ENERGIA SŁONECZNA: Kolektory słoneczne zamieniają energię słoneczną na energię cieplną. Uzyskana w ten sposób energia cieplna gromadzona jest w zasobnikach, za pośrednictwem których może być wykorzystywana do ogrzewania mieszkań i do produkcji ciepłej wody. W warunkach geograficznych Polski instalacje solarne najczęściej wykorzystywane są do podgrzewania wody użytkowej. Pozwalają zaoszczędzić całorocznie ok. 60% energii potrzebnej do przygotowania ciepłej wody i sezonowo do 90% energii potrzebnej do podgrzewania wody w basenach kąpielowych. Średnia roczna ilość energii promieniowania słonecznego(KWh/m2)- Polska -1000( co odpowiada 2,75 kW/m2 na dobę – pow plaska. Moc w przybliżeniu 0,12 KW/m2) – Hiszpania- 1500; Safara- 2200;
Klasyfikacja systemów solarnych:
1. Systemy kolektorowe( cieczowe(glikol), powietrzne)- kolektory słoneczne na pochyłych dachach służa do produkcji ciepła(c.w.u), nie powinny być używane do centralnego ogrzewania; dziela się na płaskie i rurowe
2. Systemy fotowoltaiczne (energia elektr)
3. Systemy pasywne (wykorzystanie zjawisk przyrodniczych, układ instalacji, redukują zużycie energii; budynki pasywne wykorzystują 30% ener w stosunku do zwykłych- finansowo b. drogie)
4. Systemy zwierciadłowe – kotłowe (w hutach) bezpośrednie (Tybet) ).
Budowa i zasada działania kolektora słonecznego Płaski kolektor słoneczny jest najprostszym i najbardziej rozpowszechnionym urządzeniem, stosowanym w tym celu. Zasada działania kolektora słonecznego polega na zamianie (konwersji) energii promieniowania słonecznego w ciepło i przekazanie go czynnikowi roboczemu. Elementem, w którym następuje przekazanie tej energii jest absorber. Większość kolektorów przykrytych jest szybą solarną. Im więcej promieniowania słonecznego przepuści szyba, tym więcej dotrze go do absorbera. Absorber nagrzewając się, pochłania przepuszczone promieniowanie słoneczne. Ciepło jest odbierane z płyty absorbera przez czynnik roboczy, płynący w zintegrowanym z absorberem, najczęściej miedzianym, rurociągu. Podczas jednokrotnego przepływu, temperatura czynnika rośnie zwykle o kilka do kilkunastu stopni. Przyrost temperatury zależy od natężenia promieniowania słonecznego docierającego do absorbera i prędkości przepływu czynnika roboczego przez rurociąg w absorberze. Czynnikiem roboczym może być woda, ale w przypadku całorocznego użytkowania kolektorów dla słonecznych należy zastosować płyn niezamarzający np. glikol
Ilość padającej energii słońca – W Polsce przypada ok. 2m3 kolektora na osobe;
LATO:dla obszaru Polski, dla powierzni nachylonej pod katek 45 stopni od maja do sierpnia sredniodobowo pada 5kWh/m2 energii słonecznej (w przybl. 0,2 kW/m2); W okresie od maja do sierpnia 1m2 kolektora (5kWh) wystarczy do ogrzania w ciagu doby 50 l wody od temp 15o do 45o( wchodzi do wody polowa tego co kolektor zrobi)<wymagane 2-3 kWh, 5 kWh jest ze słońca, a sprawność konwersji 0,5). Sa to potrzeby na c.w.u 1/os /dobe. W lecie 1m2 kolektora na osobe była by wystarczajaca;// 1MJ w przyb=0,28kWh.
Droga energii słonecznej do systemu kolektorowego- 1,4 kW/m2 – stała słoneczna( max moc docierająca do atmosfery: południe: równik) – praktyczna sprawność konwersji kolektorów w przybl. 50-60% w stosunku do promieniowania całkowitego padającego; - max sprawność konwersji teoretyczna -70% w stosunku do promieniowania padajacego do pow. Ziemi (0,7 kWh/m2 już dla każdej szerokości geograficznej) – modul fotowoltaiczny wykorzystuje max 20 % promieniowania padajacego
Systemy kolektorowe powietrzne Dwuprzejsciowy podgrzewacz powietrza z zabezpieczeniem przed noca, odwrotna cyrkulacja. Opis dzialania:
1 Siatka kolektorowa(absorber) nagrzewa się, cieplejsze lżejsze powietrze idzie do gory – zasysa z zewnatrz powietrze zimne
2. cieple pow wychodzące z kolektora wchodzi przez dziure w scianie do domu 3 blokada – nie jest wyciągane pow. Z zewnatrz, np. w nocy by nie wyziębiać)
Systemy pasywne (def. < 15kWh/m2/rok) – od strony poludniowej najwięcej okien , od polnocnej brak,- dach polkolisty w formie zwierciadla – na strychu pojemniki z ciepla woda – sciany z blacha i 40cm warstwa waty szklanej(blacha w ziemie 7m bo temp pod ziemia ok. 10 0- od strony polnocnej wiaty – by była cyrkulacja powietrza w lecie – kolor – budynki ciemne aby pochłaniały energie sloneczna.
BIOMASA – subst pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które ulegaja biodegradacji pochodzące z produktow, odpadow i pozostałości produkcji rolnej i lesnej oraz inne czesci odpadow ulegajace biodegradacji.
biopaliwo- biomasa która zostala przygotowana do wykorzystania w celach energetycznych.
Potencjalne grupy energii biomasy:
1. Wytwarzanie biomasy( plantacje roslin uprawnych w przeznaczeniu na cele energetyczne np. kukurydza i rzepak)
2. Organiczne pozostałości i odpady: pozostałości z roślin uprawnych, odpady powstałe przy produkcji i przetwarzaniu produktow roślinnych, odpady zwierzece(obornik, gnojowica), organiczne odpady komunalne.
BIOPALIWA
1. STALE – pozostałości z rolnictwa, -osady sciekowe,- drewno opalowe- rosliny en. Trawiaste i drzewiaste – inne w tym makulatura
2.GAZOWE – biogaz z fermentacji odpadow sciekowych – gaz drzewny – biogaz/gaz wysypiskowy – biogaz rolniczy – biogaz z fermentacji odpadow przetwórstwa spożywczego
3.CIEKLE – biodiesel (estry) – etanol(ziemniaki) – metanol (z drewna) – paliwa plynne z drewna
Biogaz – sklada się z metanu (55-65%) i CO2 - wartość opalowa 19,8-23,4 MJ/m3 (6kWh /m3) – powstaje w skutek beztlenowej fermentacji wywolanej przez beztlenowe bakterie metanowe. Ocenę energii związanej z biogazem sporzadza się bazując na następujących źródłach: -oczyszczalnie ścieków – bazy odpadów Zasoby biogazu – metodyka Potencjał biogazu można okreslic w dwojaki sposób:
1. Potencjal teoretyczny(fikcja!) całkowite ujecie substancji (będącej źródłem biogazu np. wysypisko) oraz 100% konwersji energii chemicznej na cieplo lub en.elektryczna
2. Potencjla techniczny możliwy do wykonania – realne ujecie substancji i sprawność konwersji energii chemicznej biogazu w aktualnie dostępne urzadzenia. Załozenia - biogaz z oczyszczanych ścieków (ok. 80m3/1000m3 ścieków komunalnych) wart. Opalowa ok. 6kWh/m3 – biogaz wysypisk owy ok. 25m3/ t odpadow komunalnych przez 20 lat, wart. Opalowa 5kWh/m3 – biogaz rolniczy 1SD – 590m3/rok, wart. Opalowa 6,5 kWh/m3
Zasoby biomasy stałej – metodyka
1. w szacunkach potencjalu biomasy przyjmuje się ze pochodzi z produkcji roślinnej (slona –ok. 30%, uprawy energ.) , z produkcji lesnej(drewno 11-17%<11-17 % drzewa można Spalic , reszta na przemysl) oraz z lak nieuzytkowanych – pastwiska(siano-5%)
2. 2t biomasy odpowiadaja 1t wegla(2x slabsza od wegla)
3. Wartość opalowa slomy ok. 13MJ /kg, wart.op drewna 10MJ/kg (wegiel 25MJ/kg)
Tabelka:
1.kol (poczatek plonowania) Wierzba –po 3 latach, topola –po 7, trzcina i pszenica po 2latach
2. Plon t s.m/ha/rok wierzba 8-12, topola 10-20, trzcina – 15-25, pszenica 8-12
Warunek opłacalności 50h, odl.odb do 25 km;- Sadzonki(np.wierzby) w zal od gleby , klimatu itp. – Okres zwrotow nakładów 5-6 lat – koszt zalozenia + pozniej już koszt prowadzenia z roku na rok się zmiejsza – aby napędzić wszystkie pojazdy an swiecie trzeba by byloz wiekszyc 2x pow. Upraw; Biomasa stala – na cele cieplne w Polsce; Podsumowanie – im bardziej idziemy w en. O bardzije zaawansowanych technologiach tym wiecej placi się za inwestycje i uzytkowanie.