Odnawialne źródła czystej energii w gminie Goraj

Projekt OZE

Kolektor słoneczny to urządzenie do konwersji energii promieniowania słonecznego na ciepło. Energia docierająca do kolektora zamieniana jest na energię cieplną nośnika ciepła, którym może być ciecz ( glikol, woda ), lub gaz ( powietrze ).

 

Rozróżniamy dwa rodzaje kolektorów słonecznych:

- płaskie (  Układ cienkich rurek przymocowanych do metalowej płyty pokrytej tak zwaną powłoką selektywną. Całość jest zamknięta w obudowie, która ma ograniczyć straty ciepła i chronić kolektor przed uszkodzeniami, a jednocześnie nie utrudniać przenikania promieniowania słonecznego do wnętrza. Płynąca rurkami kolektora ciecz (zwykle stosuje się trudno zamarzający roztwór glikolu) ogrzewa się od rozgrzanej przez słońce powierzchni płyty i przylegających do niej ścianek rur. Od jakości użytych        materiałów i precyzji wykonania zależy sprawność kolektora, a także ilość energii jaką dostarczymy do instalacji przy określonej powierzchni.

- próżniowe ( Kolektory, w których jako izolacja termiczna wykorzystywana jest próżnia, mają kształt cylindryczny i noszą nazwę kolektorów próżniowych. Rury próżniowe są mocowane szeregowo w izolowanej szynie zbiorczej, w której biegną rurki miedziane zbiorcze. Ogrzewanie płynu w rurach może działać na dwa sposoby:

  • Poprzez kanały przepływowe z czynnikiem grzewczym które mają postać litery U w rurze próżniowej (ogrzewanie płynu następuje przy jego przepływie przez kanał)
  • Poprzez zamkniętą pojedynczą rurę nazywaną także „ rurką ciepła” i działającą na zasadzie kondensatora. W rurkach tych znajduję się  łatwo odparowująca ciecz ( temp. Wrzenia ok 25-30’C). Przy ogrzewaniu rur przez słońce ciecz zaczyna parować, powstała para konwekcyjnie przechodzi do końcówki rury umiejscowionej w kanale zbiorczym, który jest wymiennikiem ciepła, poprzez kondensator ciepło jest oddawane do kanału głównego w szynie zbiorczej kolektora.  Para w kondensatorze schładza się, zamienia w ciecz i spływa na dół do ponownego nagrzania.)

Korzyści płynące ze stosowania kolektorów słonecznych:

- Darmowe odnawialne źródło energii, przy coraz większej cenie jaką będziemy płacić za energię wytwarzaną z paliwa kopalnianego ( szacuje się, że w przeciągu 40 – 120 lat zasoby naturalnych źródeł gazu czy oleju się skończą).

- Kolektory nie emitują szkodliwych związków, nie powodują powiększania się dziury ozonowej, nie zanieczyszczają środowiska)

- Z badań wynika iż kolektory w Polsce mogą nagrzać od kwietnia do września. Przyjmując średnie dzienne zużycie wody na osobę od 50 do 150 litrów, możemy oszacować iż w przypadku innych alternatywnych źródeł ogrzewających wodę bez użycia kolektorów będziemy musieli zapłacić ok 200 – 400 zł.  Przyjmując, że kolektory słoneczne będą dla nas pracowały przez4 pełne miesiące możemy zaoszczędzić nawet 1600 zł rozpatrując tylko ciepłą wodę.

Dzisiaj coraz częściej w całej Polsce startują programy niskiej emisji, dzięki którym możemy dostać zwrot do 75% poniesionych nakładów na materiały, wykonanie i projekt. Korzyści jest dużo, a czy z nich skorzystamy?

W celu zrozumienia pojęcia fotowoltaiki, należy zapoznać się z zagadnieniem „ Konwersji Fotowoltaicznej”. Jest to bezpośrednia zamiana energii promieniowania  słonecznego w energię elektryczną, zachodząca w specjalnym przyrządzie półprzewodnikowym  ( tzw. Ogniwie słonecznym ).

Ogniwo fotowoltaiczne składa się z wysokiej czystości krzemu, na którym uformowana została bariera          potencjału w postaci złącza P-N. Padające na złącze fotony powodują powstawanie pary nośników o przeciwnych ładunkach elektrycznych, elektron – dziura, które na skutek obecności złącza P-N zostają rozdzielone w dwie różne strony. Elektrony trafiają do złącza N a dziury do złącza P. Na złączu powstanie napięcie elektryczne. Ponieważ rozdzielone ładunki są nośnikami nadmiarowymi, mające tzw. nieskończony czas życia a napięcie na złączu P-N jest stałe, złącze, na które pada światło działa jak stabilne ogniwo elektryczne.

Wyróżniamy dwa typy instalacji:

Instalacje wyspową ( off grid )  - Energia elektryczna z paneli fotowoltaicznych w postaci prądu stałego jest zamieniana przez inwerter na prąd zmienny o odpowiednich parametrach i następnie wykorzystywana na potrzeby pracy urządzeń domowych. Nadwyżki energii poprzez regulator wykorzystywane są do ładowania akumulatorów w celu późniejszego wykorzystania zgromadzonej energii.

Instalacja podłączona do sieci ( on grid ) – Energia elektryczna z paneli fotowoltaicznych w postaci prądu stałego jest zamieniana przez inwerter na prąd zmienny o odpowiednich parametrach i następnie wykorzystywana na potrzeby pracy urządzeń domowych. Nadwyżki energii sprzedawane są do sieci energetycznej.

Należy pamiętać iż wykorzystanie  fotowoltaiki nie prowadzi do produkcji żadnych szkodliwych substancji ubocznych,  produkcja energii jest bezgłośna, brak jakiegokolwiek hałasu generowanego przez moduły,  fotowoltaika nie generuje szkodliwego CO2, poza tym płynie wiele korzyści dla lokalnych społeczności takich jak:

-zwiększenie poziomu bezpieczeństwa

-stworzenie nowych miejsc pracy

- promowanie   rozwoju regionalnego

Aby pokryć zaspokojenie obecnych potrzeb energetycznych świata modułami fotowoltaicznymi należy pokryć 700 km2 Sahary.

Na rok 2011 światowa moc systemów PV wynosiła 67,4 GW .

Przewiduje się, że do roku 2030 roku systemy PV będą generować około 1.8 TW czyli pokrywać  14 % światowego zapotrzebowania na energię.

Już 5000 lat  p.n.e energia wykorzystywana z wiatru stosowana była w statkach żaglowych jako rodzaj napędu, poza tym wiatr wykorzystywany był do mielenia ziarna, pompowania wody, ciecia drewna i produkcji papieru. Dzisiaj energię wiatru możemy wykorzystać w celu produkcji energii elektrycznej poprzez korzystanie z elektrowni wiatrowych.

Wykorzystywanie elektrowni wiatrowych niesie wiele korzyści, również materialnych, do najważniejszych należą:

- Ograniczanie gazów cieplarnianych

- Oszczędność paliw kopalnianych

- Oszczędność pieniędzy ( wiatr jest źródłem odnawialnym co za tym idzie darmowym )

- Technologia nie wymaga dużych powierzchni, w przeciwieństwie do technologii konwencjonalnych ( tereny zajmowane przez  kopalnie, elektrownie, linie transportowe do przewozu surowca.)

- Możliwość zastosowania małych turbin wirowych, dzięki czemu dostarczamy energię elektryczną w miejsca trudno dostępne.

Uzupełnienie systemów fotowoltaicznych.  Systemy fotowoltaiczne wytwarzają więcej energii elektrycznej w okresie występowania większej liczby godzin nasłonecznienia i nasłonecznienia o większej intensywności (tj. w okresie letnim).  Turbiny wiatrowe wytwarzają więcej energii elektrycznej w okresie występowania większej liczby wietrznych godzin w cyklu dobowym i wiatrów o większej sile (tj. w okresie zimowym).  Z tego powodu energia wiatrowa stanowi doskonałe uzupełnienie ogniw fotowoltaicznych w ramach systemu wytwarzania energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych.

W ciągu roku farmy wiatrowe o pojemności  100 GW  są w stanie wyprodukować tyle samo energii co:

- 63 elektrownie węglowe

- 52 elektrownie gazowe

- 39 elektrownie jądrowe           

Warunki wiatrowe w Polsce

Biomasa to najstarsze i najszerzej współcześnie wykorzystywane odnawialne źródło energii. Należą do niej zarówno odpadki z gospodarstwa domowego, jak i pozostałości po przycinaniu zieleni miejskiej. Biomasa to cała istniejąca na Ziemi materia organiczna, wszystkie substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego ulegające biodegradacji. Biomasą są resztki z produkcji rolnej, pozostałości z leśnictwa, odpady przemysłowe i komunalne.

W krajach Unii Europejskiej biomasa jest obecnie jednym z głównych źródeł energii odnawialnej do produkcji ciepła, energii elektrycznej i dla celów transportowych. Jej wykorzystanie szybko wzrasta

Z uwagi na konieczność osiągnięcia celów wskaźnikowych zawartych w Dyrektywie, wymogi klimatyczne i środowiskowe oraz stale rosnące ceny paliw kopalnych ocenia się, że w najbliższych dekadach wykorzystanie biomasy dla celów energetycznych we wszystkich krajach Regionu Europy Środkowej będzie szybko wzrastało.

Potencjał techniczny biomasy w Polsce jest szacowany na ok. 900 PJ/rok. Biomasa stanowi jedno z głównych źródeł energii odnawialnej, a udział biomasy stałej w pozyskaniu wszystkich nośników energii odnawialnej osiągnął w 2010 roku 85,4%..

 

W celu uzyskania biomasy stosowana jest uprawa specjalnych roślin jak np. wierzba wiciowa, rdest czy trzcina pospolita, spowodowane jest to ich dużym rocznym przyrostem, oraz niedużymi wymaganiami odnośnie jakości gleby.

W Polsce powstaje rocznie 2.5 mln ton osadów ściekowych  i przemysłowych odpadów organicznych.

 

Specyficzne cechy biomasy spowodowały, że należało opracować wiele specjalizowanych palenisk   do jej spalania. Najbardziej powszechne to:

- spalanie słomy

- spalanie drewna w postaci: biedron, zrębków, pelletów, granulatów i trocin.

- spalanie odpadów produkcji roślinnej ( łusek, kaczanów,  bagassy).                

http://499.com.pl/kociol-na-biomase-eg-multifuel-400kw-p-582.html

Zalety biomasy

Biomasę warto wykorzystywać z wielu powodów. Paliwo to jest nieszkodliwe dla środowiska: ilość dwutlenku węgla emitowana do atmosfery podczas jego spalania równoważona jest ilością CO2 pochłanianego przez rośliny, które odtwarzają biomasę w procesie fotosyntezy. Ogrzewanie biomasą staje się opłacalne - ceny biomasy są konkurencyjne na rynku paliw. Wykorzystanie biomasy pozwala wreszcie zagospodarować nieużytki i spożytkować odpady.

Promienie słoneczne cały czas nagrzewają ziemię. W okresie lata, cała ta energia jest magazynowana w ziemi. Jest to energia niskotemperaturowa, część instalacji na pompie ciepła, która odbiera tą energię nazywa się „dolnym źródłem”. Pompa ciepła transformuje ciepło pobrane z dolnego źródła przy pomocy prądu do wysokich temperatur sięgających nawet 80 ‘C, które następnie możemy wykorzystać do ogrzewania ciepłej wody użytkowej. Ta część instalacji nazywa się  „górnym źródłem”.

Pompa ciepła może dostarczać energię cieplną do instalacji grzewczej budynku zimą, jak również działać jako chłodziarka w letnie dni.

Należy pamiętać iż koszt budowy instalacji z gruntową pompą ciepła jest porównywalny do pozostałych rozwiązań grzewczych. Biorąc pod uwagę dom o powierzchni 200 m2 w którym mieszkają 4 osoby, całkowity nakład inwestycji to ok 65 tyś zł.

Budowa kotłowni gazowej w takim samym obiekcie to wydatek na poziome 52 tyś zł, a kotłowni olejowej ok 75 tyś zł. Poza tym należy pamiętać i iż oszczędzamy na wielu elementach np. kotłowni, a całkowity czas zwrotu wynosi ok 7 lat.

 

Pompy ciepła są zaliczane do OŹE ( odnawialnych źródeł energii ), które są obecnie wspierane przez Unię Europejską.  W Polsce jest możliwość uzyskania dofinansowań w różnych formach. Dofinansowania przyznawane są nie tylko na zakup urządzeń, ale także na ich montaż.

 

Na dzień dzisiejszy możliwe jest wykorzystanie różnych rodzajów pomp ciepła, niekoniecznie gruntowych. Do dyspozycji mamy pompy również pompy powietrzne, oraz wodne. 

Pompy gruntowe
Pompy solankowe jako magazyn ciepła wykorzystują grunt, tłocząc przez niego czynnik o niskiej temperaturze. Ciepło odebrane z gruntu wykorzystywane jest do odparowania czynnika chłodniczego w pompie ciepła. Czynnik krążący w gruncie to najczęściej roztwór na bazie glikoli etylenowych o niskiej temperaturze zamarzania.

Pompy wodne
Wodne pompy ciepła korzystają z wód gruntowych. Aby mogły działać, wierci się dwie (lub więcej) studnie – ssącą i chłonną. Pomiędzy nimi umieszcza się dodatkową pompę, która tłoczy odpowiednią ilość wody gruntowej. Woda ta ma stosunkowo wysoką temperaturę, dzięki czemu czynnik chłodniczy w pompie ciepła paruje. Stała i wysoka temperatura wód gruntowych powoduje, że pompy wodne osiągają wysoki współczynnik efektywności. Stosuje się je raczej w instalacjach o dużych mocach.

Pompy powietrzne
Tego typu pompy są z reguły nieco większe od pomp gruntowych o tej samej mocy. Wynika to z tego, że powietrze nie jest specjalnie dobrym magazynem ciepła i dla uzyskania uzyskania dostatecznej ilości energii potrzebny jest spory wymiennik do odzyskiwania ciepła. Efektywność tego typu pomp ciepła jest najniższa z prezentowanych jednak cena tego typu rozwiązania jest najniższa. Rozwiązanie proste, inwestycja niezbyt kosztowna i przede wszystkim tania eksploatacja pompy!