Kogeneracja i techniki niskoemisyjne
Techniki niskoemisyjne
Składniki gazu cieplarnianego Odpowiedzialność za efekt cieplarniany
Para wodna H20 36% � 66%
Para wodna + chmury 66% � 85%
Dwutlenek węgla CO2 9 � 26%
Ozon O3 3% � 7%
Metan CH4 4% � 9%
Techniki niskoemisyjne
Średnia 2005 � 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
2007
[Mt CO2]
171,40
207,46 196,79 193,16 189,54 185,91 182,28 178,65 175,03
Techniki niskoemisyjne
Aby nie doprowadzić do przekroczenia limitów emisyjnych można realizować
następujące działania:
w sferze ekonomicznej:
dokonać zakupu dodatkowych limitów uprawniających do
zwiększonej emisji CO2, o ile będzie to opłacalne dla elektrowni,
płacić kary finansowe za przekroczenie przyznanych limitów emisyjnych,
ograniczyć produkcję energii elektrycznej w krajowych elektrowniach; takie
ograniczyć produkcję energii elektrycznej w krajowych elektrowniach; takie
działanie wymusi zakup energii z krajów sąsiadujących, co może spowodować
wzrost cen energii elektrycznej i przyczyni się do zachwiania bezpieczeństwa
energetycznego kraju.
w sferze technicznej: (w przypadku tradycyjnych elektrowni węglowych zmniejszenie
emisji CO2, może być zrealizowane dzięki zwiększeniu sprawności wytwarzania
energii elektrycznej
zwiększenie parametrów termodynamicznych obiegu cieplnego,
zainstalowanie układów do odzysku ciepła odpadowego,
podsuszanie węgla brunatnego,
wysoko sprawna kogeneracja,
separacja CO2.
Techniki niskoemisyjne
Techniki niskoemisyjne
Separacja CO2 przed procesem spalania
Separacja CO2 przed procesem spalania wiąże się ze
wstępnym przygotowaniem paliwa. Paliwo to ulega
zgazowaniu w efekcie czego uzyskujemy gaz syntezowy
zgazowaniu w efekcie czego uzyskujemy gaz syntezowy
(CO i para wodna). W celu uzyskania strumieni CO2 i H2
gaz syntezowy może zostać podany obróbce w
układach bazujących na:
-procesach połączonych z konwersją CO do CO2,
- procesach bez konwersji CO do CO2,
- zgazowanie węgla w czystym tlenie Integrated
Gasification Combined Cycle  IGCC.
Techniki niskoemisyjne
Separacja CO2 przed procesem spalania
Separacja CO2 przed procesem spalania wiąże się ze
wstępnym przygotowaniem paliwa. Paliwo to ulega
zgazowaniu w efekcie czego uzyskujemy gaz syntezowy
zgazowaniu w efekcie czego uzyskujemy gaz syntezowy
(CO i para wodna). W celu uzyskania strumieni CO2 i H2
gaz syntezowy może zostać podany obróbce w
układach bazujących na:
-procesach połączonych z konwersją CO do CO2,
- procesach bez konwersji CO do CO2,
- zgazowanie węgla w czystym tlenie Integrated
Gasification Combined Cycle  IGCC.
Techniki niskoemisyjne
Procesy połączone z konwersją CO do CO2
Węgiel
CO+woda
CO+woda
Zgazowanie Konwersja COCO2+H2 Separacja CO2
Zgazowanie Konwersja COCO2+H2 Separacja CO2
O2 H2
Turbina
Wyt. tlenu
gazowa
Powietrze
Układ
parowy
Techniki niskoemisyjne
Procesy połączone z konwersją CO do CO2
Proces konwersji CO może zachodzić zarówno w gazie surowym jak i w gazie
po procesie odsiarczania. Dla procesu  CO shift (konwersji CO do CO2) gaz
jest wcześniej ochładzany poprzez natrysk wodą. Dzięki czemu duża zawartość
wilgoci w gazie wykorzystywana jest do reakcji CO z H2O w rezultacie powstaje
CO2 i H2 w myśl reakcji CO + H2O = CO2 + H2 + 41 kJ/mol [43].Oddzielenie
CO od gazów może być dokonywane poprzez absorpcję fizyczną, adsorpcję,
CO2 od gazów może być dokonywane poprzez absorpcję fizyczną, adsorpcję,
separacją membranową i kriogeniczną. Uważa się, że jedną z najbardziej
przyszłościowych technik wydzielania H2 z gazu jest separacja membranową
przy użyciu wysokotemperaturowych membran ceramicznych [37]. Dzięki temu
mieszanina gazowa zostaje pozbawiona CO2, natomiast wodór spalany jest w
turbinie gazowej
Dla konwersji CO do CO2 sprawność całego układu energetycznego, przy
zastosowaniu wychwytu CO2 obniża się o 7 � 10% (przy sprężaniu CO2 do
postaci ciekłej), i o 4 � 7% (dla CO2 w stanie gazowym)
Techniki niskoemisyjne
Procesy bez konwersji CO do CO2
W tej technologii zrezygnowano z zastosowania układu
realizującego konwersję CO do CO2, pozwala to na ograniczenie
zużycia energii. Po zgazowaniu paliwa, powstały gaz jest
rozdzielany na dwa strumienie przy wykorzystaniu gęstych
membran polimerowych . Pierwszy strumień to mieszanina
CO+CO , natomiast drugi to wodór. Z mieszaniny CO+CO
CO+CO2, natomiast drugi to wodór. Z mieszaniny CO+CO2
odseparuje się CO2, który może być kierowany do układu gdzie
następuje spalanie w atmosferze wzbogacanej tlenem, lub zostaje
skroplony i przygotowany do sekwestracji. Strumień gazu z
wodorem kierowany jest natomiast bezpośrednio do turbiny
gazowej gdzie ulega spalaniu.
Techniki niskoemisyjne
Turbina
Układ
gazowa
Węgiel parowy
H2
CO+woda Membrana
CO+woda Membrana
Zgazowanie
CO/H2
O2 CO2+CO
O2 Spalanie
Wyt. tlenu Układ
parowy
tlenowe
CO2
Powietrze
Techniki niskoemisyjne
Procesy separacji CO2 po spalaniu paliw
Separacja CO2 ze spalin może być realizowana przy
wykorzystaniu następujących metod [25,33]:
absorpcyjnych,
adsorpcyjnych,
membranowych,
kriogenicznych.
kriogenicznych.
Techniki niskoemisyjne
Metody oparte o proces absorpcji
Absorpcja fizyczna
Absorpcja fizyczna jest to proces polegający na dyfuzyjnym przenoszeniu
cząstek gazu do cieczy wywołanym różnicą stężenia w obu fazach. Proces ten
przebiega następująco: składnik wychwytywany przenoszony jest do
powierzchni cieczy, gdzie następuje jego rozpuszczenie w warstwie granicznej
na jej powierzchni, a następnie zostaje on przetransportowany w głąb cieczy
[35,63]. W absorpcji fizycznej proces absorpcji (w tym dwutlenku
[35,63]. W absorpcji fizycznej proces absorpcji (w tym dwutlenku
węgla) jest regulowany przez prawo Henry'ego, uwolnienie pochłoniętego CO2
następuje poprzez jednoczesną redukcję ciśnienia i wzrost temperatury lub
zmianę tylko ciśnienia lub temperatury [36]. Do rozpuszczalników
wykorzystywanych w absorpcji fizycznej możemy zaliczyć zimny metanol
(technologia Rectiso), dwumetyloetery glikolowe (technologia Selexol) [34,36].
W procesie absorpcji fizycznej na zapotrzebowanie na energię składa się
pompowanie i sprężanie rozpuszczalnika i wartość ta wynosi 0,03 kWh/kgCO2
[36]. Zazwyczaj proces absorpcji fizycznej stosowany jest wtedy gdy ciśnienie
cząstkowe CO2 w spalinach jest większe niż 525 kPa [56].
Techniki niskoemisyjne
Metody oparte o proces absorpcji
Absorpcja chemiczna
Proces absorpcji chemicznej jest najpowszechniejszym sposobem separacji
dwutlenku węgla z gazów spalinowych. Przy zastosowaniu tego procesu
uzyskuje się gaz o wysokiej czystości a separacja przebiega bardzo efektywnie
[36,18]. Do wychwytywania dwutlenku węgla zazwyczaj stosuję się aminy [44],
które można podzielić na:
które można podzielić na:
- pierwszorzędowe: monoetyloamina MEA, diglikolaminy DGA
- drugorzędowe: dietanolaminy DEA
- trzeciorzędowe: metyldietanolaminy MDEA.
Jako absorbenty CO2 wykorzystywane są także wodne roztwory amoniaku -
NH3, wodorotlenek sodu - NaOH, węglan sodu - Na2CO3 lub potasu - K2CO3
[7,50].
Techniki niskoemisyjne
Metody oparte o proces absorpcji
Absorpcja chemiczna
MEA charakteryzuje się najwyższą zasadowością spośród wymienionych amin,
wykazuje dużą zdolność absorpcyjną względem CO2 (0,4 kg CO2/kg MEA),
dużą stabilność i niską cenę [49]. Przed wprowadzeniem spalin do układu
absorpcyjnego wychwytywania CO2, należy oczyścić gazy spalinowe z cząstek
pyłu oraz z innych zanieczyszczeń gazowych takich jak (SO , NO , HCl, Hg).
pyłu oraz z innych zanieczyszczeń gazowych takich jak (SOx, NOx, HCl, Hg).
Popiół lotny w spalinach może powodować pienienie i
degradacje rozpuszczalnika, dlatego należy go prawie całkowicie wykluczyć
[42]. W wyniku reakcji MEA z gazami kwaśnymi takimi jak SO2 oraz
NO2 powstają trwałe sole aminowe, które nie ulęgają rozkładowi w procesie
regeneracji sorbentu, kumuluje to dodatkowe koszty przede wszystkim
związane z koniecznością uzupełnienia cieczy absorpcyjnej [53,37]. Aby temu
zapobiec należy zredukować SO2 w spalinach do poziomu < 10 ppm,
natomiast NO2 do poziomu <20 ppm
Techniki niskoemisyjne
Metody oparte o proces absorpcji
Absorpcja chemiczna
Przy wykorzystaniu MEA proces absorpcji prowadzony jest w temperaturze
około 40 � 500C, zatem spaliny muszą być schłodzone, wiąże się to
oczywiście z zastosowaniem dodatkowych urządzenia do chłodzenia spalin
generując przez to dodatkowe koszty. Proces desorpcji (uwolnienie
związanego CO2), prowadzony jest w temperaturze około 1200C [7] , według
innych z
ródeł [55] w zakresie temperatur od 100 � 1500C. Japońskie firmy,
innych z
ródeł [55] w zakresie temperatur od 100 � 1500C. Japońskie firmy,
Mitsubishi Heavy Industries i Kansai Electric Power Company opracowały
aminy KS-1, KS-2, KS-3, nie są one korozyjne dla stali węglowych w
obecności tlenu przy temperaturze 1300C, oraz charakteryzują się wysoka
pojemnością sorpcyjną względem CO2 wynoszącą 0,63 molCO2/mol amin [52].
Kolejną substancją wykorzystywaną do procesu absorpcji jest amoniak
posiadający pojemność sorpcyjną na poziomie 1,2 kg CO2/kg NH3 i jest
znacznie tańszy niż aminy [49,61]. Niestety ze względu na dużą lotność
amoniaku proces absorpcji prowadzony jest w temperaturze 2 � 150C i
generuje to dodatkowe koszty związane ze znacznym schłodzeniem gazów
spalinowych [60].
Techniki niskoemisyjne
Metody oparte o proces adsorpcji
Proces adsorpcji jest procesem dyfuzyjnej wymiany masy, polega on na gromadzeniu,
zatrzymywaniu cząsteczek gazów (adsorbatu) na powierzchni, wewnątrz (w porach)
ciała stałego (adsorbentu) . Sam mechanizm procesów jest bardzo złożony i zależy od
właściwości chemicznych i fizycznych gazu oraz ciała stałego [62, 63].
Procesy adsorpcyjne można podzielić w zależności od rodzaju sił biorących udział w
procesie na:
adsorpcje fizyczną,
adsorpcje chemiczną.
O adsorpcji fizycznej mówimy wtedy gdy cząsteczki gazu wiązane są słabymi siłami
oddziaływań międzycząsteczkowych (siły van der Walsa). Adsorpcja fizyczna
charakteryzuje się:
-niskim ciepłem adsorpcji,
-desorpcja (uwolnienie pochłoniętego gazu) odbywa się poprzez zmianę ciśnienia lub
temperatury,
-następuje tworzenie się warstwy adsorpcyjnej o grubości odpowiadającej kilku średnicą
cząsteczek ciała stałego.
Adsorpcja chemiczny nazywana jest inaczej chemisorpcją i polega na przejściu
elektronów pomiędzy adsorbentem (ciałem stałym) a adsorbatem (substancją
adsorbującą się), siły wiązania pomiędzy nimi są bardzo duże
Techniki niskoemisyjne
Metody oparte o proces adsorpcji
Adsorpcja chemiczna charakteryzuje się tym że [35, 64]:
-aby zainicjować proces wiązania pomiędzy adsorbentem
gazem adsorbowanym należy doprowadzić energię (energię
aktywacji),
aktywacji),
-występują bardzo trwałe połączenia pomiędzy gazem
zanieczyszczającym a adsorbentem, rozerwanie tego
połączenia wymaga bardzo dużych nakładów energetycznych,
tego też względu większość komercyjnych instalacji opiera się na
zastosowaniu fizycznej adsorpcji.
Adsorbent Charakterystyka Zastosowanie
Węgiel aktywny Właściwości hydrofobowe, adsorpcja związków Usuwanie zanieczyszczeń
organicznych z powietrza i wody, niskie koszty organicznych
w stosunku do innych adsorbentów, trudności
w regeneracji, ścieranie, blokowanie wypełnienia
Sita molekularne Separacja oparta na różnej dyfuzyjności cząstek, Otrzymywanie N2 z powietrza
węglowe (CMS) selektywność dla adsorpcji tylko O2
Silikażel Adsorbent hydrofilowy o dużej pojemności, duża Suszenie gazów, usuwanie
wydajność sorpcji, niezdolny do usuwania węglowodorów w małym stopniu
śladowych ilości wody
Aktywowany tlenek Adsorbent hydrofilowy o dużej pojemności, duża Suszenie gazów
glinu wydajność sorpcji, nie usuwa śladowych ilości
wody
Zeolity, sita Własności hydrofilowe, polarne, pory regularne, Separacja składników powietrza i in.
molekularne (ZMS) duża selektywność adsorpcji, separacja oparta na mieszanin, odwadnianie
polarności i budowie przestrzennej związków
Silikalit Adsorbent hydrofobowy o charakterystyce adsorpcji Usuwanie związków organicznych
Silikalit Adsorbent hydrofobowy o charakterystyce adsorpcji Usuwanie związków organicznych
podobnej do węgla aktywnego, spala się łatwiej niż z gazów
węgiel aktywny i w porównaniu z nim jest bardziej
kosztowny
Polimery adsorpcyjne Zwykłe kopolimery styrenu i diwinylobenzenu, Usuwanie związków organicznych
mają dobre właściwości mechaniczne z gazów
minimalizujące ścieranie i erozję, w porównaniu z
węglem aktywnym są bardziej kosztowne
Adsorbenty Reaktywne selektywnie, zdolność do usuwania Usuwanie zanieczyszczeń o małych
nieregenerowalne zanieczyszczeń śladowych, stosowanie stężeniach, jak np. H2S, SO2 i inne
ekonomiczne przy małych stężeniach z gazów
zanieczyszczeń i usuwaniu < 4 kg/h
Biosorbenty Materiał aktywny biochemicznie osadzony na Usuwanie związków organicznych
porowatym nośniku, przy stosowaniu tego z gazu
adsorbentu nie jest konieczna regeneracja, cechuje
się małą pojemnością sorpcyjną w porównaniu z
innymi sorbentami
Bazując na procesach adsorpcyjnych można wyróżnić następujące
metody separacji CO2 ze spalin kotłowych [70,71]:
-adsorpcja zmiennociśnieniowa Pressure Swing Adsorption - PSA
-adsorpcja zmiennotemperaturowa Temperature Swing Adsorption -TSA
-mieszana połączenie adsorpcji zmiennociśnieniowej ze
zmiennotemperaturową Pressure Temperature Swing Adsorption - PTSA
-adsorpcja zmiennociśnieniowa gdzie desorpcja prowadzona jest w próżni
-adsorpcja zmiennociśnieniowa gdzie desorpcja prowadzona jest w próżni
Vacuum Swing Adsorption - VSA lub Vacuum Pressure Swing Adsorption
- VPSA
-adsorpcja z zastosowaniem niskonapięciowego prądu elektrycznego
przepuszczanego przez złoże podczas realizacji desorpcji; ESA Electrical
Swing Adsorption lub ETSA Electrical Thermal Swing Adsorption
-szybka adsorpcja zmiennociśnieniowa Rapid Pressure Swing Adsorption
- RPSA
-ultraszybka adsorpcja zmiennociśnieniowa Ultra Rapid Pressure Swing
Adsorption - URPSA.
Ogrzewan
Ogrzewan
Strumień
Strumień
Adsorben
ie
oczyszczo Para
t
ny
Adsorpcj
T1 < T2 Desorpcj
Zdesorbowan
a
a
y składnik
T2
T1
Chłodzeni
Strumień Schłodzon
e
oczyszcza y
ny adsorbent
Separacja membranowa
Membrana ma za zadanie rozdzielenie strumienia gazu na strumień
pozostający oraz opuszczający układ. Siłą napędową do prowadzenia
separacji gazów jest różnica ciśnień usuwanych zanieczyszczeń po
przeciwnych stronach membrany.
Membrana
syntetyczna biologiczna Pochodzenie
ee
ciekła stała Materiał
organiczna nieorganiczn
a
nieporowata porowata
Morfologia
/Struktura
z ładunkiem/bez
ładunku łładunku
asymetryczna symetryczna asymetryczna
Wytwarzanie
kompozytow inwersja faz
a
Separacja membranowa
Przy zastosowaniu membran nieporowatych transport gazu następuje przy
wykorzystaniu procesu rozpuszczalności. W przypadku membran porowatych
proces separacji gazów jest uzależniony od wielkości porów materiału
membrany. Membranowa separacja CO2 jest procesem znanym od l980 roku,
wykorzystywanym głównie w przemyśle petrochemicznym. Membrany
absorpcyjne gazowe są mikroporowatymi ciałami stałymi, dzięki którym
absorpcyjne gazowe są mikroporowatymi ciałami stałymi, dzięki którym
składnik gazowy może zostać przeniesiony do cieczy absorbującej, gdzie
następuje chemiczne wiązania składnika gazowego. Przy separacji CO2 z
gazów spalinowych wykorzystywane są membrany ceramiczne, polimerowe lub
też membrany hybrydowe. Przy zastosowaniu instalacji membranowej
jednostopniowej jakość uzyskiwanego produktu nie jest najwyższa, dlatego też
aby produkt był o jak najwyższej czystości stosuję się instalacje kaskadowe
wielostopniowe. Aby składnik w retentacie (strumień zatrzymany) lub
permeacie (strumień gazu przenikający) miał większe stężenie stosuje się
kaskady z nawrotem. Przy wykorzystaniu membran do wychwytu CO2 zużycie
energii wynosi 0,04 � 0,07 kWh/kgCO2
Metoda kriogeniczna
Metoda kriogenicznej (rys.2.11) separacji CO2 ze spalin kotłowych polega na
wielofazowym sprężaniu i chłodzeniu gazu do odpowiedniej temperatury, w
konsekwencji czego CO2 wydzielany jest w postaci ciekłej. Stosowanie tej
metody jest uzasadniane w momencie gdy stężenie dwutlenku
węgla w spalinach jest większe niż 20%. Zdolność do wyizolowania
poszczególnych składników gazu zależy przede wszystkim od różnych
warunków kondensacji gazów wchodzących w skład spalin. Zapotrzebowanie
warunków kondensacji gazów wchodzących w skład spalin. Zapotrzebowanie
energetyczne przy kriogenicznej separacji CO2 wynosi 0,6 � 1 KWh/kgCO2
Proces spalania tlenowego
Proces spalania tlenowego
W spalaniu tlenowym w spalinach opuszczających kocioł, stężenie CO2 może
osiągnąć nawet do 90%, przy czym pozostałe składniki spalin to N2 pozostały
po procesie separacji i O2 pochodzący z nadmiaru utleniacza. Końcowe
stężenie dwutlenku węgla w spalinach zależy tu jedynie od udziału tlenu w
doprowadzanej do układu mieszance gazowej, tj. O2 i N2 lub O2 i CO2
bądz
też O2/CO2/N2 [32,89]. Przy spalaniu w czystym tlenie stężenie CO2 w
2 2 2 2
spalinach jest na tyle duże, że wystarczy z gazu wylotowego usunąć tylko
spalinach jest na tyle duże, że wystarczy z gazu wylotowego usunąć tylko
zanieczyszczenia gazowe takie jak np. SO2 oraz pyły a pozostały w nim
dwutlenek węgla może zostać sprężony i tak przygotowany, może być
transportowany oraz magazynowany [4]. Przy spalaniu w
technologii tlenowej głównym problemem jest spadek sprawności bloku
energetycznego, który związany jest z nakładem energetycznym na produkcję
tlenu w jednostkach separacji powietrza. Przykładowo dla bloku 500 MWe ilość
O2 zużytego do spalania wynosi 10000 t/dzień. Jednakże dzięki tej
technologii możliwe będzie stworzenie  elektrowni o prawie zerowej
emisji"
y
RÓDA
A ENERGII
y
RÓDA
A ENERGII
y
RÓDA
A ENERGII
y
RÓDA
A ENERGII
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
WODA
W
GIEL KAMIENNY
WIATR
WIATR
SA
OC
CE
W
GIEL BRUNATNY
GEOTERMIA
ROPA NAFTOWA
BIOMASA
GAZ ZIEMNY
PRZETWARZANIE ENERGII SA
ONECZNEJ
PRZETWARZANIE ENERGII SA
ONECZNEJ
Proces przetwarzania energii słonecznej na energię cieplną lub elektryczną
nazywany konwersją. Istnieją trzy podstawowe, pierwotne rodzaje konwersji:
Konwersja fotochemiczna  jest to proces fotochemiczny prowadzący do tworzenia
wysokoenergetycznych wiązań chemicznych. Proces powstawania tych wiązań nazywamy
fotosyntezą.
Konwersja fotowoltaiczna  prowadzi do zamiany energii promieniowania słonecznego na
Konwersja fotowoltaiczna  prowadzi do zamiany energii promieniowania słonecznego na
energię elektryczną. Zachodzi tu zjawisko fotowoltaiczne polegające na powstaniu siły
elektromotorycznej w wyniku napromieniowania półprzewodnika.
Konwersja fototermiczna  prowadzi bezpośrednio do produkowania energii cieplnej
w sposób pasywny (bierny) lub aktywny (czynny). W obydwu przypadkach zamiana energii
promieniowania słonecznego na energię cieplną zachodzi poprzez absorber. System pasywny
nie potrzebuje dostarczenia z zewnątrz dodatkowej energii. Systemy aktywne wyposażone są
w dodatkową pompkę i regulator pracy, który zarządza obiegiem czynnika roboczego,
konieczne jest tu dostarczenie dodatkowej energii z zewnątrz.
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
SA
ONECZNEJ
SA
ONECZNEJ
SA
ONECZNEJ
SA
ONECZNEJ
Biorąc pod uwagę rodzaj czynnika przejmującego absorbowaną
energię wyróżniamy kolektory cieczowe i powietrzne. Kolektory
cieczowe dzieli się na:
" kolektory płaskie
" kolektory próżniowe (płaskie, rurowe)
" kolektory magazynujące.
" Słońce ogrzewa umieszczony w
kolektorze absorber, który pochłania
kolektorze absorber, który pochłania
promieniowanie słoneczne i zamienia je
w ciepło. Skuteczność pochłaniania zależy
od rodzaju absorbera.
" Od absorbera ogrzewa się czynnik
grzewczy (może to być woda lub płyn
niezamarzający), który przepływa przez
kolektor.
" Ogrzany płyn przepływa do zasobnika.
" Tam oddaje ciepło ogrzewanej wodzie
użytkowej, znajdującej się w zasobniku,
i ochłodzony wpływa z powrotem do
kolektora
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
SA
ONECZNEJ
SA
ONECZNEJ
SA
ONECZNEJ
SA
ONECZNEJ
Konwersja fotowoltaiczna
W ogniwie fotowoltaicznym energia promieniowania
słonecznego jest bezpośrednio przetwarzana na
energię elektryczną.
ZASADA DZIAA
ANIA
Ogniwa fotowoltaiczne składają się z płytki
z półprzewodnika posiadającej złącze P-N (positive
z półprzewodnika posiadającej złącze P-N (positive
- negative). W strukturze takiej występuje pole
elektryczne (bariera potencjału). W chwili, gdy na
ogniwo pada światło słoneczne powstaje para
nośników o przeciwnych ładunkach elektrycznych,
elektron - dziura, które zostają następnie
rozdzielone przez pole elektryczne. Rozdzielenie
ładunków powoduje, iż w ogniwie powstaje
napięcie. Po podłączeniu obciążenia (urządzenia
pobierającego energię) następuje przepływ prądu
elektrycznego.
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
SA
ONECZNEJ
SA
ONECZNEJ
SA
ONECZNEJ
SA
ONECZNEJ
Moduły i panele fotowoltaiczne
" Ogniwo jest podstawowym elementem systemu fotowoltaicznego. Pojedyncze ogniwa
mają zazwyczaj moc pomiędzy 1 a 2 W, zbyt małą dla większości zastosowań.
W celu uzyskania większych napięć lub prądów ogniwa są łączone szeregowo lub
równolegle na sztywnym podłożu, tworząc moduł fotowoltaiczny. Moc takich modułów
(dostępne na rynku mają powierzchnię od 0,3 do 3 m2) kształtuje się zwykle pomiędzy
30 a 300 W.
" Moduły są laminowane w celu ochrony ich przed zanieczyszczeniami i wpływami
atmosfery wywołującymi korozję.
" Panel fotowoltaiczny składa się z wielu modułów, wzajemnie połączonych, by miały
większą moc. Wytwarzają one prąd stały. Jego poziom na wyjściu zależy ściśle od
nasłonecznienia, ale może być zwiększony poprzez równoległe łączenie modułów.
KORZYŚCI PA
YN
CE Z ZASTOSOWANIA OGNIW
KORZYŚCI PA
YN
CE Z ZASTOSOWANIA OGNIW
FOTOWOLTAICZNYCH
FOTOWOLTAICZNYCH
Zastosowanie ogniw fotowoltaicznych wpływa korzystnie zarówno dla
użytkownika jak i środowiska naturalnego.
Możliwości zastosowań układów fotowoltaicznych są nieograniczone.
Główną zaletą instalacji z ogniw pv jest niezawodność, lekkość oraz
możliwość uzyskiwania darmowej energii elektrycznej o parametrach
sieciowych na potrzeby gospodarcze w sposób czysty, cichy
i bezobsługowy. Dlatego stają się coraz bardziej powszechne w
autonomicznych systemach prądotwórczych, niedołączonych do sieci
autonomicznych systemach prądotwórczych, niedołączonych do sieci
elektroenergetycznej. Zasilają znaki drogowe, stacje meteorologiczne,
przekaz
niki radiowo-telekomunikacyjne, satelity oraz wiele różnych
zwykłych układów w urządzeniach domowych.
Brak emisji jakichkolwiek gazów podczas wytwarzania energii nie
przyczynia się do skażenia atmosfery tlenkami, a tym samym do
pogłębiania efektu cieplarnianego.
Przy obecnym zaawansowaniu technologii jedynym problemem jest
zastosowanie akumulatorów zdolnych magazynować wytwarzaną energię
elektryczną.
ENERGETYKA WIATROWA
ENERGETYKA WIATROWA
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.
Energia wiatru zależy od jego prędkości
w związku z tym niezwykle ważnym aspektem
jest miejsce lokalizacji wiatraków. Wysoce
zaawansowane wiatraki prądotwórcze pracują
przy prędkości wiatru od 3 do 30 m/s. Dla
turbiny wiatrowej o mocy 1 MW minimalna
turbiny wiatrowej o mocy 1 MW minimalna
średnioroczna prędkość wiatru gwarantująca
opłacalność inwestycji to 5 m/s. Aby uzyskać 1
MW mocy, poza odpowiednią siłą wiatru, wirnik
turbiny wiatrowej powinien mieć średnicę około
50 metrów.
Konwencjonalna elektrownia ma moc sięgającą
nawet 1 GW. Uzyskanie tej samej mocy
wymaga użycia 1000 generatorów wiatrowych.
W celu optymalnego wykorzystania miejsc
w których występują korzystne warunki
lokalizacyjne budowane są elektrownie
wiatrowe składające się z wielu ustawionych
blisko siebie turbin - tzw. farmy wiatrowe.
ZASADA DZIAA
ANIA
ZASADA DZIAA
ANIA
Każda turbina wiatrowa zaopatrzona jest w wirnik, składający się z łopat i piasty
umieszczonej na przedniej części gondoli ustawionej na wiatr. Wirnik
przymocowany jest do głównego wału, wspierającego się na dwóch łożyskach.
Wał przenosi energię obrotów przez przekładnię do generatora, który
przekształca ją w energię elektryczną.
Zasada ta może nieco się różnić w przypadku zastosowana innych typów turbin.
RODZAJE ELEKTROWNI WIATROWYCH
RODZAJE ELEKTROWNI WIATROWYCH
RODZAJE ELEKTROWNI WIATROWYCH
RODZAJE ELEKTROWNI WIATROWYCH
Ze względu na moc elektrownie wiatrowe dzieli się na modele  mikro",  małe"
i  duże". Do zasilania domów stosuje się głównie dwa pierwsze rodzaje.
Mikroelektrownie wiatrowe to modele poniżej 100 W mocy. Używa się ich najczęściej do
ładowania baterii akumulatorów stanowiących zasilanie obwodów wydzielonych - tam,
gdzie nie ma sieci elektroenergetycznej, lub z jakiegoś powodu nie chce się z niej
korzystać. Takie elektrownie można wykorzystać do zasilania przez akumulatory części
oświetlenia domu: pojedynczych lamp, a nawet poszczególnych pomieszczeń czy
urządzeń.
Małe elektrownie wiatrowe to nieco większe modele o mocy od 100 W do 50 kW. Modele z
tej grupy mogą zapewniać energię elektryczną w pojedynczych gospodarstwach
domowych, a nawet w małych firmach. W warunkach przydomowych najpopularniejsze są
elektrownie 3-5 kW. Moc takich elektrowni, wspomagana energią zmagazynowaną
w akumulatorach, wystarczy nierzadko do zasilania oświetlenia, układów pompowych,
sprzętu i urządzeń domowych.
Duże elektrownie wiatrowe (w praktyce powyżej 100 kW), oprócz tego, że mogą zasilać
dom, stosowane są przede wszystkim do wytwarzania prądu, który sprzedaje się sieci
elektroenergetycznej. Taka elektrownia musi spełniać szczegółowe wymagania lokalnego
operatora sieci, potrzebna jest też oczywiście jego zgoda na takie przyłączenie.
RODZAJE ELEKTROWNI WIATROWYCH
RODZAJE ELEKTROWNI WIATROWYCH
RODZAJE ELEKTROWNI WIATROWYCH
RODZAJE ELEKTROWNI WIATROWYCH
Podstawowym kryterium podziału elektrowni wiatrowych jest położenie osi obrotu wirnika, zgodnie z
którym rozróżniamy dwa rodzaje elektrowni:
- z poziomą osią obrotu - HAWT (ang.Ho-rizontal Axis Wind Turbines); najpopularniejsze ponad 95%
stosowanych rozwiązań;
- z pionową osią obrotu - VAWT (ang. Vertical Axis Wind Turbines)
Ze względu na kolejne kryteria:
-sposób wykorzystania produkowanej energii - wyróżnia się na przykład siłownie energetyczne i
siłownie pompowe;
siłownie pompowe;
-liczbę płatów wirnika - elektrownie jedno-, dwu-, trzy-, cztero- i wielopłatowe;
- usytuowanie wirnika względem kierunku wiatru i masztu (w elektrowniach typu HAWT):
dowietrzne (ang. up-wind) oraz odwietrzne (ang. down-wind);
ILE TO KOSZTUJE
ILE TO KOSZTUJE
Mała, nowa elektrownia wiatrowa o
mocy:
100 W ok. 150 euro (615 zł)
500 W ok. 750 euro (3000 zł)
2-3 kW ponad 2500 euro (10 250 zł)
2-3 kW ponad 2500 euro (10 250 zł)
15 kW ok. 15 850 euro (65 000 zł)
Im mniejsza moc elektrowni, tym
zwykle dłuższy czas zwrotu
poniesionych kosztów.
ENERGETYKA WODNA
ENERGETYKA WODNA
Energetyka wodna (hydroenergetyka) zajmuje się pozyskiwaniem energii wód i jej przetwarzaniem na
energię mechaniczną i elektryczną przy użyciu silników wodnych (turbin wodnych)
i hydrogeneratorów w siłowniach wodnych (np. w młynach) oraz elektrowniach wodnych, a także
innych urządzeń (w elektrowniach maretermicznych i maremotorycznych). Energetyka wodna opiera
się przede wszystkim na wykorzystaniu energii wód śródlądowych (rzadziej mórz  w elektrowniach
pływowych) o dużym natężeniu przepływu i dużym spadzie  mierzonym różnicą poziomów wody
górnej i dolnej z uwzględnieniem strat przepływu.
ZASADA DZIAA
ANIA ELEKROWNI WODNYCH
ZASADA DZIAA
ANIA ELEKROWNI WODNYCH
Zasada pracy elektrowni wodnych opiera się na wykorzystaniu przemiany energii
potencjalnej, jaką posiada spiętrzona masa wody doprowadzonej do turbiny na energię
kinetyczną napędzającą turbinę i generator. Woda pod wpływem różnicy poziomów
przepływa przez turbinę, uderzając w jej łopatki. Wprawiona w ruch turbina za
pośrednictwem przekładni napędza generator wytwarzający energię elektryczną
odprowadzaną do sieci.
PODZIAA
ELEKROWNI WODNYCH
PODZIAA
ELEKROWNI WODNYCH
KLASYFIKACJA ELEKTROWNI WODNYCH POD WZGL
DEM WIELKOŚCI:
MAA
E ELEKTROWNIE WODNE dla obiektów o mocy zainstalowanej do 5 MW
DUŻE ELEKTROWNIE WODNE o mocy powyżej 5 MW
Duże elektrownie wodne są bardzo rozpowszechnione, z tego powodu uważane są
dosyć często za konwencjonalne z
ródło energii. Z powodu dużej ingerencji w środowisko
naturalne dla wielu uczonych duże elektrownie wodne nie są uważane za ekologiczne.
MEW
mikroenergetyka wodna, do której zalicza się obiekty o mocy zainstalowanej do 50 kW
minienergetyka wodna obejmująca obiekty o mocy 50 kW do 1 MW
mała energetyka wodna z mocą zainstalowaną od 1 MW do 15 MW
Elektrownie te dzieli się ponadto w zależności od wysokości spadu na trzy kategorie:
niskospadowe 2-20m
średniospadowe 20-150m
wysokospadowe powyżej 150 m
PODZIAA
ELEKROWNI WODNYCH
PODZIAA
ELEKROWNI WODNYCH
KLASYFIKACJA ELEKTROWNI WODNYCH POD WZGL
DEM RODZAJU
Elektrownie wodne można podzielić na dwie kategorie:
1. Elektrownie z naturalnym dopływem wody:
elektrownie regulacyjne - inaczej zbiornikowe, tzn., że przed elektrownią znajduje się zbiornik
wodny, który wyrównuje sezonowe różnice w ilości płynącej wody
elektrownie przepływowe - które nie posiadają zbiornika, więc ilość wyprodukowanej energii
elektrownie przepływowe - które nie posiadają zbiornika, więc ilość wyprodukowanej energii
zależy od ilości wody płynącej w rzece w danym momencie.
2. Elektrownie szczytowo- pompowe - które znajdują się pomiędzy dwoma zbiornikami
wodnymi - tzn. górny i dolnym. Te elektrownie umożliwiają kumulację energii w okresie
małego zapotrzebowania na nią przez pompowanie wody ze zbiornika dolnego do górnego.
Natomiast w okresie większego zapotrzebowania energia wyzwalana jest przez spuszczane
wody ze zbiornika górnego do dolnego za pomocą turbin wodnych.
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
WODNEJ
WODNEJ
WODNEJ
WODNEJ
Energia spadku wody
Energia mechaniczna
wody wprawia w ruch
turbinę i za pomocą
turbinę i za pomocą
alternatora
przekształcana jest
w energię elektryczną.
Moc zależy od
wysokości spadku
wody i od przepływu.
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
WODNEJ
WODNEJ
WODNEJ
WODNEJ
Energia pływów morskich
Woda wlewając/wylewając
się ze zbiorników podczas
się ze zbiorników podczas
przypływu/odpływu porusza
turbiny produkując energię.
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
WODNEJ
WODNEJ
WODNEJ
WODNEJ
Energia prądów morskich
Umieszczone pod woda
turbiny napędzane są
turbiny napędzane są
energią prądów morskich.
Produkowana energia
elektryczna transportowana
jest podwodnym kablem do
sieci na lądzie.
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
TECHNOLOGIE WYKORZYSTANIA ENERGII
WODNEJ
WODNEJ
WODNEJ
WODNEJ
Energia fal morskich
Energia fal morskich
przekształcana jest w
energię elektryczną. W
energię elektryczną. W
zależności od systemu
działania można wyróżnić
elektrownie hydrauliczne,
mechaniczne,
pneumatyczne i indukcyjne.
Problem stanowi wysokość
fal zależna od wiatru.
ZASOBY HYDROENERGETYCZNE POLSKI
ZASOBY HYDROENERGETYCZNE POLSKI
Zasoby hydroenergetyczne Polski szacuje się na 13,7 TWh rocznie, z czego 45,3% przypada
na największą Polskę rzekę Wisłę. 43,6% na dorzecza Wisły i Odry, 9,8% na samą Odrę.
Pozostałe 1,8% na rzeki Pomorza. To bardzo duży i niewykorzystywany obecnie potencjał.
Przed II wojną światową elektrownie wodne na rzekach pomorskich dostarczały energię
elektryczną do portu morskiego w Gdyni, Kartuzom oraz mieszkańcom Gdańska i jego okolic.
Obecnie Polska wykorzystuje swoje zasoby hydroenergetyczne jedynie w 14%, co stanowi
7,3% mocy zainstalowanej w krajowym systemie energetycznym. Liderem i niedoścignionym
wzorcem w tej dziedzinie jest Norwegia, uzyskuje z energii spadku wody 98% energii
elektrycznej.
Największe elektrownie wodne w
Polsce to:
Żarnowiec o mocy 716 MW,
Porąbka-Żar o mocy 550 MW,
Włocławek o mocy 162 MW,
Żydowo o mocy 152 MW,
Solina o mocy 137 MW.
ENERGIA GEOTERMALNA
ENERGIA GEOTERMALNA
To naturalna energia wnętrza Ziemi
zakumulowana w gruntach, skałach
i płynach wypełniających pory
i szczeliny skalne w skorupie
ziemskiej.
Ciepło wnętrza Ziemi jest częściowo
ciepłem pierwotnym, które
powstało w czasie formowania się
naszej planety, a częściowo jest
naszej planety, a częściowo jest
ciepłem pochodzącym z rozpadu
pierwiastków promieniotwórczych.
Temperatura wewnątrz Ziemi
zmienia się wraz z głębokością i na
głębokości 100 km wynosi ok.
930 �C, osiągając w jądrze Ziemi ok.
6 000 �C.
ENERGIA GEOTERMALNA
ENERGIA GEOTERMALNA
Z UWAGI NA SPOSÓB WYKORZYSTANIA WYRÓŻNIAMY:
Geotermię wysokiej entalpii (wysokotemperaturową)  GWE umożliwia
bezpośrednie wykorzystanie ciepła ziemi, którego nośnikiem jest woda, para,
gaz i ich mieszaniny wypełniająca puste przestrzenie skalne
Geotermię niskiej entalpii (niskotemperaturową)  GNE wykorzystanie ciepła
ziemi wymaga zastosowania pomp ciepła jako urządzeń wspomagających,
ziemi wymaga zastosowania pomp ciepła jako urządzeń wspomagających,
ciepło ośrodka skalnego (gruntu), stanowi dla pompy ciepła tzw.  dolne z
ródło
ciepła
ENERGIA GEOTERMALNA
ENERGIA GEOTERMALNA
ZASOBY ENERGII GEOTERMALNEJ DZIELIMY NA:
Zasoby hydrotermiczne  to woda, para lub mieszanina parowo-wodna występujące
w szczelinach skalnych, żyłach wodnych lub w warstwach wodonośnych. Zasoby te są
wykorzystywane obecnie
Zasoby petrotermiczne  to ciepło zmagazynowane w warstwach skalnych i mają znaczenie
perspektywiczne
Wykorzystanie GWE:
- do produkcji energii elektrycznej,
- do ogrzewania,
- do ogrzewania,
- w przemyśle,
- w ogrodnictwie,
- w rolnictwie,
- w hodowli ryb,
- w balneologii
- w rekreacji.
ZASOBY GEOTERMICZNE W
ZASOBY GEOTERMICZNE W
POLSCE
POLSCE
Polska posiada stosunkowo duże
zasoby energii geotermalnej,
możliwe do wykorzystania dla
celów grzewczych (60%
powierzchni naszego kraju).
Jednak z powodu wysokich
kosztów odwiertów, najbardziej
korzystne wydaje się wykorzystanie
korzystne wydaje się wykorzystanie
wód geotermalnych w obrębie
W Polsce funkcjonuje obecnie dziewięć ciepłowni
niecki podhalańskiej,
geotermalnych:
a także okręgu grudziądzko-
-Bańska Niżna (4,5 MJ/s, docelowo 70 MJ/s)
warszawskiego oraz
-Pyrzyce (15 MJ/s, docelowo 50 MJ/s)
szczecińskiego. Według Polskiej
-Stargard Szczeciński (14 MJ/s)
Akademii Nauk, potencjał -Mszczonów (7,3 MJ/s)
-Uniejów (2,6 MJ/s)
techniczny zasobów geotermalnych
-Słomniki (1 MJ/s)
wynosi 302000 PJ.
-Lasek (2,6 MJ/s)
-Klikuszowa (1 MJ/h
WADY ENERGII GEOTERMALNEJ
WADY ENERGII GEOTERMALNEJ
" Podczas eksploatacji elektrowni wytwarzane są zanieczyszczenia takie
jak, dwutlenek węgla, tlenki siarki, siarkowodór oraz metan. Jednakże
nowoczesne technologie ograniczają emisje tych zanieczyszczeń do
minimum.
" Pozyskiwanie energii geotermalnej wymaga poniesienia dużych
nakładów inwestycyjnych na budowę instalacji.
" Efektem ubocznym korzystania z energii geotermalnej jest
niebezpieczeństwo zanieczyszczenia wód powierzchniowych i
głębinowych przez szkodliwe gazy i minerały. Jednym z nich jest
siarkowodór (H2S), który w niskich stężeniach posiada charakterystyczny
zapach, określany jako  zapach zgniłych jaj , a w wysokich stężeniach
może być niebezpieczny dla ludzkiego zdrowia.
ENERGIA Z BIOMASY
ENERGIA Z BIOMASY
ENERGIA Z BIOMASY
ENERGIA Z BIOMASY
Biomasa  masa materii zawarta w organizmach. W biomasie zawarta
jest energia, którą można wykorzystać dla celów człowieka poprzez
przetworzenie jej na inne formy energii poprzez spalanie biomasy lub
spalanie produktów rozkładu. W wyniku spalania uzyskuje się ciepło,
które może być przetworzone na inne rodzaje energii, np. energię
elektryczną. Innym sposobem uzyskania energii z biomasy jest:
zgazowanie, fermentacja, estryfikacja.
zgazowanie, fermentacja, estryfikacja.
ENERGIA Z BIOMASY
ENERGIA Z BIOMASY
ENERGIA Z BIOMASY
ENERGIA Z BIOMASY
Biomasa występuje w różnych stanach skupienia.
Biomasa w stanie stałym
Bardzo wartościowym paliwem jest na przykład produkowany z rozdrobnionych odpadów
drzewnych brykiet. Brykiet czy pelety drzewne, uzyskuje się poprzez suszenie, mielenie
i prasowanie biomasy. Koszty ogrzewania takim paliwem są obecnie niższe od kosztów
ogrzewania olejem opałowym.
Biomasa w stanie gazowym
Przykładem biomasy w stanie gazowym jest metan (gaz błotny)  gaz stanowiący
mieszaninę metanu i dwutlenku węgla. Powstaje on głównie tam gdzie rozkładają się
odpady, czyli np. przy oczyszczalniach ścieków i na składowiskach odpadów, podczas
odpady, czyli np. przy oczyszczalniach ścieków i na składowiskach odpadów, 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. Wykorzystanie metanu stanowiącego gaz cieplarniany
zmniejsza jego emisję do powietrza, w wyniku czego nie wpływa on na zwiększenie
globalnego ocieplenia.
Biomasa w stanie ciekłym
Biomasa w stanie ciekłym to 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.
TECHNOLOGIE SPALANIA BIOMASY
TECHNOLOGIE SPALANIA BIOMASY
I. Bezpośrednie spalanie biomasy
II. Bezpośrednie i pośrednie współspalanie
biomasy z węglem
Współspalanie bezpośrednie
Współspalanie bezpośrednie
Współspalanie pośrednie
Współspalanie w układzie równoległym
Efektywność energetyczna spalania paliw
zależy nie tylko od rodzaju paliwa oraz stopnia
zautomatyzowania procesu. Lepsze efekty
spalania uzyskuje się w specjalnie
skonstruowanych do tego typu paliwa kotłach.
BEZPOŚREDNIE SPALANIE BIOMASY
BEZPOŚREDNIE SPALANIE BIOMASY
Rodzaje kotłów do spalania drewna:
Kotły ze spalaniem górnym  są najpopularniejszym i najtańszymi urządzeniami na
paliwa stałe. W czasie spalania powietrze jest doprowadzone do całej objętości
paliwa. W kotłach takich temperatura spalin jest wysoka, dzięki czemu nie ma
problemu z ciągiem kominowym. Nie ma też ryzyka wykraplania się pary wodnej
zawartej w spalinach, a więc nie ma konieczności stosowania specjalnych wkładów
kominowych ze stali kwasoodpornej. Ponieważ drewno zawiera dużo składników
lotnych, tylko 20% jego objętości spalane jest bezpośrednio na ruszcie. W spalinach
opuszczających kocioł znajduje się jeszcze dużo niespalonego węgla, co bardzo
opuszczających kocioł znajduje się jeszcze dużo niespalonego węgla, co bardzo
obniża sprawność kotła. Z tego powodu kotły ze spalaniem górnym bardziej niż do
drewna nadają się do węgla, miału i koksu  zawierają one niewielką ilość
składników lotnych.
Kotły ze spalaniem dolnym  osiągają dużo wyższą sprawność przy
spalaniu drewna niż kotły ze spalaniem górnym. Spalanie odbywa się
tu w pobliżu tylnej ściany komory spalania lub w komorze spalania
znajdują się w tylnej części komory spalania lub w komorze spalania
znajdującej się w tylnej części komory zasypowej, w miejscu
doprowadzenia powietrza. Następnie spaliny przepływają do drugiego
ciągu spalinowego, gdzie są dopalane, czego konsekwencją jest
wysoka sprawność kotłów.
BEZPOŚREDNIE SPALANIE BIOMASY
BEZPOŚREDNIE SPALANIE BIOMASY
Kocioł zgazowujący
Kotły przystosowane do spalania wyłącznie drewna to zazwyczaj
kotły zgazowujące. Mają wysoką sprawność  około 90% i długi
czas pracy pomiędzy uzupełnieniami paliwa.
Kotły zgazowujące zużywają znacznie mniej drewna niż
najprostsze kotły ze spalaniem górnym. Najlepiej w nich palić
drewnem dobrze wysuszonym, ponieważ w przeciwnym razie
dużo energii cieplnej będzie zużywane na jego dosuszenie.
BEZPOŚREDNIE SPALANIE BIOMASY
BEZPOŚREDNIE SPALANIE BIOMASY
Kotły
retortowe.
BEZPOŚREDNIE SPALANIE BIOMASY
BEZPOŚREDNIE SPALANIE BIOMASY
Kotły do spalania słomy
1.Kotły z załadunkiem ręcznym,
wsadowe.
2.Jednostki z
zautomatyzowanym
zautomatyzowanym
podawaniem paliwa:
Paleniska do spalania pociętej
słomy,
Kotły cygarowe
BEZPOŚREDNIE WSPÓA
SPALANIE BIOMASY
BEZPOŚREDNIE WSPÓA
SPALANIE BIOMASY
Z W
GLEM
Z W
GLEM
Rozwiązania technologiczne:
1.Współspalanie bezpośrednie- biomasa mieszana
z węglem na składowisku lub palenisku kotła przez
oddzielne wprowadzanie biomasy i węgla.
para wodna
biomasa
węgiel
węgiel
a)Kotły pyłowe
a)Kotły pyłowe
b)Kotły fluidalne
pył węglowy + kocioł
pył
c)Kotły rusztowe
biomasy
młyn
węglowy
WPA
YW ENERGETYKI BIOMASY NA
WPA
YW ENERGETYKI BIOMASY NA
ŚRODOWISKO
ŚRODOWISKO
" Wykorzystanie biomasy w procesie współspalania z węglem
przyczynia się do zmniejszenia emisji zanieczyszczeń stałych i
gazowych,
" Ogrzewanie biomasą staje się opłacalne - ceny biomasy są
konkurencyjne na rynku paliw.
" Wykorzystanie biomasy pozwala wreszcie zagospodarować
nieużytki i spożytkować odpady
" Biomasa to nieszkodliwe dla środowiska, odnawialne z
ródło energii.
Jej największą zaletą jest zerowy bilans emisji dwutlenku węgla
(CO2), uwalnianego podczas spalania biomasy, a także niższa niż w
przypadku paliw kopalnych emisja dwutlenku siarki (SO2), tlenków
azotu (NOx) i tlenku węgla (CO).
" Wykorzystanie biomasy jest korzystne z punktu widzenia ochrony
środowiska nie tylko ze względu na zmniejszoną emisję
zanieczyszczeń. Pozyskując energię z biomasy zapobiegamy
marnotrawstwu nadwyżek żywności, zagospodarowujemy odpady
produkcyjne przemysłu leśnego i rolnego, utylizujemy odpady
komunalne.
WADY
WADY
" stosunkowo mała gęstość surowca, utrudniaja
jego transport, magazynowanie i dozowanie,
" szeroki przedział wilgotności biomasy,
utrudniający jej przygotowanie do wykorzystania
utrudniający jej przygotowanie do wykorzystania
w celach energetycznych,
" mniejsza niż w przypadku paliw kopalnych
wartość energetyczna surowca: do produkcji
takiej ilości energii, jaką uzyskuje się z tony
dobrej jakości węgla kamiennego potrzeba
około 2 ton drewna bądz
słomy,
DLACZEGO ENERGIA ODNAWIALNA
DLACZEGO ENERGIA ODNAWIALNA
DLACZEGO ENERGIA ODNAWIALNA
DLACZEGO ENERGIA ODNAWIALNA
Ograniczenie zużycia zasobów nieodnawialnych;
Ograniczenie emisji gazów cieplarnianych;
Zmniejszenie uzależnienia od importu paliw z państw spoza UE;
Zwiększenie lokalnego bezpieczeństwa energetycznego;
Rozwój nowych technologii, nowe miejsca pracy.
Produkując 1MWh energii w nieemisyjnym
Zaoszczędzamy zużycie paliw
z
ródle odnawialnym ograniczamy roczną emisję
stałych na poziomie:
związków do atmosfery:
7,8 kg SO2
563 ton węgla kamiennego
3,2 kg NO2
1387 ton węgla brunatnego
937 kg CO2
0,2 kg CO
1,1 kg pyłów
Najpopularniejszy podział domów ze
względu na zużycie energii wywodzi się
z przepisów niemieckich:
"  budynki standardowe  spełniające
aktualne warunki techniczne 150 200
kWh/m2 rocznie,
 budynki energooszczędne  70
kWh/m2 rocznie,
 budynki nisko energetyczne  30
 budynki nisko energetyczne  30
kWh/m2 rocznie,
 budynki pasywne  15 kWh/m2
rocznie.
W/w granice wyznaczają energię końcową
zużywaną do ogrzania domu ale nie
zawierają energii do podgrzewania ciepłej
wody. W domu pasywnym całkowite
zużycie energii (na wszystko) nie powinno
przekraczać 120 kWh/m2 rocznie.
Schemat koncepcyjny
" Głównym założeniem konceptu DOMU
PASYWNEGO jest maksymalna
oszczędność energii cieplnej. Budynek
powinien być tak zaprojektowany i
wykonany, aby zminimalizować straty
ciepła tak bardzo, iż nie będzie potrzebny
ciepła tak bardzo, iż nie będzie potrzebny
osobny, autonomiczny system ogrzewania.
Te założenia są spełnione kiedy
zapotrzebowanie na energię cieplną dla
budynku jest mniejsze od 15kWh/m2 na
rok. (dla porównania: dla budowanych dziś
konwencjonalnych domów jednorodzinnych
wartość ta wynosi około 120 kWh/m2.)
Schemat domu pasywnego
Schemat łańcucha technologicznego
Jak zbudować dom
pasywny?
" Trzeba zacząć od dobrej lokalizacji.
" Najlepsza lokalizacja to: niezacieniona działka, zwrócenie
budynku do południa
" Osłonięcie od strony północnej naturalnymi wzniesieniami lub
drzewami
" Bardzo dobra izolacja ścian - np. powyżej 30 cm styropianu lub
wełny mineralnej
" Elementy domu o wysokiej akumulacji ciepła, dzięki temu
" Elementy domu o wysokiej akumulacji ciepła, dzięki temu
chwilowy brak słońca (zachmurzenie lub noc) jest nieodczuwalny
chwilowy brak słońca (zachmurzenie lub noc) jest nieodczuwalny
" Bardzo dobre i szczelne okna - szyba potrójna, specjalna rama,
szczelnie zamontowana w murze, specjalny montaż okien w
warstwie izolacji cieplnej w celu minimalizacji mostków
termicznych
" Brak mostków termicznych - specjalne rozwiązania dla
balkonów, ścian piwnicznych - tzw. "odcinanie" murów od
fundamentów
" Nieodzowna wentylacja mechaniczna zapewniająca odzysk ciepła
" Kolektory słoneczne użyte np. do wstępnego podgrzania ciepłej
wody użytkowej
" Zastosowania dodatkowego z
ródła ciepła - w celu dogrzewanie
do odpowiedniej temperatury (np. kocioł niskiej mocy na gaz lub
olej opałowy, pompa ciepła)
Dom pasywny w Polsce
" W Polsce też już możemy się pochwalić realizacją takiego
domu, którego pasywność została potwierdzona
certyfikatem niemieckiego Instytutu Domów Pasywnych
w Darmstadt, instytucji sprawującej nadzór nad
zachowaniem standardów pasywności, prowadzonej przez
twórcę idei domu pasywnego dr Wolfganga Feista.
Dom został zaprojektowany i zrealizowany w
Dom został zaprojektowany i zrealizowany w
Smolcu pod Wrocławiem przez biuro projektowe
Smolcu pod Wrocławiem przez biuro projektowe
Lipińscy Domy Ludwiki i Miłosza Lipińskich, i jako
obiekt pokazowy jest udostępniony do zwiedzania.
Co roku, od 2006 r., jako jedyny reprezentuje Polskę w
ramach Międzynarodowych Dni Domów Pasywnych, które
odbywają się zawsze na początku listopada. Wówczas na
miejscu można porozmawiać z architektami,
konstruktorami, specjalistom w dziedzinie
energooszczędności, a także firmami wykonawczymi.
Dom pasywny w Smolcu
Jaka jest cena wybudowania
takiego domu ?
" Obecnie koszt budowy domu pasywnego jest
droższy od domu standardowego o około 37-38%,
a szacowany czas zwrotu inwestycji wyniesie ponad
20 lat. Różnica wynika z tego, że ceny materiałów
do domów pasywnych są relatywnie dość wysokie w
stosunku do materiałów standardowych. Jednak ze
względu na nieustająco rosnące koszty ogrzewania
domy pasywne będą wkrótce znacznie bardziej
domy pasywne będą wkrótce znacznie bardziej
opłacalne. Na dzień proponowane są domy
energooszczędne, w których nakłady na
energooszczędność są stosunkowo niskie i wynoszą
około 7-8%, natomiast zyski na ogrzewaniu będą
dwu-, trzykrotnie niższe od domów standardowych.
Dziś już można wybierać spośród bogatej kolekcji
domów energooszczędnych o różnorodnej wielkości
i układzie funkcjonalnym.
Jaka jest cena wybudowania
takiego domu ?
" Jeśli brać pod uwagę proste przeliczenie kosztów, to
okaże się, że na dziś budowa domu pasywnego
może być inwestycją nieopłacalną, bo na zwrot
kosztów trzeba czekać ponad 20 lat. Z drugiej
strony koszt budowy tego domu wynosi na chwilę
obecną poniżej 2,5 tys. zł na metr kwadratowy
a uzyskujemy dom, którego roczne koszty
ogrzewania wyniosą ok 3 zł za m2 na rok.
ogrzewania wyniosą ok 3 zł za m2 na rok.
Dodatkowo należy wspomnieć, że lada dzień
budynki będą musiały mieć certyfikaty
energetyczne, które wskażą ich klasę. Im wyższa,
tym wartość budynku będzie większa. Trudno, więc
mówić dziś o bezpośrednim zwrocie kosztów
poniesionych na realizację domu pasywnego. Można
ostrożnie szacować, że za kilka lat domy pasywne
w Polsce zaczną być opłacalne tym bardziej
w obliczu nieustająco wzrastających kosztów
energii.
Zużycie energii w domu pasywnym
WSKAy
NIKI PRZENIKANIA CIEPA
A
W BUDYNKACH TRADYCYJNYCH
I PASYWNYCH
WIELKOŚĆ ZUŻYCIA ENERGII
W ODNIESIENIU DO 1m2
POWIERZCHNI MIESZKALNEJ
DOMU PASYWNEGO