ENERGIA ODNAWIALNA

1

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

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

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:

2

 - 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?

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?

3 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

4

• 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

5

 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

6

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]

7

• 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]

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

8

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

9

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:

10 - 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

11

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?

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

12

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

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)

13

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 (Carbon footprint) to całkowita ilość CO2 i innych gazów

14

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.

Promieniowanie słoneczne jako źródło energii: roczna energia słoneczna docierająca ziemię

5.497.180.000.000.000.000.000.000 [J]~ 5.550.000 [EJ] w postaci promieniowania podczerwonego i widzialnego 5.497 x 10²¹ [J] = 5.497 [Zetta J]

- 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

Aktywne wykorzystanie energii słoneczne

15

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

będą promowane rozwiązania zwiększające wykorzystanie energii słonecznej poprzez zmniejszenie kosztów funkcjonowania systemu energii słonecznej w następujący sposób :

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

- Energia elektryczna z koncentracji - systemów solarnych…itd.

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)

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.

16

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

Jak wgląda porównanie

efektywności przejmowania energii promieniowania słonecznego z 1 m² powierzchni w różnych technologiach wykorzystania OZE Porównanie 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

Technologia zero obszarowa – nie wymagająca dodatkowych powierzchni, inaczej wykorzystująca różne powierzchnie np. ściany, dachy,….ekrany akustyczne

Wielkości systemu solarnego :

1- temperatura robocza (eksploatacyjna) kolektorów:

- niskotemperaturowe

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

kolektory:

- cieczowe, - powietrzne,

17

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.

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 róźne 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]

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

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

sprawności optycznej oraz współczynników start ciepła K1 i k2.

• 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

18

• Sprawność chwilowa kolektora słonecznego określana jest przez wzór :

Gdzie : η₀ sprawność optyczna, K₁, K₂ straty ciepła liniowych (W/m²K)

T różnica temperatur pomiędzy absorberem a otoczeniem kolektora słonecznego Eg Promieniowanie słoneczne całkowite (W/m²) (natężenia promieniowania słonecznego)

Zasada działania/efekt fotowoltaiczny

• Gdy promieniowanie słoneczne (fotony) uderza w ogniwo słoneczne, elektrony wybijane są luźne z atomów w materiale półprzewodnikowym.

• Jeżeli przewody elektryczne są dołączone do pozytywnych i negatywnych stron, tworzących obwód elektryczny, elektrony mogą być przechwytywane w postaci prądu elektrycznego.

Rodzaje instalacji PV

• - Stacjonarna

• - Nadążna, śledząca (sun tracking)

• - Samodzielna (off grid) oddalone od sieci lub nie podłączonych do sieci

• - Dołączona do sieci elektrycznej (in grid –grid tie, grid connected)

• - Moduły PV/T (ciepło i prąd) fotowoltaiki i kolektora słonecznego, czyli MIX energetyczny

• - Zintegrowana z budynkiem (BIPV) lub systemy fotowoltaiczne montowane na budynkach (BAPV) (Building Applied / Attached Photovoltaics)

Instalacji PV /T

• Wzrost wydajności ogniwa nawet o 25% w stosunku do tradycyjnego modułu w tym układzie . Dłuższa żywotność struktury fotowoltaicznej

• Zastosowanie w podgrzewaniu ciepłej wody użytkowej

• Wspomaganie centralnego ogrzewania

• Oszczędność powierzchni- jeden moduł w miejsce dwóch

• Niższy koszt instalacji systemu

Energetyka Wiatrowa

Energetyka wiatrowa:

- Moc elektrowni wiatrowych jest zależna od prędkości wiatru, w wielu regionach warunki klimatyczne nie sprzyjają wykorzystywaniu energii wiatru.

Elektrownia wiatrowa

- Energia elektryczna uzyskana z energii wiatru jest uznawana za ekologicznie czystą, gdyż, pomijając nakłady energetyczne związane z wybudowaniem takiej elektrowni, wytworzenie energii nie pociąga za sobą spalania żadnego paliwa.

- Praca elektrowni wiatrowych powoduje jednak nietypowe i trudne do oceny oddziaływanie na środowisko.

19

Siłownie wiatrowe:

Ocenia się, że około 1-2% energii słonecznej dochodzącej do Ziemi ulega przemianie na energię kinetyczną wiatru, stanowi to 2700 TW. 25% tej energii przypada na stumetrową grubość warstwy powietrza atmosferycznego otaczającego bezpośrednią powierzchnię Ziemi. Jeśli uwzględni się różne rodzaje strat, oraz możliwości rozmieszczenia instalacji wiatrowych, mają one potencjał energetyczny o mocy 40 TW.

• Energia wiatru to przekształcona forma energii słonecznej.

• Wiatr jest wywołany przez różnicę w nagrzewaniu lądu i mórz, biegunów i równika, czyli przez różnicę ciśnień między różnymi strefami cieplnymi.

Energia wiatru jest przekształconą formą energii słonecznej i powstaje dzięki różnicy temperatur mas powietrza, spowodowanej nierównomiernym nagrzewaniem się powierzchni Ziemi.

Dlatego jak długo kula ziemska się kręci a słońce świeci, tak długo będzie istniał Wiatr, Stąd energia wiatrowa jest energią odnawialną.

Elektrownia wiatrowa Jak to działa?

- Ogólna zasada wytwarzania energii z wiatru jest oparta na zasadzie działania prądnicy. Gdy wiatr trafia na opór w postaci łopaty rotoru, energia kinetyczna wiatru zamieniana jest na pracę mechaniczną w postaci ruchu obrotowego wirnika.

- Energia obrotowa wirnika przenoszona jest za pomocą wału i przekładni do generatora, który przekształca ją w energię elektryczną. Nowoczesne elektrownie wiatrowe wykorzystują zaawansowane technologie, oparte na doświadczeniach przemysłu lotniczego.

Główne elementy turbin wiatrowych to:

- Fundament,

- Wieża, gondola, łopaty (z regulacją kąta ustawienia),

- Generator, skrzynia przekładniowa, konwerter, transformator, układ hamowania, układ kontroli i sterowania.

W jaki sposób siła wiatru jest przetwarzana na czystą energię?

• Wiatr wieje prostopadle do łopat wirnika, sprawiając, że wirnik porusza się/obraca się.

• Energia łopat wirnika zostaje przeniesiona do układu napędowego znajdującego się w gondoli.

• Układ napędowy dostosowuje prędkość wirnika do właściwej prędkości obrotowej generatora.

• Generator przetwarza energię mechaniczną na energię elektryczną, a następnie konwerter ustawia częstotliwość na wartość 50 Hz (w Europie) [60 Hz (w USA)]

• Energia elektryczna dostarczana jest do transformatora, który zwiększa napięcie wymaganego napięcia sieci dystrybucji.

Typy elektrowni wiatrowych :

• Zastosowanie (przydomowe lub przemysłowe), Do zastosowań przydomowych na potrzeby własne użytkownika, najczęściej montowany w pobliżu odbiorców energii, służących do wytworzenia i magazynowania energii elektrycznej dla celów jej użycia w jednym lub kilku domach.

• Moc (mikro, małe i duże)

• Lokalizację (lądowe i morskie).

Farma wiatrowa:

20

• W ustawodawstwie polskim farmą wiatrową określana jest jednostka wytwórcza lub zespół tych jednostek wykorzystujących do wytwarzania energii elektrycznej energię wiatru, przyłączonych do sieci w jednym miejscu przyłączenia, zwykle jest to instalacja złożona z wielu turbin wiatrowych. Farmy wiatrowe mogą być lokowane na lądzie lub poza lądem.

Elektrownie wiatrowe lub turbiny wiatrowe mogą być lokalizowane pojedynczo lub w grupach zwanych farmami lub parkami wiatrowymi.

Morskie Farmy wiatrowe (off shore):

• Wiatry wiejące nad morzem są : stabilniejsze i silniejsze niż nad lądami, co umożliwia stosowanie niższych masztów i uzyskanie większej efektywności urządzeń.

• Uzasadnia to budowanie farm wiatrowych na dnie morskim, mimo wyższych kosztów infrastruktury i utrzymania.

Instalowanie farm na morzu (off shore) jest obciążone większymi kosztami inwestycji i eksploatacji, ale wolne od wielu ograniczeń stawianych farmom lądowym. Do głównych zalet należą:

• Duża powierzchnia, Korzystniejsze warunki wietrzne, Odległość od osiedli ludzkich wystarczająca dla zmniejszenia potencjalnych oddziaływań.

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 Watów (W) mocy. Używa się ich najczęściej do ładowania baterii akumulatorów stanowiących zasilanie obwodów wydzielonych

• Małe elektrownie wiatrowe to nieco większe modele o mocy do 50 kW. Modele z tej grupy mogą zapewniać energię elektryczną w pojedynczych gospodarstwach domowych, a nawet w małych firmach

•

Wydajność elektrowni wiatrowych:

• Aby uzyskać 1 [MW] mocy, wirnik turbiny wiatrowej powinien mieć średnicę około 55 [m].

• W rzeczywistości elektrownie wiatrowe pracują ok. 1500–2000 godzin rocznie, tj. trzykrotnie krócej niż siłownie konwencjonalne i atomowe.

•

.

Według IMGW (Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej) suma energii wiatru na powierzchnię 1 m² wirnika wiatraka w Polsce rocznie wynosi netto 1 MW, i to zmniejsza emisji CO2 o 2780 ton/rok . Zasoby energii wiatru są mierzone częstością występowania prędkości wiatru w zadanych przedziałach prędkości.

Zalety elektrowni wiatrowych:

 czysta ekologia, czyste źródło odnawialnej energii

 brak zanieczyszczeń środowiska

 zmniejszają emisję CO2 do atmosfery,

 możliwość zamontowania turbiny w miejscu oddalonym od krajowej sieci energetycznej,

 zmniejszenie kosztów energii elektrycznej przy turbinie w gospodarstwie domowym.

21

Wady elektrowni wiatrowych:

 Zależność od wiatru, cykliczność pracy (z powodu zmiennej prędkości wiatru)

 Wysokie koszty inwestycji i eksploatacji i utrzymania

 Zajmuje rozległe obszary stracone dla rolnictwa

 Hałas, cienie i wibracje (efekty akustyczne generowane przez łopaty)

 Zakłócenia komunikacji elektromagnetycznej,

 Wpływ na krajobraz (szczególnie farmy wiatrowe), efekty wizualne, problemy z widocznością

 Wpływ na zdrowie ludzkie , Wpływ na zwierzęta (zagrożenie dla ptaków), wpływ na mikroklimat

 Awarie i wypadki

Parametry pracy siłowni wiatrowych:

Prędkość startową - jest to prędkość niezbędna do uruchomienia turbiny i produkcji przez nią energii elektrycznej.

Prędkość nominalna - jest to prędkość wiatru przy której turbina osiąg swoją moc nominalną.

Prędkość zatrzymania - jest to prędkość wiatru przy której system kontrolny turbiny zatrzymuje się ze względu bezpieczeństwa, najczęściej prędkość ta ustalana jest na 25 m/s,

Rodzaje Turbin

1- Turbiny wiatrowe o poziomej osi obrotu HAWT. Turbiny HAWT (Horizontal Axis Wind Turbine) - czyli turbiny o poziomej osi obrotu są najbardziej powszechnym rodzajem turbin.

2- Turbiny wiatrowe o pionowej osi obrotu (VAWT - Vertical Axis Wind Turbine) :nie są powszechnie stosowane i stanowią zaledwie niewielki procent wszystkich turbin wiatrowych.

3- Turbina Darrieus'a

• W roku 1931 francuski konstruktor Darrieus opatentował wirnik nazwany od jego nazwiska wirnikiem H-Darrieus.

Energia strumienia powietrza (wiatru):

• Energię kinetyczną strumienia powietrza E przepływającego laminarnie przez powierzchnię A w czasie t określa się wzorem:

E = ½ m v

= ½ (A v t

) v

= ½ A t

v

gdzie :

m - masa strumienia powietrza w [kg] t - czas w [s], V - prędkość strumienia powietrza w [m/s],  - gęstość powietrza w [kg/m³]

Prawo Betza:

Prawo Betz'a mówi, że maksymalna teoretyczna sprawność konwersji mocy wiatru na moc mechaniczną wynosi 59,3% , uwzględnieniem strat aerodynamicznych czyli sprawność elektromechaniczną . Zgodnie z II zasadą dynamiki Newtona moc odbierana od wiatru przez wirnik będzie równa

: P = (1/2) m (v

- v

)

22

Turbina wiatrowa konwertuje 70% limitu Betza w energię elektryczną. Więc, współ-czynnik Mocy Cp tej turbiny wiatrowej będzie :

0,7 x 0,59 = 0,41

To jest rzeczywiście bardzo dobry współczynnik mocy

• Różnica w prędkościach wiatru jest miarą przetworzonej energii kinetycznej obracającej rotorem oraz podłączonego generatora energii elektrycznej.

• Współczynnik mocy Cp osiąga swe maksimum gdy prędkość V2 za wirnikiem stanowi 1/3 prędkości V1 z przodu rotora.

Mała Energetyka Wiatrowa

Małe turbiny wiatrowe (MTW) w znaczący sposób mogą wzbogacić lokalne systemy wytwarzania koniecznych / użytecznych form energii, i mogą przyczyniać się do rozwoju lokalnych inicjatyw gospodarczych i lokalnego biznesu. Wpisują się w koncepcje inteligentnych energetycznych sieci przyszłości (Smart grid). Ograniczenia lokalizacji – niestety ograniczony do miejsc wietrznych (średnioroczna prędkość wiatru > 5m/s ).

- Technologia umożliwia lokalizacje na terenie zurbanizowanym. Dostępność miejsc lokalizacji – tysiące m2 dachów - Wykorzystanie struktur budynków by zwiększyć potencjał wiatru w miejscu lokalizacji – struktura aerodynamiczna budynków może kierować i koncentrować strumienie wiatru na turbiny, - Konsumpcja energii w miejscu lokalizacji – unikanie inwestycji w infrastrukturę energetyczną.

Dlaczego magazynować energię?

Magazynowanie energii stanowi ważny element rynkowego podejścia do równoważenia popytu i podaży energii, przy jednoczesnym zapewnieniu niezawodności, efektywności oraz bezpieczeństwa dostarczania energii .

Magazynowanie energii jest Szeroko poruszany temat poszanowania energii, zrównoważonego rozwoju i redukcji emisji CO2 w ostatnich latach powodują wdrażanie coraz bardziej efektywnych technologii pozyskiwania energii odnawialnej.

Dlaczego musimy magazynować energię?

• Prognoza zużycia energii pierwotnej w świecie i problem wystarczalności światowych zasobów podstawowych nośników energii pierwotnej [lata]

• W praktycznych zastosowaniach OZE najpoważniejszym problemem jest sezonowy i losowy charakter źródeł energii odnawialnej.

• Wzajemne dopasowanie wydajności źródła energii do również zmiennego zapotrzebowania na energię to właściwie jest problem efektywnego magazynowania energii.

Sposoby akumulacji energii:

– Magazynowanie energii mechanicznej – magazynowanie energii cieplnej i chemicznej

– Magazynowanie z wykorzystaniem procesów elektrochemicznych, procesów biochemicznych

• Wykorzystanie pojemności cieplnej materiałów (woda, kamienie, tradycyjne materiały budowlane) i efektów cieplnych przemian fazowych

• Wykorzystanie efektów cieplnych reakcji chemicznych

podział systemów magazynowania ciepła:

23 Wykorzystujące ciepło Właściwe

Wykorzystujące ciepło przemian fazowych

Wykorzystujące Reakcje termochemiczne Bez sorpcji – absorpcyjne - adsorpcyjne