Odnawialne źródła energii

Wojewódzki Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Poznaniu:
Odnawialne źródła energii.
Ogólnopolski system wsparcia doradczego dla sektora publicznego, mieszkaniowego
oraz przedsiębiorstw w zakresie efektywności energetycznej oraz OZE
Zespół Doradców Energetycznych
Rodzaje energii odnawialnej (OZE) w Polsce
Dlaczego S Ł O Ń C E ?
„Stawiam swoje pieniądze na energię słoneczną. Mam
nadzieję, że nie będziemy z tym czekali, aż skończy się ropa
i węgiel.”
T.A. Edison, 1931
Energia słoneczna ma szereg zalet:
> powszechna dostępność;
> brak negatywnych konsekwencji dla środowiska podczas
eksploatacji;
> instalacje PV nie starzeją się, po 20 latach pracy
praktycznie nie obserwuje się spadku mocy;
> minimalny koszt eksploatacji;
> w instalacjach przydomowych oznacza
ona zmniejszone uzależnienie
od dostawców energii.
Konwersja ENERGII PROMIENIOWANIA SŁONECZNGO:
> Fototermiczna (Kolektory) – energia cieplna
> Fotowoltaiczna (ogniwa PV) – energia elektryczna
Nasłonecznienie w Polsce na tle Europy
KOLEKTORY SŁONECZNE
Kolektor słoneczny jest jednym z najważniejszych elementów
budowy termicznej instalacji solarnej (słonecznej). Ma za zadanie
absorbować promienie słoneczne, przekształcać je w ciepło, które
jest następnie oddawane przepływającemu nośnikowi ciepła.
Zastosowanie:

słoneczne systemy grzewcze do ciepłej wody
użytkowej

słoneczne systemy grzewcze do ciepłej wody
użytkowej i wspomagania centralnego ogrzewania

słoneczne systemy grzewcze do ogrzewania
wody basenowej

suszarnictwo
Konwersja Fotowoltaiczna:
1. W celu wytworzenia energii elektrycznej stosuje się konwersję fotowoltaiczną.
2. Jest to bezpośrednia zamiana energii promieniowania słonecznego na energię
elektryczną.
3. Odbywa się ona dzięki wykorzystaniu tzw. efektu fotowoltaicznego.
4. Efekt Fotowoltaiczny to przetwarzanie siły elektromotorycznej w materiałach
o niejednorodnej strukturze, na promieniowanie elektromagnetyczne (podczas ich ekspozycji).
5. Ogniwa słoneczne łączy się ze sobą w układy zwane modułami fotowoltaicznymi,
a te z kolei służą do budowy systemów fotowoltaicznych
PANELE FOTOWOLTAICZNE
Najczęściej
stosowane są panele:
monokrystaliczne
i polikrystaliczne.
Każdy panel musi posiadać certyfikat oraz gwarancję producenta zapewniającą
najwyższą jakość uzysków energii oraz trwałość:
- 25 lat (80% mocy znamionowej)
- 12 lat (90% mocy znamionowej)
- 10 lat gwarancji na wady ukryte produktu
JAK TO DZIAŁA ?
Obliczenie możliwości
długość 4 x 0,983 m = 3,932 m
wysokość
1,67 m
1) Załóżmy że 1 PV = 250 Wp
4 x 250 Wp = 1000 Wp = 1 kWp
2) Powierzchnia: 1,67 m x 3,932 m = 6,57 m²/1 kWp (po zaokrągleniu)
3) 1 kWp mocy zainstalowanej wyprodukuje 1 MWh energii rocznie
PODSUMOWANIE :
1. Do uzyskania 1 MWh/rok niezbędna jest powierzchnia ok. 6,5 – 7,5 m²
2. Z powierzchni ok. 7,0 m² wyprodukujemy średnio 1 MWH rocznie
3. Czyli na 1 m² możemy zamontować (+ -) 0,15 KWp mocy zainstalowanej
Ile można „zyskać” rocznie ?
Można zaoszczędzić na rachunkach za prąd nie kupując prądu od
zakładów energetycznych.
- zakładając, że cena prądu nie ulegnie zmianie w następnych
latach ?????? ,to jego dostawa do naszych domów będzie nas
kosztowała ok. 455 zł/1 MWh,
- mając własną instalację będziemy mogli zaoszczędzić od 1.365,00
zł/rok do 18.200,00 zł/rok.
Czy warto mieć „własny prąd”???
ZASADA DZIAŁANIA
Przykłady instalacji.
Mapa pokazuje, ile watów energii dociera średnio na 1m2. Gdyby na obszarach
zaznaczonych czarnymi kropkami zbudować elektrownie oparte na dostępnych
ogniwach, pozwoliłoby to w pełni zaspokoić potrzeby energetyczne świata.
Energia wiatru
Turbiny wiatrowe a hałas
Turbina wiatrowa przydomowa On-Gr
Przydomowa elektrownia
wiatrowa SWIND 3200 to
turbina wiatrowa o mocy
maksymalnej 4 kW
Wiele konstrukcji
Czym jest energia geotermalna?
Jest to energia wnętrza
Ziemi
zgromadzona
w
skałach
i
wodach
podziemnych. Ciepło we
wnętrzu Ziemi jest po części
ciepłem pierwotnym, które
powstało
w
trakcie
formowania się planety,
a częściowo jest ciepłem
pochodzącym z rozpadu
pierwiastków
promieniotwórczych (uran,
tor, potas). Temperatura
rośnie
wraz
z głębokością o ok. 25 K/km i
w jądrze może osiągać
6000°C.
Ilość
ciepła
zmagazynowana we wnętrzu
Ziemi wynosi ok. 35TW [wg.
EC BREC].
Skorupa o grubości 5 – 80
km, temperatura 200-700 oC
Płaszcz – do głębokości
2900 km, temperatura do
4500 oC
Jądro zewnętrzne – głębokość
2900 - 5100 km, temperatura do
6000 oC
Jądro wewnętrzne – poniżej 5100
km, temperatura do 6200 oC
Z uwagi na sposób wykorzystania wyróżniamy:
Geotermię
wysokiej
entalpii
(wysokotemperaturową)
–
GWE
(umożliwia bezpośrednie wykorzystanie ciepła ziemi, którego
nośnikiem jest woda, para, gaz i ich mieszaniny wypełniająca puste
przestrzenie skalne).
Geotermię niskiej entalpii (niskotemperaturową) – GNE (wykorzystanie
ciepła ziemi wymaga zastosowania pomp ciepła jako urządzeń
wspomagających, ciepło ośrodka skalnego (gruntu), stanowi dla
pompy ciepła tzw. „dolne źródło ciepła”).
Dlaczego pompa ciepła ?
• brak komina,
• ciepło ekologiczne,
• niedrogie ogrzewanie na lata,
• coraz droższe paliwa kopalne/ coraz tańsze pompy ciepła,
•„czyste ręce”
•stała kontrola zużycia energii
• brak bezpośredniej emisji do środowiska lokalnego
• komfort użytkowania
• zapewnia ciepło w budynku, ciepłą wodę ale i może chłodzić
Dlaczego ekologiczna?
• mniejsze zużycie energii elektrycznej niż kocioł grzewczy elektryczny,
• mniejsze zużycie węgla (Polska) niż przy kotłach węglowych (redukcja emisji zanieczyszczeń),
• brak spalin (spaliny w ciepłowniach są odsiarczane i odpylane, a więc pozostaje siarka i pył),
23
Wojewódzki
Wojewódzki
Fundusz Ochrony
FunduszŚrodowiska
Ochrony Środowiska
i Gospodarki
i Gospodarki
Wodnej Wodnej
w Poznaniu
w Poznaniu
GRUNTOWA INSTALACJA POZIOMA
Grunt jest akumulatorem ciepła, które można odebrać stosując instalację rurową z
krążącym w obiegu zamkniętym glikolem lub solanką.
Aby uniknąć dużych dobowych wahań temperatury i wychładzania gleby zimą kolektor
układa się na głębokości ok. 2 m, gdzie w naszym klimacie temperatura nie spada
poniżej 5°C.
Wadą jest wymóg dysponowania dużą powierzchnią.
Aby uzyskać 1 kW energii należy odebrać ciepło
z powierzchni 25-50 m2 gruntu.
GRUNTOWA INSTALACJA PIONOWA
Tutaj instalację glikolową lub solankową montuje się pionowo w gruncie na
głębokość 100 m o śr. 40 mm.
Wadą jest wysoki koszt wymiennika
WODA GŁĘBINOWA
Wody gruntowe jako źródło ciepła mogą być stosowane do dużych, jak i małych pomp ciepła.
Temperatura wód gruntowych nie ulega dobowym wahaniom i nie spada poniżej 8°C.
Ciepło odbierane jest bezpośrednio w parowniku bez instalacji pośrednich, po czym woda
może być zrzucana do złoża z którego jest pobierana, lub do naturalnych zbiorników
powierzchniowych bezpośrednio, czy przez instalację burzową.
POWIETRZE
(a może alternatywnie rekuperacja?)
Najlepsze efekty uzyskuje
sie przy wykorzystaniu
powietrza o stałej
temperaturze np. z
wentylacji. Powietrze
zewnętrze nie jest źródłem
koherentnym – jego zmiany
temperatury są zbyt duże.
Pompa ciepła pracuje
efektywnie przy
temperaturze powietrza –
5°C. Jest to zdecydowanie
jedno z najtańszych źródeł
dolnych ale ma ono niską
sprawność w polskich
warunkach
Zbiorniki wodne – rzeki, jeziora, morza.
Wykorzystać energię takiego źródła można dwoma sposobami.
Po pierwsze układając kolektor glikolowy lub solankowy na dnie niezamarzającego
zbiornika i tak jak przy poprzednich instalacjach poprzez wymiennik przekazać
ją do pompy ciepła.
W zbiornikach zamarzających kolektor układa się poniżej granicy zamarzania, lub
bezpośrednio pompuje wodę przez wymiennik z pominięciem instalacji
pośredniej.
Ścieki
Są bardzo dobrym dolnym źródłem ciepła o wysokiej temperaturze. Odbiór
ciepła realizuje się tutaj pośrednio przez umieszczenie w kolektorze ściekowym
rur w których płynie ciecz odbierająca ciepło. Rury można umieścić także w
zbiorniku fekaliów, szambie itp.
1. Zgodnie z prognozami, strumień produkowanych
ścieków, a tym samym osadów ściekowych, będzie rósł;
wynika to z jednej strony ze zmiany stylu życia
społeczeństwa, ale również z coraz większego odsetku
ludności podłączonych do sieci kanalizacyjnej.
2. Ograniczenia prawne determinują wybór sposobu
unieszkodliwiania osadów ściekowych; składowanie w
miejscach
innych
niż
składowiska
odpadów
niebezpiecznych, a nawet przyrodnicze wykorzystanie w
ciągu kilku lat będzie musiało być zastąpione innymi
metodami.
3. Metody termiczne stanowią propozycję, która za kilka lat
musi (i będzie dominować). W związku z tym postuluje
się
rozwój
termicznych
metod
utylizacji
unieszkodliwiania osadów ściekowych.
Uwagi wstępne
• Problem zagospodarowania ciągle wzrastających ilości osadów
ściekowych staje się jednym z istotnych problemów środowiskowych
naszego kraju.
• Osady ściekowe, podobnie jak ścieki, będą wytwarzane zawsze i
trzeba
znaleźć
najlepsze
rozwiązanie
ich
właściwego
zagospodarowania.
• Wybór metody zagospodarowania osadów ściekowych jest ściśle
związany z uwarunkowaniami prawnymi spowodowanymi wejściem
Polski do UE.
31
Wojewódzki
Wojewódzki
Fundusz Ochrony
FunduszŚrodowiska
Ochrony Środowiska
i Gospodarki
i Gospodarki
Wodnej Wodnej
w Poznaniu
w Poznaniu
32
Wojewódzki
Wojewódzki
Fundusz Ochrony
FunduszŚrodowiska
Ochrony Środowiska
i Gospodarki
i Gospodarki
Wodnej Wodnej
w Poznaniu
w Poznaniu
33
Wojewódzki
Wojewódzki
Fundusz Ochrony
FunduszŚrodowiska
Ochrony Środowiska
i Gospodarki
i Gospodarki
Wodnej Wodnej
w Poznaniu
w Poznaniu
Elektrownie wodne – śródlądowe
Rozróżnia się dwa podstawowe typy elektrowni wodnych wykorzystujących wody
śródlądowe:


elektrownie przepływowe - budowane na rzekach nizinnych o małym spadku, które
nie mają możliwości magazynowania wody i tym samym regulacji wytwarzanej mocy
elektrycznej
elektrownie zbiornikowe (regulacyjne) - są zaopatrzone w zbiorniki wodne, które
pozwalają gromadzić i magazynować energię wody i przetwarzać ją na energię
elektryczną w dogodnym czasie (szczytowo-pompowe)
BIOMASA ŹRÓDŁEM ENERGII

1. LASY

2. BIOMASA ODPADOWA:

- Odpady drzewne (kora, drobnica gałęziowa, ścinki, obrzyny, trociny, zrębki)

- Słoma (zbóż, strączkowych, rzepaku, kukurydzy itp.)

- Odpady przemysłu rolno-spożywczego (przetwórstwo produktów roślinnych i
zwierzęcych)

- Odpady z produkcji zwierzęcej (odchody zwierzęce, odpady poubojowe)

- Odpady bytowe (odpady komunalne, osad ściekowy)

3. CELOWE PLANTACJE:

- Jednoroczne (rzepak, zboża, burak, ziemniak)

- Wieloletnie (wierzba, trawy, topinambur, ślazowiec)
SŁOMA JAKO SUROWIEC ENERGETYCZNY
SŁOMA to „dojrzałe lub wysuszone źdźbła roślin zbożowych; określenia tego
używa się również w stosunku do wysuszonych roślin strączkowych, lnu,
rzepaku” – jak to wykorzystać energetycznie ?
Kompaktowanie biomasy (granulacja)
DEFINICJE
 Biopaliwa - w Europie biopaliwa definiowane są jako ciekłe i gazowe paliwa do silników
spalinowych, otrzymywane z biomasy.
 Biopłyny - ciekłe paliwa dla celów energetycznych innych niż w transporcie, w tym do
wytwarzania energii elektrycznej lub ciepła, wytworzone z biomasy lub ziaren zbóż
pełnowartościowych, wykorzystywane w instalacjach spełniających wymagania w zakresie
standardów emisyjnych, o ile takie standardy zostały określone na podstawie przepisów o
ochronie środowiska;
BIOGAZ
Definicje
biogaz - gaz uzyskany z biomasy, w szczególności z instalacji przeróbki odpadów zwierzęcych
lub roślinnych, oczyszczalni ścieków oraz składowisk odpadów;
biogaz rolniczy - gaz otrzymywany w procesie fermentacji metanowej surowców rolniczych,
produktów ubocznych rolnictwa, płynnych lub stałych odchodów zwierzęcych,
produktów ubocznych, odpadów lub pozostałości z przetwórstwa produktów
pochodzenia rolniczego lub biomasy leśnej, lub biomasy roślinnej zebranej z terenów
innych niż zaewidencjonowane jako rolne lub leśne, z wyłączeniem biogazu pozyskanego
z surowców pochodzących z oczyszczalni ścieków oraz składowisk odpadów;
Wykorzystanie biogazu wysypiskowego
Substraty dla biogazowni rolniczej
Kogeneracja, trigeneracja, poligeneracja
Kogeneracja (CHP) – jest to proces technologiczny jednoczesnego
wytwarzania energii elektrycznej i użytkowej energii cieplnej (Combined
Heat and Power) z tego samego źródła energii pierwotnej.
Skojarzona produkcja nośników energii.
Trójgeneracja (trigeneracja) – jest to proces technologiczny jednoczesnego
wytwarzania energii elektrycznej, użytkowej energii cieplnej oraz chłodu
użytkowego z tego samego źródła energii pierwotnej.
Poligeneracja - opisuje takie systemy konwersji energii z jednego lub
większej ilości źródeł (odnawialnych i nieodnawialnych), w wyniku,
której powstają co najmniej trzy produkty. Trigeneracja jest również
poligeneracją.
Kogeneracja
Paliwa odnawialne
KOGENERACJA
Węgiel
TRIGENERACJA
ENERGIA
ELEKTRYCZNA
ENERGIA
MECHANICZNA
Paliwa gazowe
POLIGENERACJA
Paliwa ropopochodne
CIEPŁO
CHŁÓD
Zalety kogeneracji







korzystne wskaźniki ekonomiczne (NPV, IRR)
optymalny dobór układu do potrzeb odbiorcy
niskie wskaźniki emisji i wysokie sprawności energetyczne
niskie straty
bezobsługowa eksploatacja
małe rozmiary elektrociepłowni
wykorzystanie lokalnych paliw
Podsumowanie
Regiony w Polsce dysponują olbrzymim, w niewielkim tylko stopniu
wykorzystanym potencjałem technicznym i ekonomicznym różnych odnawialnych
zasobów energii. Nawet uwzględniając w sposób najbardziej restrykcyjny
ograniczenia środowiskowe i przestrzenne, istniejący potencjał pozwala na
pokrycie minimum 20 proc. potrzeb energetycznych kraju do 2020 r., minimum 75
proc. do 2050 r. i docelowo zapewnić w 100 proc. podaż energii z odnawialnych
zasobów energii dostępnych w kraju. Wykazano też, że choć problemy
infrastrukturalne w różnych województwach i dla różnych źródeł mogą stanowić
barierę (zwłaszcza jeśli chodzi o energię elektryczną z OZE), to jednak są
możliwości rozwoju takich źródeł OZE, które w danym regionie nie zależą tak silnie
od stanu infrastruktury (produkcja ciepła z OZE, produkcja energii elektrycznej w
mikroźródłach).
TERMOMODERNIZACJA
OBIEKTÓW
BUDOWLANYCH
Zakres robót termomodernizacjyjnych.
Grupa I. Prace termoizolacyjne
 Ocieplenie ścian zewnętrznych;
 Ocieplenie dachu / stropodachu;
 Ocieplenie podłogi na gruncie / stropu nad nieogrzewaną piwnicą;
 Wymiana okien, drzwi zewnętrznych, bramy garażowej.
Grupa II. Instalacje wewnętrzne
 Instalacja wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej
odzyskiem ciepła;
 Instalacja wewnętrzna ogrzewania i ciepłej wody użytkowej.
z
Zakres robót termomodernizacjyjnych.
c.d.
Grupa III. Wymiana źródeł ciepła, zastosowanie odnawialnych źródeł
energii cieplnej
 Instalacja kotła kondensacyjnego;
 Instalacja węzła cieplnego;
 Instalacja kotła na biomasę;
 Instalacja pompy ciepła;
 Instalacja kolektorów słonecznych.
Dziękujemy za uwagę
Ireneusz Ratajczak
tel. 61 845 6210, e-mail: [email protected]
www.wfosgw.poznan.pl
www.doradztwo-energetyczne.gov.pl