Urządzenia i systemy energetyki odnawialnej wyd.XIX, 2026

Brak na rynku wydawniczym publikacji popularnonaukowej dotyczącej praktycznego wykorzystania odnawialnych źródeł energii stał się bardzo widoczny w obliczu rosnącego zainteresowania tą tematyką.

W związku z tym podjąłem się opracowania publikacji skierowanej do szerokiego grona odbiorców, zainteresowanych tą dziedziną techniki zarówno w teorii, jak i w praktyce. Jest to kolejne wydanie serii książek, które opublikowałem z dziedziny praktycznego wykorzystania OZE.

W książkach serii „Urządzenia i systemy energetyki odnawialnej” — jest to już XIX wydanie — przedstawiłem zagadnienia dotyczące budowy i zasad działania urządzeń zasilanych z odnawialnych źródeł energii.

Treść książki dostosowałem do wymogów podstaw programowych dla zawodu technik urządzeń i systemów energetyki odnawialnej (311930).

Chcę zaznaczyć, że nie byłoby możliwe napisanie tych materiałów edukacyjnych bez wykorzystania doświadczeń i publikacji prezentowanych przez firmy z branży OZE oraz instytuty naukowe z kraju i zagranicy.

To dzięki tej współpracy mogła powstać ta książka.

Życzę owocnej pracy.

Ryszard Tytko

Spis treści

Od Autora / 17

1. Wykaz wybranych oznaczeń, wielkości i ich jednostek / 19
2. Recenzja / 22
3. Wprowadzenie / 24
4. Sposób wytwarzania, podział i rodzaj energii otrzymywanej z OZE / 27
5. Moc zainstalowana w poszczególnych źródłach energii w Polsce / 30
6. Rodzaj, ilość i moc instalacji wytwarzających energię elektryczną z OZE / 33
7. Energetyka jądrowa / 35
8. Polski sektor energetyczny do roku 2050 / 39

Rozdział I. Energetyka słoneczna

1. Energia słoneczna / 45
2. Atmosfera Ziemi / 46
3. Oddziaływanie atmosfery z promieniowaniem / 46
4. Wielkość energii słonecznej na Ziemi / 47
5. Nasłonecznienie w Polsce / 48
6. Zalety promieniowania słonecznego jako źródła energii / 48
7. Wady promieniowania słonecznego jako źródła energii / 48
8. Sposoby produkcji energii elektrycznej z wykorzystaniem energii słonecznej / 49
   8.1. Metoda heliotermiczna / 49
   8.2. Metoda helioelektryczna / 50
9. Wiadomości wstępne z optoelektroniki / 52
10. Budowa i zasada działania ogniw krzemowych / 54
    10.1. Podział ogniw PV / 55
11. Ogniwa z krzemu monolitycznego I generacji / 56
    11.1. Budowa fotoogniwa / 56
    11.2. Technologia wytwarzania fotoogniwa I generacji / 57
12. Rozwiązania techniczne w budowie ogniw fotowoltaicznych II generacji / 59
    12.1. Budowa fotoogniwa / 59
    12.2. Ogniwa P-TYPE (PERC) / 59
    12.3. Technologia N-TYPE / 61
    12.4. Łączenie ogniw PERC i PERT w moduły / 64
    12.5. Technologia wykonania busbarów / 64
    12.6. Moduł half cut cells – ogniwa połówkowe / 66
13. Budowa i zasada działania ogniw fotowoltaicznych III generacji / 67
    13.1. Ogniwa CIS / 68
    13.2. Ogniwa CIGS / 68
    13.3. Ogniwa z tellurku kadmu (CdTe) / 69
    13.4. Ogniwa cienkowarstwowe jedno- i wielozłączowe z arsenku galu (GaAs) / 71
14. Ogniwa PV III generacji z krzemu amorficznego (a-Si) budowane w technologii HJT / 72
    14.1. Budowa urządzenia / 73
    14.2. Technologia produkcji ogniw HJT / 74
    14.3. Polskie rozwiązania techniczne / 75
15. Budowa ogniwa PV III generacji z krzemu amorficznego (a-Si) w technologii TOPCon / 76
    15.1. Budowa urządzenia / 76
    15.2. Technologia produkcji wafli krzemowych c-Si N-TYPE / 78
    15.3. Warstwa selektywna (ITO) w ogniwie TOPCon / 78
    15.4. Urządzenia do nakładania warstwy selektywnej / 78
    15.5. Połączenia za pomocą busbarów w ogniwach TOPCon / 79
    15.6. Ocena parametrów ogniw TOPCon / 79
    15.7. Parametry elektryczne modułu TOPCon firmy Jolywood w standardowych warunkach testowych STC / 80
    15.8. Parametry mechaniczne modułu TOPCon firmy Jolywood / 80
16. Budowa ogniwa PV III generacji w technologii TOPCon i HJT / 81
17. Ogniwa fotowoltaiczne z materiałów organicznych / 82
    17.1. Budowa i technologia wytwarzania / 82
    17.2. Przykładowe rozwiązania konstrukcyjne ogniw PV na podłożu polimerowym / 83
    17.3. Sposoby produkcji / 85
    17.4. Sposoby montażu fotoogniw polimerowych elastycznych na dachu płaskim / 85
18. Organiczne ogniwa fotowoltaiczne (OPV), ogniwa IV generacji / 87
19. Ogniwa fotowoltaiczne uczulane barwnikiem (DSSC) IV generacji / 88
    19.1. Zasada działania / 88
    19.2. Budowa, parametry ogniwa / 90
20. Hybrydowe panele słoneczne / 90
    20.1. Zasada działania / 90
    20.2. Budowa urządzenia / 92
21. Dwustronne baterie słoneczne / 94
    21.1. Dachy pokryte dachówką w formie paneli fotowoltaicznych / 94
    21.2. Angielskie dachówki fotowoltaiczne / 96
22. Najnowsze technologie wytwarzania ogniw fotowoltaicznych / 97
    22.1. Ogniwa perowskitowe / 97
    22.2. Moduły fotowoltaiczne z warstwą grafenową / 98
    22.3. Projekt „Quantum Glass” spółki ML System / 99
    22.4. Technologia skoncentrowanej fotowoltaiki (Concentrated Photovoltaics, CPV) / 101
    22.5. Moduły PV z powłoką grafenową / 102
    22.6. Ogniwa budowane w technologii C3 / 102
    22.7. Ogniwa fotowoltaiczne łączące perowskit i krzem / 103
    22.8. Elewacja z folii fotowoltaicznej / 104
    22.9. Ogniwa PV klejone klejem ECA technologii Shingled / 104
23. Utrata mocy fotoogniw funkcji czasu pracy / 105
    23.1. Dioda bocznikująca fotoogniwo (bypass) / 105
    23.2. Optymalizatory firmy Maxim Integrated / 107
    23.3. Optymalizatory firmy Tigo Energy (Tigo TS4-R-O) / 108
    23.4. Moduł fotowoltaiczny firmy AE Solar – odporny na zacienienie / 108
24. Gorący punkt (hot spot) / 109
    24.1. Napięcie indukowane w module PID / 110
    24.2. Prąd upływu / 110
    24.3. Prąd doziemny / 110
    24.4. Pętla indukcyjna / 110
    24.5. Zwarcie doziemne po stronie DC instalacji PV / 110
    24.6. Badanie modułów fotowoltaicznych / 111
    24.7. Laboratorium do testowania systemów PV / 113
25. Analiza pracy fotoogniwa / 114
    25.1. Podstawowe zależności / 114
    25.2. Wpływ temperatury na parametry fotoogniwa / 118
    25.3. Sposoby połączeń modułów PV / 119
    25.4. Wpływ promieniowania słonecznego na parametry modułu fotowoltaicznego / 120
    25.4.1. Współczynnik wypełnienia FF / 121
26. Parametry osprzętu instalacji PV / 122
    26.1. Regulatory ładowania / 122
    26.2. Przetwornice napięcia / 124
    26.2.1. Falowniki 3-fazowe / 126
    26.2.2. Inwerter w instalacji fotowoltaicznej / 127
    26.2.3. Przykładowe rozwiązanie / 135
    26.2.4. Parametry elektryczne pracy falownika 1-fazowego / 135
    26.2.5. Wybrane parametry falowników trójfazowych / 136
    26.2.6. Falowniki średniej mocy / 138
    26.2.7. Falowniki hybrydowe / 138
    26.2.8. Panel fotowoltaiczny ze zintegrowanym mikrofalownikiem / 139
    26.2.9. Falowniki fotowoltaiczne z systemem kompensacji mocy biernej / 140
    26.2.10. Zagadnienia eksploatacyjne dotyczące załączenia do sieci falowników / 142
    26.3. MPP traker / 144
    26.4. Monitorowanie na poziomie paneli / 145
    26.4.1. Moduły fotowoltaiczne SolarEdge zintegrowane z optymalizatorami mocy / 147
    26.5. Modem komunikacyjny / 147
    26.5.1. Zasada działania / 147
    26.5.2. Charakterystyka urządzeń / 148
    26.6. Sposób łączenia przewodów po stronie DC / 149
    26.7. Dobór przewodów w instalacji fotowoltaicznej / 149
    26.7.1. Warunki doboru przekroju przewodów ze względu na obciążalność prądową długotrwałą / 150
    26.7.2. Wyznaczanie przekroju przewodów ze względu na obciążalność długotrwałą po stronie DC / 151
    26.7.3. Wyznaczanie przekroju przewodów po stronie DC ze względu na dopuszczalne spadki napięcia / 152
    26.7.4. Sprawdzenie wielkości strat mocy na przewodach łączących łańcuch modułów fotowoltaicznych z falownikiem / 153
    26.7.5. Wyznaczanie przekroju przewodów i kabli ze względu na obciążalność długotrwałą i przeciążalność po stronie prądu zmiennego AC instalacji fotowoltaicznej / 153
    26.7.6. Wyznaczanie przekroju przewodów po stronie AC ze względu na dopuszczalne spadki napięcia / 154
    26.7.7. Dobór zabezpieczeń w instalacjach fotowoltaicznych / 154
    26.8. Mierniki instalacji fotowoltaicznych / 155
    26.9. Pomiary natężenia promieniowania słonecznego i temperatury modułu fotowoltaicznego / 157
27. Dobór parametrów instalacji fotowoltaicznych / 158
    27.1. Rodzaje instalacji PV / 158
    27.2. Mała instalacja fotowoltaiczna / 158
    27.3. Wybrane układy połączeń fotoogniw / 163
    27.3.1. Sieć autonomiczna off-grid / 163
    27.3.2. Praca mikroelektrowni PV na sieć „sztywną” (on-grid) / 168
28. Wytyczne montażowe / 170
    28.1. Etapy realizacji inwestycji / 170
    28.2. Projekt techniczny / 170
    28.3. Etapy budowy / 171
    28.4. Zagadnienia techniczne montażu instalacji / 171
    28.5. Sposób montażu ogniw PV w rzędach / 171
    28.6. Systemy zabezpieczeń w instalacjach fotowoltaicznych / 173
    28.6.1. Rodzaje zabezpieczeń instalacji fotowoltaicznej / 174
    28.7. Ochrona odgromowa instalacji fotowoltaicznych / 174
    28.7.1. Ochrona odgromowa – rodzaje ochrony / 175
    28.7.2. Ochrona odgromowa – ochrona zewnętrzna / 176
    28.7.3. Ochrona odgromowa farm fotowoltaicznych – ochrona zewnętrzna / 179
    28.7.4. System ochronny instalacji PV bez zewnętrznej ochrony odgromowej – ochrona wewnętrzna / 180
    28.7.5. Ogólne zasady doboru ograniczników po stronie DC / 182
    28.7.6. Ochrona przetężeniowa i zwarciowa / 185
    28.7.7. Ochrona przeciwporażeniowa w systemach fotowoltaicznych / 186
    28.8. Odbiór instalacji / 187
29. BHP przy montażu instalacji fotowoltaicznej / 188
    29.1. Zasady BHP przy montażu instalacji fotowoltaicznych / 188
    29.2. Kompletność dostawy materiałów i urządzeń / 190
    29.3. Transport i składowanie / 190
    29.4. Dokumentacja techniczna / 190
    29.5. Narzędzia i sprzęt dodatkowy / 190
    29.6. Informacje ogólne / 190
    29.7. Przepisy bezpieczeństwa / 191
    29.8. Ochrona przeciwporażeniowa / 191
    29.8.1. Ochrona przeciwpożarowa / 191
    29.8.2. Postępowanie w razie pożaru budynku z instalacją PV na dachu / 193
    29.8.3. Analiza skutków pożarów instalacji fotowoltaicznych / 194
    29.8.4. Gaszenie pożaru nocą z instalacją PV na dachu / 195
    29.8.5. Łuk elektryczny / 195
    29.8.6. Zasady wyposażenia obiektów w gaśnice / 196
    29.8.7. Gaszenie urządzeń elektrycznych / 196
    29.8.8. Optymizery / 196
    29.8.9. Dokumentacja instalacji PV / 197
    29.8.10. Ubezpieczenie instalacji PV na wypadek pożaru / 197
    29.9. Bezpieczeństwo wykonywania prac przy urządzeniach elektrycznych / 198
    29.10. Oznaczenia i symbole / 199
30. Montaż instalacji fotowoltaicznej / 200
    30.1. Systemy montażowe dla modułów skrzynkowych / 201
    30.1.1. Montaż na dachu spadzistym / 201
    30.1.2. Montaż ogniw PV na dachu płaskim lub płaszczyźnie poziomej / 203
    30.1.3. Sposób montażu modułów / 205
    30.1.4. Zintegrowane z dachem moduły fotowoltaiczne / 205
    30.1.5. Montaż fotoogniw „podążających za słońcem” / 206
    30.1.6. Konstrukcja do mocowania na stropie / 207
    30.1.7. Konstrukcja wsporcza mocowana do betonowych bloków / 208
    30.1.8. System samonośny / 209
    30.2. Montaż systemów PV na gruncie / 209
    30.3. Montaż instalacji fotowoltaicznej na konstrukcji aluminiowej na dachu płaskim / 210
    30.4. Montaż instalacji fotowoltaicznej na dachu spadzistym pokrytym dachówką betonową / 212
    30.5. Montaż instalacji fotowoltaicznej na konstrukcji aluminiowej na dachu płaskim pokrytym blachą falistą / 216
    30.6. Montaż instalacji fotowoltaicznej na dachu spadzistym pokrytym blachodachówką / 216
    30.7. Najnowsze rozwiązania techniczne w zakresie mocowania modułów PV / 217
    30.8. Fotowoltaika zintegrowana z budynkiem – instalacje BIPV / 218
    30.9. Agrofotowoltaika (APV) / 224
    30.10. Łuki fotowoltaiczne / 225
    30.11. Szklarnie pokryte modułami PV Bifacjal / 226
    30.12. Pasieki na farmach PV / 226
    30.13. Instalacje fotowoltaiczne posadowione na wodzie (floating-PV) / 227
    30.14. Naziemna pionowa farma PV z dwustronnymi modułami / 228
    30.15. Fotowoltaika na polskich autostradach / 229
31. Eksploatacja instalacji fotowoltaicznych / 230
    31.1. Wymiana uszkodzonego modułu / 230
    31.2. Mycie instalacji fotowoltaicznej / 230
    31.3. Sprawdzenie mocowania paneli / 231
    31.4. Usuwanie śniegu / 231
    31.5. Stan przewodów zasilających w instalacji prądu stałego (DC) / 232
    31.6. Sprawdzenie stanu technicznego falownika / 232
    31.7. Czynniki wpływające ujemnie na produkcję energii z elektrowni fotowoltaicznej / 232
    31.8. Uruchamianie systemu fotowoltaicznego / 232
    31.9. Projektowanie systemów PV za pomocą symulacji komputerowych / 236
32. Magazynowanie energii z OZE / 237
    32.1. Magazyn energii z instalacji PV u prosumentów / 239
    32.2. Akumulatory litowo-jonowe / 240
    32.3. Akumulator sodowo-jonowy / 243
    32.4. Dobór wielkości mocy akumulatorów do instalacji fotowoltaicznej off-grid / 244
    32.5. Dobór wielkości mocy akumulatorów do instalacji fotowoltaicznej on-grid / 245
    32.6. Duże magazyny energii w Polsce – „Podstacja przyszłości w Garbcach” / 246
    32.7. Baterie przepływowe / 247
    32.7.1. Budowa akumulatora przepływowego / 247
    32.7.2. Wanadowe akumulatory przepływowe / 249
    32.7.3. Przykładowe rozwiązania techniczne / 249
    32.7.4. Magazyn energii wykorzystujący sprężone powietrze / 252
    32.8. Wirtualna elektrownia złożona z tysięcy domowych baterii / 252
    32.9. Magazynowanie energii dzięki grawitacji / 253
    32.10. Recykling modułów fotowoltaicznych / 255
    32.11. Wykorzystywanie energii elektrycznej z fotoogniw do elektrolizy wody / 256
    32.12. Ogniwa paliwowe / 257
    32.13. Współpraca mikroinstalacji fotowoltaicznych z siecią dystrybucyjną niskiego napięcia / 260
33. Kolektory słoneczne / 262
    33.1. Dane statystyczne / 262
    33.2. Rodzaje i budowa kolektorów słonecznych / 264
    33.2.1. Podział kolektorów / 264
    33.3. Kolektory płaskie cieczowe / 264
    33.4. Budowa kolektorów płaskich, bilans energii / 265
    33.5. Przykładowe dane techniczne i charakterystyka identyfikacyjna kolektorów płaskich / 268
    33.5.1. Kolektory płaskie w wykonaniu standardowym / 268
    33.6. Budowa próżniowych rurowych kolektorów słonecznych / 269
    33.6.1. Kolektory próżniowe heat-pipe / 269
    33.6.2. Kolektory próżniowe heat-pipe z pojedynczą rurą próżniową / 272
    33.6.3. Kolektory próżniowe z U-rurą / 273
    33.7. Zwierciadło CPC / 274
    33.8. Ogólna charakterystyka kolektorów próżniowych / 274
    33.9. Kolektory słoneczne skupiające / 275
    33.9.1. Energia elektryczna i cieplna z systemów słonecznych / 276
    33.10. Kolektor cieczowy wykonany w formie maty z propylenu / 277
    33.11. Świadectwa poprawności wykonania kolektorów / 277
34. Słoneczne instalacje grzewcze / 278
    34.1. Bezpośrednie i pośrednie / 278
    34.1.1. Układ do podgrzewania wody bez zasobnika / 278
    34.1.2. Układ do podgrzewania wody z zasobnikiem / 278
    34.1.3. Pośrednie / 279
    34.1.4. Układ pompowy / 279
35. Parametry techniczne instalacji solarnej do ogrzewania c.w.u., c.o., schematy / 281
    35.1. Instalacja solarna dla ciepłej wody użytkowej i wspomagania ogrzewania budynku / 281
    35.2. Przykładowe schematy systemów grzewczych wspomaganych kolektorami słonecznymi / 282
36. Typowe elementy słonecznej instalacji grzewczej / 288
    36.1. Zbiorniki na wodę – charakterystyka ogólna / 288
    36.2. Zasobniki w instalacji solarnej / 290
    36.3. Przeciwdziałanie bakteriom Legionella Pneumophila w instalacji c.w.u. / 290
    36.4. Wymiennik ciepła / 291
    36.5. Zasobnik z jedną wężownicą / 291
    36.6. Zasobniki z dwiema wężownicami / 291
    36.7. Zasobnik płaszczowy / 293
    36.8. Zasobniki kombinowane / 293
37. Pompowe stacje solarne / 294
    37.1. Stacja solarna dwudrogowa / 294
    37.2. Jednodrogowa stacja solarna / 295
38. Pompa solarna / 295
39. Regulatory / 296
40. Zasilacz bezprzerwowy, awaryjny, UPS / 297
41. Czujniki temperatury / 298
42. Elektroniczny termostat przylgowy / 298
43. Wymiennik płytowy / 298
44. Grzałka elektryczna / 299
45. Odpowietrznik instalacji solarnej / 300
46. Złączka kompensacyjna / 300
47. Rotametr / 300
48. Manometr / 301
49. Separator powietrza / 301
50. Licznik ciepła / 301
51. Uchwyty dachowe kolektora i konstrukcje wolnostojące / 302
52. Oblachowanie kolektorów / 303
53. Naczynie wzbiorcze / 303
54. Zawór bezpieczeństwa / 306
55. Wykonanie instalacji rurowej / 306
56. Izolacja cieplna instalacji solarnej / 307
57. Węże solarne / 308
58. Układ hydrauliczny instalacji solarnej / 308
59. Montaż i instalacja kolektorów / 308
    59.1. Możliwości usytuowania kolektorów / 308
    59.2. Odległość między rzędami kolektorów / 309
60. Wpływ ustawienia kolektora na jego parametry energetyczne / 310
61. Instalacje do ciepłej wody użytkowej w budynkach indywidualnych / 312
    61.1. Dobór urządzeń do instalacji solarnej / 312
    61.1.1. Warunki konieczne do określenia powierzchni kolektorów słonecznych / 312
    61.1.2. Wyznaczenie całkowitych oporów przepływu w typowej instalacji / 312
    61.1.3. Pojemność instalacji / 313
    61.1.4. Zużycie energii w gospodarstwie domowym / 313
62. Instalacja do podgrzewania wody basenowej / 314
63. Łączenie kolektorów w instalacje o dużej powierzchni czynnej / 316
64. Zalecenia eksploatacyjne / 318
65. Przykłady montażu kolektorów słonecznych / 319
66. Dobór wielkości instalacji / 319
67. Dobór wielkości kolektora i zasobnika / 320
68. Lokalizacja zasobników wody użytkowej i zbiorników akumulacyjnych / 321
69. Instalacje do przygotowania c.w.u. oraz wspomagania c.o. w budynkach indywidualnych / 321
    69.1. Efektywność pracy kolektorów słonecznych / 324
70. Napełnienie i odpowietrzenie instalacji solarnej / 328
71. Instalacje wielkogabarytowe / 330
    71.1. Największa instalacja solarna w Polsce / 330
    71.2. Instalacja wielkogabarytowa z magazynem ciepła / 331
72. Płaskie kolektory powietrzne / 335
    72.1. Zasada działania / 335
    72.2. Budowa / 335
    72.3. Konstrukcje kolektorów / 337
    72.4. Zalety i wady stosowania kolektorów słonecznych i powietrznych / 337
    72.5. Rozwiązania konstrukcyjne instalacji / 338
    72.6. Sposoby rozdziału powietrza / 340
    72.7. Przykłady instalacji / 340
    72.7.1. Małe budynki / 340
    72.7.2. Mieszkania, pomieszczenia biurowe, szkoły, obiekty handlowe itp. / 342
    72.7.3. Systemy przemysłowe / 342
    72.7.4. Suszenie płodów rolnych / 345
    72.7.5. Przechowalnie płodów rolnych / 345
    72.7.6. Ogrzewanie pomieszczeń inwentarskich / 345
    72.7.7. Podgrzewanie szklarni i tuneli foliowych / 345
    72.7.8. Ciepło technologiczne / 346
    72.8. Koszty i oszczędności wynikające ze stosowania dużych systemów solarnych do podgrzewania powietrza / 346
    72.9. Podsumowanie / 347
73. Badania nad wykorzystaniem energii słonecznej w instalacjach solarnych w laboratorium OZE w ZSE nr 1 / 347
74. Symulacyjne programy komputerowe / 348
75. Bilans energetyczny wydajności instalacji solarnej na podstawie symulacji / 348
76. Informacje techniczne oraz zasady BHP obowiązujące przy montażu kolektorów płaskich / 352
    76.1. BHP podczas montażu / 352
    76.2. Kompletność dostawy / 352
    76.3. Transport i składowanie / 353
    76.4. Dokumentacja techniczna / 353
    76.5. Narzędzia i sprzęt dodatkowy / 353
    76.6. Informacje ogólne / 353
    76.7. Odpowietrzanie solarnego obwodu pierwotnego / 354
    76.8. Prowadzenie rur solarnego obwodu pierwotnego / 354
    76.9. Podłączenie przewodów zbiorczych / 354
    76.10. Montaż kolektora / 355
    76.11. Połączenie kolektorów w baterię solarną / 356
    76.12. Napełnianie solarnego obwodu pierwotnego płynem solarnym / 356
    76.13. Odpowietrzenie instalacji / 356
    76.14. Prace izolacyjne / 357
    76.15. Przepisy bezpieczeństwa / 357
    76.16. Ochrona przeciwporażeniowa / 357
    76.17. Ochrona przeciwpożarowa / 357
    76.18. Bezpieczeństwo wykonywania prac przy urządzeniach elektrycznych / 357
    76.19. Elektryczne okablowanie urządzenia / 358
    76.20. Zabezpieczenie przed uderzeniem pioruna i wyrównywanie potencjałów / 358
    76.21. Uruchomienie / 358
    76.22. Wyłączanie/zatrzymanie / 359
    76.23. Kontrola instalacji / 359
    76.24. Eksploatacja instalacji solarnej do celów wspomagania ogrzewania budynku / 359
    76.25. Przegląd instalacji / 360
    76.26. Ważne informacje dla użytkownika instalacji / 360
    76.27. Warunki gwarancji / 361
    76.28. Najczęściej występujące usterki / 361
77. Uwagi do montażu kolektorów rurowych próżniowych na dachu spadzistym i na powierzchni płaskiej / 361
78. Instalacje o większych powierzchniach / 362

Rozdział II. Energia cieplna ziemi i powietrza

1. Wstęp / 363
   1.1. Zasoby geotermalne / 364
   1.2. Źródła energii geotermalnej / 364
   1.3. Gejzery jako źródła energii geotermalnej / 365
   1.4. Gorące suche skały – źródło energii geotermalnej / 365
   1.5. Parametry termodynamiczne wód geotermalnych / 365
   1.6. Sposoby wykorzystania energii geotermalnej / 368
   1.7. Dobrodziejstwa płynące z wykorzystania energii geotermalnej / 369
   1.8. Zagrożenia wynikające z wykorzystania energii geotermalnej / 369
2. Przykłady wykorzystania energii geotermalnej / 369
   2.1. Bezpośrednie zastosowania energii geotermalnej / 371
   2.2. Bezpośrednie sposoby wykorzystania energii geotermalnej w Polsce / 373
3. Elektrociepłownie geotermalne / 374
   3.1. Wykorzystanie energii geotermalnej w elektrociepłowniach / 374
4. Wielkość i rozmieszczenie w Polsce zasobów wód geotermalnych / 377
   4.1. Prowincje i okręgi posiadające wody geotermalne / 377
   4.2. Charakterystyka złóż geotermalnych w Polsce / 378
5. Przykładowe instalacje geotermalne w Polsce / 380
   5.1. Funkcjonujące ciepłownie geotermalne / 380
   5.2. Zakład w Mszczonowie / 380
   5.3. Ciepłownia w Pyrzycach / 381
   5.4. Geotermia na Podhalu / 384
   5.5. Pierwszy zakład geotermalny w Polsce / 384
   5.6. Schemat zagospodarowania wód geotermalnych w Bańskiej Niżnej / 386
   5.7. Kaskadowy system wykorzystania energii geotermalnej / 387
   5.8. Geotermia Uniejów / 387
   5.9. System wykorzystania niskotemperaturowej wody geotermalnej do celów ciepłowniczych i konsumpcyjnych w mieście Słomniki / 388
   5.10. Ciepłownia geotermalna w Stargardzie Szczecińskim / 390
   5.11. Geotermia w Toruniu / 390
   5.12. Plan wykorzystania energii geotermalnej w Polsce do roku 2030 / 393
6. Wnioski / 393
7. Energia cieplna płytkich złóż geotermalnych / 397
   7.1. Właściwości gruntu / 397
8. Pompy ciepła / 401
   8.1. Informacje ogólne dotyczące pomp ciepła / 403
   8.2. Budowa oraz zasada działania pompy ciepła / 403
   8.3. Ogólne warunki instalacji / 405
   8.4. System grzewczy z pompą ciepła / 406
9. Instalacje dolnego źródła ciepła WQA / 407
   9.1. Systemy powietrzne / 407
   9.1.1. Rodzaje powietrznych pomp ciepła / 409
   9.2. Systemy gruntowe poziome / 416
   9.3. Wymienniki gruntowe pionowe / 424
   9.4. Wody gruntowe / 426
   9.5. Wody geotermalne / 427
10. Górne źródło ciepła WNA / 427
11. Wybrane przykłady urządzeń do instalacji pomp ciepła / 428
    11.1. Dolne źródło ciepła – grunt, instalacja solanka–woda / 428
    11.2. Gruntowe pompy ciepła, instalacja woda–woda / 430
    11.3. Pompa ciepła z bezpośrednim odparowaniem czynnika / 431
    11.4. Pompy ciepła na powietrze wentylacyjne / 434
12. Aspekty ekonomiczne zastosowania pomp ciepła i porównanie ich z innymi instalacjami grzewczymi / 438
13. Sezonowy współczynnik efektywności SPF / 439
14. Wysokotemperaturowa pompa ciepła – na propan / 440
15. Absorpcyjne pompy ciepła / 441
    15.1. Zasada działania / 441
    15.2. Współpraca pompy ciepła z instalacją solarną, chłodzenie przez grzanie / 443
16. Wady i zalety pomp ciepła / 443
17. Instalacje nawiewno-wywiewne z rekuperatorem w budynkach mieszkalnych / 445
    17.1. Instalacje nawiewno-wywiewne, informacje ogólne / 445
    17.2. Budowa oraz zasada działania instalacji nawiewno-wywiewnej / 445
    17.3. Koncepcja samowystarczalnego budynku niskoenergetycznego zasilanego z OZE / 450
    17.3.1. Przepisy unijne i krajowe w tym zakresie / 450
    17.3.2. Standard WT 2021 / 451
    17.3.4. Ogrzewanie w standardzie WT 2021 / 453
    17.3.5. Energia cieplna gromadzona w cegłach / 458

Rozdział III. Energia wiatru

1. Wstęp / 459
2. Wiatr i jego zasoby energetyczne / 460
   2.1. Wpływ czynników środowiskowych / 461
   2.2. Róża wiatrów / 462
   2.3. Zasoby na lądzie / 463
   2.4. Szorstkość terenu / 465
3. Podstawa działania elektrowni wiatrowej / 467
   3.1. Podstawowe informacje o krzywej mocy / 467
   3.2. Parametry pracy siłowni wiatrowych / 468
   3.3. Silniki wiatrowe / 469
   3.4. Lokalne oddziaływanie energetyki wiatrowej / 472
4. Budowa elektrowni wiatrowej / 473
   4.1. Metody regulacji mocy oddawanej przez elektrownie wiatrowe / 475
   4.1.1. Koncepcje pracy siłowni wiatrowej / 475
   4.1.2. Regulacja ustawienia elektrowni w kierunku wiatru / 476
   4.1.3. Regulacja kąta ustawienia łopat / 476
   4.1.4. Regulacja przez zmianę prędkości obrotowej generatora / 476
   4.1.5. Regulacja przez zmianę obciążenia / 477
   4.1.6. Regulacja przez „przeciągnięcie” / 477
   4.1.7. Regulacja lotkami łopat wirnika / 477
   4.2. Generatory / 477
   4.3. Krótka charakterystyka nowych konstrukcji elektrowni wiatrowych / 479
5. Zainstalowana moc i sposób montażu elektrowni wiatrowych / 481
   5.1. Wielkość mocy i energii zainstalowanej w elektrowniach wiatrowych w UE / 482
   5.2. Sposób montażu konstrukcji elektrowni wiatrowych / 484
6. Struktura kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych w przypadku energetyki wiatrowej 200–500 kW / 486
7. Rozmieszczenie elektrowni pracujących w Polsce / 487
   7.1. Przeznaczenie pojedynczej elektrowni wiatrowej / 488
   7.1.1. Elektrownia wiatrowa V80 / 488
8. Optymalizacja warunków pracy silnika wiatrowego / 489
9. Systemy sterowania w elektrowni wiatrowej / 490
   9.1. Sterowniki / 490
   9.2. Zdalne sterowanie / 493
   9.3. Sterowanie w małych elektrowniach wiatrowych / 494
10. Małe elektrownie wiatrowe – charakterystyka / 494
    10.1. Elektrownia wiatrowa „Zefir-6” 5 kW / 495
    10.2. Turbina wiatrowa o mocy 1,5 kW / 496
11. Wybrane wyniki badań elektrowni wiatrowej ECO-H-1,5 kW / 497
12. Mikroelektrownie wiatrowe z pionową osią obrotu / 500
13. Wybrane wyniki badań małej elektrowni wiatrowej / 504
14. Programy do symulacji pracy elektrowni wiatrowych / 506
15. Perspektywy rozwoju energetyki wiatrowej na Morzu Bałtyckim / 506
16. Podsumowanie / 510

Rozdział IV. Energia wody

1. Wstęp / 511
2. Parametry elektrowni wodnych / 512
3. Rozwiązania konstrukcyjne elektrowni wodnych / 513
   3.1. Budowle hydrotechniczne, elementy elektrowni wodnych, urządzenia mechaniczne / 513
   3.2. Elektrownie zbiornikowe i przepływowe / 515
   3.2.1. Elektrownie zbiornikowe – szczytowo-pompowe / 516
   3.2.2. Elektrownie wodne przepływowe / 519
   3.3. Wybrane przykłady / 519
   3.3.1. Elektrownia Małomice / 519
   3.3.2. Elektrownia Solina / 520
4. Mała energetyka wodna / 520
5. Zasada działania i budowa turbin wodnych / 522
   5.1. Rozwiązania współczesne z turbinami Francisa / 523
   5.2. Współczesne rozwiązania z turbinami Kaplana / 524
   5.3. Rozwiązania z turbinami Peltona / 525
6. Mikroelektrownie wodne / 526
7. Prądnice elektryczne / 529
   7.1. Budowa i zasada działania prądnic asynchronicznych / 530
   7.2. Prądnice synchroniczne, budowa i zasada działania / 534
8. Regulatory turbin wodnych / 538
   8.1. Elektrohydrauliczny regulator prędkości obrotowej turbiny lub jej mocy / 538
   8.2. Rodzaje automatyzacji procesów ruchowych w MEW / 539
9. Procesy ruchowe w MEW / 540
   9.1. Zakres i stopień automatyzacji procesów rozruchowych / 541
10. Sposoby automatyzacji procesów ruchowych MEW / 542
    10.1. Układ sterowania łopatek turbiny / 542
    10.2. Automatyczny regulator prędkości kątowej turbiny / 542
    10.3. Układ sterowania aparatu kierowniczego turbiny / 542
    10.4. Układ automatycznej regulacji napięcia prądnicy synchronicznej / 543
    10.5. Automatyczny synchronizator prądnicy synchronicznej / 543
    10.6. Układ automatycznego sterowania procesami rozruchowymi turbozespołu / 543
    10.7. Układ automatycznego sterowania procesami odstawiania turbozespołu / 543
    10.8. Układ automatycznej regulacji poziomu wody / 543
    10.9. Auto operator / 544
    10.10. Układ sterowania zamknięć wlotowych wody do turbiny / 544
    10.11. Układ programujący pracę szczytową MEW / 545
    10.12. Sterowanie prądnicami asynchronicznymi / 545
11. Sposoby przekazywania napędu z turbiny na prądnice / 545
    11.1. Bezpośrednie sprzęgnięcie wału z prądnicą / 545
    11.2. Przekazywanie napędu przez przekładnie / 545
    11.3. Przekładnie pasowe / 545
    11.4. Przekładnie zębate / 546
12. Pomocnicze wyposażenie mechaniczne / 547
    12.1. Kraty na ujęciach wody i ich czyszczenie / 547
    12.2. Zamknięcie dopływu wody do turbin / 548
    12.3. Wyposażanie budynków elektrowni w dźwignice / 549
13. Systemy pracy, zabezpieczeń, pomiary w MEW / 549
    13.1. Zabezpieczenia bloków z prądnicami synchronicznymi i transformatorowymi o mocy do 5000 kVA / 550
    13.2. Zabezpieczenia prądnic asynchronicznych o mocy do 250 kVA i napięciu do 1000 V, zasilających bezpośrednio szyny zbiorcze / 551
    13.3. Zabezpieczenia bloków, prądnica asynchroniczna – transformator o mocy do 250 kVA / 552
    13.4. Zabezpieczenia turbozespołów / 552
    13.5. Ochrona przeciwporażeniowa / 553
    13.6. Ochrona od przepięć oraz instalacje piorunochronne / 555
    13.7. Ochrona przeciwpożarowa / 555
    13.8. Bezpieczeństwo wykonywania prac przy urządzeniach elektrycznych / 555
    13.9. Udzielanie pierwszej pomocy osobom porażonym prądem elektrycznym / 556
    13.10. Sygnalizacja zakłóceń pracy / 556
    13.11. Pomiary / 556
    13.12. Potrzeby własne elektrowni / 558
    13.13. Uziomy / 558
14. Wybrane elementy dokumentacji małej elektrowni wodnej Zakopane – Olcza / 559
    14.1. Opis techniczny, charakterystyka elektrowni / 559
15. Podsumowanie / 562

Rozdział V. Energia biomasy

1. Pojęcie biomasy / 563
2. Drewno jako biopaliwo / 566
   2.1. Wierzba energetyczna / 567
   2.2. Gazyfikacja biomasy / 569
   2.3. Kotły do spalania drewna / 573
   2.4. Przykładowe rozwiązania konstrukcyjne kotłów V generacji do spalania drewna / 576
   2.5. Kotły małej mocy / 578
   2.6. Piec MS / 578
   2.7. Kotły dużej mocy / 579
   2.8. Budowa małych kotłów V generacji zgazowujących drewno / 580
   2.9. Kotły do spalania peletu / 581
3. Piece kominkowe V generacji / 582
   3.1. Kominek z płaszczem wodnym / 582
   3.2. Kominek pracujący w systemie zintegrowanym / 584
   3.3. Ciepła woda z kominka / 586
4. Słoma jako biopaliwo / 587
   4.1. Kotły do spalania słomy / 588
   4.2. Kotły małej mocy na słomę / 590
   4.3. Kotłownie średniej mocy / 592
   4.4. Kotłownie dużej mocy / 592
   4.5. Peletowanie słomy / 592
   4.6. Maszyny do produkcji brykietów ze słomy / 593
   4.7. Wnioski / 595
5. Osady ściekowe i kotły na osady ściekowe / 596
6. Biogaz / 596
   6.1. Biogazownie rolnicze / 600
   6.2. Biogazownie rolnicze oparte na procesie fermentacji metanowej / 601
   6.3. Wybrane zagadnienia z analizy porównawczej opłacalności ekonomicznej biogazowni rolniczej / 606
   6.4. Charakterystyka pierwszej biogazowni rolniczej działającej w Polsce / 609
   6.5. Mikroinstalacje kontenerowe / 611
   6.6. Małe biogazownie rolnicze / 612
   6.7. Wnioski dotyczące perspektyw rozwoju biogazowni rolniczych / 615
7. Biogaz z oczyszczalni ścieków / 617
   7.1. Gospodarka energią elektryczną i ciepłem na przykładzie oczyszczalni ścieków „Kujawy” w Krakowie / 618
   7.2. Opis działania oczyszczalni / 618
   7.3. Wytwarzanie biogazu / 619
   7.4. Generatory zasilane biogazem / 619
8. Biogaz wysypiskowy z odpadów / 621
   8.1. Elektrociepłownia biogazowa – wysypisko Barycz / 623
9. Skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej, ciepła i chłodu w oparciu o paliwa biogazowe – agregaty kogeneracyjne / 626
   9.1. Geneza / 626
   9.2. Zasada działania / 626
   9.3. Dobór agregatu / 627
   9.4. Wytwarzanie i sprzedaż chłodu w oparciu o ciepło z kogeneracji / 627
10. Wzbogacanie i oczyszczanie biogazu / 629
11. Główne zalety wykorzystania biogazu / 631
12. Problemy wynikające z produkcji biogazu / 631
13. Biopaliwa płynne I generacji / 632
    13.1. Bioetanol / 632
    13.2. Biodiesel / 633
14. Biopaliwa II generacji / 638
15. Biopaliwa III generacji / 641
16. Współspalanie biomasy i paliw kopalnych / 643
17. Elektrociepłownie wykorzystujące do spalania biomasę / 646
18. Wnioski / 650
19. Wymienniki do odzysku ciepła ze spalin / 651
20. Wychwytywanie, transport i składowanie dwutlenku węgla (CO₂) / 653

Literatura / 655

Informacje o bezpieczeństwie produktu Informacje o producencie