Tematy na zaliczenie Paliwa i Energii- Kamiński
Wymienić surowce do produkcji bioetanolu i biobutanolu
może być wyprodukowany z surowców zawierających:
cukry- burak cukrowy, trzcina cukrowa, owoce, etc
skrobię-ziemniaki, żyto, ryż, jęczmień, kukurydza, owies, pszenica , etc
celulozę- drewno, liście, trawa, słoma, etc
może być wyprodukowany z surowców odpadowych:
odpady rolnicze, makulatura, odpady przemysłu. papierniczego, skrobiowego, spożywczego, etc. szybko rosnące krzewy, trawy, mchy etc
Paliwa ogólnie są I, II, lub III generacji
I generacji – żywność- (pożywienie ludzi i zwierząt /zboża, rośliny cukrowe,oleje/)np. bulwa ziemniaczana, pszenica, kukurydza, słodkie sorgo, trzcina cukrowa, jęczmień, żyto, burak cukrowy, surowce z roślin jadalnych. Źródłem węgla dla bakterii wydziela etanol (glukoza ze skrobi)
II generacji – masa ligno-celulozowa-( bioetanol, biobutanol, biogaz-metan, biowodór, biodisel),( trzcina, konopie trawy Niscantues, eukaliptus)-materiały lignocelulozowe 95% surowiec który tworzy szkielet roślinny, liście łodygi itp.) celuloza+lignina+chemiceluloza= materiał niejadalny .
III generacji- glony- szybkorosnące, jednokomórkowce, są dużym nośnikiem tłuszczów ,fotoautotroficzne, wiążą CO2.
Przedstawić schematycznie przebieg fermentacji metanowej z uwzględnieniem najwolniejszych etapów.
Definicja fermentacji metanowej- Zespół beztlenowych procesów biochemicznych, których wielocząsteczkowe substancje organiczne (głównie węglowodany, białka i tłuszcze oraz związki pochodne) są rozkładane do alkoholi lub niższych kwasów organicznych a w końcowym etapie do metanu, dwutlenku węgla i wody.
Hydroliza i sub. Metanogenne- wolno zachodzą
Faza hydrolityczna- wielocząsteczkowe nierozpuszczalne związki organiczne (białka, tłuszcze, węglowodany) są rozkładane na związki o prstrzej budowie, które mogą być transportowane do komórek bakteryjnych.
Faza kwasotwórcza (acidogenna) – Substratem wyjściowym są produkty hydrolizy przetworzonych do krótkołańcuchowych, lotnych kwasów organicznymi oraz do alkoholi, aldehydów i produktów gazowych CO2 i H2. Pozostały substrat biodegradowalny przetworzony jest w octany.
Faza tworzenia kwasu octowego (acetogeneza)- etanol oraz lotne kwasu tłuszczowe zostają zdegradowane do octanów oraz CO2 i H2O.
Faza metanowa (metanogenna)- jest to końcowa faza całego procesu , w wyniku której powstaje głównie metan, dwutlenek węgla i wodór. Można wyróżnić dwie podstawowe drogi powstawania biogazu- dekarboksylacja kwasu octowego i redukcja CO2 wodorem
Różnica między ciepłem spalania i wartością opałową paliwa
Wartość opałowa- jest ciepłem spalania pomniejszonym o energię parowania wody.
( ilość ciepła wydzielające się w wyniku całkowitego i zupełnego spalania jednostki paliwa .)
Ciepło spalana- ilość ciepła wydzielona w wyniku spalenia całkowitego zupełnego jednostki paliwa (1kg)(m3)
Ciepło spalania $\left\lbrack \frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{\text{kg}}} \right\rbrack\mathbf{-}\mathbf{\ }$jest to ilość ciepła wydzielona w wyniku spalania jednostki paliwa (1 kg lub 1 m3) w określonych warunkach
- p, T = constans
- całkowite spalanie – całe paliwo ulega utlenieniu
- azot w postaci N2
- H2 O utworzona w stanie ciekłym
- o ile jest siarka to w postaci SO2
- spalanie zupełne (substancja czynne w wyniku spalania są niepalne)
Wartość opałowa $\left\lbrack \frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{\text{kg}}} \right\rbrack\mathbf{-}$ ilość ciepła wydzielona w wyniku całkowitego i zupełnego spalania jednostki paliwa (gdy utworzona woda jest w stanie pary)
Ciepło spalania oznacza ilość ciepła, która wydziela się podczas procesu spalania. Podawana wartość parametru uwzględnia ciepło kondensacji pary wodnej, a więc produktu spalania, który z założenia nie będzie uwalniany do otoczenia. Wyznaczenie ciepła spalania następuje w warunkach idealnych, a więc zakłada spalanie całkowite i zupełne. Oznacza to, że spalony zostanie cały opał, a w spalinach nie pojawią się substancje palne.
Wartość opałowa oznacza tą samą ilość ciepła, która wydziela się podczas całkowitego spalania natomiast nie uwzględnia ciepła, jakie można uzyskać z kondensacji pary wodnej, jak i spalin.
Sposoby pozyskiwania energii z alternatywnych źródeł
Wymienić materiały termoizolacyjne
Organiczne (materiały komponowane z rozwłóknionego drewna, torfu, trzcinowe płyty, wyroby z mas plastycznych) i nieorganiczne(wełna mineralna, wata szklana, szkło spienione, ceramiczne spieki z ziemią okrzemkową, sypkie) np. perlit. Do klasyfikacji zaliczamy też materiały złożone, tj. zawierające zarówno organiczne, jak i nieorganiczne surowce. Np. płyty wiórowo-cementowe
Konwencjonalne źródła pozyskiwania energii i ich wyczerpywanie.
Tradycyjne, konwencjonalne, nieodnawialne tak nazywane są źródła energii pochodzące z paliw naturalnych. Zaliczane są do nich:
paliwa stałe(węgiel kamienny, węgiel brunatny,torf)
paliwa płynne ( ropa naftowa)
paliwa gazowe (gaz ziemny)
paliwa nuklearne (np. uran 235)
Energia konwencjonalna- energia pochodząca z paliw kopalnych powstaje przez wiele milionów lat i tyle lat trzeba na ich odtworzenie. Dlatego nazywamy je nieodnawialnymi.
Ropa może skończyć się od 40-80 lat
Gaz może skończyć się od 40-80 lat
Węgiel może skończyć się od50-400 lat
Naturalne pierwiastki promieniotwórcze 70-80 lat,
Tendencje rozwojowe pozyskiwania energii na świecie do 2050 roku.
Przyjęto założenia iż do 2050 powinniśmy pozyskać energię w ilości :w wersji minimalistycznej 28 TW (T-tetra czyli 1012 ) w wersji optymistycznej 35 TWczyli 2,5 raza zwiększyć produkcję energii nierealistycznej 44 TW,. Przyjęte założenia oparto na badaniach na przeciętego amerykanina i wyniki przeliczono na cały świat. By spełnić założenia wersji optymistycznej należałoby otwierać jedną elektwnie konwencjonalnąo mocy 1000 MG w tygodniu. W tej chwili zanieczyszczenie środowiska wynosi 380 ppm w przypadku budowy takiej ilości elektrowni zanieczyszczenie środowiska wzrosło by do 550 ppm, a przy zanieczyszczeniu 700 ppm nie ma warunków do życia.
Elektrownia węgla kamiennego – 380 ppm→550 ppm.
En jądrowa 442 elektrownie jądrowe →0,37 TW przewiduje się że zostanie wybudowanych 34-40 elektrowni co da od 007 do 005 TW.
Zamiarem jest wykorzystywanie wszystkich źródeł energii odnawialnej pływy i fale morskie biomasa en geotermalna ale przede wszystkim słonecznej i wiatrowej,
Zasada działania kolektora płaskiego cieczowego.
Zasada działania kolektora słonecznego polega na zamianie promieniowania słonecznego w ciepło i przekazanie go czynnikowi roboczemu (zjawisko konwersji). Elementem, w którym następuje przekazanie tej energii jest absorber, czyli serce kolektora słonecznego.
Dzięki powłoce pochłaniającej promienie kolektor słoneczny potrafi uzyskać ciepło nie tylko z padającego na niego bezpośrednio promieniowania słonecznego, ale także z promieniowania rozproszonego.
Ze względu na rodzaj krążącego czynnika grzewczego kolektory słoneczne dzielą się na:
cieczowe, powietrzne.
Czynnikiem roboczym jest, głównie glikol odporny na działanie niskich temperatur.
Ze względu na budowę kolektory cieczowe można podzielić na: płaskie, rurowe.
Kolektory słoneczne powietrzne są najczęściej podobnej budowy co kolektory cieczowe. Charakteryzują się niską wydajnością wymiany ciepła.
Kolektory płaskie biorą swoją nazwę ze względu na budowę, w której dominują płaskie powierzchnie przesłony, absorbera i obudowy. Zasadniczy element klasycznego kolektora słonecznego stanowi absorber, czyli płyta pochłaniająca.
Absorber stanowi płyta absorbująca energię, do której przytwierdzone są kanały przepływowe (rurki) lub dwie płyty tłoczne połączone ze sobą, z układem kanałów między nimi. Materiałem zazwyczaj używanym do produkcji absorbera jest cienka blacha bądź taśma miedziana i może być pokryta zwykłą czarną matową farbą.
Przeźroczysta pokrywa,
Absorber z cieczą roboczą ( układ rur przyklejona do płyty ceramicznej poczernionej ) i przez rurki przepływa ciecz.
Izolacja ( od podstawy jest izolacja by nie nagrzewała dachu tylko czarne rurki)