1

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji grzewczych

Źródło: www.fotolia.pl

KURS Roboty związane z montażem i remontem instalacji grzewczych

MODUŁ Źródła energii, ich charakterystyka i wpływ na środowisko

2

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji grzewczych

4 Źródła energii, ich charakterystyka i wpływ na środowisko

4.1 Konwencjonalne źródła energii

4.1.1 Gaz ziemny

Gaz ziemny jest naturalnym paliwem wydobywanym ze złóż znajdujących się w skorupie ziemskiej. Stanowi mieszaninę gazów – metanu i innych gazów palnych oraz związków niepalnych1. Skład gazu zależy od miejsca jego wydobywania oraz technologii zgazowania. W wyniku różnorodnych procesów chemicznych skład gazu ulega zmianom. Końcowym produktem jest gaz ziemny przystosowany do transportu siecią gazociągów i użytkowania w coraz większej liczbie urządzeń opartych na technologii gazowej2.

Zalety gazu:

jest paliwem charakteryzującym się nieporównywalnie mniejszą zawartością zanieczyszczeń niż pozostałe paliwa, więc zagrożenie dla środowiska jest stosunkowo niewielkie;

jest paliwem łatwym w przesyle;

zapewnia wygodne i bezobsługowe ogrzewanie;

ma stosunkowo niewielki koszt.

Wady gazu:

często duży koszt podłączenia do rurociągu;

duży koszt nowoczesnych kotłów gazowych;

jest to paliwo kopalne, co oznacza, że jego produkcja będzie miała szczyt;

konieczność posiadania odpowiedniej infrastruktury przesyłowej.

Gaz ziemny nie powoduje zanieczyszczenia środowiska metalami ciężkimi – ich zawartość jest zbliżona do tej w powietrzu atmosferycznym lub nawet. Jedynym groźnym dla środowiska metalem, który wchodzi w skład gazu ziemnego jest rtęć, jednak proces oczyszczania usuwa ją.

Najistotniejsza zaleta gazu ziemnego to brak zanieczyszczania atmosfery związkami siarki, które w nim naturalnie występują (np. siarkowodór, sulfidy, alkanotiole czy siarka pierwiastkowa)3. Są one jednak, podobnie jak rtęć, usuwane w procesie oczyszczania gazu. Te procesy technologiczne osiągnęły już w Polsce bardzo wysoki poziom i są skuteczne.

1 http://www.pgnig.pl/dladomu/gaz_ziemny 2 http://www.gazownia.pl/index.php?option=com_content&view=article&id=6&.. 3 http://www.gazyfikacja.com/articles/show_article/1

3

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji grzewczych

4.1.2 Węgiel

Węgle kopalne są to skały osadowe, powstałe w wyniku nagromadzenia i przeobrażenia materii roślinnej. Stanowią mieszaninę różnorodnych związków organicznych, w skład których wchodzą głównie: węgiel, wodór, tlen, siarka i azot, a także substancje mineralne (np. krzemiany, siarczki i inne) oraz pierwiastki rzadkie (m.in. arsen, uran, gal, german).

W zależności od zawartości pierwiastka węgla wyróżnia się następujące gatunki węgli kopalnych, tworzących tzw. szereg węglowy: torf, węgiel brunatny, węgiel kamienny, antracyt i szungit4.

Zalety węgla5:

jest jednym z najtańszych dostępnych źródeł energii;

ma dużą wartość opałową;

łatwo dostępny;

łatwy do transportowania.

Wady węgla:

podczas spalania węgla do atmosfery wydzielana jest bardzo duża ilość szkodliwych substancji;

obsługa kotłów węglowych jest uciążliwa (czyszczenie z sadzy);

problem z dużą ilością popiołu powstającego po spaleniu węgla;

wydzielanie dużych ilości gryzącego dymu;

konieczność ciągłego sprzątania kotłowni, gdyż węgiel kruszy się i pyli.

Spalanie węgla jest jedną z najbardziej zanieczyszczających środowisko metod produkcji energii6. Powoduje znaczne pogorszenie jakości powietrza poprzez emisję toksycznych substancji (tlenki siarki i azotu), pyłów oraz metali ciężkich, takich jak rtęć i kadm. Powstający w wyniku spalania dwutlenek węgla stanowi największy składnik światowych emisji gazów cieplarnianych, a więc ma on wpływ na klimat regionu i całej planety. Wydobywanie i spalanie węgla powoduje również niedobory i zanieczyszczenie wody. Drugoplanową formą zanieczyszczenia jest zakwaszanie oceanów i kwaśne deszcze.

4.1.3 Olej opałowy

Olej opałowy to pochodna ropy naftowej, powstała w trakcie jej przerobu, wykorzystywana jako paliwo grzewcze w instalacjach centralnego ogrzewania, a także piecach przemysłowych. Wyróżniamy trzy podstawowe rodzaje oleju opałowego7:

lekki;

4 http://portalwiedzy.onet.pl/8616,,,,wegle_kopalne,haslo.html 5 http://www.swiadomieoatomie.pl/warto-wiedziec/zrodla-pozyskiwania-energii-alternatywy.html 6 https://sites.google.com/site/elektrowniekonwencjonalneppp/ 7 http://www.agrocom.viessmann.com.pl/ABC_ogrzewania_Kotly_olejowe_zalety_ogrzewania.html

4

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji grzewczych

średni;

ciężki.

Zalety oleju opałowego:

jest to paliwo powszechnie dostępne – dzięki rozległej sieci dystrybutorów, którzy są w stanie szybko i sprawnie zrealizować zamówienia. Co ważne, niepotrzebna jest kosztowna operacja przyłączenia budynku do sieci, tak jak ma to miejsce w przypadku gazu ziemnego;

zawiera niewielki procent siarki, a ponadto jest paliwem praktycznie bezodpadowym, dzięki czemu w procesie jego spalania uwalnianych jest mniej szkodliwych związków. Oznacza to, że olej opałowy jest paliwem ekologicznym, a kotły olejowe są przyjazne środowisku;

stosunkowo wysoka temperatura zapłonu oleju opałowego (min. 55°C) minimalizuje niebezpieczeństwo nagłego wybuchu spowodowanego przypadkowym zapłonem. Dzięki temu instalację grzewczą opartą na oleju opałowym można zakładać wewnątrz budynku, co jest niemożliwe w przypadku instalacji zasilanej gazem płynnym.

Wady oleju opałowego:

wysoka cena;

kłopotliwa konserwacja urządzeń grzewczych;

olej opałowy należy do paliw kopalnych, więc jego produkcja będzie miała szczyt.

4.1.4 Drewno8

Drewno to surowiec drzewny otrzymywany ze ściętych drzew i formowany przez obróbkę w różnego rodzaju sortymenty. Zajmuje przestrzeń pomiędzy rdzeniem a warstwą łyka i kory. Pod względem technicznym drewno jest naturalnym materiałem kompozytowym o osnowie polimerowej, wzmacnianej ciągłymi włóknami polimerowymi, którymi są podłużne komórki zorientowane jednoosiowo.

Zalety drewna:

niewielki koszt zakupu;

niewielki stopień skomplikowania budowy pieca na drewno.

Wady drewna:

spalanie drewna emituje do atmosfery szkodliwe związki i powoduje powstawanie smogu;

drewno przed spaleniem musi mieć odpowiednią wilgotność;

składowanie drewna wymaga dużo przestrzeni;

drewno przed spaleniem musi zostać odpowiednio przygotowane (pocięte i porąbane).

8 http://www.drewpasz.pl/?Tarcica

5

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji grzewczych

4.2 Alternatywne źródła energii

4.2.1 Biogaz

Biogaz pochodzi głównie z oczyszczalni ścieków, składowisk odpadów oraz z gospodarstw rolnych. Gaz ten powstaje podczas fermentacji metanowej związków pochodzenia organicznego, które posiadają w swoim składzie celulozę, białka, węglowodany i skrobię (np. osady ściekowe, miejskie i przemysłowe odpady organiczne, odchody zwierząt). Biogaz składa się głównie z metanu, który jest gazem palnym, oraz dwutlenku węgla. Pozostałe składniki, które może zawierać w mniejszych ilościach to: siarkowodór, wodór, azot, tlen i tlenki węgla. W zależności od składu przetwarzanej masy organicznej i prawidłowości przeprowadzonego procesu fermentacji biogaz zawiera ok. 60% metanu, ok. 40% dwutlenku węgla i ma wartość opałową wynoszącą 17 - 23 MJ/m3.

Zalety biogazu9:

energia czysta, nie zanieczyszcza środowiska;

zmniejszenie emisji metanu do atmosfery (metan zwiększa efekt cieplarniany);

decentralizacja produkcji energii;

biogaz może być wykorzystywany w krajach rozwijających się, które nie mają surowców naturalnych.

Wady biogazu:

konieczność przestrzegania ścisłych wymogów procesu fermentacji, skomplikowany proces produkcji;

konieczność poświęcenia dużych nakładów inwestycyjnych na rozpoczęcie produkcji.

4.2.2 Biomasa

Biomasa to najstarsze i obecnie najszerzej 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, które ulegają biodegradacji. Biomasą są resztki z produkcji rolnej, pozostałości z leśnictwa, odpady przemysłowe i komunalne.

Biomasa to głównie pozostałości i odpady. Niektóre jej formy są jednak celem, a nie efektem ubocznym produkcji. Specjalnie po to, aby pozyskiwać biomasę, uprawia się pewne rośliny – przykładem mogą być: wierzba wiciowa, rdest czy trzcina pospolita. Do upraw energetycznych nadają się zwłaszcza rośliny charakteryzujące się dużym przyrostem rocznym i niewielkimi wymaganiami glebowymi.

Różne rodzaje biomasy mają różne właściwości. Na cele energetyczne wykorzystuje się drewno i odpady z przerobu drewna, rośliny pochodzące z upraw energetycznych, produkty rolnicze oraz odpady organiczne z rolnictwa, niektóre odpady

9 http://www.czysta-energia.ovh.org/biogaz.html

6

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji grzewczych

komunalne i przemysłowe. Im bardziej sucha i zagęszczona jest biomasa, tym większą ma wartość jako paliwo. Bardzo wartościowym paliwem jest produkowany z rozdrobnionych odpadów drzewnych brykiet. Paliwo uszlachetnione, takie jak brykiet czy palety drzewne, uzyskuje się poprzez suszenie, mielenie i prasowanie biomasy. Koszty ogrzewania takim paliwem są obecnie niższe od kosztów ogrzewania olejem opałowym.

Rysunek 4.1. Brykiet Źródło: http://pl.fotolia.com/

Stany skupienia biomasy

Biomasa występuje w różnych stanach skupienia10. Omówiliśmy jej formy w stanie stałym, teraz przedstawione zostaną postacie gazowa i ciekła. Przy oczyszczalniach ścieków i na składowiskach odpadów, tam gdzie rozkładają się odpady organiczne, występuje biogaz będący mieszaniną głównie metanu i dwutlenku węgla. Zwany on jest czasami gazem błotnym, a powstaje podczas beztlenowej fermentacji substancji organicznych.

Istotny jest fakt, że wykorzystując metan (gaz cieplarniany), zapobiega się jego emisji do atmosfery. Im mniej zaś w atmosferze gazów cieplarnianych, tym mniejsze natężenie efektu cieplarnianego, a tym samym mniej niekorzystnych zmian klimatu związanych z globalnym ociepleniem.

W przypadku postaci ciekłej największe znaczenie odgrywają alkohole produkowane z roślin o dużej zawartości cukru oraz biodiesel produkowany z roślin oleistych. W wyniku fermentacji, hydrolizy lub pirolizy, np. kukurydzy lub trzciny cukrowej, otrzymuje się etanol i metanol – biopaliwa, które mogą być następnie dodawane do paliw tradycyjnych. Przykładowo, około 90% wyprodukowanego w Stanach Zjednoczonych etanolu wykorzystuje się do wytwarzania „E 10”, czyli paliwa zwanego także „gazoholem”. Ta zawierająca tylko 10% etanolu mieszanina może napędzać każdy silnik, pracujący normalnie na benzynie (na „E 85”, paliwie zawierającym 85% etanolu i 15% benzyny, mogą jeździć tylko specjalnie przystosowane samochody).

10 http://www.biomasa.org/index.php?d=artykul&kat=49&art=1

7

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji grzewczych

Zalety biomasy:

jest nieszkodliwa dla środowiska; ilość dwutlenku węgla emitowana do atmosfery podczas jego spalania równoważona jest ilością CO2 pochłanianego przez rośliny, które odtwarzają biomasę w procesie fotosyntezy;

ceny biomasy są konkurencyjne, co przekłada się na niski koszt ogrzewania;

wykorzystanie biomasy pozwala zagospodarować nieużytki i spożytkować odpady.

Wady biomasy:

ryzyko wprowadzenia monokultury w uprawie roślin;

spalanie powoduje wydzielanie tlenków azotu (NOx);

spalanie biomasy zawierającej pestycydy, tworzywa sztuczne czy związki chloropochodne powoduje powstawanie związków o toksycznym i rakotwórczym działaniu;

stosunkowo mała gęstość surowca utrudniająca jego transport, magazynowanie i dozowanie;

szeroki przedział wilgotności biomasy utrudniający jej przygotowanie do wykorzystania w celach energetycznych;

mniejsza niż w przypadku paliw kopalnych wartość energetyczna surowca; do produkcji takiej ilości energii, jaką uzyskuje się z tony dobrej jakości węgla kamiennego, potrzeba około 2 ton drewna bądź słomy;

fakt, że niektóre odpady są dostępne tylko sezonowo.

4.2.3 Energia geotermalna

Energia geotermalna to energia produkowana przez jądro Ziemi, dostępna w postaci gorącej wody lub pary wodnej11. Jest wykorzystywana do produkcji ciepła grzewczego dla potrzeb komunalnych i produkcji rolnej, a lokalnie – również energii elektrycznej.

Jest to energia zgromadzona w gruntach, skałach i płynach wypełniających pory i szczeliny skalne. O energii geotermalnej mówi się przede wszystkim, gdy nośnikiem tej energii jest woda i para wodna. Energia ta, biorąc pod uwagę okres istnienia cywilizacji ludzkiej, jest praktycznie niewyczerpalna w wyniku przenoszenia jej z wnętrza Ziemi przez przewodzenie i konwekcję. Energetyka geotermalna bazuje na gorących wodach, cyrkulujących w przepuszczalnej warstwie skalnej skorupy ziemskiej poniżej 1000 m.

Zalety energii geotermalnej12:

zasoby energii geotermalnej występują w każdym miejscu na Ziemi, co daje możliwość pozyskiwania jej w pobliżu odbiorcy;

energia wnętrza Ziemi to stale dostępne źródło;

11 http://energiaodnawialna.net/index.php?option=com_content&view=article&id=47&Itemid=41 12 http://zse.com.pl/ekologia/geotermalna.php

8

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji grzewczych

instalacje oparte na wykorzystaniu energii geotermalnej odznaczają się stosunkowo niskimi kosztami eksploatacyjnymi.

Wady energii geotermalnej:

choć energia geotermalna jest szeroko rozpowszechniona, nie wszędzie można ją łatwo pozyskiwać. W Polsce wody geotermalne znajdują się pod powierzchnią blisko 80% terytorium kraju, ich eksploatację utrudniają jednak niesprzyjające wydobyciu warunki i wysokie koszty budowy instalacji;

pozyskiwanie energii geotermalnej wymaga poniesienia dużych nakładów inwestycyjnych na budowę instalacji;

istnieje ryzyko przemieszczenia się złóż geotermalnych, które na całe dziesięciolecia mogą „uciec” z miejsca eksploatacji;

efektem ubocznym korzystania z energii geotermalnej jest niebezpieczeństwo zanieczyszczenia atmosfery, a także wód powierzchniowych i głębinowych przez szkodliwe gazy i minerały. Jednym z nich jest siarkowodór (H2S), który w niskich stężeniach posiada charakterystyczny zapach, określany jako „zapach zgniłych jaj”, a w wysokich stężeniach może być niebezpieczny dla ludzkiego zdrowia (elektrownie geotermalne powinny kontrolować ilości emitowanego siarkowodoru, sulfatów, pyłów i innych zanieczyszczeń);

problemem może być również korozja rur.

4.2.4 Energia słoneczna

Rysunek 4.2. Kolektory słoneczne Źródło: http://pl.fotolia.com/

Energia słoneczna uważana jest za najbogatsze i jedno z najbardziej obiecujących źródeł energii odnawialnej na Ziemi13. Jej wykorzystanie przynosi znaczne korzyści ekonomiczne i ekologiczne. Dostępność tego źródła jest jednak uzależniona od lokalnych warunków pogodowych, cyklu dobowego i cyklu rocznego Słońca. 13 http://www.enis.pl/energia-sloneczna.html

9

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji grzewczych

Ilość energii, jaka dociera do nas w postaci promieni słonecznych, mierzy się poprzez wyznaczenie tzw. natężenia promieniowania słonecznego. Dla Polski jest to przedział w granicach 900 - 1200 kWh/m2. Są to wartości zbliżone do osiągów Niemiec czy północnej Francji i większe niż np. w Danii czy Szwecji, gdzie energia słoneczna jest z powodzeniem przetwarzana w energię elektryczną i cieplną.

Kolektory słoneczne

Nowoczesne technologie konwersji termicznej energii słonecznej są oparte na wykorzystaniu kolektorów słonecznych. Mechanizm działania tych urządzeń polega na absorbowaniu energii słonecznej poprzez zaczernione pole i przetwarzaniu jej na energię cieplną, przekazywaną na odpowiedni nośnik, którym może być ciecz lub gaz. Kolektory są bazowym składnikiem budowy elektrowni słonecznych (helioelektrowni).

Fotoogniwa

Fotoogniwa (elementy, w których następuje proces przemiany energii) znajdują zastosowanie przy ogrzewaniu domków letniskowych, ogrzewaniu posesji, oświetleniu parkingów oraz całorocznym zaopatrzeniu we własną energię użytkowników prywatnych. Urządzenia te cechuje wysoka selektywność absorpcji, co umożliwia im pracę zarówno w dni słoneczne, jak i pochmurne. Uzyskaną w procesie konwersji energię można przechowywać w akumulatorach oraz wykorzystywać wedle potrzeb.

Zalety energii słonecznej14:

jest odnawialnym i niewyczerpanym źródłem energii w znaczeniu dosłownym;

stosunkowo niewielka cena instalacji (w porównaniu do nowoczesnych instalacji petrochemicznych);

brak wahań cen energii słonecznej;

brak jakiegokolwiek negatywnego wpływu na środowisko.

Wady energii słonecznej:

trudność korzystania z tego źródła energii wynikająca m. in. ze zmienności dobowej i sezonowej promieniowania słonecznego;

mała gęstość dobowa strumienia energii promieniowania słonecznego;

zasobniki ciepłej wody pozwalają magazynować pozyskaną energię cieplną jedynie przez 1 - 2 dni;

wysokie ceny urządzeń.

4.2.5 Energia wiatrowa

Energia wiatru jest jedną z najstarszych energii wykorzystywanych przez człowieka. Używano jej do napędzania wiatraków pompujących wodę i mielących zboże, a także stosowano jako napęd statków żaglowych. Energia wiatru jest energią

14http://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&ved=0CDMQFjAB&url=http%3A%2F%2Fkompetencjegimnazja.eduportal.pl%2FUpload%2Fprojekty_V_sem%2FUGP%2F98_17_P_G1_piotr.gotowy_sem5.pptx&ei=S7lXUuvzFMSL4gSrk4DYDA&usg=AFQjCNFB8ccW9oYaSmzAvtZYIyHzQDx-7A&sig2=1NkDKkNz3Cu3K7A1VvFTZA

10

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji grzewczych

pochodzenia słonecznego15. Wiatry wiejące nad powierzchnią lądów mają potencjał energetyczny równy 40 TW. Wykorzystanie energii wiatru jest opłacalne, jeśli jego średnia roczna prędkość jest większa niż 4 m/s – dla małych turbin wiatrowych lub większa niż 5,5 m/s – dla elektrowni wiatrowych. W Polsce odpowiednie warunki panują na Pomorzu, Suwalszczyźnie, w Tatrach i w centralnej Polsce. Lokalizacja elektrowni musi uwzględniać szorstkość terenu oraz wpływ przeszkód terenowych na przepływ wiatru. Należy unikać lokowania konstrukcji wirnika w strefie turbulentnej, gdzie zawirowania powietrza zmniejszają znacznie wydajność elektrowni oraz mogą naruszać jej konstrukcję.

Zalety energii wiatrowej:

turbiny wiatrowe nie powodują zanieczyszczania środowiska naturalnego. Wytworzenie energii nie wiąże się z jakąkolwiek emisją trujących związków do atmosfery, nie zostają także żadne odpady;

wiatr to odnawialne źródło energii, dzięki temu oszczędzamy na paliwach, procesach wydobywania oraz późniejszego transportu;

tereny sąsiednie w stosunku do elektrowni mogą być wykorzystywane rolniczo;

energia ma stały koszt, a jej konkurencyjność ekonomiczna względem konwencjonalnych źródeł energii stale wzrasta;

stosunkowo niewielkie straty w przesyle energii z elektrowni do odbiorcy. Nie ma znaczenia, czy budujemy siłownie wiatrowe zaraz obok użytkownika, czy też w miejscu odległym od niego (w przypadku energetyki konwencjonalnej wiąże się to z odpowiednim przyłączem do sieci);

proces obsługi elektrowni wiatrowej jest dość prosty, czas montażu bardzo krótki, podobnie jak koszty eksploatacji i obsługi, które także są dość niskie.

Wady energii wiatrowej16:

elektrownie pociągają za sobą duże koszty inwestycyjne. Obecnie jednak cena budowy siłowni wiatrowych ciągle maleje, dzięki nowym osiągnięciom w dziedzinie technologii. Co za tym idzie, cena energii pozyskiwanej z wiatru ciągle spada;

siły wiatru nie możemy w jakikolwiek sposób kontrolować, powoduje to wystąpienie wahania w wytwarzaniu mocy, która zmienia się wraz z upływem czasu;

źle ulokowane (np. na trasie przelotu ptaków wędrownych) farmy wiatrowe mogą zabijać ptaki;

starsze konstrukcje powodują hałas;

praca siłowni może nieznacznie zakłócać sygnał radia i telewizji;

pojedyncze siłownie i farmy wiatrowe powodują zmodyfikowanie dużej połaci krajobrazu.

15 http://www.czysta-energia.ovh.org/wiatr.html 16 http://www.czysta-energia.ovh.org/wiatr.html

11

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji grzewczych

Energia elektryczna pozyskiwana z energii wiatru jest uważana za „ekologicznie czystą”, jednak nie jest całkowicie wolna od emisji i innego wpływu na środowisko. Pośrednio przyczynia się do ubożenia zasobów, powoduje nietypowe i trudne do oceny oddziaływanie na środowisko.

Sama praca turbiny charakteryzuje się bardzo niskim wskaźnikiem emisyjności, ale cały proces inwestycyjny prowadzący do budowy obiektów energetyki wiatrowej, a także praca tych obiektów mogą negatywnie oddziaływać na środowisko. Pełna analiza tych oddziaływań uwzględnia fazę produkcji podzespołów, transport, montaż, eksploatację oraz fazę likwidacji elektrowni17. Podzespoły elektrowni wiatrowych wykonywane są z metali i tworzyw sztucznych. Największy wpływ na środowisko wywiera etap produkcji wieży18.

4.2.6 Energia wodna

Na świecie istnieje około 1,4 mld km3 wody. Jest ona niezbędna do życia, które zresztą zaczęło się właśnie w niej19. Człowiek potrzebuje jej na każdym kroku: w gospodarstwie domowym, w rolnictwie, w przemyśle, do celów sanitarnych, do transportu, do rekreacji. Nie zawsze pamiętamy jednak, że światowe zasoby wody to także wielki magazyn energii, z którego obecnie pochodzi około 20% globalnej energii elektrycznej.

Elektrownia wodna (hydroelektrownia) to zakład, w którym energia wody zamieniana jest na energię elektryczną. W przypadku hydroelektrowni czerpiących energię ze spadku wody, odpowiednie warunki do budowy zakładu trzeba często stwarzać sztucznie. Przykładem może być podniesienie górnego poziomu wody lub obniżanie poziomu dolnego, w naturze niewiele jest bowiem miejsc o wystarczająco dużym spadku20. Elektrownie wodne dzieli się na małe (w skrócie MEW) i duże o mocy powyżej 5 MW. Podział ten jest dość umowny: w Skandynawii i Szwajcarii za małe uchodzą elektrownie o mocy poniżej 2 MW, w Stanach Zjednoczonych granicą jest 15 MW. Duże hydroelektrownie, mimo że wykorzystują odnawialne źródło energii, znacznie ingerują w środowisko i dlatego nie wszyscy określają je mianem ekologicznych. Istnieją różne rodzaje elektrowni wodnych. Elektrownie przepływowe bezpośrednio wykorzystują energię przepływającej w rzece wody. Elektrownie zbiornikowe posiadają zbiornik, który wyrównuje natężenie przepływu wody. Natomiast elektrownie szczytowo-pompowe umożliwiają magazynowanie energii w okresie małego na nią zapotrzebowania.

Różne są formy zmagazynowanej w oceanach energii wody. Występuje ona jako pływy morskie, fale, prądy, różnica temperatur wód powierzchniowych i głębinowych21. Obecnie najczęściej wykorzystywana jest energia pływów – jest to możliwe wszędzie tam, gdzie ich amplituda przekracza 5 m. Takim miejscem jest na przykład estuarium rzeki Rance, wpadającej do kanału La Manche, gdzie w 1966 roku uruchomiono pierwszą na świecie elektrownię pływową. Amplituda pływów waha się tam od 5 do 13,5 metrów.

17 https://sites.google.com/site/elektrownieniekonwencjonalnep/ 18 Biuro Analiz i Dokumentacji – Zespół Analiz i Opracowań Tematycznych, Energetyka wiatrowa a społeczności lokalne, Opracowania tematyczne, Kancelaria Senatu, 2011 19 http://www.ww6.pl/a82.php/4 20 http://www.fonecology.pl/files/PDF/Energia_wody.pdf 21 http://www.biomasa.org/index.php?d=artykul&kat=30&art=22

12

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji grzewczych

Energia fal jest trudna do wykorzystania ze względu na swe duże rozproszenie i uzależnienie od warunków atmosferycznych. Jej zasoby są jednak wiele tysięcy razy większe od potencjału energetycznego pływów, podobnie zresztą jak rezerwy prądów oceanicznych. Sam Prąd Zatokowy mógłby dostarczyć więcej energii, niż obecnie zużywa cała ludność świata.

Zalety energii wodnej22:

woda zgromadzona w zbiorniku stanowi naturalną rezerwę;

wspólną zaletą elektrowni wodnych jest to, że koszty ich użytkowania są niskie;

woda w zbiornikach może stanowić pomoc w ochronie przeciwpożarowej;

woda w zbiornikach może służyć do nawadniania upraw, rybołówstwa i rekreacji.

Wady energii wodnej:

niewiele jest miejsc odpowiednich dla lokalizacji elektrowni wodnych;

osiągnięcie odpowiedniego spiętrzenia wody na terenie równinnym jest możliwe dzięki budowie dużej zapory, co prowadzi do zalania sporych obszarów;

zapory wodne blokują rybom wędrówkę w górę rzeki w okresie godowym;

praca elektrowni wpływa również na jakość wody, może powodować podwyższenie temperatury i obniżenie zawartości tlenu.

4.3 Kryteria użyteczności konwencjonalnych źródeł energii i biomasy

Najbardziej praktycznym paliwem stosowanym w ogrzewnictwie jest gaz ziemny. Czerpanie go z lokalnego gazociągu eliminuje potrzebę jego składowania na posesji. Możliwość bieżącego pobierania gazu z sieci umożliwia nam płacenie tylko za już zużyty surowiec. Kotły gazowe nie wymagają stałej obsługi dzięki szeroko stosowanej automatyce, co sprzyja oszczędności i wygodzie. Niestety, podłączenie do sieci uzależnia nas od dostawcy gazu, który reguluje jego ceny. Brak możliwości podłączenia gazu wymusza wykonanie instalacji wykorzystującej inne paliwo.

Paliwa płynne są wygodniejsze w użytkowaniu, stałe – tańsze. Urządzenia na gaz płynny i olej opałowy prawie natychmiast „produkują” ciepło, te na paliwa stałe potrzebują czasu, aby uzyskać pożądaną moc grzewczą23.

Gaz płynny wymaga zastosowania zbiornika do jego przechowywania, co zwiększa koszt instalacji i zabiera dodatkową przestrzeń. Niekiedy można zastosować zbiorniki zakopywane w gruncie, jednak ich wykorzystanie nie zawsze jest możliwe24. Zbiornik musi być umieszczony w określonej odległości od innych obiektów. Może się zatem okazać, że nasza posesja jest zbyt mała, aby udało się zachować te wymagania. Instalacja ze zbiornikiem wymusza również korzystanie z instalacji przesyłowych. Zbiorniki gazu płynnego podlegają nadzorowi Urzędu Dozoru Technicznego, który co 5 lat sprawdza ich stan, a co 10 lat dokonuje tzw. rewizji, czyli szczegółowej kontroli.

22 http://www.biomasa.org/index.php?d=artykul&kat=33&art=26 23 http://www.gazyfikacja.com/articles/show_article/1 24 http://www.budujemydom.pl/kotly-i-podgrzewacze/7260-wybieramy-paliwo-do-ogrzania-domu

13

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji grzewczych

Zbiornik podziemny trzeba w tym celu odkopać. Na gaz płynny warto zdecydować się szczególnie wtedy, gdy wiadomo, że w niedalekiej przyszłości będziemy mieli możliwość podłączenia gazu ziemnego. W dobrym kotle gazowym wystarczy wówczas tylko wymienić palnik.

Zbiorniki na olej opałowy nie muszą być tak duże jak na gaz płynny, a instaluje się je zazwyczaj w domu. Ze względu na nieprzyjemny zapach tego paliwa najlepszym miejscem jest pomieszczenie techniczne lub piwnica. Zbiornik powinien mieć taką wielkość, żeby nie trzeba było go zbyt często napełniać. Składowania wymagają również paliwa stałe, ale koszt ogrzewania nimi jest dużo niższy niż gazem ziemnym, płynnym czy olejem opałowym.

Stosunkowo dobrym rozwiązaniem jest stosowanie biomasy, jednak ze względu na niską wartość opałową potrzeba jej znacznie więcej niż na przykład węgla. Można sobie pozwolić na wykorzystywanie biomasy, jeżeli mamy miejsce na jej składowanie i łatwy dostęp do tego miejsca.

Jeżeli mamy ograniczoną przestrzeń na przechowywanie paliw stałych, najlepiej wykorzystać węgiel, który ma wśród nich największą kaloryczność. Musimy jednak pogodzić się z licznymi nieudogodnieniami związanymi z jego transportem i przechowywaniem, np. pyleniem czy kruszeniem się.

4.4 Literatura

4.4.1 Literatura obowiązkowa

Biuro Analiz i Dokumentacji – Zespół Analiz i Opracowań Tematycznych, Energetyka wiatrowa a społeczności lokalne, Opracowania tematyczne, Kancelaria Senatu 2011;

Krygier K., Klinke T., Sewerynik J., Ogrzewnictwo, wentylacja, klimatyzacja, Wyd. WSiP, Warszawa 2007;

Rabjasz R., Podstawy higieniczne ogrzewania i wentylacji mieszkań i ogólna ocena sposobów ich ogrzewania, Materiały do wykładów, Wyd. IOiW PW, Warszawa 1998.

4.4.2 Literatura uzupełniająca

Kazior J., Czasopismo techniczne Politechniki Krakowskiej, 4-Ś, Kraków 2012;

Recknagel H., Sprenger E., Honmann W., Schramek E., Kompendium wiedzy – Ogrzewnictwo, klimatyzacja, ciepła woda, chłodnictwo 08/09, Wyd. OMNI SCALA, Wrocław 2008;

Sabiniak H.G., Sabiniak M., O szczelności instalacji wentylacyjnych, Ośrodek Informacji Technika instalacyjna w budownictwie, Łódź 2012.

4.4.3 Netografia

http://www.w-g.com.pl/wady-palenia-weglem/;

http://www.w-g.com.pl/zalety-uzywania-wegla/;

14

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji grzewczych

http://www.swiatlo.info.pl/;

http://zasoby1.open.agh.edu.pl/;

http://www.czysta-energia.ovh.org/biogaz.html;

http://portalwiedzy.onet.pl/8616,,,,wegle_kopalne,haslo.html;

http://www.gazownia.pl/index.php?option=com_content&view=article&id=6&;

http://www.pgnig.pl/dladomu/gaz_ziemny;

http://www.gazyfikacja.com/articles/show_article/1;

http://www.swiadomieoatomie.pl/warto-wiedziec/zrodla-pozyskiwania-energii-alternatywy.html;

https://sites.google.com/site/elektrowniekonwencjonalneppp/;

http://www.agrocom.viessmann.com.pl/ABC_ogrzewania_Kotly_olejowe_zalety_ogrzewania.html;

http://www.drewpasz.pl/?Tarcica;

http://www.biomasa.org/index.php?d=artykul&kat=49&art=1;

http://energiaodnawialna.net/index.php?option=com_content&view=article&id=47&Itemid=41;

http://zse.com.pl/ekologia/geotermalna.php;

http://www.enis.pl/energia-sloneczna.html;

http://www.czysta-energia.ovh.org/wiatr.html;

https://sites.google.com/site/elektrownieniekonwencjonalnep/;

http://www.ww6.pl/a82.php/4;

http://www.fonecology.pl/files/PDF/Energia_wody.pdf

http://www.biomasa.org/index.php?d=artykul&kat=30&art=22;

http://www.biomasa.org/index.php?d=artykul&kat=33&art=26;

http://www.gazyfikacja.com/articles/show_article/1.

4.5 Spis rysunków

Rysunek 4.1. Brykiet....................................................................................................................................... 6

Rysunek 4.2. Kolektory słoneczne ............................................................................................................ 8

Spis treści

4 Źródła energii, ich charakterystyka i wpływ na środowisko ................................................ 2 4.1 Konwencjonalne źródła energii .................................................................................................................. 2

15

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji grzewczych

4.1.1 Gaz ziemny ........................................................................................................................................................................... 2 4.1.2 Węgiel ..................................................................................................................................................................................... 3 4.1.3 Olej opałowy ........................................................................................................................................................................ 3 4.1.4 Drewno .................................................................................................................................................................................. 4

4.2 Alternatywne źródła energii ........................................................................................................................ 5 4.2.1 Biogaz ..................................................................................................................................................................................... 5 4.2.2 Biomasa ................................................................................................................................................................................. 5 4.2.3 Energia geotermalna ........................................................................................................................................................ 7 4.2.4 Energia słoneczna ............................................................................................................................................................. 8 4.2.5 Energia wiatrowa .............................................................................................................................................................. 9 4.2.6 Energia wodna ................................................................................................................................................................. 11

4.3 Kryteria użyteczności konwencjonalnych źródeł energii i biomasy ........................................ 12 4.4 Literatura .......................................................................................................................................................... 13

4.4.1 Literatura obowiązkowa ............................................................................................................................................. 13 4.4.2 Literatura uzupełniająca ............................................................................................................................................. 13 4.4.3 Netografia .......................................................................................................................................................................... 13

4.5 Spis rysunków ................................................................................................................................................. 14