Tytuł: | Urządzenia i systemy energetyki odnawialnej Wydanie 4 | | Autor: | Ryszard Tytko | | ISBN: | 978-83-7490-649-4 | | Ilość stron: | 672 | | Data wydania: | 10/2014 ( wydanie 4 ) | | Format: | 16.5x23.5cm | | Wydawnictwo: | TYTKO | |
| Cena: | 55.00zł | |
Nowe, czwarte już wydanie książki Ryszarda Tytko (ukazującej się to tej pory pod tytułem "Odnawialne źródła energii Tytko") szeroko traktuje o zagadnieniach związanych z odnawialnymi źródłami energii. W tym wydaniu dokonano szeregu korzystnych zmian i uzupełnień w stosounku do poprzedniego wydania.
Zmiany dotyczą m.in. uwzględnienia najnowszych rozwiązań technicznych w urządzeniach zasilanych energią z odnawialnych źródeł energii OŹE.
Książka stanowi niezwykle cenny wkład w problematykę związaną z wykorzystaniem odnawialnych form energii. Ostatni rozdział książki dotyczący optymalizacji wykorzystania urządzeń zasilanych z OŹE w rolnictwie, jest niezwykle cenny, zw względu na cora szersze wykorzystanie tych urządzeń na obszarch wiejskich.
Przedstawiono w niej w sposób kompleksowy problematykę związaną z wykorzystaniem energii słonecznej, energii wiatru, energii geotermalnej, energii wodnej i energii pochodzącej z biomasy.
Główny nacisk położono na: • wykorzystanie energii słonecznej w instalacjach solarnych; • wykorzystanie energii geotermalnej którą wykorzystują pompy ciepła; • wykorzystanie energii wiatru w małych elektrowniach wiatrowych; • wykorzystanie energii wody w małych elektrowniach wodnych; • wykorzystanie energii biomasy poprzez spalanie drewna w kominkach z płaszczem wodnym; • wytwarzanie biodiesla • wykorzystanie energii wodoru w ogniwach paliwowych; • wpływ wykorzystania OŹE na środowisko • optymalizację pracy urządzeń zasilanych z OŹE w rolnictwie
Podręcznik ten nie tylko stanowi integralną część programów nauczania, przygotowujących do zawodu technik elektryk o specjalności: budowa i eksploatacja urządzeń wykorzystujących odnawialne źródła energii, ale również jest cennym źródłem informacji, popularyzacji i podwyższenia świadomości społecznej w zakresie energetyki niekonwencjonalnej.
Popularyzacja treści zawartych w książce winna w konsekwencji przyczynić się do wzrostu udziału energii niekonwencjonalnej w całkowitym bilansie energetycznym naszego kraju. Stanowi to bowiem szansę na niezależność energetyczną, szczególnie dla lokalnych społeczności, a w konsekwencji na rozwój regionalny i nowe miejsca pracy.
Książka przeznaczona jest dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych, studentów kierunków związanych z ochroną środowiska oraz osób zainteresowanych tematyką odnawialnych źródeł energii.
Spis treści:
Od Autora. 17 1. Wykaz wybranych oznaczeń, wielkości i ich jednostek. 19 2. Przedmowa. 22 3. Wprowadzenie. 25 4. Sposób wytwarzania, podział i rodzaj energii otrzymywanej z OŹE. 27 5. Stan obecny i perspektywy rozwoju odnawialnych źródeł energii na świecie i w UE. 28 6. Perspektywy inwestycyjne w OŹE na świecie. 30 7. Rodzaje i zakres wykorzystania OŹE w Polsce. 31 7.1. Biomasa. 33 7.1.1. Drewno 33 7.1.2. Słoma. 34 7.1.3. Gaz z czynnych składowisk odpadów. 34 7.1.4. Gaz z fermentacji osadów i ścieków. 35 7.1.5. Biogaz z biogazowni rolniczych. 35 7.1.6. Biopaliwa. 36 7.2. Energetyka wodna. 36 7.3. Energetyka geotermalna. 37 7.4. Energetyka wiatrowa. 38 7.5. Energetyka słoneczna. 38 8. Rodzaj, ilość i moc instalacji wytwarzających energię elektryczną z OŹE z podziałem na województwa. 39 9. Prognozy dotyczące wykorzystania OŹE w Polsce. 45 10. Cel strategiczny dla Polski w zakresie OŹE. 47 11. Finansowanie przedsięwzięć z zakresu odnawialnych źródeł energii. 48 11.1. Analiza i ocena średnich kosztów produkcji energii z wybranych instalacji OŹE wraz z analizą wrażliwości. 48 12. Świadectwa pochodzenia. 51 13. Warunki i tryb wydawania certyfi katów instalatorom mikroinstalacji i małych instalacji oraz akredytowania organizatorów szkoleń. 54 14. Podsumowanie. 60 15. Wnioski. 61
Rozdział I ENERGIA SŁONECZNA 1. Sposoby produkcji energii elektrycznej z wykorzystaniem energii słonecznej. 63 1.1. Metoda heliotermiczna. 64 1.2. Metoda helioelektryczna. 65 2. Rozwiązania przyszłościowe wykorzystania energii słonecznej. 67 3. Światowy rozwój fotoogniw. 67 4. Fotoogniwa. 70 4.1. Wiadomości wstępne z optoelektroniki. 70 4.2. Budowa i zasada działania ogniw krzemowych. 72 4.3. Podział ogniw PV. 73 4.4. Ogniwa z krzemu monolitycznego. 73 4.4.1. Budowa fotoogniwa. 73 4.4.2. Technologia wytwarzania fotoogniwa. 75 4.4.3. Przykłady krzemowych modułów fotowoltaicznych. 76 4.5. Ogniwa polikrystaliczne. 79 4.5.1. Budowa fotoogniwa. 79 4.5.2. Rozwiązania konstrukcyjne fotomodułów płaskich polikrystalicznych. 80 4.6. Ogniwa polikrystaliczne cienkowarstwowe. 81 4.6.1. Budowa fotoogniwa. 81 4.6.2. Technologia wytwarzania ogniwa PV. 82 4.7. Ogniwa z krzemu amorfi cznego. 82 4.7.1. Budowa i technologia wytwarzania fotoogniwa. 82 4.8. Ogniwa cienkowarstwowe jedno- i wielozłączowe z arsenku galu. 84 4.8.1. Budowa i technologia wytwarzania. 84 4.8.2. Przykład rozwiązania konstrukcyjnego. 85 4.9. Ogniwa fotowoltaiczne z materiałów organicznych. 86 4.9.1. Budowa i technologia wytwarzania. 86 4.9.2. Przykładowe rozwiązania konstrukcyjne ogniw PV, na podłożu polimerowym. 86 4.9.3. Parametry polimerowych ogniw PV. 88 4.9.4. Sposoby produkcji. 89 4.10. Ogniwa fotowoltaiczne uczulane barwnikiem. 89 4.10.1. Zasada działania. 89 4.10.2. Budowa, parametry ogniwa. 89 4.11. Hybrydowe panele słoneczne. 90 4.11.1. Zasada działania. 90 4.11.2. Budowa urządzenia. 91 4.11.3. Przykładowe rozwiązania. 93 4.11.4. Wybrane warunki gwarancyjne montażu i użytkowania kolektorów E-PVT 2,0 i ES2V/2,0AL z absorberem aluminiowym. 94 5. Analiza pracy fotoogniwa. 94 5.1. Podstawowe zależności. 94 5.2. Wpływ temperatury na parametry fotoogniwa. 97 5.3. Sposoby połączeń ogniw PV. 98 5.4. Wpływ promieniowania słonecznego na parametry fotoogniwa. 99 5.5. Utrata mocy fotoogniw funkcji czasu pracy. 100 5.6. Dioda bocznikująca fotoogniwo (by-pass). 100 6. Parametry osprzętu dodatkowego. 103 6.1. Regulatory ładowania. 103 6.1.1. Przykładowe rozwiązanie techniczne regulatora. 103 6.1.2. Zadania realizowane przez regulator. 104 6.2. Przetwornica napięcia (inwerter, falownik). 105 6.2.1. Inwerter w instalacji fotowoltaicznej. 105 6.2.2. Falowniki jednofazowe. 107 6.2.3. Falowniki trójfazowe. 108 6.2.4. MPP traker. 112 6.3. Centrala komunikacyjna. 112 6.3.1. Zasada działania. 112 6.3.2. Charakterystyka urządzeń. 112 6.4. Sposób łączenia przewodów po stronie DC. 114 6.5. Mierniki instalacji fotowoltaicznych. 114 6.6. Ochrona odgromowa instalacji fotowoltaicznych. 115 6.6.1. Ochrona odgromowa – rodzaje ochrony. 116 6.6.2. Ochrona odgromowa – ochrona zewnętrzna. 116 6.6.3. System ochronny instalacji PV bez zewnętrznej ochrony odgromowej (zwodów pionowych) – ochrona wewnętrzna. 117 7. Odbiór instalacji. 119 8. Awarie systemów fotowoltaicznych i ich eliminacja. 120 9. Recykling modułów fotowoltaicznych 120 10. Przykłady zastosowania fotoogniw. 122 11. Wybrane przykłady instalacji fotowoltaicznych. 122 12. Dobór i montaż baterii fotowoltaicznych. 123 13. Przykładowy uzysk energetyczny fotoogniw. 125 14. Wybrane układy połączeń fotoogniw. 126 14.1. Sieć autonomiczna (wydzielona, off – grid). 126 14.2. Praca elektrowni PV na sieć „sztywną” (on – grid). 127 15. Montaż instalacji fotowoltaicznej. 128 15.1. Systemy montażowe dla modułów skrzynkowych. 128 15.1.1. Montaż na dachu spadzistym. 128 15.1.2. Montaż ogniw PV na dachu płaskim lub płaszczyźnie poziomej. 129 15.1.3. Sposoby montażu fotoogniw polimerowych elastycznych na dachu płaskim. 130 15.2. Montaż fotoogniw „podążających za słońcem”. 132 15.3. Wytyczne montażowe 132 15.3.1. Warunki techniczne, projekt. 132 15.3.2. Etapy realizacji budowy systemu fotowoltaicznego na dachu spadzistym.133 15.3.3. Odbiór instalacji. 135 15.3.4. Awarie systemów fotowoltaicznych i ich eliminacja. 136 16. BHP przy montażu instalacji fotowoltaicznych. 136 16.1. Informacje ogólne. 136 16.2. Przepisy bezpieczeństwa. 137 16.3. Ochrona przeciwporażeniowa. 137 16.4. Ochrona przeciwpożarowa. 137 16.5. Bezpieczeństwo wykonywania prac przy urządzeniach elektrycznych. 137 16.6. Udzielanie pierwszej pomocy osobom porażonym prądem elektrycznym. 138 17. Struktura nakładów inwestycyjnych kosztów eksploatacyjnych dla elektrowni fotowoltaicznych. 138 18. Wybrane wyniki badań modułów fotowoltaicznych. 139 18.1. Wybrane wyniki pomiarów. 140 18.2. Zacienienie modułów zimą. 144 18.3. Zmiana kąta położenia względem azymutu równym zero (kierunek południe). 146 18.4. Zmiana mocy modułu wraz ze zmianą kąta położenia względem płaszczyzny poziomej, zimą. 147 18.5. Wpływ temperatury na pracę modułów fotowoltaicznych 148 18.6. Zacienienie modułów w okresie letnim 149 18.7. Zmiana kąta położenia względem azymutu równym zero (kierunek południe), latem. 151 18.8. Zmiana kąta położenia modułu fotowoltaicznego względem płaszczyzny poziomej, latem. 151 18.9. Wybrane wyniki badań instalacji fotowoltaicznej „podążającej za słońcem”. 152 18.10. Wybrane wyniki pomiarów uzyskanych w Krakowie. 154 19. Procedury formalno-prawne związane z budową instalacji fotowoltaicznej 156 20. Przykładowy projekt budowlano-wykonawczy. 157 21. Analiza wstępna rentowności przykładowej domowej instalacji fotowoltaicznej o mocy znamionowej 4 kW. 164 22. Kolektory słoneczne. 167 22.1. Dane statystyczne. 167 22.2. Rodzaje i budowa kolektorów słonecznych. 168 22.2.1. Podział kolektorów. 168 22.3. Kolektory płaskie cieczowe. 169 22.4. Budowa kolektorów płaskich, bilans energii. 170 22.5. Przykładowe dane techniczne i charakterystyka identyfikacyjna kolektorów płaskich. 172 22.5.1. Kolektory płaskie w wykonaniu standardowym. 172 22.5.2. Kolektor płaski próżniowy. 173 22.6. Budowa próżniowych rurowych kolektorów słonecznych. 175 22.6.1. Kolektory próżniowe heat-pipe (gorąca rurka – ciepłowód). 175 22.6.2. Kolektory próżniowe heat-pipe z pojedynczą rurą próżniową. 178 22.6.3. Kolektory próżniowe z U-rurą. 179 22.6.4. Kolektory rurowo-próżniowe „direct flow”. 180 22.7. Zwierciadło CPC. 181 22.8. Ogólna charakterystyka kolektorów próżniowych. 182 22.9. Kolektory słoneczne skupiające. 182 22.9.1. Refleksowo-próżniowy kolektor słoneczny „podążający za słońcem”. 183 22.10. Kolektor cieczowy wykonany w formie maty z propylenu. 184 22.11. Kolektor współpracujący z fotoogniwem. 185 22.12. Świadectwa poprawności wykonania kolektorów. 185 23. Słoneczne instalacje grzewcze. 185 23.1. Bezpośrednie i pośrednie. 186 23.1.1. Układ do podgrzewania wody bez zasobnika. 186 23.1.2. Układ do podgrzewania wody z zasobnikiem. 186 23.1.3. Pośrednie. 186 23.1.4. Układ pompowy. 187 24. Parametry techniczne instalacji solarnej do ogrzewania c.w.u., c.o., schematy. 188 24.1. Instalacja solarna dla ciepłej wody użytkowej i wspomagania ogrzewania budynku. 189 24.2. Przykładowe schematy systemów grzewczych wspomaganych kolektorami słonecznymi. 190 25. Typowe elementy słonecznej instalacji grzewczej. 198 25.1. Zbiorniki na wodę – charakterystyka ogólna. 198 25.2. Zbiorniki instalacji solarnej. 199 25.3. Przeciwdziałanie bakteriom Legionella Pneumophila w instalacji c.w.u.. 200 25.4. Wymiennik ciepła. 200 25.5. Zasobnik z jedną wężownicą. 201 25.6. Zasobniki z dwiema wężownicami. 201 25.7. Zasobnik płaszczowy. 202 25.8. Zasobniki kombinowane (multiwalentne) – typu zbiornik w zbiorniku. 203 25.9. Zasobnik termosyfonowy Logalux SL 300/S dla przygotowania c.w.u.. 203 26. Pompowe stacje solarne. 205 26.1. Stacja solarna dwudrogowa. 205 26.2. Jednodrogowa stacja solarna. 205 27. Pompa solarna. 206 28. Regulatory. 206 29. Zasilacz bezprzerwowy, awaryjny, UPS. 208 30. Czujniki temperatury. 208 31. Wymiennik płytowy. 209 32. Grzałka elektryczna. 210 33. Odpowietrznik instalacji solarnej. 210 34. Złączka kompensacyjna. 210 35. Rotametr. 211 36. Manometr. 211 37. Separator powietrza. 212 38. Licznik ciepła (ciepłomierz). 212 39. Uchwyty dachowe kolektora i konstrukcje wolnostojące. 213 40. Oblachowanie kolektorów. 213 41. Naczynie wzbiorcze. 214 42. Zawór bezpieczeństwa. 217 43. Wykonanie instalacji rurowej. 217 44. Izolacja cieplna instalacji solarnej. 218 45. Węże solarne. 218 46. Układ hydrauliczny instalacji solarnej. 219 47. Montaż i instalacja kolektorów. 219 47.1. Możliwości usytuowania kolektorów. 219 47.2. Odległość między rzędami kolektorów. 220 48. Wpływ ustawienia kolektora na jego parametry energetyczne. 221 49. Instalacje do ciepłej wody użytkowej w budynkach indywidualnych. 223 49.1. Dobór urządzeń do instalacji solarnej. 223 49.1.1. Warunki konieczne do określenia powierzchni kolektorów słonecznych.223 49.1.2. Wyznaczenie całkowitych oporów przepływu w typowej instalacji. 223 49.1.3. Pojemność instalacji. 224 49.1.4. Zużycie energii w gospodarstwie domowym. 224 50. Instalacja do podgrzewania wody basenowej. 225 51. Łączenie kolektorów w instalacje o dużej powierzchni czynnej. 227 52. Zalecenia eksploatacyjne. 230 53. Przykłady montażu kolektorów słonecznych. 230 54. Dobór wielkości instalacji. 231 55. Dobór wielkości kolektora i zasobnika. 231 56. Lokalizacja zasobników wody użytkowej i zbiorników akumulacyjnych. 232 57. Instalacje do przygotowania c.w.u., oraz wspomagania c.o. w budynkach indywidualnych. 233 57.1. Efektywność pracy kolektorów słonecznych. 235 58. Napełnienie i odpowietrzenie instalacji solarnej. 240 59. Instalacje wielkogabarytowe. 241 59.1. Największa instalacja solarna w Polsce. 241 59.2. Instalacja wielkogabarytowa z magazynem ciepła. 242 60. Płaskie kolektory powietrzne. 246 60.1. Zasada działania. 246 60.2. Budowa 246 60.3. Konstrukcje kolektorów. 248 60.4. Zalety i wady stosowania kolektorów słonecznych powietrznych. 248 60.5. Rozwiązania konstrukcyjne instalacji. 250 60.6. Sposoby rozdziału powietrza. 252 60.7. Przykłady instalacji. 252 60.7.1. Małe budynki. 252 60.7.2. Mieszkania, pomieszczenia biurowe, szkoły, obiekty handlowe, itp.. 253 60.7.3. Systemy przemysłowe. 254 60.7.4. Suszenie płodów rolnych. 256 60.7.5. Przechowalnie płodów rolnych. 256 60.7.6. Ogrzewanie pomieszczeń inwentarskich. 256 60.7.7. Podgrzewanie szklarni i tuneli foliowych. 256 60.7.8. Ciepło technologiczne. 257 60.8. Koszty i oszczędności wynikające ze stosowania dużych systemów solarnego podgrzewania powietrza. 257 60.9. Podsumowanie. 258 61. Badania nad wykorzystaniem energii słonecznej w instalacjach solarnych w laboratorium OŹE w ZSE nr 1. 259 61.1. Analiza wybranych wyników badań instalacji solarnych w laboratorium OŹE w Zespole Szkół Elektrycznych nr 1 w Krakowie. 259 62. Symulacyjne programy komputerowe. 265 63. Bilans energetyczny wydajności instalacji solarnej na podstawie symulacji. 266 64. Informacje techniczne oraz zasady BHP obowiązujące przy montażu kolektorów płaskich. 272 64.1. BHP podczas montażu. 272 64.2. Kompletność dostawy. 273 64.3. Transport i składowanie. 273 64.4. Dokumentacja techniczna. 273 64.5. Narzędzia i sprzęt dodatkowy. 273 64.6. Informacje ogólne. 274 64.7. Odpowietrzanie solarnego obwodu pierwotnego. 274 64.8. Prowadzenie rur solarnego obwodu pierwotnego. 275 64.9. Podłączenie przewodów zbiorczych. 275 64.10. Montaż kolektora. 275 64.11. Połączenie kolektorów w baterię solarną. 278 64.12. Napełnianie solarnego obwodu pierwotnego płynem solarnym. 279 64.13. Odpowietrzenie instalacji. 279 64.14. Prace izolacyjne. 279 64.15. Przepisy bezpieczeństwa. 280 64.16. Ochrona przeciwporażeniowa. 280 64.17. Ochrona przeciwpożarowa. 280 64.18. Bezpieczeństwo wykonywania prac przy urządzeniach elektrycznych. 280 64.19. Elektryczne okablowanie urządzenia. 281 64.20. Zabezpieczenie przed uderzeniem pioruna (piorunochron) i wyrównywanie potencjałów. 281 64.21. Uruchomienie. 281 64.22. Wyłączanie/zatrzymanie. 282 64.23. Kontrola instalacji. 282 64.24. Eksploatacja instalacji solarnej do celów wspomagania ogrzewania budynku. 282 64.25. Przegląd instalacji. 282 64.26. Ważne informacje dla użytkownika instalacji. 283 64.27. Warunki gwarancji. 283 64.28. Najczęściej występujące usterki. 284 65. Instrukcja montażu kolektorów rurowych próżniowych na dachu spadzistym i na powierzchni płaskiej. 284 65.1. Instrukcja. 284 65.2. Ogólne przepisy bezpieczeństwa. 285 65.3. Wysokie temperatury. 285 65.4. Elementy metalowe. 285 65.5. Szklane rurki próżniowe. 285 65.6. Wyłączenia odpowiedzialności. 286 65.7. Umiejscowienie kolektora – informacje ogólne. 286 65.7.1. Ukierunkowanie kolektora. 286 65.7.2. Zapewnienie nasłonecznienia. 287 65.7.3. Dostosowanie kąta nachylenia kolektora w celu zmniejszenia przegrzania. 287 65.7.4. Ustawienie głowicy kolektora. 287 65.7.5. Lokalizacja w stosunku do zasobnika c.w.u.. 287 65.8. Montaż kolektorów. 287 65.8.1. Przepisy bezpieczeństwa. 287 65.9. Montaż kolektorów na dachu spadzistym. 288 65.10. Montaż kolektorów na powierzchni płaskiej. 290 65.10.1. Informacje ogólne. 290 65.10.2. Sposób montażu stojaków. 290 65.10.3. Mocowanie kolektora na belkach poziomych. 292 65.10.4. Kolejność postępowania. 292 65.11. Hydraulika. 293 65.11.1. Połączenia hydrauliczne. 293 65.11.2. Dobór rur przyłączeniowych. 294 65.11.3. Płyn solarny. 294 65.11.4. Ciśnienia. 294 65.11.5. Montaż czujnika temperatury. 294 65.11.6. Odpowietrzanie instalacji. 295 65.12. Ochrona odgromowa. 295 66. Instalacje o większych powierzchniach. 295 67. Treść przykładowej dokumentacji projektowej instalacji solarnej. 296 68. Podsumowanie. 298 69. Pytania, zadania kontrolne, dotyczące wykorzystania energii słonecznej. 299 70. Test wielokrotnego wyboru z jedną poprawną odpowiedzią, standaryzowany. 299
Rozdział II ENERGIA CIEPLNA ZIEMI I POWIETRZA 1. Wstęp. 303 1.1. Zasoby geotermalne. 304 1.2. Źródła energii geotermalnej. 304 1.3. Gejzery, jako źródła energii geotermalnej. 305 1.4. Gorące suche skały – źródło energii geotermalnej. 305 1.5. Parametry termodynamiczne wód geotermalnych. 305 1.6. Sposoby wykorzystania energii geotermalnej. 308 1.7. Dobrodziejstwa płynące z wykorzystania energii geotermalnej. 309 1.8. Zagrożenia wynikające z wykorzystania energii geotermalnej. 309 2. Przykłady wykorzystania energii geotermalnej. 309 2.1. Bezpośrednie zastosowania energii geotermalnej. 311 2.2. Bezpośrednie sposoby wykorzystania energii geotermalnej w Polsce. 313 3. Elektrociepłownie geotermalne. 314 3.1. Wykorzystanie energii geotermalnej w elektrociepłowniach. 314 4. Wielkość i rozmieszczenie w Polsce zasobów wód geotermalnych. 317 4.1. Prowincje i okręgi posiadające wody geotermalne. 317 4.2. Charakterystyka złóż geotermalnych w Polsce. 318 5. Przykładowe instalacje geotermalne w Polsce. 320 5.1. Funkcjonujące ciepłownie geotermalne. 320 5.2. Zakład w Mszczonowie. 320 5.3. Ciepłownia w Pyrzycach. 321 5.4. Geotermia na Podhalu. 323 5.5. Pierwszy zakład geotermalny w Polsce. 324 5.6. Schemat zagospodarowania wód geotermalnych w Bańskiej Niżnej. 326 5.7. Kaskadowy system wykorzystania energii geotermalnej. 327 5.8. Geotermia Uniejów. 327 5.9. System wykorzystania niskotemperaturowej wody geotermalnej do celów ciepłowniczych i konsumpcyjnych w mieście Słomniki. 328 5.10. Ciepłownia geotermalna w Stargardzie Szczecińskim. 330 5.11. Plan wykorzystania energii geotermalnej w Polsce do roku 2030. 330 6. Wnioski. 331 7. Energia cieplna płytkich złóż geotermalnych. 335 7.1. Właściwości gruntu. 335 7.2. Metody badania gruntu. 339 8. Pompy ciepła. 340 8.1. Informacje ogólne dotyczące pomp ciepła. 341 8.2. Budowa, zasada działania pompy ciepła. 341 8.3. Ogólne warunki instalacji. 343 9. Dobór pompy ciepła (WP) dla c.o. (systemu grzewczego). 346 9.1. Określenie OZC – dokładne. 346 9.2. Określenie OZC – w przybliżeniu. 347 9.3. Przybliżony OZC wg wskaźników. 347 9.4. Określenie systemu pracy układu grzewczego. 348 9.5. System monowalentny. 348 8.6. System biwalentny – alternatywny. 349 8.7. System biwalentny – równoległy monoenergetyczny. 349 9.8. System biwalentny – częściowo-równoległy. 350 9.9. System grzewczy z pompą ciepła. 350 10. Instalacje dolnego źródła ciepła WQA. 351 10.1. Systemy powietrzne (powietrze/woda, powietrze/powietrze). 351 10.2. Systemy gruntowe poziome (solanka/woda). 354 10.3. Wymienniki gruntowe pionowe. 361 10.4. Wody gruntowe. 363 10.5. Wody geotermalne. 364 10.6. Przykłady wykorzystania pomp ciepła w rolnictwie i przemyśle rolno-spożywczym. 364 10.6.1. Przemysł przetwórstwa mięsnego. 365 10.6.2. Przemysł i przetwórstwo rolno-spożywcze. 366 10.6.3. Ogrodnictwo i warzywnictwo. 366 10.6.4. Zootechnika – odzysk ciepła. 366 10.6.5. Rolnictwo. 366 10.7. Charakterystyki pracy pomp ciepła. 367 11. Górne źródło ciepła WNA. 368 12. Wybrane przykłady urządzeń do instalacji pomp ciepła. 369 12.1. Dolne źródło ciepła – grunt, instalacja solanka – woda. 369 12.2. Gruntowe pompy ciepła, instalacja woda – woda. 372 12.3. Pompa ciepła z bezpośrednim odparowaniem czynnika 373 12.4. Dolne źródło ciepła – powietrze zewnętrzne. 377 12.5. Wybrane wyniki badań pompy ciepła powietrze-woda. 379 12.6. Pompy ciepła na powietrze wentylacyjne. 382 13. Aspekty ekonomiczne zastosowania pomp ciepła i porównanie ich z innymi instalacjami grzewczymi. 386 14. Analiza porównawcza kosztów uzyskania ciepłej wody użytkowej, centralnego ogrzewania przez pompę ciepła spirytus – woda, piec gazowy. 388 15. Sezonowy współczynnik efektywności SPF. 390 16. Wizualizacja pracy instalacji z pompą ciepła. 391 17. Absorpcyjne pompy ciepła. 392 17.1. Zasada działania. 392 17.2. Współpraca pompy ciepła z instalacją solarną, chłodzenie przez grzanie. 393 18. Wady i zalety pomp ciepła. 394 19. Podsumowanie zagadnień związanych z pompami ciepła. 395 20. Instalacje nawiewno-wywiewne z rekuperatorem w budynkach pasywnych. 396 20.1. Charakterystyka budynków pasywnych. 396 20.2. Instalacje nawiewno-wywiewne, informacje ogólne. 401 20.3. Budowa, zasada działania instalacji nawiewno-wywiewnej. 401 20.4. Projekt wstępny budynku jednorodzinnego pasywnego. 411 20.5. Analiza opłacalności budowy domu pasywnego zeroenergetycznego. 419 21. Pytania, zadania kontrolne, dotyczące wykorzystania energii geotermalnej. 419 22. Test wielokrotnego wyboru z jedną poprawną odpowiedzią, standaryzowany. 420
Rozdział III ENERGIA WIATRU 1. Wstęp. 423 2. Wiatr i jego zasoby energetyczne. 424 2.1. Wpływ czynników środowiskowych. 425 2.2. Róża wiatrów. 426 2.3. Zasoby. 428 2.4. Szorstkość terenu. 429 3. Podstawa działania elektrowni wiatrowej. 431 3.1. Podstawowe informacje o krzywej mocy. 431 3.2. Parametry pracy siłowni wiatrowych. 432 3.3. Silniki wiatrowe. 433 3.4. Lokalne oddziaływanie energetyki wiatrowej. 436 4. Budowa elektrowni wiatrowej. 437 4.1. Metody regulacji mocy oddawanej przez elektrownie wiatrowe. 439 4.1.1. Koncepcje pracy siłowni wiatrowej. 439 4.1.2. Regulacja ustawienia elektrowni w kierunku wiatru (Yaw Control). 439 4.1.3. Regulacja kąta ustawienia łopat (Active Pitch Regulation). 440 4.1.4. Regulacja przez zmianę prędkości obrotowej generatora. 440 4.1.5. Regulacja przez zmianę obciążenia (Load Control). 441 4.1.6. Regulacja przez „przeciągnięcie” (Stall Regulation). 441 4.1.7. Regulacja lotkami łopat wirnika (Aileron Control). 441 4.2. Generatory. 441 4.3. Krótka charakterystyka nowych konstrukcji elektrowni wiatrowych. 443 5. Zainstalowana moc i sposób montażu, elektrowni wiatrowych. 445 5.1. Wielkość mocy i energii, zainstalowanej w elektrowniach wiatrowych w UE. 445 5.2. Sposób montażu konstrukcji elektrowni wiatrowych. 447 6. Etapy realizacji inwestycji budowy elektrowni wiatrowej. 449 6.1. Faza wstępna. 449 6.2. Faza zbierania danych szczegółowych. 450 6.3. Faza ekonomiczna. 451 6.4. Faza realizacji inwestycji i opracowania projektu techniczno-prawnego i finansowego inwestycji. 451 6.5. Struktura kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych w przypadku energetyki wiatrowej 200-500 kW – rok 2013. 452 7. Rozmieszczenie elektrowni pracujących w Polsce. 453 7.1. Przeznaczenie pojedynczej elektrowni wiatrowej. 454 7.1.1. Elektrownia wiatrowa V80. 454 8. Optymalizacja warunków pracy silnika wiatrowego. 455 9. Systemy sterowania w elektrowni wiatrowej. 456 9.1. Sterowniki. 456 9.2. Zdalne sterowanie. 459 9.3. Sterowanie w małych elektrowniach wiatrowych. 460 10. Małe elektrownie wiatrowe – charakterystyka. 460 10.1. Elektrownia wiatrowa „Zefir-6” 5 kW. 461 10.2. Turbina wiatrowa o mocy 1,5 kW. 462 11. Wybrane wyniki badań, elektrowni wiatrowej ECO-H-1,5 kW. 463 12. Mikroelektrownie wiatrowe z pionową osią obrotu. 466 13. Wybrane wyniki badań, małej elektrowni wiatrowej. 470 14. Programy do symulacji pracy elektrowni wiatrowych. 472 15. Podsumowanie. 472 16. Pytania, zadania kontrolne, dotyczące wykorzystania energii wiatru. 475 17. Test wielokrotnego wyboru z jedną poprawną odpowiedzią, standaryzowany. 475
Rozdział IV ENERGIA WODY 1. Wstęp. 477 2. Parametry elektrowni wodnych. 478 3. Rozwiązania konstrukcyjne elektrowni wodnych. 479 3.1. Budowle hydrotechniczne, elementy elektrowni wodnych, urządzenia mechaniczne. 479 3.2. Elektrownie zbiornikowe i przepływowe. 481 3.2.1. Elektrownie zbiornikowe – szczytowo-pompowe. 482 3.2.2. Elektrownie wodne przepływowe. 484 3.3. Wybrane przykłady 485 3.3.1. Elektrownia Małomice. 485 3.3.2. Elektrownia Solina. 485 4. Mała energetyka wodna. 486 5. Zasada działania i budowa turbin wodnych. 488 5.1. Rozwiązania współczesne z turbinami Francisa. 489 5.2. Współczesne rozwiązania z turbinami Kaplana. 490 5.3. Rozwiązania z turbinami Peltona. 491 6. Prądnice elektryczne. 491 6.1. Budowa i zasada działania prądnic asynchronicznych (indukcyjnych). 492 6.2. Prądnice synchroniczne (hydrogeneratory), budowa zasada działania 495 7. Regulatory turbin wodnych. 497 7.1. Elektrohydrauliczny regulator prędkości obrotowej turbiny lub jej mocy 498 7.2. Rodzaje automatyzacji procesów ruchowych w MEW. 498 8. Procesy ruchowe w MEW. 499 8.1. Zakres i stopień automatyzacji procesów rozruchowych. 500 9. Sposoby automatyzacji procesów ruchowych MEW 502 9.1. Układ sterowania łopatek turbiny (USW). 502 9.2. Automatyczny regulator prędkości kątowej turbiny (ART). 502 9.3. Układ sterowania aparatu kierowniczego turbiny (USK) 502 9.4. Układ automatycznej regulacji napięcia prądnicy synchronicznej (ARN) 502 9.5. Automatyczny synchronizator prądnicy synchronicznej (ASG). 502 9.6. Układ automatycznego sterowania procesami rozruchowymi turbozespołu (USR). 503 9.7. Układ automatycznego sterowania procesami odstawiania turbozespołu (USO). 503 9.8. Układ automatycznej regulacji poziomu wody (ARP) 503 9.9. Auto operator (AOP). 504 9.10. Układ sterowania zamknięć wlotowych wody do turbiny (USZ) 504 9.11. Układ programujący pracę szczytową MEW (UPP). 504 9.12. Sterowanie prądnicami asynchronicznymi. 504 10. Sposoby przekazywania napędu z turbiny na prądnice 504 10.1. Bezpośrednie sprzęgnięcie wału z prądnicą. 504 10.2. Przekazywanie napędu przez przekładnie. 505 10.3. Przekładnie pasowe 505 10.4. Przekładnie zębate. 506 11. Pomocnicze wyposażenie mechaniczne. 507 11.1. Kraty na ujęciach wody i ich czyszczenie. 507 11.2. Zamknięcie dopływu wody do turbin. 507 11.3. Wyposażanie budynków elektrowni w dźwignice. 508 12. Systemy pracy, zabezpieczeń, pomiary w MEW. 509 12.1. Zabezpieczenia bloków z prądnicami synchronicznymi i transformatorowymi o mocy do 5000 kVA. 510 12.2. Zabezpieczenia prądnic asynchronicznych o mocy do 250 kVA i napięciu do 1000 V, zasilających bezpośrednio szyny zbiorcze. 511 12.3. Zabezpieczenia bloków, prądnica asynchroniczna – transformator o mocy do 250 kVA. 511 12.4. Zabezpieczenia turbozespołów 511 12.5. Ochrona przeciwporażeniowa 512 12.6. Ochrona od przepięć oraz instalacje piorunochronne 514 12.7. Ochrona przeciwpożarowa. 515 12.8. Bezpieczeństwo wykonywania prac przy urządzeniach elektrycznych. 515 12.9. Udzielanie pierwszej pomocy osobom porażonym prądem elektrycznym. 515 12.10. Sygnalizacja zakłóceń pracy 515 12.11. Pomiary. 516 12.12. Potrzeby własne elektrowni. 517 12.13. Uziomy. 518 13. Wybrane elementy dokumentacji małej elektrowni wodnej Zakopane – Olcza. 518 13.1. Opis techniczny, charakterystyka elektrowni. 518 14. Mikro elektrownie wodne. 522 15. Etapy realizacji inwestycji budowy elektrowni wodnych. 527 16. Podsumowanie. 531 17. Pytania, zadania kontrolne, dotyczące wykorzystania energii wody. 532 18. Test wielokrotnego wyboru z jedną poprawną odpowiedzią, standaryzowany. 532
Rozdział V ENERGIA BIOMASY 1. Pojęcie biomasy. 535 2. Drewno, jako biopaliwo. 538 2.1. Wierzba energetyczna 539 2.2. Gazyfikacja biomasy. 541 2.3. Kotły do spalania drewna. 547 2.4. Przykładowe rozwiązania konstrukcyjne kotłów do spalania drewna. 550 2.5. Kotły małej mocy. 552 2.6. Piec MS. 552 2.7. Kotły dużej mocy. 553 2.8. Budowa małych kotłów zgazowujących drewno. 554 2.9. Kotły do spalania peletu. 555 3. Piece kominkowe. 555 3.1. Kominek z płaszczem wodnym. 555 3.2. Kominek pracujący w systemie zintegrowanym. 557 3.3. Ciepła woda z kominka. 559 3.4. Montaż pieców kominkowych. 560 3.5. Awaryjne zasilanie pompy. 562 3.6. Wytyczne przed montażem turbokominka. 563 3.6.1. Wytyczne hydrauliczne. 563 3.6.2. Podczas instalowania urządzenia należy zwrócić uwagę na:. 563 3.6.3. Wytyczne przeciwpożarowe. 564 3.6.4. Wskazówki eksploatacyjne. 564 3.6.5. Dobór turbokominka. 564 3.6.6. Paliwo. 564 3.6.7. Zadania centralki sterującej. 565 3.6.8. Montaż przełącznika źródeł zasilania. 565 3.6.9. Montaż zabezpieczenia termicznego. 565 4. Słoma, jako biopaliwo. 565 4.1. Kotły do spalania słomy. 566 4.2. Kotły małej mocy na słomę. 568 4.3. Kotłownie średniej mocy. 570 4.4. Kotłownie dużej mocy. 570 4.5. Peletowanie słomy. 570 4.6. Maszyny do produkcji brykietów ze słomy. 571 4.7. Wnioski. 573 5. Osady ściekowe (analog torfu) i kotły na osady ściekowe. 575 6. Biogaz. 576 6.1. Biogazownie rolnicze. 578 6.2. Biogazownie rolnicze oparte na procesie fermentacji metanowej. 579 6.3. Wybrane zagadnienia z analizy porównawczej opłacalności ekonomicznej, biogazowni rolniczej. 584 6.4. Charakterystyka pierwszej biogazowni rolniczej działającej w Polsce. 588 6.5. Mała biogazownia rolnicza. 590 6.5.1. Struktura produkcji. 590 6.5.2. Budowa biogazowni. 591 6.5.3. Przewidywane ilości wykorzystywanych surowców, materiałów, paliw, wody oraz energii. 591 6.5.4. Sposób gromadzenia, transportowania i magazynowania odpadów przeznaczonych do produkcji biogazu. 591 6.5.5. Rozwiązania chroniące środowisko. 592 6.5.6. Charakterystyka procesu technologicznego i instalacja. 592 6.6. Wnioski dotyczące perspektyw rozwoju biogazowni rolniczych. 596 7. Biogaz z oczyszczalni ścieków. 598 7.1. Gospodarka energią elektryczną i ciepłem na przykładzie oczyszczalni ścieków „Kujawy” w Krakowie. 598 7.2. Opis działania oczyszczalni. 599 7.3. Wytwarzanie biogazu. 599 7.4. Generatory zasilane biogazem. 599 8. Biogaz wysypiskowy z odpadów. 601 8.1. Elektrociepłownia biogazowa – wysypisko Barycz. 604 9. Skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej, ciepła i chłodu w oparciu o paliwa biogazowe – agregaty kogeneracyjne. 607 9.1. Geneza. 607 9.2. Zasada działania. 607 9.3. Dobór agregatu. 607 9.4. Wytwarzanie i sprzedaż chłodu w oparciu o ciepło z kogeneracji. 608 9.5. Wynik ekonomiczny. 609 9.6. Świadectwa pochodzenia dla CHP. 610 9.7. Finansowanie. 611 9.8. Turbiny gazowe Capstone. 611 10. Wzbogacanie i oczyszczanie biogazu. 614 10.1. Odsiarczanie biogazu – technologia. 614 11. Główne zalety wykorzystania biogazu. 615 12. Problemy wynikające z produkcji biogazu. 615 13. Biopaliwa płynne. 615 13.1. Bioetanol. 617 13.2. Biodiesel. 618 13.3 Biopłyny do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła. 625 14. Współspalanie biomasy i paliw kopalnych. 627 15. Elektrociepłownie wykorzystujące do spalania biomasę. 630 16. Efekty ekonomiczne stosowania biomasy w energetyce. 632 17. Możliwości produkcji energii z biomasy. 632 18. Podsumowanie. 634 19. Wymienniki do odzysku ciepła ze spalin (rekuperatory). 635 19.1. Przykłady zastosowań. 636 19.2. Zasada działania rekuperatora EnergiQ. 637 20. Pytania, zadania kontrolne, dotyczące wykorzystania energii biomasy. 639 21. Test wielokrotnego wyboru z jedną poprawną odpowiedzią, standaryzowany. 639
Rozdział VI ENERGIA WODORU 1. Wykorzystywanie energii elektrycznej z fotoogniw, do elektrolizy wody. 643 2. Ogniwa paliwowe (fuel cells). 643 3. Wyniki pomiarów uzyskane w laboratorium OŹE w ZSE nr 1. 645 4. Otrzymywanie wodoru. 646 5. Pytania, zadania kontrolne, dotyczące wykorzystania energii z wodoru. 647 6. Test wielokrotnego wyboru z jedną poprawną odpowiedzią, standaryzowany. 647 Nauczyciele Izabela Góralczyk i Ryszard Tytko w czasie zajęć laboratoryjnych z uczniami ZSE nr 1 i studentami Uniwersytetu Pedagogicznego w Krakowie. 651 Zdjęcia przedstawiające wyposażenie laboratorium w ZSE nr 1. 655 Literatura. 661
|