Poniedziałek, 24 Wrzesień 2018-Gerarda i Teodora
TwojRynek

Strona startowa

Ekogrzanie
TwójRynek.pl 7-8/2016Izabela Bohdanow fot. Attilio Lombardo Komentarze1 komentarz
Choć grzejniki czy ogrzewanie podłogowe to stosunkowo nowoczesne systemy grzewcze, przyszłość zmierza raczej ku alternatywnym źródłom energii. Współcześnie wzrasta moda na ekogrzanie, czyli pozyskiwania ciepła w procesie przetwarzania energii słonecznej. Kolektory słoneczne zyskują godnych konkurentów w postaci płyt fotowoltaicznych czy elektrowni wodnych.
 
 
 

Kolektory słoneczne

 
Kolektory słoneczne są źródłem czystej energii odnawialnej. To urządzenia do przekształcenia energii promieniowania słonecznego na ciepło. Energia słoneczna, która dociera do kolektora, zamieniana jest na energię nośnika ciepła – cieczy lub gazu. Kolektory wykorzystuje się do instalacji wspomagających ogrzewanie budynku (centralnego ogrzewania), podgrzewania wody użytkowej i basenowej czy ciepła technologicznego. Muszą być jednak spełnione pewne warunki. Przede wszystkim aby udział energii z kolektorów był zauważalny, budynek musi zapewniać niskie straty energii cieplnej do otoczenia. Sam system ogrzewania powinien opierać się na niskich parametrach temperaturowych (na przykład w ogrzewaniu podłogowym). Z powodu konieczności zastosowania większej liczby kolektorów należy stworzyć możliwość wykorzystania nadwyżki ciepła w okresie letnim (choćby do ogrzania basenu), co poprawi wskaźnik nakładów inwestycyjnych do uzyskanego efektu.
 

Jak działa kolektor słoneczny?

 
Instalacja solarna składa się z baterii kolektorów (zazwyczaj na dachu budynku), podgrzewacza wewnątrz budynku (obok kotła centralnego ogrzewania) oraz zespołu pompowo-sterowniczego przy podgrzewaczu. Jak to działa? Kolektor solarny przekształca promieniowanie słoneczne w ciepło. Na skutek pracy pompy obiegowej w zespole sterowniczo-pompowym w instalacji krąży niezamarzający roztwór glikolu propylenowego, który jest nośnikiem ciepła. Bateria kolektora łączy się z wężownicą umieszczoną w podgrzewaczu wody użytkowej dwiema rurami o średnicy dopasowanej do wielkości baterii słonecznej. Nośnik zabiera ciepło z kolektorów i dostarcza je do wężownicy nagrzewającej wodę w podgrzewaczu. Różnica temperatur między nośnikiem wypływającym z kolektora a dopływającym do kolektora powinna wynosić maksymalnie 15 stopni Celsjusza – to znak, że instalacja solarna wykonana została prawidłowo. Temperatura kolektora słonecznego jest zawsze wyższa od temperatury wody w zbiorniku. Poprawna instalacja składa się z właściwie dobranych podzespołów do pojemności podgrzewacza, liczby kolektorów słonecznych i właściwie podłączonej całej instalacji. Powinna ona w ciągu kilku godzin pracy kolektorów nagrzać wodę w zbiorniku do temperatury wynoszącej maksymalnie 70 stopni, gdyż im wyższa temperatura, tym większe straty ciepła przez wypromieniowanie.
 

Fotowoltaika

 
Fotowoltaika to dziedzina zajmująca się przetwarzaniem światła słonecznego bezpośrednio na energię elektryczną, czyli mówiąc ogólnie – uzyskiwaniem energii ze słońca. Sam termin pochodzi od greckiego słowa photos, co znaczy światło, i volt – chodzi oczywiście o jednostkę napięcia. Fotowoltaika należy do odnawialnych źródeł energii, których wykorzystanie przynosi wiele korzyści dla lokalnych społeczności. Zwiększa się poziom bezpieczeństwa energetycznego, tworzą się nowe miejsca pracy, promowany jest rozwój regionalny. Do tego dochodzą korzyści ekologiczne, co się wiąże z ograniczeniem emisji dwutlenku węgla i brakiem zanieczyszczeń, emisji gazów, hałasu i drgań.
Dzisiaj każdy może produkować energię elektryczną i dostarczać ją do sieci energetycznej za pomocą paneli fotowoltaicznych. W 2013 roku wprowadzono ustawę „Mały trójpak energetyczny”, która umożliwia podłączanie mikroinstalacji (do mocy 40 kW) do sieci energetycznej. Panele fotowoltaiczne można zastosować w domkach jednorodzinnych, we wspólnotach mieszkaniowych, firmach, gospodarstwach rolnych, urzędach i biurach, czyli wszędzie tam, gdzie korzysta się z energii elektrycznej. Do instalacji najlepiej nadają się dachy skierowane na południe lub południowy wschód i południowy zachód. Można też postawić instalację na konstrukcji wolnostojącej. System ten idealnie komponuje się z elektrycznym systemem grzewczym w domu.
 

Jak działa system fotowoltaiczny?

 
Energia promieni słonecznych umożliwia wolnym elektronom przeskakiwanie między warstwami, co powoduje powstanie napięcia elektrycznego. Specjalne elektrody na dolnej i górnej warstwie komórki fotowoltaicznej umożliwiają strumień elektronów: powstaje zatem prąd stały, który w urządzeniu zwanym falownikiem przetwarzany jest na prąd zmienny. Dzięki niemu zasilana jest sieć publiczna lub też służy on do własnych celów energetycznych. Urządzenie fotowoltaiczne zasadniczo składa się z trzech elementów. Są to: moduły fotowoltaiczne, system montażowy oraz falownik. W przypadku urządzeń fotowoltaicznych połączonych z siecią publiczną w celu magazynowania w niej prądu konieczny jest specjalny licznik energii wprowadzanej do sieci publicznej. Natomiast licznik odbiorczy wskazuje prąd, który pobiera się od swojego dostawcy prądu.
 

Elektrownie wodne

 
Elektrownia wodna to zakład przemysłowy zamieniający energię potencjalną wody na elektryczną. Pomimo że małe elektrownie wodne mają wiele zalet, pozyskiwanie zielonej energii z tego źródła jest w Polsce najmniej cenionym sposobem. Nie produkują one odpadów i przy właściwym rozwiązaniu technologicznym nie robią hałasu. Generowane przez linie przesyłowe pole elektromagnetyczne jest dwa razy słabsze niż w przypadku przeciętnej rozdzielni wysokiego napięcia. Zaletą tego typu elektrowni jest możliwość spożytkowania produkowanej energii na miejscu, co sprzyja środowisku. Dalekie przerzuty energii siecią powodują straty oraz niszczą krajobraz liniami przesyłowymi.
 
Zbiorniki służące małym elektrowniom wodnym mogą być równocześnie miejscem hodowli ryb, gdyż obecność turbin nie ma większego wpływu na organizmy wodne. Woda wypływająca z turbin gwałtownie się miesza, co sprzyja jej dobremu natlenieniu. Przy planowaniu konstrukcji małych elektrowni wodnych należy pozostawić naturalny przepływ biologiczny wykorzystywanej rzeki. Całkowite przegrodzenie rzeki tamą znacznie narusza środowisko naturalne.
 

Elektrownie geotermalne

 
Energia geotermalna to najtrudniejsze do pozyskania odnawialne źródło energii. Dzieje się tak dlatego, że najbardziej wydajne złoża gromadzą się głęboko pod powierzchnią ziemi w postaci gorącej wody, pary lub suchych gorących skał. Zasoby te można wykorzystać do generowania energii elektrycznej w elektrowniach geotermalnych. Pozyskiwanie energii geotermalnej jest jedną z najczystszych dostępnych technologii, która może wytwarzać energię elektryczną przy niewielkiej lub zerowej emisji gazów cieplarnianych. Budowanie elektrowni geotermalnych pochłania jednak mnóstwo czasu, a także jest bardzo kosztowne. Sama budowa też jest ryzykowna. Rynek geotermalny w perspektywie krótko- i średnioterminowej ma szanse na ekspansywny rozwój. Opracowywane obecnie technologie pozwalają na tworzenie „sztucznych” rezerwuarów geotermalnych, zwane również systemami gorących suchych skał. Pozwalają one na wytwarzanie energii elektrycznej z zasobów geotermalnych niemal w każdym miejscu na świecie. Skąd pozyskiwana jest energia? Kumuluje się w gruntach, skałach i płynach wypełniających pory oraz szczeliny skalne. Opłacalne wydobycie odbywa się do głębokości czterech kilometrów w głąb ziemi. Złoża geotermalne powstają dzięki obiegowi wody. Woda z opadów wnika do wnętrza ziemi, gdzie w wyniku kontaktu z aktywnymi ogniskami magmy nagrzewa się do bardzo wysokich temperatur. Tak nagrzana może wędrować do powierzchni ziemi w postaci gorącej wody lub pary.
 

Jak działają elektrownie geotermalne?

 
Elektrownie geotermalne pracują podobnie jak klasyczne elektrownie parowe. Wyróżniamy dwa podstawowe rodzaje elektrowni geotermalnych. Pierwszy z nich to systemy wykorzystujące zasoby geotermalne jako jedyne źródło zasilania. Jeśli złoże jest w postaci pary, to przekierowuje się je bezpośrednio na turbinę, a w przypadku ciekłego złoża następuje bezpośrednie odparowanie wody geotermalnej w rozprężaczu, która w postaci pary trafia na turbinę. Stamtąd po ekspansji para płynie do skraplacza. Drugim rodzajem elektrowni są elektrownie dwuczynnikowe, gdzie gorąca woda jest kierowana do wymiennika ciepła (parownika), który odgrywa rolę kotła parowego. Oddane ciepło trafia do drugiego obiegu – z czynnikiem roboczym o niskiej temperaturze wrzenia. Zasada działania elektrowni pierwszego typu jest stosunkowo prostsza ze względu na występowanie praktycznie jednego obiegu czynnika. Wodę (lub parę) geotermalną pozyskuje się poprzez użycie systemu minimum dwóch odwiertów: eksploatacyjnego oraz zatłaczającego. Następuje nimi pobór gorącego medium i ponowne zatłoczenie po przejściu przez turbinę. W sytuacji gdy warunki złożowe nie pozwalają na pobór wody, stosuje się zamknięty obieg wody. Jednym otworem zatłacza się zimną wodę obiegową do złoża, a drugim otworem transportowana jest ona na powierzchnię w celu napędzania turbin wytwarzających prąd. Elektrownie drugiego typu zamiast klasycznego układu wodno-parowego wykorzystują do pracy inne nośniki energii. Zasada działania opiera się na trzech obiegach: geotermalnym, termodynamicznym oraz odpowiedzialnym za schłodzenie czynnika roboczego na skraplaczu.
 

Zagrożenie dla środowiska?

 
Produkowanie prądu elektrycznego przez elektrownie geotermalne może mieć negatywny wpływ na środowisko. Powietrze atmosferyczne i woda są szczególnie narażone na ich niepożądane działanie. Dlaczego więc zaczęto pozyskiwać energię w ten sposób? Można wyeliminować ryzyko tych zanieczyszczeń poprzez stosowanie zamkniętych obiegów wody oraz dzięki zachowaniu środków ostrożności podczas wykonywania wierceń. Zaletą geotermii w przeciwieństwie do innych odnawialnych źródeł energii jest jej dostępność przez cały rok, niezależnie od warunków pogodowych i klimatycznych. Odnotowuje się też jej większe współczynniki wykorzystania mocy i czasu pracy w ciągu roku oraz najniższy koszt uzyskania jednostki energii w porównaniu z innymi elektrowniami w skali światowej. Pomimo jednak niskich kosztów eksploatacyjnych, sama budowa elektrowni geotermalnych to bardzo wysokie koszty.
 

Komentarze

  • Karol
    2017-04-04
    A wypróbowaliście panele fotowoltaiczne? Ja skusiłem się na takie w swojej firmie i już liczę oszczędności
*

Dodaj komentarz

  • Autor *
  • E-mail *
  • Komentarz *
  • Przepisz kod (wielkość liter ma znaczenie)