ENERGIA ODNAWIALNA

ENERGIA ODNAWIALNA

Dr. hab. inż. Ara SAYEGH

Energia którą obecnie używamy w ogóle pochodzi z nieodnawialnych źródeł, które produkują dwutlenek węgla, powodując cieplarniany efekt. To jest wynikiem naszych obecnych zwyczajów zużycia energii. Odnosi to odnawialnych źródeł energii, takich jak biomasa, biopaliwa, energia słoneczna, wiatrowa, i technologii wodorowych

Cieplarniane efekt = odławiające, zatrzymujące, blokujące, uwięzione ciepło Cieplarniane efekt : Część promieniowania słonecznego podczerwonego jest wypromieniowana w przestrzeń kosmiczną, ale większość jest pochłaniana i odbijana we wszystkich kierunkach i uwięziona przez chmury i gazów cieplarnianych, efektem tego jest 1) wzrost temperatury przy powierzchni ziemi.

Efekt cieplarniany to 2) wzrost koncentracji gazów cieplarnianych (dwutlenku węgla, metanu, ozonu i freonów…) w atmosferze, następstwem czego jest podwyższenie średniej temperatury na Ziemi.

Największymi trucicielami są: dwutlenki siarki, tlenki azotu, siarkowodór , dwutlenek węgla i chlorowodór.

Szczególnie silnym źródłem emisji dwutlenku siarki jest spalanie węgla brunatnego, jako najbardziej zasiarczonego.

W wyniku ocieplenia dochodzi do : o topnienia lodowców,

o podniesienia poziomu morza,

o wymierania gatunków oraz intensyfikacji ekstremalnych zjawisk pogodowych (upały, gradobicia, huragany, trąby powietrzne).

o Zmiana ekosystemu , w tym ekosystemie mają wpływ czynniki geochemiczne, fizykochemiczne, klimatyczne i biologiczne. (wodne, roślinne……) zmienną jakość oraz skutki dla środowiska …..zagrożenia toksyczności.

Gospodarka (była i jest) oparta na paliwach kopalnych i to powodowało Globalne ocieplenie

Wyzwanie Energii

A być może że : Sekwestracja (zamknięcia, utrzymywania, uwięzienia) węgla jest potencjalnym rozwiązaniem usuwania dwutlenku węgla z atmosfery i przechowywania go w ziemi np. ! technologie wychwytywania dwutlenku węgla.

Technologia wychwytywania i geologicznego składowania dwutlenku węgla jest sposobem na złagodzenie zmian klimatu, Podstawowe elementy systemu CCS (Carbon Capture and Storage) można przedstawić :

Schemat podstawowych elementów systemu usuwania, transportu i składowania dwutlenku węgla Energetyka dziś kilka słów :

Mówiąc o sytuacji dzisiejszej energetyki często porusza się takie kwestie, jak:

 gwałtowny wzrost zapotrzebowania na energię,

 ograniczone zasoby surowców energetycznych,

 zmiany klimatu będący skutkiem emisji do atmosfery coraz większej ilości gazów cieplarnianych, emitowanych głównie wskutek spalania paliw kopalnych,

 wzrost cen paliw na światowych rynkach,

 monopolistyczne praktyki głównych eksporterów ropy naftowej A Przyszłość energetyki !!!

Jakie są zagrożeniem WYZANIEM dla środowiska naturalnego i ekosystemu?

 Skutki globalnego ocieplenia

 Pustynnienie

 Podnoszenie się poziomu oceanów

 Zachowanie różnorodności biologicznej…

 Naprawiania szkód ekologicznych u źródła …itd zarządzanie środowiskowe a zarządzania środowiskiem

Wpływ zanieczyszczenia wody na środowisku Albo Brak czystej wody Jedno z największych światowych wyzwań. Czy rok 2020 jest rokiem globalnego kryzysu energetycznego ? Zabraknie nam ropy Naftowej ! A kiedy? ostatnia kropelka ropy naftowej . Jakie będą konsekwencje braku energii Podstawowe pytania

• Jakie nowy formy energii są dostępne ?

• Jakie są zalety i wady nowych źródeł energii ?

• Jak możemy zapewnić potrzebną nam energię przy zachowaniu równowagi ekologicznej

Przyszłość energetyki Wyżej wymienione problemy skłaniają do poszukiwania odpowiedzi na pytania:

 - Czy można bez ograniczeń zwiększać wydobycie węgla, ropy naftowej i gazu ziemnego?

 - Czy można bez negatywnych konsekwencji spalać coraz większe ilości paliw konwencjonalnych?

 - A jeśli nie, to czym zastąpić tradycyjne źródła energii?

 - Czy upowszechnienie wykorzystywania alternatywnych źródeł energii jest tylko modą,

 - Czy jest koniecznością?

Przewiduje się, że odnawialne źródła energii będą stanowić istotny składnik zasobów energetycznych w okresie najbliższych 50 lat a główne przyczyny:

 Rosnące zapotrzebowanie energetyczne

 Spadek produkcji paliw konwencjonalnych

 Spadek cen odnawialnych źródeł energii

 Ekologia

Czyli Zmiany są nieuchronne nieuniknione

Zużycie energii na świecie 1990 – 2035 oko na zużyciu energii

1 quad (quadrillion) = 10⁹ Milion Btu = 10¹⁵ Btu mln toe – milion tonne of oil equivalent ton of oil equivalent – ekwiwalent ropy (paliwo o kaloryczności 10000 kcal/kg)

1 mtoe = 10⁶ toe

1 toe = 1.00 x 10¹⁰ [cal] = 41.868 [Giga Joul] = 41.868 x 10⁹ [J]

BTU (ang. British Thermal Unit) - 1 BTU jest to ilość energii potrzebna do ogrzania jednego funta wody o jeden stopień Fahrenheita.

Wzrost zapotrzebowania na energię : Potrzeby energetyczne świata ciągle się zwiększają.

Tymczasem zasoby paliw konwencjonalnych maleją, a ceny energii ciągle rosną: w czasach wywołanego embargiem na dostawy ropy naftowej kryzysu energetycznego lat 70. cena ropy naftowej wzrosła dziesięciokrotnie, zaś w 2005 roku osiągnęła rekordowy poziom ponad 70 dolarów za baryłkę.

Wyczerpywanie się konwencjonalnych źródeł energii

Faktem jest Zasoby paliw kopalnych są nieodnawialne: prędzej czy później ulegną zupełnemu wyczerpaniu. Teoretycznie ocenia się, że:

 najdłużej, bo jeszcze przez prawie 200 lat będzie można korzystać ze złóż węgla,

 ponad 60 lat trwać będzie eksploatacja gazu ziemnego,

 zaś ropy naftowej wystarczy na około 30-40 lat.

A dla polskiej energetyki !!!

… z marca 2007 Decyzja Rady Europejskiej … DLA POLSKIEJ ENERGETYKI TO BARDZO TRUDNE I KOSZTOWNE WYZWANIA ! Jeśli nic nie zrobimy to czeka nas KRYZYS energetyczny

Sytuacja Energetyczna w Polsce

1. 40% zainstalowanej mocy ma 30-40 lat (do 2015 roku musimy wyłączyć 6500 MW) 2. Trudny import: Słabe sieci wewnętrzne i transgraniczne,

3. Energetyka jądrowa dopiero po 2020 roku i tylko 3000 MW (to nas nie uratuje) 4. Dotychczasowy rozwój OZE za wolny – brak elastycznych źródeł energii ……

Jeśli nic nie zrobimy to w 2020 roku czeka nas KRYZYS energetyczny …..Co zrobić?

Nowy MIX energetyczny dla Polski !

1. Inwestycje w efektywność energetyczną 2. Inwestycje w sieci transgraniczne

3. Energetyka rozproszona OZE – Energetyka Obywatelska

(krótkie, drobne, inwestycje, szybko mogą powstać mikroźródła…i zatrudnić kilka set tysięcy (!!!) ludzi…. A więc (EO) lub (OZE) to koło zamachowe gospodarki

Co determinuje przyszłość energetyczną świata? Jak wgląda Scenariusze rozwoju ENERGETYCZNEGO Prawdopodobna bliska przyszłość

- Inteligentne sieci energetyczne z OZE– wyzwanie na najbliższe lata…..

- Prawdopodobna daleka przyszłość

Co zrobić, aby zneutralizować skutki braku energii z konwencjonalnych źródeł ?

• W przyszłości potrzebne będzie każde racjonalne ekonomicznie źródło energii pierwotnej

• Technologie konwersji energii oraz

• Technologie u odbiorców końcowych

Czyli Trzeba szukać Alternatywa dla paliw kopalnych które Są jednak źródła energii, których zasoby nie wyczerpują się i których wykorzystanie nie powoduje negatywnych następstw dla środowiska.

To dostępne od tysięcy lat Odnawialne Źródła Energii (w skrócie Energia Odnawialna, lub OZE), których wykorzystanie było znane na długo przed wykorzystaniem węgla, ropy naftowej czy gazu.

Dziś energia odnawialna może służyć także do produkcji energii elektrycznej, a nowoczesne technologie mogą uczynić jej eksploatację naprawdę efektywną.

kluczowe koncepcje

• Biomasa

• Biopaliwa

• Pochłanianie dwutlenku węgla

• Energia wodna

• Energia Geotermalna

• Energia Wiatru

• Energia słoneczna

• Moc wodoru

• Energia jądrowa

Tylko te źródła?? Może są inne też !!!

Źródła energii pierwotnej ….np.

• lekkie i ciężkie frakcje ropy

• piaski roponośne

• mokry gaz

• gaz łupkowy

• metan z kopalni

• klatraty metanu z dna mórz

• paliwa rozszczepialne ……..

Błędne koncepcje/ przekonania o energii

• Energia odnawialna jest drugą formą wskaźnika energii.

• Energia odnawialna nie jest zanieczyszczająca, i produkuje energię o tej samej jakości jak ze źródeł nieodnawialnych.

• Systemy energii odnawialnej są zbyt drogie.

• Podczas gdy naukowcy zgadzają się, że finansowe koszty związane z energią odnawialną są wysokie, ale ludzie powinni rozważyć koszty środowiskowe przy korzystaniu z nieodnawialnych źródeł energii.

• Turbiny (elektrownie, generatory) wiatrowe są hałaśliwe.

• Nowoczesne farmy wiatrowe w odległości do 300 metrów nie są głośniejsze niż lodówki kuchennej

• Energia słoneczna dobrze działa nie tylko w ciepłych, słonecznych klimatach.

• Technologie słoneczne mogą efektywnie pracować w dowolnym miejscu tak długo, jak są one umieszczone prawidłowo.

• Ogniwa fotowoltaiczne (baterie słoneczne) rzeczywiście stają się bardziej skuteczne w niskich temperaturach.

• Kolektory słoneczne do ciepłej wody można dokonać (ogrzać) odpowiedniej ilości ciepłej wody, nawet w temperaturach ujemnych.

• Pasywne ogrzewanie słoneczne działa dobrze w każdym klimacie, o ile budynek jest dobrze izolowany.

Formy Energii

- Uderzyć w piłkę.

- Podnieść torbę z książkami.

- Ścisnąć sprężynę

- Można usłyszeć energię jako dźwięk - Można zobaczyć energię jako światła - Można je poczuć jako energia wiatru

Inne formy energii

 Cieplna ,

 Chemiczna

 Elektryczna

 Radiacyjna (radiacje elektromagnetyczne)

 Jądrowa

 Magnetyczna

 Sprężystości

 Dźwiękowa

 Mechaniczna = Ep + Ek …..itd

Formy energii

• Energia mechaniczna : Energia mechaniczna lub energia ruchu, obejmuje zarówno energii potencjalną (przechowywana) i kinetycznej (ruchu)

Stany energii

• Najczęściej przemiany energii jest konwersji pomiędzy energię potencjalną i kinetyczną.

• Wszystkie formy energii mogą być w jednym z dwóch stanów:

Energia kinetyczna : jest energią ruchu, Energia potencjalna : jest przechowywaną energię

Formy energii

• Energia chemiczna : Paliwa i żywności są formy przechowywanej (składowanej energii chemicznej) np. Nowatorski system pozyskiwania energii z mikrobiologicznych ogniw paliwowych

polega na przekształceniu energii chemicznej zawartej w związkach organicznych

• Energia dźwięku : Energia dźwięku forma energii wytwarzanej przez obiekty wibracyjnych.

• Energia elektryczna to formy energii, wytwarzanej gdy elektrony przesuną/poruszają z jednego miejsca do innego

• Energia cieplna / termiczna : to jest energia ruchu cząsteczek w substancji, zwanej także energią cieplną, ponieważ cząstki poruszają się i stworzą ciepło , i może być wytwarzana w wyniku tarcia.

Energia cieplna powoduje zmiany temperatury i fazy każdej formy materii.

• Energia świetlna

• Energia elektromagnetyczna

• Energia jądrowa/nuklearna/atomowa

MOC , ENERGIA

PRACA

• skalarna wielkość fizyczna,

• Miara ilości energii przekazywanej między układami fizycznymi w procesach mechanicznych, termodynamicznych, elektrycznych, i innych.

• Praca (W = F * S) siła * odległość mierzona w dżulach [J].

Jeden dżul to praca wykonana przez siłę (F) o wartości 1 Niutona (N) na drodze 1 metra (m) czyli masa razy przyspieszenie ziemskie N = kg * m/(s²). 1 [J] = 1 [N] * 1 [m] = (1 kg * m²) / (1s²) MOC

• skalarna wielkość fizyczna,

• Moc jest wielkością określającą pracę wykonaną w jednostce czasu przez układ fizyczny

MOC : Jednostka Mocy

[W], [kW]

Energia w języku Fizyki

• Energia (E) mierzona w dżulach (J)

Zdolność ciała do wykonania pracy

.

Pojęcie energii występuje powszechnie w niemal wszystkich gałęziach wiedzy nie tylko w fizyce i astronomii, ale i chemii, biologii, medycynie, geologii i nauce o ochronie środowiska.

- Energia jest wszechobecna.

- Człowiek wykorzystuje ją i przetwarza codziennie na tysiące rozmaitych sposobów.

Np. Uruchamianie : mikrofalówkę (1000 W), przez 12 minut czyli (0,2 h) 0.2[kWh]

Pralkę odzież (300 W) przez (1 h) 0.3 [kWh]

Mój komputer ( 75 W) na 45 minut (0.75 h) 56.25 [Wh]~0.05625 [kWh]

Energia jest miarą ilości

Podstawa konwersji: 1 [Wh] = 3,6 [kJ]

1 kilo Watt hour = kWh gdzie 1 Watt = 1 [Dżul/sekundę] = 1 [J/s] = 1000 x [J/s] x 3600 s = 3.600.000 [J] 1 [kW.h] = 3.600.000 [J]

1 [J]: Energia jako praca

Jednostki – przykłady (moc zainstalowana)

1000 W = 1 kW (kilowat) 1000 kW = 1 MW (Megawat) 1000 MW = 1 GW (Gigawat) 1000 GW = 1 TW (Terawat)

1 TW =1000 GW =1000 000 MW =1000 000 000 000 kW =1 x 10¹² W 0,001 W = 1 mW (miliwat)

0,001 kW = 1 W (Wat) 0,001 MW = 1 kW (kilowat)

inne jednostki energii

• Ekwiwalent twardego węgla kamiennego Hard Coal Equivalent 1 Ton HCE = 29308 [MJ] lub

kg HCE = 29308 [kJ]

• ekwiwalentu ropy naftowej Crude oil Equivalent

• 1 Ton COE = 41868 [MJ]

• 1 kg COE = 41868 [kJ]

Milion Ton Oil Equivalent (MTOE)

• naturalnym odpowiednikiem gazu

• 1 [m³] = 31736 [kJ]

• The British Thermal Unit, albo BTU

• 1 BTU = 1,055 [J] , 1[BTU/hour] = 0.293 [W]

1 tona ropy = 7.3 baryłek ropy = 1.5 ton węgla = 4.2 m

suche drewno = 12000 kWh prądu elektrycznego

Formy energii , Energia (E):

Potencjalna w polu grawitacyjnym (na wysokości) E

= m*g*h Kinetyczna posiadają ciała w ruchu E

= m*v

/2

m – masa (kg) g – przyspieszenie ziemskie (m/s²) h – wysokość (m) v – prędkość (m/s) Ek ciała w ruchu = pracy,

jaką może wykonać to ciało, zanim się zatrzyma.

Są inne rodzaje energii stanowią różnorodną składową formę energii potencjalnej i kinetycznej Energia kinetyczna na przykładzie energia wiatru w [J]:

przykład:

promień łopaty R = 60 [m] prędkość wiatru v = 10 [m/s] gęstość powietrza q = 1,2 [kg/m³] powierzchnia zakreślona skrzydłami wirnika S = π R² = 11 304 [m²]

masa przepływająca w czasie 1 s to: m = q * V (gęstość x objętość) V = S * v * t

m = q * S * v * t

E

= 0,5 * m * v

= 0,5 * (q *

*v*t) * v

= 0,5*(q*S*v

*t) = 6 782 400 [J ]

Przekłady

Inne konwersji energii

• w silniku elektrycznym, energia elektromagnetycznej przekształca się w inną formę na energię mechaniczną.

• W baterii, energia chemiczna przekształca się na energię elektromagnetyczną.

• Energia mechaniczna wodospadu przekształca się w energię elektryczną w generatorze.

Zmiana formy energii

Każdy rodzaj energii może być przekształcony w inną formę energii czyli konwersji energii Światło -> chemiczna Elektryczna -> termiczna

Chemiczna -> mechaniczna Chemiczna -> mechaniczna

Konwersji energii w silniku samochodowym,

Energia chemiczna  Energia cieplna  Energia mechaniczna Energia może zmieniać swoje formy

1- Energia chemiczna w naszym organizmie zmienia się w Energię kinetyczną (możemy się poruszać) Energię wewnętrzną (temp. naszego ciała)

2- Energia elektryczna z przewodów energetycznych ulega przemianie w 3- Żarówce na energię świetlną

4- Grzałce na energię cieplną

5- Silniku elektrycznym na energię kinetyczną

6- Latarka zamienia energię chemiczną na Energię prądu elektrycznego 7- energię cieplną

8- energię świetlną

Zasada Zachowania energii

 Energia całkowita, czyli suma energii kinetycznej, potencjalnej , cieplnej i wszystkich innych rodzajów energii nie zmienia się.

 Energia całkowita jest wielkością stałą.

 We wszystkich procesach przemiany całkowita ilość energii pozostaje stała.

„Rzeczy nie mogą powstać z niczego, a gdy zostały stworzone, nie mogą zmienić się w nicość”

Energia nie może być sama z siebie stworzona, ani zniszczona.

Energia się nie odnawia ! odnawia się źródło, stąd: odnawialne źródła energii (OZE) Konwersja Energii

• Konwersja energii jest zamianą jednej jej postaci na inną.

• W myśl zasady zachowania energii energia całkowita nie ulega zmianie.

 Jednak poszczególne składniki wchodzące w skład energii całkowitej mogą rosnąć lub maleć.

Energia może być konwertowana lub przekształcona z jednego rodzaju energii na inny, i tak by się postawić w stan użyteczny dla ludzi:

Energia kinetyczna  Energia potencjalna woda rzeki  woda zapory Energia potencjalna  Energia kinetyczna Węgiel  ciepło

Przemiany Energetyczne

• KONWERSJA Energii – Zmiana rodzaju nośnika (postaci) energii z jednego na drugi, w generatorze zmiana energii mechanicznej na elektryczną

• TRANSFORMACJA Energii – Zmiana parametrów tego samego nośnika energii, w wymienniku ciepła zmiana temperatury wody, w transformatorze zmiana napięcia.

Pierwsza i druga zasada termodynamiki

I zasada termodynamiki: CIEPŁO I PRACA SĄ TAKIE SAME

II zasada termodynamiki : CIEPŁO I PRACA SĄ INNE Wszystkie Dżule są równe, ale niektóre są równiejsze od innych

Słowo energia jest używane w dwu znaczeniach.:

• W języku fizyki : wielkość podlegającą prawu zachowania. Może ona przepływać między różnymi postaciami materii i zmieniać swoją jakość, nie można jednak jej ani stworzyć ani zniszczyć.

• W języku potocznym : słowa energia używa się tylko dla takich postaci energii, które charakteryzują się podwyższoną jakością i nadają się do podtrzymywania biegu procesów wytwarzających użyteczne efekty. Są to więc takie postaci energii, które mają określoną wartość ekonomiczną ( egzergia ).

Podstawy - Racjonalizacji użytkowania energii

•

Nieodnawialne źródła energii

•

Odnawialne źródła energii

• Dzięki temu zaczęto interesować się alternatywnymi źródłami energii, które charakteryzują się tym, iż mają one nikły wpływ na środowisko.

Źródła energii/definicje

•

Energia pierwotna

•

Przekształcanie energii

• Podział źródła energii

• Źródła energii pierwotnej:

•

Energia efektywna

•

Energia Końcowa

Podstawowe definicje i jednostki w energetyce

•

Energia użytkowa

• postacie energii użytkowej:

- energia chemiczna żywności i paszy,

- ciepło, - światło,

- praca mechaniczna

dźwięk- energia chemiczna materiałów (surowce energetyczne i paliwa przetworzone) …….itd.

Schemat przemian energii

Łańcuch konwersji energii w elektrowni parowej

Energia cieplna pochodzi zwykle ze spalania paliwa (Energia Chemiczna) w kotle parowym. Służy ona do podgrzania i odparowania wody oraz przegrzewania pary wodnej.

W turbinie następuje zamiana energii cieplnej pary na energię mechaniczną doprowadzaną wałem do generatora elektrycznego, w którym zamieniana jest na energię elektryczną.

Konwersja energii w bloku energetycznym Trzy stopnie konwersji energii:

energia chemiczna paliwa → energia elektryczna Sprawność konwersji całkowita: typowa ok. 25 - 35 %

Sprawność kotła energetycznego: ok. 80 – 95 % Sprawność silnika cieplnego: turbina parowa ok. 80 %

silnik tłokowy ok. 30 – 45 % silnik wirnikowy ok. 25 – 40 % Sprawność generatora : ok. 90 – 98 %

Konwersja Energii

• Konwersja energii jest zamianą jednej jej postaci na inną.

• Ale Jak możemy dostarczać energię do konsumenta w określonym miejscu?

Transmisja Energii

• Lub Wymiana energii , ciepła , prądu elektrycznego,…….

• (nazywana także transport energii, transportem ciepła lub przekazywaniem ciepła) jest to jeden ze sposobów (obok pracy) przekazywania energii pomiędzy układami

termodynamicznymi.

Konwersja i Transmisja Energii

• Konwersja energii jest zamianą jednej jej postaci na inną.

• Wymiana energii , jest to przekazywania energii pomiędzy układami termodynamicznymi.

Transmisja lub wymiana Energii cieplnej bez zmiany stanu

Przewodzenie - Ciepło przekazywane przez substancję w bezpośrednich kontaktów cząsteczek.

Konwekcja - energia cieplna przepływu poprzez przenoszeniem gorących cząstek w strumieniu cieczy lub gazu, gdzie gorące powietrze (mniej gęste) unosi się i powoduje zjawiska konwekcji w cieczach.

Promieniowanie - Promieniowanie energii (promieniowanie podczerwień) poruszające się po liniach prostych w przestrzeni.

Przekłady:

Energia w zakresie wielkości fizycznych

• Czyli stawkę konwersji lub transmisji energii jest związana

• Z wielkości fizycznych takich jak : siła, prędkość, prąd, napięcie, itp..

Przekłady:

Dla układu mechanicznego, stawkę przekazywania energii (przepływ energii) do obiektu równa się siła F w [Niutonach] mnożona prędkością S w [m /s]

z miejsca, w którym siła jest przykładana. P= F x S Energia w zakresie wielkości fizycznych

Jeśli sprawność układu jest 100% wtedy : P = 3*F*S = V*I

Przekład : Człowiek strzela srebrną kulę o wadze 2 [gr] z prędkością 200 [m/sec] w ścianę. oblicz zmiana temperatury kuli?

energia kinetyczna kuli zamienia się w ciepło, w wyniku zderzenia kuli ze ścianą i tym oczywiste jest, że zmienia na postaci energii cieplnej. Obliczania kinetycznej energii kuli: Ek = 1/2 m . V²

Konwersja energii kinetycznej kuli w energię cieplną można obliczyć ze wzoru : Q = cwk ∙ m ∙ ∆T załóżmy że ciepło właściwe kuli wynosi: 234 [J/kg⁰C]

Transmisja energii

• Energia cieplna, lub ciepło,

Wymiana Energii może również powodować zmianę stanu.

• Na przykład: Do stopienia lodu, cząsteczki muszą uzyskać wystarczającą ilość energii do zerwania połączenia pomiędzy cząsteczek w celu stopienia ciała stałego.

• Podobnie : dostarczające ciepło jest potrzebne aby się obrócić cieczy na gaz, podobne tak jak para wodna.

Sprawność konwersji η (%)

skalarna bezwymiarowa wielkość fizyczna określająca w jakim stopniu urządzenie, organizm, układ lub proces ,…przekształca energię występującą z jednej postaci energii do innej postaci, Czyli :

stosunek wartości wielkości wydawanej przez układ do wartości tej samej wielkości dostarczanej do tego samego układu. Czyli sprawność konwersji układu , η (%)

Efektywność energetyczna

Sprawność żarówki energia przetworzona = światło + Ciepło energia dostarczona = Prąd

Sprawność żarówki

• Żarówka = 60 [W]

• Światło (użyteczna energia) = 6 [W]

• Ciepło = 54 [W]

Co oznacza efektywne wykorzystanie energii? Powinieneś być w stanie odpowiedzieć : czyli opisać przelewów energii / transformacji i straty energii, które występują w zakresie układach , systemach i urządzeniach

• obliczyć sprawność układu, urządzenia:

użyteczna energia przeniesiona sprawność = --- całkowita energia przekazana

•

Rodzaje energii: brutto – netto Energia finalna brutto EFB > Energia finalna netto EFN

energia finalna brutto = energia finalna netto + własne zużycie energetyki + straty na przesyle W jaki sposób jest stworzona inteligentna sieć?

- Przy integracji infrastruktur elektrycznych i informatycznych i inkorporacji automatyki i technologii informatycznych z istniejącą obecną siecią elektryczną.

- Inteligentne systemy wdrażane są do spełnienia specyficznych sterowników roboczych i regulacyjnych.

W tej sieci każde narzędzie (użyteczność) ma RÓŻNE:

- punkty wyjściowe - sterowniki

- ścieżki

- wskaźniki i stawki rozmieszczenia

Inteligentne sieci : Jednym z podstawowych warunków przekształcenia tradycyjnych sieci Energetycznych jest upowszechnienie nowoczesnych układów energoelektronicznych.

Co to jest Trigeneracja

• KOGENERACJA- (także skojarzona gospodarka energetyczna lub CHP (Combined Heat and Power) jest to proces technologiczny jednoczesnego wytwarzania energii elektrycznej i użytkowej energii cieplnej.

• TRÓJGENERACJĘ - Rozwój myśli technicznej i postęp technologiczny pozwolił na rozszerzenie procesu o produkcję poza 1) ciepłem i 2)energią elektryczną także 3)chłodu, czyli TRÓJGENERACJĘ.

• TRIGENERACJA- jest to skojarzone technologicznie wytwarzanie energii cieplnej, elektrycznej oraz chłodu użytkowego przy pomocy urządzeń absorpcyjnych, mające na celu zmniejszenie ilości i kosztu energii pierwotnej niezbędnej do wytworzenia każdej z tych form energii odrębnie.

• System trójgeneracyjny zbudowany jest z modułu CHP produkującego energię elektryczną oraz ciepło odpadowe wykorzystywane z kolei w urządzeniu absorpcyjnym do produkcji chłodu na potrzeby np. klimatyzacji.

• CHP Combined Heat and Power (CHP) Układ skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej (CHP)

Przepływ energii

Energia źródła (Dostaw energii po stronie podaży, energia pierwotna)

Energia terenowa (Energia końcowa (po stronie popytu, energia finalna, użytkowa)

Różnica pomiędzy źródłej i terenowej (na miejscu) energii, jest istotnym pojęciem aby zrozumieć charakterystykę energetyczną układu (budynków,…itd)

Zużycie energii można mierzyć w zakresie wykorzystania paliwa: galon oleju opałowego, kWh energii elektrycznej, czy Therms gazu. Chociaż wszystkie z nich są w różnych jednostkach, można je w końcu zmierzyć też w jednostkach energii, np.

Trójkąt podaż-popyt energii :

1-

Oszczędność energii

2-

Zwiększenie wydajności

3-

Wykorzystanie odnawialnych źródeł/zasobów energii

Wykorzystanie energii ze źródeł odnawialnych

• Ze względu na rodzaj wytwarzanej energii przydomowe urządzenia korzystające z OZE można podzielić na trzy grupy:

• I . Urządzenia wytwarzające ciepło i/lub chłód, m. in. :

• Pompy ciepła,

• Termiczne kolektory słoneczne,

• Kotły na biomasę

• Gruntowe wymienniki ciepła w systemach wentylacyjnych.

• II . Urządzenia wytwarzające energię elektryczną, m. in. :

• Turbiny wiatrowe,

• Panele fotowoltaiczne (PV),

• Turbiny wodne .

• III . Urządzenia wytwarzające ciepło i energię elektryczną, m. in. :

• panele fotowoltaiczne- Termiczne (PV/T).

Z najważniejszych wskaźników wykorzystania OZE

A) Ile energii pierwotnej ( dostawa energii - po stronie podaży) zapotrzebowanie na energię końcową (na terenie/na miejscu). Różnica pomiędzy źródłowej i terenowej (na miejscu) energii, jest istotnym pojęciem, aby zrozumieć charakterystykę energetyczną układu (budynków,…itd)

B) Redukcja emisji gazów cieplarnianych Najczęstszym kryterium używanym dla przeprowadzenia oceny ekologicznej urządzeń i układów grzewczych jest :

* Zużycie energii pierwotnej lub/i * Ekwiwalentna emisja CO2

•

Ślad węglowy:

Co oznacza pojęcie „Carbon Footprint” ślad węglowy i jak należy rozumieć jego funkcję dla środowiska? ślad węglowy to całkowita ilość CO2 i innych gazów cieplarnianych emitowana w trakcie całego cyklu życia procesów i produktów, wyrażona jest w gramach ekwiwalentach CO2 na kilowatogodzinę (gCO2ek/kWh), który oprócz CO2 dotyczy również innych GHG (gazów cieplarnianych) , wywołujących efekt globalnego ocieplenia”.

• Układ hybrydowy

Co to znaczy hybrydowe systemy energii odnawialnej ? (Hybrid Renewable Energy system)

• System hybrydowy energii składa się zwykle z dwóch lub więcej odnawialnych źródeł energii wykorzystanych razem w celu stworzenia bardziej efektywnego systemu oraz zapewnienia lepszej równowagi w zaopatrzeniu w energię. (Technologie pomostowe, układy mieszane).

• Systemy hybrydowe : Posiadają dwa rodzaje różnych komponentów wykonujących zasadniczo tę samą funkcję.

• Hybrydowe systemy energii odnawialnej stają się popularne w zasilaniu strefy generacji ze względu na postęp w technologii energii odnawialnej i wzrost cen produktów

ropopochodnych.

• Który z tych komponentów można wykorzystać i kiedy?

1) Te, które zaspokajają popyt / zapotrzebowanie

2) które maksymalizują efektywność Koszty !! i minimalizują Wpływ na środowisko (CO2..) 3) które zapewniają zrównoważoną i długoterminową wydajność

• Nowe podejście do projektowania obecnie instalacji hybrydowych wiąże się ze zwróceniem baczniejszej niż dotychczas uwagi na rolę magazynowania energii i racjonalizacji użytkowania energii oraz wykorzystaniu i urynkowieniu OZE.

• Hybrydowe systemy zasilania są doskonałym źródłem energii w miejscach, gdzie dostęp do standardowej sieci energetycznej jest utrudniony lub wręcz niemożliwy.

• System może być zintegrowany z budynkiem lub zaprojektowany jako urządzenie wolnostojące.

Energetyka Słoneczna

Dlaczego ? Słońce jest czystym i niewyczerpalnym źródłem energii, które jest w stanie bez problemu zaspokoić energetyczne potrzeby wszystkich mieszkańców Ziemi (wystarczyłoby zabudować 3%

powierzchni Sahary). Może być przetworzona w inne formy energii , Energia słoneczna jest bezpłatna, a jej wykorzystanie coraz bardziej efektywne.

ZALETY INSTALACJI SOLARNYCH:

– Ekologiczność (brak emisji CO2 i SOx i NOx )

– Nieograniczone zasoby energii, wszechobecność jej dostępu, – Możliwość bezpośredniej konwersji na inne formy energii,

– W przyszłości możliwość uzyskania odliczeń ze względu posiadanie ekologicznych źródeł energii WADY:

– Wyższe w stosunku do kotłowni konwencjonalnych koszty inwestycyjne – Instalacja ogniw zajmuje rozległe obszary

– Trudność korzystania z tego źródła energii wynika m. in. ze zmienności dobowej i sezonowej promieniowania słonecznego i również mała gęstość dobowa strumienia energii promieniowania słonecznego.

- Roczny strumień energii promieniowania słonecznego docierający do powierzchni polski to 1123 [EJ]

Nawet gdybyśmy wzięli pod uwagę tylko tereny zamieszkane (kolektory słoneczne głównie na dachach), to i tak podaż energii promieniowania słonecznego w Polsce przekracza krajowe zapotrzebowanie na energię. To dobry punkt wyjścia do wykorzystania energii słonecznej. - Energia słoneczna stanowi ogromny potencjał do wykorzystania. Szacunkowo jej ilość docierająca w ciągu roku na powierzchnię kuli ziemskiej, przekracza 15.000 razy roczne potrzeby ludzkości, światowe roczne zapotrzebowanie na energię.- Dla samego obszaru Polski, globalne nasłonecznienie dostarcza 300 razy więcej energii niż tego potrzebujemy.

Krótka charakterystyka rozkładu spektralnego

Promieniowanie słoneczne jest promieniowaniem elektromagnetycznym o długości fal od około 300Do 2500 (nm) nanometrów i niesie w sobie zróżnicowaną ilość energii. Tylko część tego promieniowania o długości fali (350 -700 nm) lub (0,35-0,70 mm) to zakres światła widzialnego . Spektrum światła słonecznego: 7% (300 – 400 nm) nadfiolet , 46% (350-700 nm) widzialny, 47% (700 – 2500 nm) podczerwień.

Energia słoneczna w budynkach

Kolektor(y) słoneczny(e) jest(są) jednym z etapów opracowywania budynku od projektowania począwszy. Dotyczy to : Ścian zewnętrznych, fasad, skosów, dachów, itp. Energia słoneczna w budynkach = nowe podejście do energetyki słonecznej

Aktywne wykorzystanie energii słoneczne

W specjalnie do tego celu skonstruowanych urządzeniach lub instalacjach. Są to tak zwane aktywne systemy wykorzystania energii słonecznej. Systemy te, w zależności od temperatury czynników oraz od roli, jaką wykonują w transferze energii dzielą się na :

- Niskotemperaturowe (np. kolektory słoneczne),

- Wysokotemperaturowe (np. farmy i elektrownie słoneczne),

- Wspomagające (np. magazyny energii, pompy ciepła, diody cieplne…inne)

•

Cele słonecznych programów w najbliższym okresie

- produkcji energii elektrycznej z systemów fotowoltaicznych, - słonecznego ogrzewania wody - termalne aplikacje ,

- Energia elektryczna z koncentracji - systemów solarnych…itd.

• Długoterminowe cele:

- do 2020 i dalej celem solarnych programów jest obniżenie kosztów energii słonecznej, aby były one konkurencyjne do systemów wykorzystujących paliwa kopalne.

- Jednym z głównych problemów - magazynowanie energii słonecznej (elektrycznej i cieplnej) który jest w trakcie opracowywania.

Technologie słoneczne

• Pasywne: dotyczą projektu architektonicznego budynku dostosowanego do lokalnych warunków mikroklimatycznych, odpowiednie usytuowanie budynku, właściwa orientacja, prawidłowe ukształtowania najbliższego otoczenia budynku.

• Podgrzewania wody: Technologie te wykorzystania energii słonecznej w celu zapewnienia ciepłej wody dla domów i firm

• Proces ogrzewania słonecznego i chłodzenie: Technologie te wykorzystują energię słoneczną do ogrzewania lub chłodzenia obiekty handlowe i przemysłowe.

• Technologie koncentrujące : Te technologie wykorzystują energię słoneczną w celu zapewnienia energii elektrycznej dla dużych elektrowni.

• Fotowoltaiczne (ogniwa słoneczne) : Technologie te konwertują bezpośrednio światła słonecznego na energię elektryczną do zasilania domów i przedsiębiorstw.

Udział energii słonecznej

• Każdego dnia dociera do naszej planety znaczna ilość energii słonecznej.

• Moc promieniowania w danym miejscu zależy od temperatury powierzchni słońca, odległości ziemi od słońca, warunków pogodowych i przenikania przez atmosferę (zjawiska rozproszenia, odbicia i pochłaniania).

• Zarówno w zimie, jak i w lecie moc promieniowania padającego na powierzchnię prostopadłą do kierunku promieniowania wynosi około 1000 [W/m²].

Rejonizacja obszaru Polski pod względem możliwości wykorzystania energii słonecznej.

Moc promieniowania w danym miejscu zależy od temperatury powierzchni słońca, odległości ziemi od słońca, warunków pogodowych i przenikania przez atmosferę (zjawiska rozproszenia, odbicia i pochłaniania).

Geometria słoneczna : Energia Promieniowania Słonecznego

1-

Promieniowanie słoneczne całkowite

To jest chwilowa moc promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni ziemi, zależna w znaczącym stopniu o stanu atmosfery (Zjawiska w ziemskiej atmosferze).

Stała słoneczna : Jest ona wartością gęstości strumienia energii promieniowania słonecznego na powierzchni stratosfery i wynosi 1,366 kW/m² (jest to mała gęstość strumienia ciepła).

Albedo Ziemi :

• Albedo to stosunek światła promieniowania odbitego od przedmiotu, do całkowitego światła docierającego do niego.

• Wartość albedo waha się : od 0 (brak światła odbitego) do 1 (całe światło zostało odbite) lub wartość ta może być wyrażana w procentach (%).

Albedo Ziemi:

- Średnie albedo naszej planety wynosi około 0,3. Oznacza to, że 30% światła słonecznego docierającego do Ziemi jest oddawane z powrotem w przestrzeń kosmiczną.

- Nie oznacza to jednak, że w każdym miejscu na ziemi jest jednakowe: największe odbicie występuje tam gdzie występuje lód lub śnieg, natomiast najmniejsze nad oceanami.

2- Usłonecznienie h/rok

Usłonecznienie określa liczbę godzin bezchmurnych w ciągu roku, gdy promieniowanie słoneczne dociera bezpośrednio do powierzchni ziemi.

- Dla potrzeb doboru instalacji solarnych nie jest to istotny parametr, gdyż w zasadzie jest on ujęty w wartości globalnego nasłonecznienia (kWh/m²rok), dla danego rejonu.

- Usłonecznienie dla Polski wynosi przeciętnie od 1400 do 1700 godzin rocznie , w zależności od lokalizacji.

3-

Globalne nasłonecznienie

- Nasłonecznienie jest najważniejszym parametrem opisującym energię promieniowania Słonecznego , ponieważ wyraża energię [kWh] docierającą do powierzchni ziemi [m²] w ciągu roku.

Przyjmując średnią wartość nasłonecznienia

1 – 8,5 [kWh/m².day]

Wartość ciepła 1 litr oleju opałowego = 10 [kWh] Czyli 1 [kWh] wymaga 0,1 [litra] OP 0,1x365 = 36,5 lit. - 0,85x365 = 310,3 lit , Mając liczbę słoneczne dni (np. 280),

możemy pomnożyć przez średnią wartość natężenia promieniowania słonecznego i będąc w kraju który ma GN 5,5 [kWh/m².day] . Możemy oszczędzać 0,55 litr oleju opałowego czyli rocznie będzie :

(280 x 0,55= 154 litr)

Oleju opałowego wykorzystując jeden metr kwadratowy kolektora słonecznego Ile zmniejsza emisję CO2 ! spalania 1 litra oleju napędowego emituje 2,7 [kg CO2] :

Jak wgląda porównanie

efektywności przejmowania energii promieniowania słonecznego z 1 m² powierzchni w różnych technologiach wykorzystania OZEPorównanie różnych technologii OZE do ogrzewania i chłodzenia budynków oraz przygotowania ciepłej wody pod względem:

• Dyspozycyjność i stopień pokrycia % (w małej czy dużej instalacji !!) w zakresie ogrzewania i ciepłej wody, chłodzenia…

• Wpływ na emisję zanieczyszczeń

Obliczenie wielkości systemu solarnego

• Dzienne zapotrzebowania na c.w.u

• Roczna moc ogrzewania – (Jeżeli wymagane są dodatkowe wsparcia ogrzewania)

• rodzaj kolektora

•orientacji kolektora

Wielkości systemu solarnego :

- Decydując się na budowę instalacji układu kolektorów słonecznych musimy sobie odpowiedzieć na wiele pytań zarówno natury technicznej jak i ekonomicznej.

- Należy zdecydować się na określony schemat technologiczny, wybrać odpowiedni typ urządzeń, oszacować powierzchnię kolektorów (lub paneli PV), pojemność zasobnika i rodzaj oraz wielkość uzupełniającego źródła ciepła.

Kroki do Projektowania instalacji solarnych (termicznych)

 Parametry geometryczne kolektora

 Wpływ orientacji i pochylenia kolektora na uzysk energii – Współczynniki korekcyjne

 Sprawność kolektorów

 Zespół pompowy (stacja pompowa)

 Zasobnik(i) solarny(e)

 Układ regulacji pracą instalacji słonecznej

1- temperatura robocza (eksploatacyjna) kolektorów:

- niskotemperaturowe

- Elektrownia słoneczna (wysokotemperaturowe) Zakres przemysłowego ciepła 90 ^oC – 450 ^oC 2-

kolektory:

Najważniejsze i najdroższe zarazem podzespoły instalacji słonecznej grzewczej to kolektory słoneczne, które w zależności od czynnika przepływającego przez kolektor, kolektory dzieli się na rodzaje: - cieczowe, - powietrzne,

a ze względu na budowę możliwy jest podział na typy: - płaskie, Próżniowe , skupiające

Z punktu widzenia budowy i procesów produkcji i montażu kolektorów słonecznych wyróżnić w nich można następujące komponenty:

- absorber, - warstwa izolacyjna, - przesłona, - obudowa.

Gdzie instalować kolektory

Kąt nachylenia



Azymut



- przy płaszczyźnie kolektora zorientowanej na południe azymut = 0°.

- Ponieważ napromieniowanie jest najintensywniejsze w porze południowej, kolektor winien być zorientowany możliwie na południe. Dobre wyniki uzyskuje się jednak także przy odchyłkach azymutu do 15° na wschód lub zachód.

- Konieczność większych odchyleń można skompensować niewielkim zwiększeniem powierzchni kolektorów.

konwersji energii słonecznej w kolektorach słonecznych

• Prosta metoda do konwersji zainstalowanej powierzchni kolektora słonecznego lub roczna produkcja energetyczna kolektora Czyli : Powierzchni kolektora (wejście) i Roczna produkcja energetyczna (wyjście) → Roczna wytwarzanie ciepła = co wychodzi z kolektorów

Sprawność optyczna

~

85% sprawności optycznej, a bez przeszklenia (np. „maty” dla podgrzewu wody basenowej) nawet powyżej 90%.

Sprawność kolektora

• Sprawność kolektora słonecznego w prostym ujęciu oznacza jaką wydajność cieplną (W/m²) wytwarza on chwilowo w odniesieniu do promieniowania słonecznego (W/m²)

• Jeśli np. promieniowanie słoneczne wynosi 800 W/m², a wydajność kolektora w tym samym momencie jest 600 W/m² a jego sprawność wynosi 75%

• Sprawność kolektora jest wartością silnie zmienną w czasie i zależną od kilku czynników jak :

• 1- Przede wszystkim zależy od różnicy temperatur powierzchni kolektora i otoczenia

• Kolektory przy nagrzewaniu się oddają ciepło otoczeniu przez przenikanie cieplne, promieniowanie i konwekcję (ruch powietrza).

• Straty te uwzględniają współczynniki strat k1 i k2 (Zależne są one od różnicy temperatur pomiędzy absorberem a otoczeniem).

•

Sprawność chwilowa kolektora termicznego

• Dla idealnego kolektora (k1 i K2 = 0)

• Wykres sprawności byłby linią poziomą - im większe współczynniki, tym bardziej pochyły będzie wykres sprawności kolektora słonecznego

Sprawność chwilowa kolektora słonecznego wzór obliczeniowy

• Sprawność chwilowa kolektora słonecznego termicznego określana jest przez wzór :

Gdzie : η0 sprawność optyczna, K1 współczynniki straty ciepła liniowych (W/m²K); K2 współczynniki straty ciepła kwadratowych (W/m²K²), T różnica temperatur pomiędzy absorberem a otoczeniem kolektora słonecznego, Eg Promieniowanie słoneczne całkowite (W/m²) (natężenia promieniowania słonecznego)

Duże instalacje słoneczne w porównaniu z małymi

• Jak rozgraniczyć lub rozróżniać małe i duże instalacje słoneczne?

• Nie ma jednoznacznie ustalonej granicy, która by mówiła, czy instalacja jest jeszcze mała czy może zalicza się już do dużych.

• Źródła są dość rozbieżne w tej kwestii i podają wartości od :

• 30 [m²] przez 50 [m²] aż do 100 [m²] w zależności od powierzchni i zastosowanych kolektorów słonecznych To jednak NIE ilość kolektorów, ale sposób magazynowania ciepła jest głównym elementem rozgraniczającym te instalacje.

Wymiarowanie instalacji solarnych

1. Kolektor słoneczny, 2.układ pompowy, 3. zasobnik(i) oraz 4. Regulator(y) , sterownik(i)

To są głównymi elementami instalacji solarnej i ich parametry powinny ze sobą optymalnie współgrać. Natomiast pozostałe elementy instalacji powinny tę współpracę wspierać.

Podstawowymi wielkościami mającymi wpływ na parametry instalacji solarnej są:

• Wskaźniki pokrycia solarnego : Jest to stosunek solarnej energii użytecznej do całkowitych potrzeb energetycznych związanych z przygotowaniem ciepłej wody użytkowej . Podaje on, ile procent potrzeb energetycznych związanych z przygotowaniem c.w.u. zaspokaja instalacja solarna średnio w ciągu roku.

• Sprawność systemu solarnego

:

.

Zjawisko stagnacji (Temperatura stagnacji) a sprawność kolektora słonecznego

• Stagnacja jest zjawiskiem naturalnym, w przypadku gdy występuje duże nasłonecznienie, a użytkownik instalacji solarnej nie korzysta z energii słonecznej.

• W takiej sytuacji temperatura ciepłej wody użytkowej w zasobniku osiąga wartość maksymalną, a regulator nie ma stosowanych opcji zabezpieczających lub napięcia zasilającego.

• Stan stagnacji kolektora słonecznego następuje w momencie, gdy straty ciepła są równoważne wydajności cieplnej. Sprawność wynosi wtedy zero (na wykresie punkt tstg).

• Dzieje się tak przy braku odbioru ciepła z kolektora oraz braku przepływu czynnika grzewczego przy dużym promieniowaniu słonecznym.

• Temperatura stagnacji jest określana dla warunków słonecznego dnia przy promieniowaniu słonecznym 1000 [W/m² ] i temperaturze zewnętrznej +30 [^oC].

• Jest to temperatura mierzona na powierzchni absorbera kolektora słonecznego, a zatem będzie ona zależna przede wszystkim od :

• właściwości szyby (przepuszczalności promieniowania słonecznego),

• właściwości absorbera (absorbcja promieniowania słonecznego, emisyjność ciepła) oraz

• izolacji cieplnej obudowy kolektora.

• Tak więc im wyższa będzie temperatura stagnacji, tym krzywa sprawności będzie miała wyższy przebieg.

Badanie i certyfikacja kolektora słonecznego: Wymagane są następujące badania:

1. Ciśnienie wewnętrzne w absorberze (patrz PN-EN 12975-2:2007, 5.2);

2. Odporność na wysoką temperaturę (patrz PN-EN 12975-2:2007, 5.3);

3. Ekspozycyjność (patrz PN-EN 12975-2:2007, 5.4);

4. Zewnętrzny szok termiczny. Można połączyć z badaniem odporności na wysoką temperaturę lub badaniem ekspozycyjności (patrz PN-EN 12975-2:2007, 5.5);

5. Wewnętrzny szok termiczny. Można połączyć z badaniem odporności na wysoką temperaturę lub badaniem ekspozycyjności (patrz EN PN-EN 12975-2:2007, 5.6);

6. Przeciekanie wody deszczowej, dotyczy tylko kolektorów z osłonami (patrz PN-EN 12975-2:2007, 5.7);

7. Wytrzymałość (patrz PN-EN 12975-2:2007, 5.9);

8. Charakterystyka cieplna (patrz PN-EN 12975-2:2007, Rozdział 6);

9. Odporność na zamarzanie, tylko w przypadkach określonych w PN-EN 12975-2:2007, 5.8);

10. Temperatura stagnacji (patrz PN-EN 12975-2:2007, Załącznik C). Można połączyć z badaniem odporności na wysoką temperaturę lub badaniem ekspozycyjności;

11. Przegląd końcowy (patrz PN-EN 12975-2:2007, 5.11).

Wysokotemperaturowe kolektory skupiające kolektory skupiające

• Istotnym parametrem pracy dla skupiających kolektorów słonecznych jest wysoki stopień koncentracji zwierciadła skupiającego.

• Ogólnie, im wyższy jest stopień koncentracji lustra, tym większą temperaturę może wytworzyć kolektor słoneczny.

• We współczesnej technice znane są różne typy kolektorów skupiających.

Skoncentruje energii słonecznej dzięki zastosowaniu luster i soczewek

• Współczynnik stężenia (koncentracji, lub "liczba słońca") może być większa niż 1000.

• Systemy mogą być małe: na przykład kuchenka słoneczna .... lub duże:

- Wytwarzanie energii elektrycznej w skali użytkowej (do 900 MW zaplanowane) - Piecowe temperatury do 3800 [^oC].

• Istotnym parametrem pracy dla skupiających kolektorów słonecznych jest wysoki stopień koncentracji zwierciadła skupiającego.

• Ogólnie, im wyższy jest stopień koncentracji lustra, tym większą temperaturę może wytworzyć kolektor słoneczny.

• We współczesnej technice znane są różne typy kolektorów skupiających.

• Skoncentruje energii słonecznej dzięki zastosowaniu luster i soczewek

• Współczynnik stężenia (koncentracji, lub "liczba słońca") może być większa niż 1000.

• Systemy mogą być małe: na przykład kuchenka słoneczna .... lub duże: jak Wytwarzanie energii elektrycznej w skali użytkowej

-

Podstawowe typy kolektorów słonecznych do Wytwarzania energii elektrycznej

• Kolektory Paraboliczne

• Kompaktowe reflektory liniowe Freznela

• Piece słoneczne

• Naczynie/talerzy paraboliczne i silnik

• Centralne odbiorniki słoneczne

• koncentrator soczewki

WYSOKOTEMPERATUROWE kolektory ale jakie !!

Zdecentralizowane (Paraboliczne, pole absorberów, Farmy słoneczne): Zwany też parabolicznym przepływowym koncentratorem, w którym czynnik roboczy przepływa kolektorem przez szereg koncentratorów płaskich, parabolicznych lub rynnowych, tworzących tzw. Farmy słoneczne.

Scentralizowane (wieżowe lub talerzowe, kolektor centralny, Pola koncentratorów, Elektrownie słoneczne): wieżowy lub talerzowy, w którym pole heliostatów w postaci luster rozmieszczonych na znacznym obszarze lub talerz koncentrują promieniowanie słoneczne na jednym centralnym kolektorze umieszczonym na wieży lub ognisku talerza.

Dlaczego technologia koncentracji/skupiania energii promieniowania słonecznego

- Może być zintegrowana z konwencjonalnych elektrowni cieplnych.

- Zapewnia ciągłą zdolność (termiczne magazynowanie)

- Służy różne rynki (pod względem mocy, zdalne sterowanie, ciepło, woda) - Ma niższe koszty energii elektrycznej (słonecznej)

- Posiada krótki czas zwrotu z inwestycji energii.

- Wykorzystuje największe odnawialnych zasobów na świecie.

Energia Elektryczna z energii cieplnej słońca

1- Odbieranie i skoncentrowanie promieniowania słonecznego z możliwością minimalnego rozpraszania, zapewniającego maksymalną stabilność i przebywania na słońcu. Zawiera zwierciadła i konstrukcję nośną z systemem śledzenia promieniowania słonecznego.

• 2- Zbiera skoncentrowane promieniowanie słoneczne i zamienia go w energię cieplną.

• 3- Prowadzi energię cieplną z kolektorów do systemu zasilania. Zawiera połączenia ze strukturą rurociągów i płynami przenikania ciepła.