona energia!Rodzaje biopaliw▪ DREWNO i SUCHE ODPADY DRZEWNE, takie jak: drewno kawałkowe, zrębki drewniane, trociny, wióry, brykiet i pelet.Brykiet drzewny to utworzona z suchego rozdrobnionego drewna(trocin, wiórów czy zrębków) kostka lub walec sprasowane podwysokim ciśnieniem bez dodatku substancji klejących. Podczastego procesu wydziela się lignina, która po obniŜeniu temperaturyzastyga, spajając surowiec. Wilgotność brykietu jest niewielka iwynosi 6-8%, natomiast zawartość popiołu poniŜej 1% suchejmasy. Rys.8Pelety lub pellety (inaczej granulat) są rodzajem brykietuprodukowanego z odpadów drzewnych. Wytłoczone pod wysokimciśnieniem w postaci granulatu w kształcie kulek lub walców mająśrednicę 6-25 mm i długość do kilku centymetrów. Rys.9▪ ODPADY ROLNENieprzetworzone buraki cukrowe, słoma, siano, ziemniaki, rzepak czy pozostałości przerobu owocówbądź zwierzęce odchody to cenne z energetycznego punktu widzenia surowce, które moŜnawykorzystywać.▪ ROŚLINY ENERGETYCZNEJedną z gałęzi rolnictwa stało się w ostatnich latach produkowanie roślin przeznaczonych do celówenergetycznych. Rośliny te zwane energetycznymi są bogate w związki celulozowe i ligninowe orazcharakteryzują się szybkim przyrostem masy. Mogą być one wykorzystane do produkcji energiicieplnej i elektrycznej, a takŜe do wytwarzania paliw: zarówno ciekłych jak i gazowych.Produkty rolne oraz węglowodany i inne związki organiczne, które są odpadami mogą słuŜyć jakosubstrat (składnik) do produkcji paliw ciekłych i gazowych, dzięki procesom fermentacji lub estryfikacji. ▪ BIOETANOL (alkohol rolniczy)Odwodniony alkohol etylowy (etanol) otrzymywany z biomasy lub z biodegradowalnej części odpadów(papieru, płyt drewnianych, itp.). Bioetanol moŜe być stosowany w czystej postaci (tzw. E100) lubmieszany z innymi alkoholami (np. z metanolem). MoŜe równieŜ być składnikiem paliw do silnikówspalinowych, jako biokomponent. ▪ BIODIESEL 8
  9. 9. Jest zastępczym paliwem do silników wysokopręŜnych, wyprodukowany z odnawialnych surowców,np. olejów roślinnych czy tłuszczów zwierzęcych. MoŜe stanowić takŜe biokomponent do olejunapędowego E10 10% etanolu + 90% benzyna (USA) E20 20% etanolu + 80% benzyna (Brazylia) E85 85% etanolu +15-30% benzyna (Brazylia, USA, Szwecja) E95 95% etanolu +5% benzyna (Szwecja) E100 96% etanolu + 4% woda (Brazylia, Argentyna) B 100 100% dodatku olejowego B80 80% dodatku olejowego i 20% ON B20 20% dodatku olejowego 80 % ONTab.2.Bioetanol i biodiesel jako biokomponentRys.10. Schemat estryfikacji olejów roślinnych ▪ BIOGAZZwany takŜe jako gaz wysypiskowy, jest to gazowy, palny produkt fermentacji beztlenowej związkówpochodzenia organicznego (np. ścieki, m.in. ścieki cukrownicze, odpady komunalne, odchodyzwierzęce, gnojowica, odpady przemysłu rolno-spoŜywczego, biomasa) a częściowo takŜe ichrozpadu gnilnego, powstający w biogazowni. 9
  10. 10. Rys.11. Schemat produkcji biogazu Biopaliwa świetnie wspomagają gospodarkę energetyczną krajów, ale nie powinny być produkowane z surowców Ŝywnościowych, lecz z części roślin niewykorzystywanych gospodarczo. CAŁA BIOMASA, KTÓRĄ MOśNA SPALIĆ PRĘDZEJ CZY PÓŹNIEJ ULEGNIE BIODEGRADACJI (rozkładowi na związki proste, w tym CO2 i CH4). Warto zatem spoŜytkować odpady biomasy roślinnej i zwierzęcej, bo to cenne źródło energii.Informacje o rozwoju aeroenergetyki w województwie zachodniopomorskimInwestycja w „zieloną energię” jest niezwykle waŜna na terenie województwa zachodniopomorskiego.Największe zakłady przetwarzające biomasę na biopaliwa znajdują się na jego obszarze. Stąd istniejekonieczność powoływania organów doskonalących i szkolących pracowników takich przedsiębiorstw.Uczelnie ▪ Centrum Naukowo-Badawcze Energii Odnawialnej, Politechnika Koszalińska ▪ Ośrodek Szkoleniowo-Badawczy – Ostoja, Zachodniopomorski Uniwersytet TechnologicznyFirmy doradcze ▪ CeDIR Sp. z o.o. – KoszalinInstytucje wspierające rozwój ▪ Zachodniopomorski Ośrodek Doradztwa Rolniczego w Barzkowicach ▪ Stacja Doświadczalna Oceny Odmian w BiałogardzieDuŜo interesujących informacji na temat biopaliw moŜna znaleźć w następujących serwisach: ▪ www.biopaliwa.pl ▪ www.biopaliwa.org, ▪ www.biomasa.org ▪ www.e-biopaliwa.pl ▪ www.lop.szczecin.pl 10
  11. 11. POKAZY DOŚWIADCZEŃ NAUKOWYCH1. ILE ENERGII SKRYWAJĄ DARY NATURY - jak za pomocą owocu orzecha zagotowaćwodę? KaŜdy wie, Ŝe papier oraz suche drewno się dobrze pali. Gdy jednak porównamyróŜne rodzaje biopaliw, wówczas zauwaŜymy, Ŝe wartość opałowa papieru lub odpadówdrewnianych jest duŜo niŜsza niŜ produktów takich jak brykiet lub pelet (ilość energiiwytwarzana na jednostkę masy, np. 10 MJ na kaŜdy kilogram). Dlaczego?Przy spalaniu z róŜnych materiałów wydziela się energia w postaci promieniowania. Topromieniowanie moŜe być energią z zakresu światła widzialnego lub podczerwieni(promieniowanie cieplne). Gdy zapalimy kartkę papieru, spala się ona szybkoz duŜym widocznym płomieniem. Natomiast jeśli tę samą kartkę mocno zgnieciemy lubposkładamy, a następnie podpalimy, wówczas taki materiał nie spala się duŜym płomieniem,lecz prawie niezauwaŜalnym. Ten rodzaj spalania nazywa się tleniem. Dzięki niemu surowieczamienia się w większości tylko na energię cieplną. Widoczny płomień to część energii, którazazwyczaj jest zbędna – interesuje nas głównie ciepło. „Upakowane materiały” są zatem bardziej poŜądanym produktem energetycznym.Naturalnymi, zawierającymi znaczne ilości związków organicznych surowcami, któreposiadają zagęszczoną biomasę są róŜnego rodzaju nasiona. O tym, Ŝe moŜna z nichuzyskać duŜą ilość energii świadczy ich kaloryczność sięgająca nawet 700 kalorii w 100 gproduktu. W łatwy sposób to moŜna sprawdzić. Wystarczy zapalić orzech laskowy lub włoski byzobaczyć jak się palą – ten czas jest na tyle długi by zagotować wodę w próbówce. 11
  12. 12. SPRZĘT I ODCZYNNIKI- łapa bądź szczypce laboratoryjne do trzymania probówki, probówka, zapałki, orzechlaskowy, woda destylowanaPRZYGOTOWANIE Do próbówki wlewamy kilka ml wody. Umieszczamy orzecha w szczypcachlaboratoryjnych i podpalamy go. Uzyskanym płomieniem podgrzewamy próbówkę. Pokrótkim czasie na ściankach naczynia zaczynają być widoczne pęcherzyki gazu. Dalszeodgrzewanie naczynia, moŜe doprowadzić do efektownego zagotowania się wody.2. ENERGIA UKRYTA W KRYSZTALEW doświadczeniu z naczynia z bezbarwnym roztworem, po wrzuceniu kryształu silnegoutleniacza, wydobywa się olbrzymia ilość pary wodnej i tlenu. Eksperyment ukazuje, Ŝenawet niewielka ilość danego związku chemicznego w odpowiednich warunkachfizykochemicznych moŜe przyspieszyć daną reakcję. Podobnym katalizatorem reakcjispalania jest dodatek biokomponentów (np. bioetanolu, biometanolu), które poprawiająjakość paliw (zmniejszenie emisji spalin, wyŜsza liczba oktanów) spalanych w silnikach.SPRZĘT I ODCZYNNIKI- Cylinder miarowy (1000 ml), lejek szklany, bagietka, szczypce laboratoryjne lub łyŜeczka,przyłbica ochronna- perhydrol (30%), nadmanganian potasu, woda destylowanaPRZYGOTOWANIEDoświadczenie naleŜy wykonać pod wyciągiem, na świeŜym powietrzu lub w wysokim pomieszczeniu, gdyŜistnieje moŜliwość zabrudzenia ścian i sufitu związkami manganu. KONIECZNIE UBRAĆ RĘKAWICEOCHRONNE!Do cylindra miarowego ostroŜnie nalewamy 20 ml perhydrolu (H2O2). Następnie do naczyniadolewamy podobną objętość wody. Za pomocą szczypiec lub łyŜeczki wybieramy jeden duŜykryształ nadmanganianu potasu, ewentualnie kilka mniejszych. Energicznym ruchemwrzucamy kryształki nadmanganianu do cylindra z roztworem. Z naczynia zacznąwydobywać się kłęby pary wodnej i tlenu. 12
  13. 13. 3. PŁONĄCY śELDoświadczenie uzmysławia czym jest stan skupienia oraz rozpuszczalność substancji.Związki dobrze rozpuszczalne w wodzie zazwyczaj słabo rozpuszczają się w cieczachorganicznych, do których zaliczyć moŜemy bioetanol.SPRZĘT I ODCZYNNIKI- Zlewka (500 ml), dwie zlewki (250 ml), palnik spirytusowy, łyŜka laboratoryjna, dwie bagietkiszklane- Octan wapnia, etanol, wodorotlenek sodu, fenoloftaleina, woda destylowana, bioetanolPRZYGOTOWANIENa początku sporządza się wodny roztwór nasycony octanu wapnia. Następnie naleŜy dodaćniewielką ilość wodorotlenku sodu, tak, aby pH reakcji było powyŜej 8,5. Aby określić czy pHroztworu jest odpowiednie moŜna dodać kilka kropel odpowiedniego wskaźnika, np.fenoftaleiny, która w optymalnych warunkach reakcji powinna zabarwić ciecz na róŜowo.Dodatek alkoholu powoduje, Ŝe rozpuszczalność soli się zmniejsza, co uwidacznia się pokilku sekundach. Wówczas to roztwór zamienia się w Ŝel, który po podpaleniu z łatwością sięspala. Spowodowane jest to obecnością uwięzionego w sieci krystalicznej octanu wapniaetanolu. Doświadczenie ukazuje jak energetycznym komponentem jest bioetanol.EKSPERYMENT DOMOWY Doświadczenie polega na obserwacji parowania składników z róŜnych rodzajówroztworów paliw: biodiesla, benzyny, oleju napędowego, bioetanolu. Zostałyprzygotowane następujące roztwory wodne: bioetanolu 5%, bioetanolu 20%, biodiesla 5%,biodiesla 20%, oleju napędowego 1%, oleju napędowego 5%, benzyny 1%, wodydestylowanej oraz wody z barwnikiem. Paliwa te róŜnią się rozpuszczalnością w wodzie, a coza tym idzie róŜnie wpływają na parowanie cieczy. W celu wizualnej oceny zmianzachodzących w roztworach naleŜy przeprowadzić proces krystalizacji z uŜyciem solio róŜnej rozpuszczalności w WODZIE. Na podstawie obserwacji doświadczenia młodzieŜ ma za zadanie wysnuć wnioski, którespośród paliw są bardziej ekologiczne. Szczegółowe informacje dotyczące przebiegueksperymentu domowego zawarte są w instrukcji. 13
  14. 14. Skrypt szkoleniowy nr 2 TEMAT: Jak wytwarza się biopaliwa Autor opracowania: Mgr inŜ. Łukasz WykaProdukcja biodiesla, dr inŜ. Agnieszka Gawska, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologicznyw SzczecinieProdukcja bioetanolu mgr inŜ. Aneta Sulecka, Pomorski Uniwersytet Medyczny w Szczecinie orazmgr inŜ. Łukasz Wyka, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w PoznaniuJak działa biogazownia. Układy kogeneracyjne mgr inŜ. Łukasz Wyka, Uniwersytet im. AdamaMickiewicza w PoznaniuDystrybucja biopaliw płynnych w Polsce i na świecie mgr inŜ. Michał Łukasz Dworak, RadaMłodzieŜowa Ligii Ochrony PrzyrodyOPIS doświadczeń przeprowadzonych podczas pokazu mgr inŜ. Łukasz Białek, mgr inŜ. Łukasz WykaZnaczenie biopaliw w energetyce poszczególnych państw Unii Europejskiej rośnie z roku na rok. Jestto związane nie tyle ze zwiększeniem świadomości mieszkańców, Ŝe biopaliwa mniej szkodząśrodowisku, co z deklaracją jaką podjęły kraje członkowskie UE. Do 2020 r. mają one spełnićnastępujące postulaty: − 20 % energii pochodzić ma ze źródeł odnawialnych − 10% mają stanowić domieszki biopaliw do paliw kopalnych 14
  15. 15. 16 14 12 10 NCW og. estry (objetosciowo) 8 bioetanol (objetosciowo) 6 4 2 0 2010 2011 2012 2013 2015 2020 lata Rys. 1. Wskaźniki NCW (Narodowego Celu Wskaźnikowego) na lata 2010-2020 - Rozporządzenie Rady Ministrów 2007 BIODIESELBiodiesel jest biopaliwem powstającym z przetworzenia olejów roślinnych. Stanowi on zastępczepaliwo do silników wysokopręŜnych (Diesla).Biodieslem nazywamy: estry metylowe oleju rzepakowego (RME), estry metylowe (FAME) i etylowe(FAEE) wyŜszych kwasów tłuszczowych oraz mieszanki paliwowe z olejem napędowym w celuotrzymania paliwa zapewniającego lepsze warunki pracy silnika.W odróŜnieniu od normalnego oleju napędowego, biodiesel jest paliwem biodegradowalnymi nietoksycznym, jego wykorzystanie powoduje znaczne obniŜenie emisji szkodliwych substancji doatmosfery. Nadaje się on do wykorzystania prawie wszędzie tam, gdzie dziś stosuje się olejnapędowy.Rośliny oleiste wykorzystywane do produkcji biodiesla: ▪ Rzepak ▪ Słonecznik ▪ Len ▪ Konopie ▪ Soja ▪ Palma kokosowa 4000 3500 3000 − Wysokie wymagania pokarmowe – duŜe zapotrzebowanie na Nna cele energetyczne 2500 i Ca; na estry − tys. ton Odczyn gleby: 6 - 7; 2000 na cele spoz − Wysiew nie częściej niŜ co 4 lata 1500 1000 500 15 0 2008 2009 2010 2013 lata
  16. 16. Rys. 2. Ilość produkowanego w Polsce olejuProdukcja biodiesla z oleju rzepakowegoRzepak inaczej kapusta rzepak (Brassica napus var. oleifera), to jednoroczna roślina zielna. Jest tonajczęściej uprawiana roślina oleista w Polsce, której nasiona są waŜnym surowcem do produkcjioleju jadalnego.Liście i łodyga z sinawym nalotem, kwiaty zebrane w groniasty kwiatostan, Ŝółte lub białe, owocemjest łuszczyna, nasiona czarne lub czerwonawe o duŜej zawartości oleju (ponad 40 %).Wymagania siedliskowe rzepaku: ▪ wysokie wymagania pokarmowe – duŜe zapotrzebowanie na N i Ca; ▪ odczyn gleby: 6 - 7; ▪ wysiew nie częściej niŜ co 4 lataCzynniki ograniczające areał uprawy rzepaku: ▪ jakość gleby ▪ niebezpieczeństwo wymarzania ▪ struktura agralna ▪ dopuszczalny udział w strukturze zasiewu Rys. 3. RzepakEtapy produkcji biopaliwa z nasion rzepaku: ▪ skup, przygotowanie i magazynowanie nasion; ▪ tłoczenie i wstępne oczyszczanie oleju; ▪ rafinacja oleju przed przemianami estrowymi; ▪ przemiany estrowe oleju rzepakowego i końcowa filtracja biopaliwa.Przy otrzymywaniu biopaliwa z zachodzi jednoczesna hydroliza tłuszczu i estryfikacja kwasówtłuszczowych metanolem. 3 H2O + tłuszcz → kwasy tłuszczowe + gliceryna kwasy tłuszczowe + 3 MeOH → biodiesel + 3 H2Osumarycznie: 16
  17. 17. tłuszcz + metanol → biodiesel + glicerynaSzybkość powyŜszych reakcji jest zaleŜna od temperatury, pH i intensywności mieszania. Mieszaninaporeakcyjna rozdziela się samoczynnie: biodiesel stanowi lŜejszą frakcję niemieszającą się z wodą,natomiast dolna cięŜsza frakcja zawiera glicerynę, katalizator (wodorotlenek potasu lub sodu) i wodę.W skali przemysłowej separacja moŜe być przyspieszona przez przepływowe wirowanie mieszaninyporeakcyjnej.Rys. 4. Schemat produkcji biodiesla z oleju rzepakowegoNajczęściej spotykane odmiany biodiesla: ▪ B100 - 100% stanowią metylowe (lub etylowe) estry kwasów tłuszczowych; ▪ paliwo zawierające biologiczny komponent w postaci metylowych (lub etylowych) estrów kwasów tłuszczowych: - B20 (20% Biodiesla w postaci estrów i 80% oleju napędowego - B80 (80% Biodiesla i 20% oleju napędowego) - mieszanki estrów i oleju napędowego w innych proporcjachWady stosowania biodiesla: ▪ niŜsza wartość opałowa powoduje większe zuŜycie paliwa; ▪ wyŜsza lepkość wpływa na pogorszenie rozpylania paliwa i ciśnienie wtrysku; 17
  18. 18. ▪ obniŜenie trwałości elementów stykających się z paliwem, a wykonanych z typowych elastomerów (elastycznych tworzyw sztucznych) i gum ▪ korozja pokryć lakierniczych elementów stykających się z paliwem; ▪ silne działanie korozyjne na stopy zawierające miedź; ▪ tworzenie osadów blokujących filtry paliwa; ▪ pogorszenie właściwości paliw podczas przechowywania. BIOETANOLBioetanol – odwodniony etanol otrzymywany z podatnych na rozkład biologiczny frakcji odpadówprzemysłowych i miejskich. Proces otrzymywania tego paliwa zachodzi dzięki fermentacji alkoholowejbiomasy lub biodegradowalnej części odpadów (papieru, pozostałości po obróbce drewna, itp.).Przebiega ona z wykorzystaniem mikroorganizmów, które przetwarzają cukry na etanol. MoŜe byćstosowany w czystej postaci (tzw. E100) lub mieszany z innymi alkoholami (np. z metanolem) lubpaliwami. W Polsce północnej do jego produkcji wykorzystuje się nadwyŜki Ŝywności i słomy.Za początki wykorzystania bioetanolu w Polsce uwaŜa się rok 1993, kiedy to dodawanie etanoluw ilościach maks. 5% obj. zostało zawarte w nowej normie na paliwa benzynowe.Wyniki badań - benzyna z 5% zawartością bioetanolu posiada identyczne właściwości jak benzynawęglowodorowa, a większość pojazdów moŜe korzystać z paliwa zawierającego 15% etanolu bezŜadnych modyfikacji silnika.W USA stosuje się 10% dodatek etanolu do benzyny albo paliwa E85, stanowiącego w 85% etanol.Zakłady samochodowe Ford i Chrysler produkują silniki przystosowane do tego rodzaju paliwa (m.in.Ford Taurus, Ford Ranger Pickup, Chrysler 3.3L Minivan).Etapy produkcji bioetanolu 18
  19. 19. DROśDZE mielenie, rozpuszczanie pszenica ekstrakcja, zagęszczanie, krystalizacja burak płynny surowiec kukurydza rolniczy fermentacja ziemniaki Ŝyto zwierający cukry etanolowaRys. 5. Schemat produkcji bioetanolu cz. Iśywność jest niezbędna do Ŝycia, z pewnością bardziej niŜ paliwa. Stąd istnieje koniecznośćograniczenia produkcji bioetanolu z surowców Ŝywnościowych. Obecnie trwają prace nad rozkłademcukrów złoŜonych, takich jak celuloza, które posłuŜyłyby jako substrat do syntezy biopaliw. Biomasacelulozowa - moŜe być przechowywana przez wiele lat nie tracąc wartości energetycznej. Dostępnesą dwie główne ścieŜki jej rozkładu: ▪ Proces chemiczny ▪ (silne kwasy, zasady) ▪ Procesy enzymatyczne (celulazy) Właściwości celulaz: ▪ proces ma charakter hydrolizy ▪ drobnoustroje celulolityczne - grzyby i bakterie ▪ warunki tlenowe i beztlenowe Inne zastosowanie celulaz: ▪ zwiększanie stopnia odwodnienia suszonych warzyw; ▪ ulepszanie pasz; ▪ klarowanie soków owocowych, wzmocnienie aromatu win; ▪ wygładzanie tkanin sporządzonych z włókien celulozowych; ▪ enzymatyczne ścieranie jeansu; ▪ „biologiczne proszki do prania”( pielęgnacja kolorów, usuwanie brudu cząstkowego, utrzymywanie bieli wyrobów, działanie zmiękczające). 19
  20. 20. W wyniku fermentacji powstaje alkohol etylowy, ale jego zawartość w roztworze nie przekracza 10-15% (w zaleŜności od jakości mikroorganizmów rozkładających cukry). Pozostałe produkty w brzeczceto kwasy organiczne, nierozłoŜone cukry, barwniki, pozostałości substratów i same nagromadzonemikroorganizmy. Taki produkt nie moŜe być paliwem. Glukoza 2 Etanol + 2 CO2Rys. 6. Schemat produkcji bioetanolu cz. IIEtanol przy stęŜeniu 40% pali się z łatwością. Ale w komorach zamkniętych proces ten przebiegaw sposób niebezpieczny. Stąd nawet niewielki dodatek wody sprawia, Ŝe roztwór taki powodowałbyniszczenie silnika. Dlatego naleŜy pozbyć się wody do wartości poniŜej 1%. Nie jest to takie proste, bopowyŜej 95% etanol twory mieszaninę azeotropową, tzn. ilość parującej wody jest taka sama jak ilośćparującego alkoholu.Metody separacji etanolu ▪ Destylacja azeotropowa (najczęściej stosowana, najdroŜsza) ▪ Perwaporacja (coraz częściej stosowana, znacznie tańsza) ▪ Destylacja membranowa (praktycznie nieuŜywana, mało poznana) 20
  21. 21. Rys. 7. Schemat odwadniania etanolu metodą destylacji azeotropowej z uŜyciem benzenu, jakoczynnika rozdzielającego E – etanol, B – benzen, W – wodaPerwaporacja jest to techniką, stosującą membrany polimerowe, jako selektywne separatoryi słuŜąca ogólnie do rozdziału mieszanin ciekłych, np. do odwadniania cieczy organicznych,szczególnie tych tworzących z wodą azeotropy. NaleŜy podkreślić, Ŝe proces odwadniania przebiegabez udziału dodatkowych składników.Mieszaninę po przeprowadzeniu fermentacji kieruję się na instalacje odzysku alkoholu. Roztwórpofermentacyjny zawierający 6-8 % etanolu poddawany jest wstępnie destylacji na kolumnieodpędowej i rektyfikacyjnej, a produktem jest mieszanina o zawartości 90-95 % etanolu. Mieszanina tatransportowana jest następnie do instalacji membranowej, gdzie ulega końcowemu odwodnieniu,zwykle do stęŜenia powyŜej 99,8% etanolu.Rys. 8. Schemat odwadniania etanolu metodą perwaporacji 21
  22. 22. Destylacja membranowaDestylacja membranowa (MD) jest procesem, w którym następuje odparowanie składników roztworuzasilającego przez porowatą membranę hydrofobową, za którą ma miejsce kondensacja wydzielonychskładników. Membrana to półprzepuszczalna bariera rozdzielająca dwie fazy ciekłe lub gazowe, atransport cząsteczek przez nią zachodzi dzięki zastosowaniu odpowiedniej siły napędowej, którą moŜebyć róŜnica temperatur.Siłą napędową procesu jest róŜnica ciśnień, wynikająca z róŜnicy temperaturyi składu roztworów przymembranowych.Rys. 9. Schemat działania membranyZalety bioetanolu: ▪ zmniejszają liczbę gazów cieplarnianych emitowanych do atmosfery, ▪ stanowią dobrą alternatywę dla państw rozwijających się - poprzez ich produkcję moŜliwe jest zwiększenie liczby miejsc pracy oraz wysokości pensji dla rolników, ▪ są odnawialne i biodegradowalne, ▪ zapewniają bezpieczeństwo energetyczne - umoŜliwiają uniezaleŜnienie od importu energii spoza kraju.Wady bioetanolu: ▪ jedynie bioetanol lignocelulozowy zmniejsza emisję gazów cieplarnianych, ▪ przy produkcji biopaliw emitowane są WWA, ▪ korzystanie z gruntów rolnych prowadzi do wzrostu cen podstawowych artykułów Ŝywnościowych, ▪ produkcja biomasy przeznaczonej do produkcji biopaliw powoduje konkurencję o źródła i dostawy wody, ▪ uprawa roślin na cele bioenergetyczne zmniejsza bioróŜnorodność biologiczną i prowadzi do powstania gatunków endemicznych na określonych terenach.Biogazownia rolnicza 22
  23. 23. Biogazownia rolnicza jest instalacją słuŜącą do produkcji biogazu. Powstaje on w wynikurozkładu przez mikroorganizmy materii organicznej. Proces ten przebiega w warunkach beztlenowychi nazywany jest fermentacją metanową. Głównymi surowcami uŜywanymi do wytworzenia biogazu sąodpady rolnicze takie jak słoma, trawa, zgniłe owoce i warzywa, odchody zwierzęce oraz inne odpadyorganiczne. W procesie rozkładu tych surowców powstaje gaz, który jest mieszaniną metanui dwutlenku węgla, a takŜe innych lotnych składników, które powstają w wyniku biodegradacji. ŚwieŜo przygotowaną mieszankę przygotowanej biomasy pompuje się do zbiornikówfermentacyjnych. W rozdrobnionej postaci mieszanina trafia do pompy i jest tłoczona za pomocąprzepływomierzy. Na kaŜdy ze zbiorników fermentacyjnych określona jest z góry ilość trafiającej tammieszanki. W zbiornikach fermentacyjnych zachodzi proces fermentacji. W miejscu tym stale mierzy sięparametry procesu takie jak: ciśnienie, temperatura, wysokość wkładu biomasy czy ilość piany.Wytworzony tutaj biogaz zbiera się w górnej części zbiornika pod charakterystyczną, wypukłąmembraną, utrzymującą określone ciśnienie.Rys.10. Wewnątrz biogazowni – schemat technologiczny Kolejną czynnością jest przepompowanie biomasy ze zbiorników fermentacyjnych dopofermentacyjnych, gdzie następuje odzysk biogazu. Ta sama przepompownia transportuje pofermentacyjne pozostałości wkładu biomasy nalagunę osadową. Jest to zbiornik magazynowy, w którym po odpowiednim odwodnieniu gromadzi sięmateriał będący cennym nawozem organicznym przeznaczonym do uŜyźniania gleb rolniczych. Wyprodukowany biogaz ze zbiorników fermentacyjnych i pofermentacyjnych odbiera się zapomocą dmuchaw. Gaz kieruje się na odsiarczalnik. To urządzenie słuŜące do usuwaniazanieczyszczeń związków siarki, które nadają biogazowi nieprzyjemny zapach. W kolejnym etapie gazjest dalej oczyszczany. Proces ten polega na podgrzaniu go do odpowiedniej temperatury i zraszaniu 23
  24. 24. wodą, która pochłania pozostałe zanieczyszczenia. Osuszony gaz miesza się z niewielką ilościąpowietrza i wprowadza do silnika. Zadaniem silników gazowych jest pozyskanie energii. Maszyny napędzają potęŜny agregat,który produkuje prąd. Natomiast chłodzenie silników pozwala ogrzewać zakład, poniewaŜ wodapodgrzewa się do temperatury 90 stopni. Ciepło jest zatem produktem ubocznym. Układ ten, w którymuzyskujemy zarówno energię elektryczną jak i cieplną nazywamy kogeneracyjnym. Silniki są zdalniesterowane, operator pracujący przy pulpicie ma pełną kontrolę nad tym, co dzieje się w kaŜdymmomencie procesu.Wytwarzana w biogazowni energia w pełni zaspokaja potrzeby energetyczne zarówno instalacji jaki pomieszczeń socjalnych. Powstałe nadwyŜki energii są przekazywane za pomocą siecienergetycznej do pobliskich miejscowości.Produkcja biogazu z odchodów zwierzęcych, biomasy roślinnej lub organicznych odpadów jest bardzopopularna na zachodzie Europy, gdyŜ wspomaga gospodarkę energetyczną. NaleŜy przy tympamiętać, iŜ biogaz nie powinien być wytwarzany z surowców Ŝywnościowych tylko z surowcóworganicznych niewykorzystanych gospodarczo.Istnieje wiele zalet produkcji biogazu w biogazowniach, do których zaliczyć moŜna: ▪ produkcję energii elektrycznej i cieplnej oraz nawozu organicznego; ▪ ograniczenie zapotrzebowania na paliwa kopalne, a tym samym realne zwiększenie niezaleŜności energetycznej; ▪ uniknięcie emisji metanu do atmosfery, który mógłby samoistnie powstawać w wyniku rozkładu odpadów organicznych; ▪ redukcję emisji związków azotu i siarki, a takŜe zamknięty obieg dwutlenku węgla.WaŜnym czynnikiem socjologicznym jest zmniejszenie bezrobocia na obszarach wiejskich, dziękirozwojowi biogazowni rolniczych. Ponadto wytwarzanie biogazu powoduje wzrost opłacalnościprodukcji rolnej, co powoli zachęca coraz większą grupę rolników do inwestowania tą ekologicznątechnologię.Biopaliwa w Polsce i na świecie W ostatnich latach zostały ustanowione w Polsce mechanizmy prawne i fiskalne zmierzającedo wprowadzenia na rynek biokomponentów i biopaliw ciekłych. Istotnymi elementami tychuregulowań są: przepisy zezwalające na dodawanie biokomponentów w wysokości do 5% do benzyni oleju napędowego; przepisy dopuszczające do powszechnego obrotu biopaliw typu B-20 i B-100;moŜliwość wytwarzania biopaliw dla wybranych flot pojazdów transportowych; moŜliwość wytwarzaniabiopaliw na potrzeby własne producentów rolnych. 24
  25. 25. W Polsce zagadnienia związane z biopaliwami płynnymi reguluje przede wszystkim ustawaz dnia 25 sierpnia 2006 r. o systemie monitorowania i kontrolowania, jakości paliw oraz ustawao biokomponentach i biopaliwach ciekłych. Ustawa ta, obowiązująca od dnia 1 stycznia 2007 r.,umoŜliwia produkcję biopaliw zarejestrowanym rolnikom indywidualnym, jednakŜe w ograniczonejilości 100 l/ha lub w energetycznym ekwiwalencie innego paliwa, np. gazowego. Technologia doprodukcji biodiesla są doskonale opracowane jak równieŜ urządzenia do tłoczenia oleju są łatwodostępne. Jednak przepisy zezwalające na produkcję biodiesla na własne potrzeby są bardzorestrykcyjne, co bardzo ogranicza a wręcz uniemoŜliwia jego popularyzację wśród rolników.Wykorzystanie biopaliw z kaŜdym rokiem na świecie wzrasta. Przyjmuje się, Ŝe największy wzrostpowinien nastąpić w Stanach Zjednoczonych Ameryki Północnej gdzie wykorzystanie biopaliwpowinno wzrosnąć o 30 %. Najprawdopodobniej Brazylia zwiększy swą moc produkcyjną równieŜo 30%, przez co podwoi ilość biopaliwa, które obecnie eksportuje, pozostając największym na świecieeksporterem biopaliw. W Europie, Niemcy pozostaną nadal największym europejskim producentem biopaliw.W Polsce podobnie do innych krajów przewiduje się, Ŝe zwiększenie zastosowanie oraz zwiększenieilości biopaliw w transporcie do 2020 r. będzie miało duŜe znaczenie w wielu dziedzinach gospodarki.Zwiększenie udziału biopaliw będzie stwarzać moŜliwość rozwoju wielu sektorów gospodarki, międzyinnymi rolnictwa. Wprowadzone środki będą zasilać rolnictwo, a takŜe inne działy gospodarki, poprzezrozwój produkcji w działach wspierających te sektory. Ponadto zgodnie z unijnym programem orazzałoŜeniami przyjętymi w kraju około roku 2015 rozpocznie się produkcja biopaliw drugiej generacji,która do roku 2020 powinna osiągnąć, co najmniej 20% całości wytwarzanych biopaliw ciekłych.Fakty dotyczące dystrybucji biogazu ▪ Obecnie w Niemczech jest 4,5 tysiąca biogazowni. Polska ma ich niewiele ponad 100, ale w budowie i na róŜnych etapach przygotowań jest kolejnych 200. ▪ Większość juŜ działających w naszym kraju biogazowni to dość niestandardowe jak na tę branŜę instalacje. Instalowane są na wysypiskach śmieci, a wykorzystują tzw. gaz składowiskowy i osady ściekowe. ▪ Typowych biogazowni, przerabiających odpady rolne i z zakładów, zajmujących się produkcją spoŜywczą, jest na razie ledwie kilkadziesiąt. Nie mamy ani jednej instalacji biogazowej wykorzystującej rośliny energetyczne, a dopiero rozwój takich obiektów mógłby ulokować Polskę w europejskiej czołówce tej branŜy. 25
  26. 26. Inwestowaniem w biogazownie w Polsce interesują się juŜ dziesiątki firm. Wśród nich są duŜekoncerny, m.in. Polska Grupa Energetyczna, Energa, Enea, PGNiG, Krajowa Spółka Cukrowa. Ale iznaczący inwestorzy prywatni: Polski Koncern Mięsny Duda, BBI Zeneris, Biopower (kontrolowanyprzez izraelskiego biznesmena, Aleksandra Rechtera) czy Agrogaz, której współwłaścicielem jestGdańska Energia. Jest biopaliwem zawierającym 10% obj. bioetanolu i 90% obj. benzyny. Paliwo to oferowane jest m.in. w USA jako alternatywa dla konwencjonalnej benzyny. MoŜe być stosowaneE10 zarówno w amerykańskich FFV oraz w standardowych pojazdach wyposaŜonych w silniki benzynowe, które uzyskały dopuszczenie producenta do stosowania takiego paliwa.Rys. 11. Rozmieszczenie biogazowni w PolsceDystrybucja biodiesla i bioetanoluJeŜeli chodzi o dostęp do biopaliw zasilających samochody z silnikiem wysokopręŜnym to na polskichstacjach benzynowych moŜna bez większego kłopotu kupić prawdziwy biodiesel B100. Paliwo toznajdziemy na stacjach marki Bliska, naleŜących do koncernu PKN Orlen, pod nazwą Bioester. Biopaliwo składające się z 20% obj. bioetanolu i 80% obj. benzyny oferowane jest głównieE20 w Brazylii do silników niskopręŜnych. Jest biopaliwem do silników benzynowych składającym się z bioetanolu z 15-30% domieszką benzyny. Na świecie popularność paliwa E85 ciągle wzrasta. Stosowane jest na szerokąE85 skalę m.in. w Brazylii oraz w USA. W Europie trwają prace nad jego większym upowszechnieniem, w czym duŜy udział ma Szwecja. E85 moŜe być uŜywane tylko 26
  27. 27. w pojazdach z silnikiem FFV Jest to biopaliwo zawierające 95% bioetanolu oraz 5% benzyny przeznaczone dla silników z zapłonem samoczynnym. Ze względu na szczególnie niski poziom emisji spalin winno byćE95 stosowane w transporcie miejskim oraz w strefach szczególnie chronionych. Paliwo to jest produktem oferowanym na małą skalę. W Europie E95 stosowane jest w Szwecji. E100 oferowane jest wyłącznie w Brazylii i Argentynie. Paliwo to składa się z samegoE100 bioetanolu o czystości 96% obj. bez domieszki benzyny. Pozostałą ilość 4% obj. stanowi woda, której całkowite wydzielenie w procesie destylacji nie jest moŜliwe.Jeśli chodzi o jakość paliwa, stacja Bliska zapewnia, Ŝe ich biodiesel spełnia standardy jakościowezawarte w normie PN EN 14214 i doskonale nadaje się do samochodów cięŜarowych, osobowychi ciągników rolniczych.Tab. 1. Rodzaje paliw zawierających bioetanolPOKAZY DOŚWIADCZEŃ NAUKOWYCH1. WIELKA PIANAEksperyment ukazuje wpływ stęŜenia reagentów na szybkość reakcji chemicznej. DoświadczeniemoŜna odnieść równieŜ do reakcji spalania określonych paliw. Dodatek niektórych biokomponentówma za zadanie polepszyć właściwości palne paliw, które mają pozytywny wpływ na środowisko orazsilniki maszyn.SPRZĘT I ODCZYNNIKI- dwa cylindry miarowe (500 ml), lejek szklany, bagietka, łyŜeczka- perhydrol (30%), jodek potasu, woda destylowana, barwnik, płyn do mycia naczyń 27
  28. 28. PRZYGOTOWANIEKONIECZNIE UBRAĆ RĘKAWICE OCHRONNE!Do cylindra miarowego ostroŜnie nalewamy 20 ml perhydrolu (H2O2). Następnie do naczyniadolewamy 40 ml wody oraz 5 ml płynu do mycia naczyń, po czym uzyskany roztwór dokładniemieszamy. W kolejnym kroku wsypujemy niewielką ilość jodku potasu. Momentalnie rozpoczyna sięreakcja, w której wydziela się duŜa ilość ciepła i produkty rozkładu perhydrolu, co uwidacznia się przezwytworzenie piany.Reakcję powtarzamy, lecz tym razem nie dodajemy wody do perhydrolu. Porównujemy czaswytworzenia się piany, który powinien tym razem być krótszy.2. ŁÓDŹ PAROWADoświadczenie przedstawia, w jaki sposób działa najprostszy silnik cieplny, czyli silnik parowy, naprzykładzie łódki napędzanej świeczką. PoniŜej zamieszczamy krótki opis, w jaki sposób przygotowaćukład napędowy, który moŜe wprawiać w ruch dowolną rzecz, pływającą na wodzie i utrzymującą sięna powierzchni wraz z silnikiem.ELEMENTY DO BUDOWY SILNIKA- puszka aluminiowa (330ml), klej dwuskładnikowy epoksydowy szybkoschnący, słomki do picia dł. ok.200mm, świeczkaPRZYGOTOWANIEWycinamy z puszki aluminiowej górną jej część, następnie przecinamy puszkę w dół (patrz Rys. 12.),a na końcu odcinamy dolną część puszki tak, aby został nam kawałek blachy aluminiowej. Rys. 12.Wyrównujemy brzegi puszki, aby nie było ostrych kantów.Zginamy otrzymany kawałek aluminium na pół zgodnie, a następnie zaginamy dwa dłuŜsze boki dośrodka tak jak na rysunku 13. Szerokość środka powinna wynosić około 1-1,5cm. NaleŜy dogiąćzagięte boki. Rys. 13. 28
  29. 29. UŜywając słomek formujemy wnękę, która powinna wyglądać tak jak poniŜej. Słomki wkładamykrótszym końcem w taki sposób, aby zagięcie słomek znajdowało się 4mm od blachy. Rys. 14.NaleŜy teraz zabezpieczyć nasz kociołek, w którym juŜ jest uformowana wnęka (zgodnie ze zdjęciem)za pomocą kleju epoksydowego. Zaklejamy wszystkie dziury, przez które moŜe uciec powietrze. Klejepoksydowy zaczyna wiązać ze sobą łączone elementy juŜ po 10 minutach, jednak zalecane jest, abyodczekać parę godzin przed pierwszym testowaniem szczelności silnika. Rys. 15.W przypadku spostrzeŜenia jakiejś otworu naleŜy zakleić to miejsce, aby nasz silnik pozostał szczelny,bo tylko to pozwoli na jego prawidłowe funkcjonowanie.W celu przetestowania działania naszego silnika naleŜy zamontować go w łódce tak, aby koniecsilnika znajdował się 52mm od poziomu podłogi, do której go montujemy. Przez otwór w łodzi, któryzostał zrobiony do zamocowania mechanizmu przekładamy słomki i przyklejamy je od spodu zapomocą taśmy klejącej. Uszczelniamy klejem miejsce otworu, by łódka nie zatonęła. Rys. 16.Przy pierwszym uruchomieniu silnika naleŜy zalać rurki wypływowe, wstrząsnąć silnikiem, abyrozprowadzić wodę po części aluminiowej, wylać wodę i ponownie napełnić rurki – układ musi być„zalany”. Następnie umieszczamy łódkę na wodzie i zapalamy znajdujący się pod silnikiempodgrzewacz (Rys. 17.). Zbudowana przez nas łódka powinna samodzielnie pływać do momentuwypalenia się podgrzewacza. Rys. 17.WYJAŚNIENIE 29
  30. 30. Nasza łódź zasilana jest przez bardzo prosty silnik cieplny. Silnik ten zamienia energiętermiczną na energię mechaniczną. Składa się on z małej kotłowni podłączonej do rury wydechowej(słomki). Kiedy podpalamy podgrzewacz/świeczkę, nasz kocioł nagrzewa się powodując powstaniepary wodnej wewnątrz. Wypycha ona wodę z rurki wprawiając w ruch łódź przez impuls wodnykierunkowy. Para wodna wewnątrz tworzy podciśnienie, co sprawia, Ŝe silnik pobiera wodęz powrotem przez rurki wypływowe zalewając chłodną wodą układ. W ten sposób cykl się powtarza. 30

×