1. Wymienić i krótko scharakteryzować dostępne w Polsce odnawialne źródła energii
Biomasa – to substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które są specjalnie produkowane dla celów energetycznych lub są odpadami po produkcjnymi
Biogaz - powstaje w procesie beztlenowej fermentacji odpadów organicznych, podczas której substancje organiczne rozkładane są przez bakterie na związki proste. Biogaz powstaje w wyniku fermentacji:
-odpadów organicznych na wysypiskach śmieci,
-osadów ściekowych w oczyszczalniach ścieków,
-odpadów zwierzęcych i odpadów roślinnych w gospodarstwach rolnych,
Energia wiatrowa - turbiny wiatrowe przekształcają energię kinetyczną wiatru na energię mechaniczną, która w prądnicy zamieniana jest na energię elektryczną.
Energia wodna - to sektor energetyczny zajmujący się pozyskiwaniem energii zakumulowanej w wodach i przetwarzaniem jej na energię mechaniczną i elektryczną, przy użyciu turbin wodnych. Woda może być doprowadzana do turbin w różny sposób. Z tego względu istnieje kilka typów elektrowni wodnych. Podstawowy podział zakłada wytwarzanie energii elektrycznej z energii wód płynących (śródlądowe), z energii fal (morskie) i pływów (morskie).
Energia geotermalna – Polega na wykorzystywaniu cieplnej energii wnętrza Ziemi, szczególnie w obszarach działalności wulkanicznej i sejsmicznej. Woda opadowa wnika w głąb ziemi, gdzie w kontakcie z młodymi intruzjami lub aktywnymi ogniskami magmy, podgrzewa się do znacznych temperatur.
Energia słoneczna - wykorzystaniem energii promieniowania słonecznego. Metody konwersji promieniowania słonecznego:
a)Konwersja fotowoltaiczna, ogniwo fotowoltaiczne - jest urządzeniem służącym do bezpośredniej konwersji energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną, poprzez wykorzystanie półprzewodnikowego złącza typu p-n.
b)Konwersjo fototermiczna - to bezpośrednia zamiana energii promieniowania słonecznego na energię cieplną. W zależności od tego, czy do dalszej dystrybucji pozyskanej energii cieplnej używa się dodatkowych źródeł energii (na przykład do napędu pomp), wyróżnia się konwersję fototermiczną pasywną oraz aktywną. W przypadku konwersji pasywnej, ewentualny przepływ nośnika ciepła (na przykład powietrza lub ogrzanej wody) odbywa się jedynie w drodze konwekcji. W przypadku konwersji aktywnej, używane są pompy zasilane z dodatkowych źródeł energii.
2. Wypisać i omówić wady i zalety OŹE
Energia geotermalna:
Zalety:
- nieszkodliwa dla środowiska, nie powoduje bowiem żadnych zanieczyszczeń przy poprawnym działaniu
- pokłady energii geotermalnej są zasobami lokalnymi, tak więc mogą być pozyskiwane w pobliżu miejsca użytkowania,
- elektrownie geotermalne w odróżnieniu od zapór wodnych czy wiatraków nie wywierają niekorzystnego wpływu na krajobraz,
- zasoby energii geotermalnej są, w przeciwieństwie do energii wiatru czy energii Słońca dostępne zawsze, niezależnie od warunków pogodowych.
- instalacje oparte o wykorzystanie energii geotermalnej odznaczają się stosunkowo niskimi kosztami eksploatacyjnymi.
Wady:
-drogie instalacje,
-problemy techniczne przy utrzymaniu urządzeń,
-mała dostępność
-uwalnia się radon i siarkowodór.
- istnieje ryzyko przemieszczenia się złóż geotermalnych, które na całe dziesięciolecia mogą „uciec” z miejsca eksploatacji,
Elektrownie wodne:
- możliwość szybkiego zatrzymywania i uruchomiania elektrowni,
- małe problemy przy utrzymywaniu i eksploatacji elektrowni, niskie koszty eksploatacyjne
- sztuczne zbiorniki gromadzą wodę zmniejszając ryzyko powodzi, moga też być wykorzystane jako rezerwuar wody w przypadku pożarów
- Zależność od opadu deszczu,
- Konieczność zalania dużych obszarów i przesiedlenia ludzi,
- lokalne zmiany klimatyczne.
Energia wiatrowa:
- tereny koło elektrowni wiatrowej moga być wykorzystane jako tereny rolnicze
-
- wysokie koszty budowy i utrzymania,
- ingerencja w krajobraz,
- hałas,
- zależność od wiatru,
- zakłócają fale radiowe i TV.
Energia słoneczna:
- prosta i tania eksploatacja
- do budowy używa się pierwiastków toksycznych (Kadm, arsen),
- instalacja ogniw zajmuje duże obszary.
- niska sprawność
- dość droga inwestycja
3. Aktualne kryteria oceny stanu środowiska i ich wpływ na energetykę
4. Co to jest nasłonecznienie i jak zachowuje się promieniowanie w atmosferze Ziemi
nasłonecznienie, insolacja, stosunek energii promieniowania słonecznego padającego na daną powierzchnię (w jednostce czasu) do wielkości tej powierzchni; jednostką jest J/(m2 · s).
Ok. 40% energii emitowanej przez Słońce jest odbijane przez atmosferę, 20% jest przez nią pochłaniane, a tylko 40% energii dociera do powierzchni Ziemi.
Natężenie promieniowania jest niejednakowe dla całej powierzchni Ziemi i zależy od położenia geograficznego, ruchem Ziemi wokół Słońca i własnej osi, klimatu, zanieczyszczenia powietrza itd.
5. Wymienić i krótko charakteryzować kolektory słoneczne.
Podział ze względu na czynnik pośredniczący w odbiorze ciepła
- cieczowe
- powietrzne
Podział kolektorów ze względu na budowę:
Kolektory płaskie:
a) z absorberem pokrytym czarnym lakierem (mimo izolacji cieplnej, duże straty ciepła w porównaniu z innymi kolektorami);
b) z absorberem pokrytym powłoką selektywną (prawie całkowicie absorbują promieniowanie słoneczne – niewielkie straty, sprawność układu do 35%);
c) próżniowy (próżnia redukuje straty ciepła, sprawność układu do 45%),
d)zasobnikowy (wnętrze absorbera pełni także funkcje zasobnika – alternatywa dla zwykłego kolektora płaskiego)
Kolektory próżniowo-rurowe - próżnia wewnątrz rur zapobiega przepływowi powietrza i uniemożliwia niepożądaną wymianę ciepła między absorberem a szybą. Element zbierający ciepło tzw. absorber znajduje się w próżni co znacznie poprawia działanie kolektora w obrębie szerokości geograficznych strefy klimatycznej umiarkowanej
Kolektory skupiające: stosuje się różne układy luster, soczewek do zwiększenia gęstości strumienia promieniowania słonecznego padającego na powierzchnię pochłaniającą promieniowanie
6.Jak wpływa geometria ustawienia kolektora słonecznego na wartość nasłonecznienia?
Zaleca się, aby płyta kolektora słonecznego była ustawiona w kierunku południowym. Odchylenie od kierunku południowego na wschód lub zachód o kąt 1-45° także jest dopuszczalne, zaleca się jednak aby jeśli to możliwe wybrać kierunek południowo/zachodni, gdyż mamy w tym przypadku do czynienia zarówno z dużym nasłonecznieniem jak i wysoką temperaturą otoczenia występującą w godzinach popołudniowych.
Najskuteczniejsze przejmowanie promieni słonecznych ma miejsce wtedy, gdy padają one na kolektor pod kątem 90°. Teoretycznie podczas doboru odpowiedniej powierzchni kolektora należałoby uwzględnić obniżenie sprawności związane ze złym nachyleniem płyty. W praktyce wygląda to trochę inaczej. Systemy montażowe umożliwiają zmianę kąta nachylenia kolektora zarówno na tarasie jak i na dachu skośnym, co powoduje, że przy doborze wielkości płyty nie uwzględniamy w/w strat. Uwzględniając całoroczne warunki panujące w Polsce, zaleca się nachylenie α=45°. Kąt ten uwzględnia zarówno wysoką pozycje słońca latem, jak i niską w zimie. W przypadku instalacji pracujących okresowo, kąt nachylenia kolektora α należy dobierać indywidualnie.
7.Wymienić i opisać sposoby połączenia kolektorów.
Połączenie szeregowe jest połączeniem kolektorów w jednym szeregu ze wspólnym zasilaniem i powrotem
W jednym szeregu można łączyć do 7 kolektorów, jednak ze względu na znaczne opory przepływu, zalecana ilość to 5 sztuk.
Połączenie równoległe polega na tym, że każdy z kolektorów posiada własne zasilanie i powrót połączone z kolei z głównym przewodem powrotnym i zasilającym. Połączenie równoległe charakteryzuje się dużym zużycie materiału na wykonanie przewodów. Opory przepływu w polu kolektorów są równe oporom w jednym kolektorze
Połączenie kombinowane polega na szeregowo- równoległym połączeniu kolektorów. Pola kolektorów połączone szeregowo łączy się w całość w sposób równoległy. Tego typu metoda używana jest w instalacjach o powierzchni czynnej powyżej 16 m2.
Układ Tichelmana: rura zasilająca zasila każdy kolektor z osobna i rura zbiorcza która zbiera ciecz od każdego z kolektorów. Kolektor, który jest pierwszy w zasilaniu jest ostatni w odbiorze.
8) Co to jest skojarzona produkcja ciepła i energii?
Kogeneracja - można ją zdefiniować jako proces termodynamiczny konwersji energi chemicznej paliw pierwotnych do postaci nośników użytecznych - ciepła, zimna i energii elektrycznej, realizowany w pojedynczym urządzeniu lub w układzie
9) Dlaczego sprawność układu kogeneracyjnego jest wyższa?
- Wytwarzanie ciepła z wysoką sprawnością(przekraczającą 90%) nie stanowi problemu
- dość niska sprawność wytwarzania energii elektrycznej nie wynika z niedoskonałości technicznej silników i siłowni lecz z ograniczeń termodynamicznych tych procesów
10) Rozwiązania technicznych siłowni skojarzonych zasilanych biomasą.
11) Opisać układ trigeneracyjny z tłokowym silnikiem spalinowym.
Tłokowe silniki spalinowe są najczęściej stosowanymi urządzeniami w układach skojarzonych małej mocy, ponieważ mają dużą sprawność (nawet w zakresie małych mocy) oraz dość niskie wskaźniki jednostkowego nakładu inwestycyjnego.
W układzie takim można wyróżnić niskotemperaturowe źródla ciepła( układ chłodzenia silnika i układ chłodzenia oleju 90C) oraz wysokotemperaturowe (spaliny wylotowe 380-550C)
12) Zasada działania sprężarki absorpcyjnej w układzie trigeneracyjnym:
w odróżnieniu od systemów sprężarkowych, czynnik roboczy nie jest sprężany mechanicznie w sprężarce, rolę sprężarki przejmuje pompa, która podnosi ciśnienie cieczy będącej mieszaniną czynnika roboczego i odpwiedniej cieczy pomocniczej (absorbenta). Czynnik chłodniczy krąży między absorberem (tutaj jest pochłaniany) a desorberem (warnik - tu wydziela się z roztworu), pobierane w ten sposób ciepło powoduje obniżenie temperatury w komorze chłodziarki.
13) Rozwiązanie techniczne sieci przesyłowych dla systemów trigeneracyjnych:
Układ trójgeneracyjny z decentralizowaną produkcją chłodu
Układ trójgeneracyjny scentralizowane:
14) Wpływ okresu letniego na pracę systemu ciepłowniczego:
Ograniczenie zapotrzebowania na ciepło od kwietnia do września powoduje koniczność pracy elektrociepłowni komunalnych w trybie kondensacyjnym. Pogarsza zatem w sposób znaczący parametry energetyczne i ekologiczne pracy systemu ciepłowniczego - wskaźnik emisji dwutlenku węgla.
Wprowadzenie w okresie letnim produkcji energii chłodniczej z ciepła produkowanego w skojarzeniu z energią elektryczną pozwala na częściową poprawę sytuacji. Możliwe jest to przy wykorzystaniu ciepła sieciowego w lecie do zasilania absorpcyjnych układów chłodniczych.
15) Co to jest za system Building Cooling Heat and Power?
Jest to system do wytwarzania energii elektrycznej oraz nośników ciepła i zimna dla potrzeb ogrzewania i klimatyzacji. Są to zwykle układy małych mocy budowane z silnikami tłokowymi spalinowymi, mikroturbinami lub ogniwami paliwowymi. W tych układzach znalazły zastosowanie ziębiarki bromolitowe zintegrowane z CHP.
16) Co to jest pompa ciepła opisać zasadę działania.
Pompa ciepła- to urządzenie grzewcze wymuszające przepływ ciepła za źródła o temperaturze niższej do źródła o temperaturze wyższej. Proces ten zachodzi dzięki dostarczeniu energii mechanicznej lub cieplnej i realizacji lewobierznego obiegu termodynamicznego.
Zasada działania
W wymienniku ciepła zwanym parownikiem [2] czynnik roboczy w postaci mieszaniny cieczy i gazu ulega procesowi odparowania. Odbiera w ten sposób energię cieplną z dolnego źródła [1]. Następnie czynnik zassany zostaje w postaci pary o niskim ciśnieniu do sprężarki [3] gdzie wzrasta jego ciśnienie oraz temperatura. Kolejnym elementem obiegu, do którego trafia czynnik w postaci gazowej jest wymiennik ciepła zwany skraplaczem [4]. Gorący i sprężony czynnik oddaje tu energię cieplną do źródła górnego [5] co powoduje jego skroplenie. Na drodze do parownika czynnik napotyka zawór rozprężny [6]. Jest to ostatni z elementów zamykający obieg termodynamiczny, który racjonuje ilość czynnika trafiającą do parownika.
hermiasta