Pytania i odpowiedzi do dziadka:

1. NOx powstawanie i ograniczenia

Azot w podwyższonych temperaturach wiąże się z tlenem w postaciach: podtenku N₂O , tlenku NO , oraz nadtlenków NO₂, N₂O₃, N₂O_4, N₂O₅ . Związki te powstają przy spalaniu takich nośników energetycznych jak węgla kamiennego i brunatnego, koksu, olejów ropopochodnych czy gazów. Ogólnie nazywamy je NO_x Związki te, nawet w małych stężeniach, są substancjami toksycznymi - kancergennymi. Łącząc się z H₂O np. parą wodną czy wodą zawartą w powicciietrzu tworzą kwas azotowy HNO₃ i azotawy HNO₂ .

Emisja naturalna. Emisja naturalna NO_x spowodowana jest działaniem biochemicznych mikroorganizmów w glebie i wodzie oraz reakcjami w atmosferze w wyniku aktywności elektrycznej - piorunów oraz naturalnymi procesami spalania biomasy - pożary. Ponadto NO_x powstają w wyniku naturalnego rozpadu chemicznego złożonych związków organicznych - w procesach gnicia. Naturalna emisja NO_x może zostać zwiększona w wyniku stosowania azotowych nawozów sztucznych Głównym mechanizmem pochłaniania ( 90% ) jest mokra ekspozycja ziemi na której powstaje kwas azotowy HNO₃ po reakcjach NO₂ z rodnikami OH.

Emisja antropogeniczna. Ocenia się że 75% emisji NO_x jest związane z spalaniem paliw kopalnych i pochodnych. Oraz spalanie biomasy. Sektor transportu oceniany jest jako emitor 50% emisji antropogenicznej podczas gdy produkcja energii elektrycznej i ciepła stanowi ok. 25%. Tlenki azotu uwalniane są również podczas produkcji amoniaku i kwasu azotowego.

Generalnie w celu ograniczenia produkcji NO_x : obniżać temperatura spalania - jądra płomieni, zmniejszać zawartość tlenu w strefie spalania, oraz skracać czas przebywania paliwa i spalin w strefie wysokich temperatur.

Metody ograniczania stężenia tlenków azotu

• Przez ograniczenie NO_x w procesie spalania - metody pierwotne

• Przez usuwane NO_x z spalin przed odprowadzeniem ich do atmosfery.

Metody pierwotne;

1. Ukształtowanie komory paleniskowej

2. Konstrukcje specjalne palników

3. Spalanie dwustrefowe: pierwsza strefa podstechiometryczna

4. Recyrkulacje spalin

5. Zmniejszenie współczynnika nadmiaru powietrza

Znanych jest kilkadziesiąt technologii wtórnej redukcji NO_x. Często łączy się procesy odsiarczania i odazotowania spalin w jednych instalacjach.

2. Charakterystyka energetyki jądrowej za i przeciw

Energetyka jądrowa - proces rozszczepienia jąder uranu , plutonu lub toru przy którym następuje powstawanie energii cieplnej i kolejno pary wodnej dla obiegu turbin parowych elektrowni lub elektrociepłowni. Obiegi technologiczny w elektrowni jądrowej (EJ): obieg pierwotny , obieg wtórny:

Obieg pierwotny Obieg wtórny

Obiegi technologiczne w EJ

Rodzaje reaktorów :

• reaktory wodne - ciśnieniowe (Pressurized Water Reactor ), najbardziej rozpowszechnione w których w obiegu pierwotnym chłodziwem jest woda pod takim ciśnieniem aby w nim nie następowało odparowanie - reaktory rosyjskie -WWER;

• reaktory z wrzącą wodą w obiegu pierwotnym: BWR (Boiling Water Reactor );

• reaktory z ciężką wodą : HWR (Heavy Water Reactor )

Argumenty za EJ:

• Moc hydroelektrowni na całym świecie wynosi 2,1 TWel co odpowiada 6% zapotrzebowania światowego,

• Cały potencjał hydroenergetyki szacowany jest na 15TWel jednak w XXI wieku jej udział nie przekroczy 10 % - ze względów ekonomicznych,

• Jeszcze mniejsze znaczenie będzie miała energia wiatru, energia promieniowania słonecznego - kolektory słoneczne fotowoltaiczne (η ok. 12% - krzemowe ), czy cieplne, biomasa , energia wiatru, - z problemem braku stabilności systemu

• Energia geotermalna dostępna ekonomiczne w określonych rejonach świata np. Irlandia, Filipiny, Salwador Nikaragua,

• Jedyną alternatywą jest energia jądrowa

• wyczerpywanie się zasobów paliw organicznych ( węgiel, ropa , gaz ziemny ) i przez względy ekologiczne

Przeciw :

• opór społeczny

• awarie reaktorów

• problem ze składowaniem i przechowywaniem wypalonego paliwa

3. Bezpieczeństwo energetyczne Polski

Węgiel brunatny w Polsce z uwagi na niską cenę jest paliwem przy produkcji blisko 37% energii elektrycznej. W krajowych elektrowniach zainstalowane jest 8700MW el. co stanowi blisko 27% mocy zainstalowanej w generatorach. Energia produkowana z wb. tańsza jest o ok. 30% w stosunku do energii el. z węgla kamiennego.

Podstawowe paliwa biomasy to słoma i drewno odpadowe - odpady drzewne w leśnictwie i przemyśle drzewnym. Wartość opałowa słomy żółtej 14300, szarej 15200, drewna odpadowego 13000 kJ/kg. Czyli pod względem energetycznym 1,7 t drewna odpowiada ok.1,0 t węgla energetycznego. Ocenia się że udział biomasy w produkcji energii pierwotnej w UE wynosi ok. 3 - 5%. W przyszłości udziały te wzrosną w wyniku wprowadzenia nowych technologii tj. procesu pirolizy- zgazowania drewna, hydrolizy z fermentacją cukrów i wytwarzaniem etanolu czy technologii wytwarzania biogazu.

Słoma. Szczególnie cenna jest słoma związana z produkcją roślin dla celów energetycznych: rzepakowa, bobikowa słonecznikowa.

W Polsce ocenia się, że produkcja podstawowych zbóż wynosi ok. 17mln ton rocznie co stanowi równoważność 8,5 mln t węgla kamiennego.

Gaz ziemny

PGNiG planuje doprowadzenie do sytuacji, w której 1/3 gazu będzie pochodzić z wydobycia krajowego, 1/3 będzie importowana ze Wschodu, a 1/3 będzie importowana ze Skandynawii i poprzez terminal LNG w Świnoujściu.

Alternatywne dostawy

• Gazociągi:

• Gaz skandynawski:

• Gaz rosyjski:

• Gaz państw Azji Centralnej, Azerbejdżanu i Iranu:

• Gazoport - planowana budowa przez Polskie LNG

Energetyka polska

W 2008 r. prawie 96 % energii elektrycznej produkowanej w Polsce pochodziło z elektrowni weglowych w proporcji ok.40 % z węgla brunatnego i ok.60 % z węgla kamiennego^[4].

Wg projektu Polityki Energetycznej Polski do 2030 roku planowane jest podwojenie zużycia energii elektrycznej i oparcie funkcjonowania polskiej energetyki głównie na czterech grupach energetycznych z większościowym udziałem Skarbu Państwa. Wg dokumentu kluczowym surowcem do 2030 r. pozostanie węgiel kamienny, jednak jego udział w produkcji elektryczności spadnie do 40 %. Energia odnawialna ma zwiększyć swój udział do 8 %, nawet do 10 % zużywanej energii elektrycznej ma pochodzić z planowanej polskiej elektrowni atomowej o mocy 1200 MW.

4. Charakterystyka systemów ciepłowniczych-kogeneracja+schemat

Kogeneracja (także skojarzona gospodarka energetyczna lub CHP - Combined Heat and Power) jest to proces technologiczny jednoczesnego wytwarzania energii elektrycznej i użytkowej energii cieplnej w elektrociepłowni. Ze względu na mniejsze zużycie paliwa, zastosowanie kogeneracji daje duże oszczędności ekonomiczne i jest korzystne pod względem ekologicznym - w porównaniu z odrębnym wytwarzaniem ciepła w klasycznej ciepłowni i energii elektrycznej w elektrowni kondensacyjnej.

5. Metody ograniczenia emisji CO2:

•  spalania mniejszych ilości paliw kopalnych

• technologiczne innowacje dzięki którym możemy uzyskać nowe źródła energii

• wzrost sprawności źródeł ciepła

6. Domy pasywne

Dom pasywny - standard wznoszenia obiektów budowlanych, który wyróżniają bardzo dobre parametry izolacyjne przegród zewnętrznych oraz zastosowanie szeregu rozwiązań, mających na celu zminimalizowanie zużycia energii w trakcie eksploatacji. Praktyka pokazuje, że zapotrzebowanie na energię w takich obiektach jest ośmiokrotnie mniejsze niż w tradycyjnych budynkach wznoszonych według obowiązujących norm.

Dom pasywny to nowa idea w podejściu do oszczędzania energii we współczesnym budownictwie. Jej innowacyjność przejawia się w tym, że skupia się ona przede wszystkim na poprawie parametrów elementów i systemów istniejących w każdym budynku, zamiast wprowadzania dodatkowych rozwiązań.

7. Certyfikaty energetyczne budynków

Certyfikaty takie mają być sporządzane wyłącznie dla budynków wprowadzanych do obrotu, czyli wynajmowanych lub sprzedawanych.

Jednocześnie certyfikat będzie ważny przez 10 lat. Certyfikaty określą dokładne zużycie energii danego budynku. Daje to szansę na to, że społeczeństwo, mając odpowiednią wiedzę, zacznie oszczędzać energię, a przez to obniży koszty życia.

Racjonalne gospodarowanie energią pytania:

1. Dane pasywne (schemacik z domkiem), Współczynnik przenikania

2. Charakterystyka systemów ciepłowniczych plus schemat układu

3. Powstawanie i ograniczanie NOx.

Emisja naturalna. Emisja naturalna NO_x spowodowana jest działaniem biochemicznych mikroorganizmów w glebie i wodzie oraz reakcjami w atmosferze w wyniku aktywności elektrycznej - piorunów oraz naturalnymi procesami spalania biomasy - pożary. Ponadto NO_x powstają w wyniku naturalnego rozpadu chemicznego złożonych związków organicznych - w procesach gnicia. Naturalna emisja NO_x może zostać zwiększona w wyniku stosowania azotowych nawozów sztucznych Głównym mechanizmem pochłaniania ( 90% ) jest mokra ekspozycja ziemi na której powstaje kwas azotowy HNO₃ po reakcjach NO₂ z rodnikami OH.

Emisja antropogeniczna. Ocenia się że 75% emisji NO_x jest związane z spalaniem paliw kopalnych i pochodnych. Oraz spalanie biomasy. Sektor transportu oceniany jest jako emitor 50% emisji antropogenicznej podczas gdy produkcja energii elektrycznej i ciepła stanowi ok. 25%. Tlenki azotu uwalniane są również podczas produkcji amoniaku i kwasu azotowego

Mechanizmy powstawania tlenków azotu

Tlenki azotu powstające w procesach spalania paliw węglowodorowych stałych i ciekłych mają postać NO ( 96 - 99 % ) i NO₂ Powstają w trojaki sposób. Jako tlenki paliwowe , termiczne i szybkie.

Paliwowe NO_x . Proces polega na uwalnianiu się w obecności O₂ związków zawierających azot który w określonych temperaturach utlenia się do NO_x Ilość powstających NO_x zależy od zawartości N₂ w paliwie. Zawartości te wynoszą ( w udziałach masowych ): węgiel 0,5 -2,0%, olej napędowy 0,005 - 0,007% , oleje opałowe 0,1 - 0,8%. W gazie nie ma związków organicznych azotu. Stopień konwersji azotu z paliwa na NO_x zależy od rodzaju paliwa oraz organizacji procesu spalania. Waha się on w granicach od 20 do 80 %.

Termiczne NO_x powstają w reakcjach chemicznych azotu atmosferycznego i tlenu szczególnie w temperaturach powyżej 1400⁰C. Temperatura, stopień nadmiaru tlenu określany wartością współczynnika nadmiaru powietrza oraz czas przebywania spalin w strefie podwyższonych temperatur mają zasadniczy wpływ na ilość powstawania tlenków termicznych. Trzy reakcje wyznaczają ten proces :

O + N₂= NO + N; N+ O₂= NO + O ; N + OH = NO + H

Ponadto w płomieniu powstaje kilka procent NO₂ zgodnie z reakcją : 2NO + H₂O = 2NO₂ =H

Szybkie NO_x powstają we wczesnym etapie spalania węglowodorów na froncie płomienia w wyniku aktywności rodników węglowodorowych Chi względem N₂ i utleniania ich do NO. Szybkie tlenki powstają w strefie płomienia w której występuje niedobór tlenu i spalanie podstechiometryczne. Podczas spalania zaobserwowano znacznie szybsze powstawanie NO_x niż to wynika z dynamiki tworzenia termicznych NO_x. tworzenie się tych związków tzw. pierwotnych NO_x zależy przede wszystkim od współczynnika nadmiaru powietrza
oraz od temperatury w komorze spalania.

Przy spalaniu fluidalnym w temperaturach 800 -900^oC powstają głównie paliwowe tlenki azotu , przy spalaniu przestrzennym np. w kotłach energetycznych pyłowych w temp. 1300 - 1400^oC wzrasta ilość termicznych tlenków azotu W przedziale 1300 -2100^oC powstają również szybkie NO_x w ilościach ok. 7 -10 % ilości całkowitej. Powyżej tej temp. - w plazmie niskotemperaturowej dominują temperaturowe NO_x. W paleniskach cyklnowych i narzutnikowych przy wysokich temp. jąder płomieni powstają duże ilości NO_x.

Generalnie w celu ograniczenia produkcji NO_x : obniżać temperatura spalania - jądra płomieni, zmniejszać zawartość tlenu w strefie spalania, oraz skracać czas przebywania paliwa i spalin w strefie wysokich temperatur

Metody ograniczania stężenia tlenków azotu

• Przez ograniczenie NO_x w procesie spalania - metody pierwotne

• Przez usuwane NO_x z spalin przed odprowadzeniem ich do atmosfery.

Metody pierwotne;

6. Ukształtowanie komory paleniskowej

7. Konstrukcje specjalne palników

8. Spalanie dwustrefowe: pierwsza strefa podstechiometryczna

9. Recyrkulacje spalin

10. Zmniejszenie współczynnika nadmiaru powietrza

4. Za i przeciw energia jądrowa.

……………………………………

5. Efekt cieplarniany prawda czy fikcja? (Pan mówi: Fikcja wywołująca pozytywne skutki)

Efekt cieplarniany jest zjawiskiem spowodowanym zdolnością atmosfery do przepuszczania dużej części promieniowania słonecznego (głównie światła) i zatrzymywania promieniowania Ziemi (m. in. cieplnego). Dzięki temu na powierzchni Ziemi oraz w dolnych warstwach jej atmosfery jest cieplej niż byłoby, gdyby atmosfera nie istniała.

Jak wynika z wyliczeń naukowców, temperatura powierzchni Ziemi pozbawionej atmosfery utrzymywałaby się w okolicy
-17°C, podczas, gdy obecnie średnia temperatura na Ziemi wynosi +15°C.

Efekt cieplarniany jest zjawiskiem naturalnym i z naszego punktu widzenia - bardzo korzystnym, gdyż bez niego
na Ziemi nie mogłoby powstać i rozwinąć się życie.

Proces ten jest wywołany przez gazy cieplarniane, pyły i aerozole zawieszone w atmosferze

6. Metody ograniczania emisji CO2

- stosowanie kotłów o wyższej sprawności

- stosowanie procesów separacji CO2 w czasie spalania

- minimalizacja strat na przesyle energii

- wytwarzanie energii na zasadzie kogeneracji

- metody prawne (wprowadzanie limitów emisji)

- uzyskiwanie energii ze źródeł odnawialnych

7. Bezpieczeństwo energetyczne Polski (gaz, węgiel, biopaliwa, energ. jądrowa) Pan mówi: temat na czasie.

• Moc hydroelektrowni na całym świecie wynosi 2,1 TWel co odpowiada 6% zapotrzebowania światowego,

• Cały potencjał hydroenergetyki szacowany jest na 15TWel jednak w XXI wieku jej udział nie przekroczy 10 % - ze względów ekonomicznych,

• Jeszcze mniejsze znaczenie będzie miała energia wiatru, energia promieniowania słonecznego - kolektory słoneczne fotowoltaiczne (η ok. 12% - krzemowe ), czy cieplne, biomasa , energia wiatru, - z problemem braku stabilności systemu

• Energia geotermalna dostępna ekonomiczne w określonych rejonach świata np. Irlandia, Filipiny, Salwador Nikaragua,

Za bezpieczeństwo energetyczne odpowiedzialne są: administracja rządowa, samorządowa administracja wojewódzka i gminna oraz operatorzy systemów sieciowych (przesyłowych
i dystrybucyjnych).

8. Certyfikaty energetyczne budynków, czyli świadectwa o energochłonności budynków, konieczne przy kupnie, sprzedaży i przy etapie inwestycyjnym.

2. charakterystyka systemów ciepłowniczych - kogeneracja

Kogeneracja to proces technologiczny jednoczesnego wytwarzania energii elektrycznej i użytkowej energii cieplnej w elektrociepłowni.

Zasada działania:

Energia cieplna ma formę pary. Elektrownia wytwarzająca w skojarzeniu składa się z 3 głównych elementów:

• turbiny gazowej,

• połączonego z nią generatora,

• kotła odzysknicowego.

Mieszanka sprężonego powietrza i gazu ziemnego spalana jest w komorze spalania turbiny gazowej. Gazy o temperaturze osiągającej od 1200°C do 1300°C napędzają łopatki turbiny gazowej. Turbina gazowa połączona jest poprzez wał z generatorem, który zamienia energię mechaniczną na elektryczną. Spaliny wylotowe z turbiny (o temperaturze ok. 500°C) skierowane są do kotła odzysknicowego, gdzie oddają swoje ciepło i przekształcają wodę zasilającą kocioł w wysokociśnieniową, przegrzaną parę wodną.

Kogeneracja zapewnia 30% mniejsze zużycie paliwa niż przy oddzielnym wytwarzaniu energii w ciepłowniach i elektrowniach a co za tym idzie mniejszą emisję zanieczyszczeń.

3. powstawanie i ograniczanie NOx

Powstawanie:

Paliwowe NO_x . Proces polega na uwalnianiu się w obecności O₂ związków zawierających azot który w określonych temperaturach utlenia się do NO_x

Termiczne NO_x powstają w reakcjach chemicznych azotu atmosferycznego i tlenu szczególnie w temperaturach powyżej 1400⁰C.

Szybkie NO_x Szybkie tlenki powstają w strefie płomienia w której występuje niedobór tlenu i spalanie podstechiometryczne.

Ograniczanie:

obniżać temperatura spalania - jądra płomieni, zmniejszać zawartość tlenu w strefie spalania, oraz skracać czas przebywania paliwa i spalin w strefie wysokich temperatur

Kotły fluidalne: spalanie w 830-850C

Miał węglowy napowietrza się od spodu silnym strumieniem powietrza, złożę się podnosi. Po podpaleniu złoże jest chłodzone wymiennikiem ciepła w celu utrzymania temperatury 830-850C. Często jednocześnie przeprowadza się odsiarczanie.

4. charakterystyka energetyki jądrowej

Energetyka jądrowa - proces rozszczepienia jąder uranu , plutonu lub toru przy którym następuje powstawanie energii cieplnej i kolejno pary wodnej dla obiegu turbin parowych elektrowni lub elektrociepłowni.

Rodzaje reaktorów :

• reaktory wodne - ciśnieniowe

• reaktory z wrzącą wodą w obiegu pierwotnym

• reaktory z ciężką wodą

EJ pokrywa ok. 5% światowego zapotrzebowania na energię a 17 % na energię elektryczną

W ok. 35 krajach pracuje 427 reaktory jądrowe o łącznej mocy ponad 330 000MWel.

W chwili obecnej energetyka jądrowa jest najbardziej opłacalnym i wydajnym źródłem energii.

5. efekt cieplarniany prawda czy fikcja

6. metody ograniczania emisji co2

- stosowanie kotłów o wyższej sprawności

- stosowanie procesów separacji CO2 w czasie spalania

- minimalizacja strat na przesyle energii

- wytwarzanie energii na zasadzie kogeneracji

- metody prawne (wprowadzanie limitów emisji)

- uzyskiwanie energii ze źródeł odnawialnych

7. bezpieczeństwo energetyczne polski

Zapewnienie odpowiednich zdolności wytwórczych, tworzenie niezbędnych zapasów
i połączenia transgraniczne.

Za bezpieczeństwo energetyczne odpowiedzialne są: administracja rządowa, samorządowa administracja wojewódzka i gminna oraz operatorzy systemów sieciowych (przesyłowych
i dystrybucyjnych).

8. planowanie zaopatrzenia w energię - procedury, prawo energetyczne

Ustawa prawo energetyczne nakłada na gminę obowiązek "planowania i organizacji zaopatrzenia w ciepło, energię elektryczną i paliwa gazowe na obszarze gminy".

Określa też zakres i procedury dochodzenia do dokumentów prawnych procesu planowania na obszarze gminy:

Dokumenty:

-założenia do planu zaopatrzenia

Powinien określać:

· ocenę stanu aktualnego i przewidywanych zmian zapotrzebowania na ciepło, energię elektryczną i paliwa gazowe,
· przedsięwzięcia racjonalizujące użytkowanie ciepła, energii elektrycznej i paliw gazowych,
· możliwości wykorzystania istniejących nadwyżek i lokalnych zasobów paliw i energii, z uwzględnieniem skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej oraz zagospodarowania ciepła odpadowego z instalacji przemysłowych,
· zakres współpracy z innymi gminami.

- plan zaopatrzenia w ciepło, energię elektryczną i paliwa gazowe

Powinien zawierać:

· propozycje w zakresie rozwoju i modernizacji poszczególnych systemów zaopatrzenia w ciepło, energię elektryczną i paliwa gazowe, wraz z uzasadnieniem ekonomicznym,
· harmonogram realizacji zadań,
· przewidywane koszty realizacji proponowanych przedsięwzięć oraz źródło ich finansowania.

9. certyfikaty energetyczne budynków - energiochłonność

Od stycznia 2009 certyfikat będzie obowiązkowy dla wszystkich nowopowstałych nieruchomości oraz używanych wprowadzanych do obrotu (sprzedawanych lub wynajmowanych). Na podstawie  Dyrektywy 2002/91/EC.

Certyfikat energetyczny (świadectwo energetyczne) jest sporządzany na podstawie oceny energetycznej, polegającej na określeniu zintegrowanej charakterystyki energetycznej. Podstawą do sporządzenia zintegrowanej charakterystyki jest charakterystyka energetyczna budynku określona w projekcie budowlanym lub dla budynku istniejącego, jeśli brak jest dla niego dokumentacji projektowej - wyznaczana w w wyniku inwentaryzacji. Charakterystyka energetyczna jest to zbiór danych i wskaźników energetycznych budynku dotyczących obliczeniowego zapotrzebowania budynku na energię na cele c.o., c.w.u., wentylacji i klimatyzacji, a w przypadku budynku użyteczności publicznej także oświetlenia.

Świadectwo energetyczne jest dokumentem ważnym przez 10 lat. Jest przygotowywane przez licencjonowanego audytora energetycznego.

Świadectwa energetycznego dla konkretnego budynku nie może przygotowywać jego projektant, kierownik budowy czy zarządzający tym budynkiem, a także jego właściciel.

Turbina

REAKTOR

JĄDROWY

Generator

---