EFEKT CIEPLARNIANY: wzrost temperatury planety spowodowany zwiększoną koncentracją dwutlenku węgla (lub innych gazów nieprzezroczystych dla podczerwonego promieniowania - tzw. gazów cieplarnianych), jeden z negatywnych skutków skażenia środowiska naturalnego.
Przyczyny zwiększenia się efektu cieplarnianego: ->wzrost ilości ludzi na świecie, -> wzrost zapotrzebowania na energię i zmiana jej struktury, ->wylesienie.
Polega na zatrzymywaniu się w atmosferze coraz większych części promieniowania podczerwonego, co prowadzi do ogrzewania się Ziemi. Przypuszcza się, że jest to wynik zmiany zawartości gazów w powietrzu, a szczególnie gwałtownego wzrostu stężenia dwutlenku węgla. Prognozy zakładają, że jeśli tempo spalania paliw kopalnych utrzyma się, to w ciągu 40-45 lat może nastąpić nasycenie nim atmosfery, co spowodowałoby średni wzrost powierzchniowej temperatury Ziemi o ok. 1,5-4,5°C.

Prognozy skutków: ->zmiany w rozkładzie i natężeniu opadów, ->znaczne ocieplenie w okolicach iegunów, ->zmniejszenie sum letnich opadów w płd. Europie, ->wzrost poziomu wody w morzach i oceanach o ok 60m/100lat, -> przesunięcie granic stref roślinności oraz migracje zwierząt, -> Intensyfikacja klimatu oceanicznego w Europie środkowej.

Dla Polski: 4 scenariusze na rok 2030”

1) Klimat wilgotny i ciepły: opady żyższe o 20%, temp. wyższa o 2C, stężenie CO2 450 ppm 2)Klimat wilgotny i bardzo ciepły: opady wyższe o 20%, temp o 4C, stężenie CO2 600ppm, 3)klimat suchy i ciepły: opady niższe o 20%, temp wyższa o 2C, stężenie CO2 450ppm, 4) Klimat suchy i bardzo ciepły: opady niższe o 20%, temp wyższa o 4C, stężenie CO2 600ppm.

Gazy cieplarniane: CO2, O3, freony, metan, Nox, halony, para wodna.

PODSTAWOWE ZOBOWIĄZANIA RAMOWEJ KONWENCJI ONZ: podpisana w 1992 r, weszła w życie 21.03.1994, dla Polski 24.10.1994. 1) Stabilizacja emisji gazów cieplarnianych do roku 2000 na poziomie emisji z roku bazowego - 1990 (dla Polski 1988) 2) Opracowanie i wdrożenie krajowej strategii redukcji gazów szklarniowych 3) Inwentaryzacja emisji i pochłaniania gazów cieplarnianych oraz ich monitoring 4) Prowadzenie badań w zakresie zmian klimatu 5)Opracowanie raportów rządowych 6) Kraje wysoko rozwinięte zobowiązują się do wspierania finansowo, przekazywania nowych rozwiązań i technologii innym stronom konwencji.

ZOBOWIĄZANIA ZAWARTE W PROTOKOLE Z KIOTO: przyjęty w grudniu 1997, Polska 15.07.1998, do 2012 obowiązuje: 1)Redukcje emisji gazów cieplarnianych w latach 2008-2012 łącznie o 5,2% poniżej poziomu z roku 1990 2) Istotny postep w redujkcji emisji do roku 2005 3) Wdrożenie działań prowadzących do obniżenia emisji gazów c.

MECHANIZMY UŁATWIAJĄCE WYKONYWANIE ZOBOWIĄZŃ PROT. KIOTO 1)Działanie wspólnej realizacji 2)Handel emisjami 3)mechanizm czystego? rozwoju

EFEKTY TRANSFORMACJI GOSPODARCZEJ: 1)spadek udziału węgla oraz wzrost jego wartości opałowej o 5,5% 2) Obniżenie wartości współczynnika emisji CO2 na jednostkę spalanego paliwa 3) znaczny spadek energochłonności PKB związany ze zmianą struktury produkcji 4) zamoistne obniżenie się krajowej emisji g.c o 26% 5) Spadek emisji CO2 o 30%.

ZAPOTRZEBOWANIE NA WODĘ PRZEZ ELEKTROWNIE: elektrownie wymagają dużych ilości wody przede wszystkim do: 1) chłodzenia turbin 2) chłodzenia powietrza lub wodoru chłodzącego prądnicę 3)chłodzenie oleju turbinowego i transformatorowego 4)chłodzenie łożysk+pomp, wentylatorów i młynów 5)odpopielanie 6) uzupełnianie strat obiegu parowego i ciepłowniczego (elektrociepłownie) 7) potrzeb gospodarczych, pitnych i przeciwpożarowych

Elektrownia wiatrowa to zespół urządzeń produkujących energię elektryczną, wykorzystujących do tego turbiny wiatrowe.Energia elektryczna uzyskana z wiatru jest uznawana za ekologicznie czystą, gdyż, pomijając nakłady energetyczne związane z wybudowaniem takiej elektrowni, wytworzenie energii nie pociąga za sobą spalania żadnego paliwa.Światowym potentatem w produkcji energii wiatrowej są Niemcy (ok. 40% produkcji w skali całego globu).Aby uzyskać 1 MW (megawat) mocy, wirnik turbiny wiatrowej powinien mieć średnicę około 50 metrów. Ponieważ duża konwencjonalna elektrownia ma moc sięgającą nawet 1GW (gigawata), tj. 1000 MW, to jej zastąpienie wymagałoby użycia nawet do 1000 takich generatorów wiatrowych. W niektórych krajach budowane są elektrownie wiatrowe składające się z wielu ustawionych blisko siebie turbin - tzw. farmy wiatrowe. Na polskim wybrzeżu Bałtyku oddano do użytku w 2006 roku taką farmę w miejscowości Tymień (25 wiatraków o mocy 2 MW każdy = 50 MW).Wady: szpecą one krajobraz, generują uciążliwy hałas, oraz stanowią zagrożenie dla ptaków (urazy mechaniczne oraz zakłócenia w ptasiej nawigacji). Dlatego też przyszłość elektrowni takiego typu jest niepewna. Jednak niewielkie pojedyncze turbiny mogą być dobrym źródłem energii w miejscach oddalonych od centrów cywilizacyjnych, gdzie brak jest połączenia z krajową siecią energetyczną. Elektrownie wiatrowe mogą wpływać na lokalny klimat - większe skupiska wiatraków mogą być przyczyną zmniejszenia prędkości wiatru (Roy i inni, 2004). Keith i inni (2004) oceniają, że bardzo duże ilości energii generowane przez elektrownie wiatrowe mogą wpływać na klimat w skali kontynentalnej, ale mają minimalny wpływ na zmiany temperatury.

Elektrownia wodna to zakład przemysłowy zamieniający energię spadku wody na elektryczną. Elektrownie wodne dzieli się na: "duże" i "małe", przyjmując, że małe elektrownie wodne (określane skrótem MEW) to te o mocy poniżej 5 MW. Podział ten jest dość ważny, gdyż MEW są zaliczane do niekonwencjonalnych, odnawialnych i ekologicznych źródeł energii, natomiast duże elektrownie wodne są tak na świecie rozpowszechnione (20% światowej produkcji energii elektrycznej), że traktowane są często jako konwencjonalne źródło energii, a duży stopień ingerencji w środowisko naturalne powstrzymuje wielu badaczy od nazywania dużych elektrowni wodnych ekologicznymi. Zasoby hydroenergetyczne Polski szacuje się na 13,7 TWh rocznie, z czego 45,3% przypada na Wisłę, 43,6% na dorzecza Wisły i Odry, 9,8% na Odrę i 1,8% na rzeki Pomorza. Obecnie Polska wykorzystuje swoje zasoby hydroenergetyczne jedynie w 12%, co stanowi 7,3% mocy zainstalowanej w krajowym systemie energetycznym (dla porównania Norwegowie, rekordziści w tej dziedzinie, uzyskują z energii spadku wody 98% energii elektrycznej). Elektrownie wodne można podzielić na elektrownie przepływowe produkujące energię elektryczną oraz elektrownie szczytowo-pompowe, które służą głównie do magazynowania energii elektrycznej wyprodukowanej w inny sposób. Największą elektrownią wodną na świecie jest wybudowana w 1983 roku elektrownia na tamie Itaipu na Paranie na granicy państw Brazylii i Paragwaju. Elektrownia mamaksymalną moc 12 600 MW a produkuje rocznie 93.4 TW*h energii. Największą budowaną tamą z hydroelektrownią jest budowana w Chinach Zapora Trzech Przełomów. Po ukończeniu 26 generatorów o łącznej mocy 18,2 GW ma produkować rocznie około 84,7 TWh (terawatogodzin) energii. Podczas wytwarzania energii przez elektrownię wodną do atmosfery nie dostają się żadne zanieczyszczenia, a poziom emitowanego hałasu (ze względu na małą prędkość obrotową turbin) jest niski. Wady: budowa elektrowni znacząco zmienia ekosystem i krajobraz otoczenia. Aby uzyskać wysoki poziom wody, często trzeba zalać ogromne obszary dolin rzek. Wiąże się to z przesiedleniem ludzi mieszkających dotychczas w tym miejscu oraz prawdopodobną zagładą żyjących zwierząt i roślin. Powstały w miejsce szybkiej, wartkiej rzeki zbiornik zawiera wodę stojącą, co sprawia, że rozwijają się tam zupełnie inne organizmy niż przed powstaniem zapory. Jednocześnie duży zbiornik charakteryzuje się znacznie większym parowaniem i zmienia wilgotność powietrza na stosunkowo dużym obszarze. Wartka dotychczas rzeka po wyjściu z zapory zwykle płynie już bardzo wolno. Zmniejsza się napowietrzanie wody, brak okresowych powodzi prowadzi do zamulenia dna. Przykładowo, po wybudowaniu tamy w Asuanie (Egipt) na Nilu osady z górnego biegu rzeki (stanowiące od tysięcy lat istotny czynnik umożliwiający uprawę rolną w delcie Nilu) przestały przepływać przez tamę. Wiąże się to z koniecznością nieustannego pogłębiania zbiornika. W niektórych MEW stosuje się specjalne progi umożliwiające rybom (pstrągi) wpłynięcie w górę rzeki. Elektrownie występują w wielu miastach Polskich.

Energetyka słoneczna: Do Ziemi dociera promieniowanie słoneczne zbliżone widmowo do promieniowania ciała doskonale czarnego o temperaturze ok. 5700 K.Graniczną mocą jaką można uzyskać bezpośrednio z energii słonecznej na jednym metrze kwadratowym jest tzw. stała słoneczna, która wynosi średnio 1 367 W/m2 i jest mocą promieniowania słonecznego docierającą do zewnętrznej warstwy atmosfery. Część tej energii jest odbijana lub pochłaniana przez atmosferę, więc efektywnie wykorzystać przy powierzchni Ziemi możemy do 1000 W/m2.Średnie roczne nasłonecznienie obszaru Polski wynosi ~3500 MJ*m-2*rok-1 co odpowiada wartości opałowej 120 kg paliwa umownego. Metody konwersji promieniowania słonecznego: 1)konwersja fotowoltaiczna 1a) Ogniwo fotowoltaiczne jest urządzeniem służącym do bezpośredniej konwersji energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną, poprzez wykorzystanie półprzewodnikowego złącza typu p-n, w którym pod wpływem fotonów, o energii większej niż szerokość przerwy energetycznej półprzewodnika, elektrony przemieszczają się do obszaru n, a dziury (zob. nośniki ładunku) do obszaru p. Takie przemieszczenie ładunków elektrycznych powoduje pojawienie się różnicy potencjałów, czyli napięcia elektrycznego. Zastosowania ogniw fotowoltaicznych w małych kalkulatorach, lampach solarnych i zegarkach, w przestrzeni kosmicznej, gdzie promieniowanie jest dużo silniejsze. 2)Konwersja fototermiczna pasywna to bezpośrednia zamiana energii promieniowania słonecznego na energię cieplną bez wykorzystania dodatkowych źródeł energii (np. do napędu pomp), systemy te działają w oparciu o konwekcję swobodną. Pasywna konwersja fototermiczna może być wykorzystywana do: ogrzewania i chłodzenia budynków, podgrzewania wody 3)Konwersja fototermiczna aktywna: zamiana energii promieniowania słonecznego na inną formę energii. Wykorzystują ją specjalnie skonstruowane urządzenia (w przeciwieństwie do systemów pasywnych). Aktywne systemy przygotowania ciepłej wody użytkowej budowane są w różnej skali. Popularne są zarówno zastosowania w domkach jednorodzinnych (2-6 m2 kolektorów) jak i duże instalacje (o powierzchni kolektorów powyżej 500 m2) (ciepłownie) dostarczające ciepłą wodę do budynków wielorodzinnych, dzielnic, czy miasteczek. 4)Konwersja fotochemiczna: konwersja energii promieniowania słonecznego na energię chemiczną. Jak dotąd na szeroką skalę zachodzi jedynie w organizmach żywych, ma bardzo niską sprawność (ok. 1%) i nosi nazwę fotosyntezy, jednak istnieją ogniwa fotoelektrochemiczne dysocjujące wodę pod wpływem światła słonecznego. Istnieją także metody wykorzystujące fotony do dezynfekcji i detoksykacji. Elektrownie słoneczne mogą opierać się na różnych, wyżej opisanych procesach konwersji energii. Można tego dokonać: 1)bezpośrednio w ogniwie fotowoltaicznym, 2)pośrednio przetwarzając promieniowanie słoneczne na ciepło, a ciepło na energię elektryczną: ->CRS (ang. Central Receiver System) polega na odbiciu promieni słonecznych z dużego obszaru i skierowaniu ich w jeden centralnie umieszczony punkt, gdzie można osiągnąć bardzo wysoką temperaturę. Na tej samej zasadzie działają piece słoneczne, ->DSS (ang. Distributed Solar System) tu promienie są kierowane (najczęściej za pomocą kolektorów parabolicznych) na rurę, w której płynie czynnik (najczęściej olej o małej lepkości i dużej pojemności cieplnej). Czynnik przepływając przez wiele kolektorów osiąga dość wysoką, choć dużo niższą (poniżej 400 °C) niż w systemach CRS, temperaturę, ->komin słoneczny to bardzo wysoki komin (w trakcie realizacji (2005) jest projekt, w którym jego wysokość wyniesie 1000 m) otoczony przezroczystym pokryciem, pod którym powietrze ogrzewa się (zmniejszając równocześnie swoją gęstość) i pod wpływem siły wyporu dąży do wydostania się przez komin, w którym instaluje się turbinę wiatrową połączoną z generatorem.

Smog to słowo które powstało ze zbitki dwóch angielskich słów: smoke - dym i fog - mgła. Jest to nienaturalne zjawisko atmosferyczne polegające na współdziałaniu zanieczyszczeń powietrza spowodowanych działalnością człowieka oraz niekorzystnych naturalnych zjawisk atmosferycznych: znacznej wilgotności powietrza (mgła) i braku wiatru. Utrudnia oddychanie organizmom, a Ziemi wydalanie ciepła.
Smog zawiera zawieszone w powietrzu cząstki stałe (pyłowe) oraz szkodliwe związki chemiczne: tlenki azotu oraz tlenki siarki. Te szkodliwe związki chemiczne, pyły (kurz) i znaczna wilgotność są zagrożeniem dla zdrowia, są bowiem czynnikami alergizującymi i mogą wywołać astmę oraz jej napady, a także powodować zaostrzenie przewlekłego zapalenia oskrzeli, niewydolność oddechową lub paraliż układu krwionośnego.

Zapotrzebowanie na wodę chłodzącą do skraplania m_DK pary wypływającej z turbiny skraplacza określa się z bilansu cieplnego. Skraplanie (przy pominięciu strat ciepła) m_DK(i₂ - i_sk) = m_wch Cw (tw₂ - tw₁), gdzie: m_DK - strumień pary wypływającej z turbiny do skraplania [kg/s] i₂ - entalpia pary wylotowej z turbiny [kJ/kg] i_sk - entalpia skraplania [kJ/kg] m_wch - strumień wody chłodzącej skraplacz [kg/s] C_w - ciepło właściwe wody (4,19 kJ/kgK) tw₁,tw₂ - temperatura wody na wylocie i wlocie ze skraplacza w K

Stosunek strumienia wody chłodzącej do strumienia skraplanej pary: m = m_wch / m_DK = (i₂ - i_sk)/(Cw(tw₂ - tw₁) = (i₂ - i_sk)/(Cw Δtw), gdzie m- krotność chłodzenia

Temperatura wody chłodzącej tw₁ i tw₂ oraz temperatura skraplanej pary t_s (i_sk = Cw t_sk) są związane zależnością: t_sk = tw₁ + Δtw + δt = tw₂ + δt, δt - spiętrzenie temperatury Δtw- przyrost temperatury wody chłodzącej

Obliczenia emisji zanieczyszczeń z procesów energetycznego spalania paliw stałych

SO2: E_SO2 = 2B Sp [kg/h], E_SO2 = 2B Sc(1 - Sw) [kg/h], B [kg/h] - zużycie paliwa, Sp[%] - zawartość siarki palnej . Sc[%] - zawartość siarki całkowitej. Sw[%] - stopień wiązania siarki w popiele w trakcie spalania

NO2: E_NO2 = B W_NO2 [kg/h], W_NO2 - wskaźnik emisji [kg/t spalonego węgla] kotły z rusztem stałym - 3,6 ; mechanicznym - 5,6; kotły płynowe - 9,6 E_NO2 = B W_No2 Vsp [kg/h] B - zużycie paliwa, W_NO2 - wskaźnik emisji [g/norm m3] kotły z rusztem stałym- 0,25-0,3- ; mechanicznym - 035 - 0,4, kotły płynowe - 0,85 - 1,1 ; kotły pyłowe 0,45 - 0,55. Vsp - ilość spalin z 1 kg paliwa.

CO: E_CO = B Wco, Wco - wskaźniik emisji[kg/t]: kotły z rusztem stałym - 4,5; mechanicznym - 5; pyłowe - 0,5; E_CO = (0,01 - 0,02)Co2?

PYŁ: E_pył = B A n (1m)/(1 - ks); B - zużycie paliwa, A[%] zawartość popiołu w węglu, u[%] unos pyłu z paleniska (kotły z rusztem stałym 10-15; mechanicznym 20-30; pyłowe 80-90) m[%] sprawność odpylacza (komory osadowe - 15-30, odpylanie mechaniczne 75-80, elektrostatyczne 96-99,9) ks [%] zawartość części palnych w popiele (kotły z rusztem stałyn 20-25, mechanicznym 10-15, płowe 4-6)

Obliczanie ilości odpadów do składanie (zagospodarowania) z procesów energetycznego spalania paliw stałych

Wypad odpadów W Ww= B A Wp, B - zużycie paliwa, A[%] zawartość popiołu w węglu Wp[%] wskaźnik opadu (kotły z rusztem stałyn 80-90, mechanicznym 70-85, pyłowe 10-20)

Ilość odpadów z odpylaczy Wo = B A u m, u - unos popiołu z paleniska [%]

Wc = Ww + Wo

W = B A (Wp + um)

---