Urządzenia i systemy energetyki odnawialnej. Tom 2. Energia ziemi i powietrza-geotermia, pompy ciepła, elektrownie wiatrowe

Opis

Energia ziemi i powietrza – geotermia, pompy ciepła, elektrownie wiatrowe (Tom 2 serii „Urządzenia i systemy energetyki odnawialnej”) to obszerne i praktyczne opracowanie poświęcone trzem kluczowym technologiom odnawialnych źródeł energii wykorzystującym zasoby ziemi i powietrza.

W pierwszej części autor omawia energię geotermalną – od zasobów i parametrów wód geotermalnych, przez bezpośrednie zastosowania, po elektrociepłownie geotermalne i przykłady realizacji w Polsce (m.in. Mszczonów, Pyrzyce, Podhale, Uniejów, Bańska Niżna, Słomniki, Toruń). Przedstawiono również potencjał płytkich złóż geotermalnych.

Druga część książki szczegółowo opisuje pompy ciepła – ich budowę, zasadę działania, rodzaje dolnych i górnych źródeł ciepła (powietrzne, gruntowe, wodne), nowoczesne rozwiązania (w tym wysokotemperaturowe, absorpcyjne, termoakustyczne i sterowane sztuczną inteligencją), aspekty ekonomiczne oraz współpracę z innymi systemami OZE.

Trzecia część poświęcona jest energetyce wiatrowej – od podstaw teoretycznych, poprzez budowę, rodzaje turbin, generatory i systemy sterowania, aż po małe i mikroelektrownie wiatrowe, koszty, rozmieszczenie w Polsce oraz perspektywy rozwoju farm wiatrowych na Bałtyku. Omówiono również wpływ na środowisko i kwestie ekologiczne.

Książka łączy wiedzę teoretyczną z licznymi przykładami praktycznymi, danymi technicznymi i analizami, stanowiąc cenne źródło informacji dla instalatorów, projektantów, prosumentów oraz uczniów i nauczycieli szkół branżowych.

Spis treści

Od autora / 7
Wykaz wybranych oznaczeń, wielkości i ich jednostek / 11

I. Energia geotermalna

1. Wstęp / 15
1.1. Zasoby geotermalne / 16
1.2. Źródła energii geotermalnej / 16
1.3. Gejzery jako źródła energii geotermalnej / 17
1.4. Gorące suche skały – źródło energii geotermalnej / 17
1.5. Parametry termodynamiczne wód geotermalnych / 17
1.6. Sposoby wykorzystania energii geotermalnej / 20
1.7. Dobrodziejstwa płynące z wykorzystania energii geotermalnej / 21
1.8. Zagrożenia wynikające z wykorzystania energii geotermalnej / 21

2. Przykłady wykorzystania energii geotermalnej / 21
2.1. Bezpośrednie zastosowania energii geotermalnej / 23
2.2. Bezpośrednie sposoby wykorzystania energii geotermalnej w Polsce / 25

3. Elektrociepłownie geotermalne / 26
3.1. Wykorzystanie energii geotermalnej w elektrociepłowniach / 26

4. Wielkość i rozmieszczenie w Polsce zasobów wód geotermalnych / 29
4.1. Prowincje i okręgi posiadające wody geotermalne / 29
4.2. Charakterystyka złóż geotermalnych w Polsce / 30

5. Przykładowe instalacje geotermalne w Polsce / 32
5.1. Funkcjonujące ciepłownie geotermalne / 32
5.2. Zakład w Mszczonowie / 32
5.3. Ciepłownia w Pyrzycach / 33
5.4. Geotermia na Podhalu / 36
5.5. Pierwszy zakład geotermalny w Polsce / 36
5.6. Schemat zagospodarowania wód geotermalnych w Bańskiej Niżnej / 38
5.7. Kaskadowy system wykorzystania energii geotermalnej / 39
5.8. Geotermia Uniejów / 39
5.9. System wykorzystania niskotemperaturowej wody geotermalnej do celów ciepłowniczych i konsumpcyjnych w mieście Słomniki / 40
5.10. Ciepłownia geotermalna w Stargardzie Szczecińskim / 42
5.11. Geotermia w Toruniu / 42
5.12. Plan wykorzystania energii geotermalnej w Polsce do roku 2030 / 45

6. Wnioski / 45

7. Energia cieplna płytkich złóż geotermalnych / 50
7.1. Właściwości gruntu / 50

II. Pompy ciepła

1. Pompy ciepła / 55
1.1. Informacje ogólne dotyczące pomp ciepła / 57
1.2. Budowa oraz zasada działania pompy ciepła / 58
1.3. Ogólne warunki instalacji / 59
1.4. System grzewczy z pompą ciepła / 60

2. Instalacje dolnego źródła ciepła WQA / 61
2.1. Systemy powietrzne (powietrze/woda) / 61
2.1.1. Rodzaje powietrznych pomp ciepła / 64
2.2. Systemy gruntowe poziome (solanka/woda) / 70
2.3. Wymienniki gruntowe pionowe / 78
2.4. Wody gruntowe / 80
2.5. Wody geotermalne / 81

3. Górne źródło ciepła WNA / 81

4. Wybrane przykłady urządzeń do instalacji pomp ciepła / 82
4.1. Dolne źródło ciepła – grunt, instalacja solanka – woda / 82
4.2. Gruntowe pompy ciepła, instalacja woda – woda / 84
4.3. Pompa ciepła z bezpośrednim odparowaniem czynnika / 85
4.4. Pompy ciepła na powietrze wentylacyjne / 88
4.5. Ciepło ze ścieków jako odnawialne źródło energii – technologia przyszłości / 92

5. Aspekty ekonomiczne zastosowania pomp ciepła i porównanie ich z innymi instalacjami grzewczymi / 94

6. Sezonowy współczynnik efektywności SPF / 96

7. Wysokotemperaturowa pompa ciepła – na propan / 96

8. Absorpcyjne pompy ciepła / 97
8.1. Zasada działania / 97
8.2. Współpraca pompy ciepła z instalacją solarną, chłodzenie przez grzanie / 99
8.3. Najnowsze rozwiązania techniczne w budowie pomp ciepła / 99
8.3.1. Termoakustyczna pompa ciepła / 99
8.3.2. Sterowanie pracą pompy ciepła przez sztuczną inteligencję / 101
8.3.3. Pompy ciepła zasilane energią słoneczną / 102

9. Wady i zalety pomp ciepła / 102

10. Instalacje nawiewno-wywiewne z rekuperatorem w budynkach mieszkalnych / 104
10.1. Instalacje nawiewno-wywiewne, informacje ogólne / 104
10.2. Budowa oraz zasada działania instalacji nawiewno-wywiewnej / 105
10.3. Koncepcja samowystarczalnego budynku niskoenergetycznego zasilanego z OZE / 109
10.3.1. Przepisy unijne i krajowe w tym zakresie / 109
10.3.2. Standard WT 2021 / 110
10.3.3.Ogrzewanie w standardzie WT 2021 / 112

III. Energia wiatru

1. Wstęp / 115

2. Wiatr i jego zasoby energetyczne / 116
2.1. Wpływ czynników środowiskowych / 117
2.2. Róża wiatrów / 118
2.3. Zasoby na lądzie / 119
2.4. Szorstkość terenu / 121

3. Podstawa działania elektrowni wiatrowej / 123
3.1. Podstawowe informacje o krzywej mocy / 123
3.2. Parametry pracy siłowni wiatrowych / 124
3.3. Silniki wiatrowe / 125
3.4. Lokalne oddziaływanie energetyki wiatrowej / 128

4. Budowa elektrowni wiatrowej / 129
4.1. Metody regulacji mocy oddawanej przez elektrownie wiatrowe / 131
4.1.1. Koncepcje pracy siłowni wiatrowej / 131
4.1.2. Regulacja ustawienia elektrowni w kierunku wiatru (Yaw Control) / 132
4.1.3. Regulacja kąta ustawienia łopat (Active Pitch Regulation) / 132
4.1.4. Regulacja przez zmianę prędkości obrotowej generatora / 132
4.1.5. Regulacja przez zmianę obciążenia (Load Control) / 133
4.1.6. Regulacja przez „przeciągnięcie” (Stall Regulation) / 133
4.1.7. Regulacja lotkami łopat wirnika (Aileron Control) / 133
4.2. Generatory / 133
4.3. Krótka charakterystyka nowych konstrukcji elektrowni wiatrowych / 135

5. Zainstalowana moc i sposób montażu elektrowni wiatrowych / 137
5.1. Wielkość mocy i energii, zainstalowanej w elektrowniach wiatrowych w UE / 138
5.2. Sposób montażu konstrukcji elektrowni wiatrowych / 140

6. Struktura kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych w przypadku energetyki wiatrowej 200-500 kW / 142

7. Rozmieszczenie elektrowni pracujących w Polsce / 143
7.1. Przeznaczenie pojedynczej elektrowni wiatrowej / 144
7.1.1. Elektrownia wiatrowa V80 / 144

8. Optymalizacja warunków pracy silnika wiatrowego / 145

9. Systemy sterowania w elektrowni wiatrowej / 146
9.1. Sterowniki / 146
9.2. Zdalne sterowanie / 149
9.3. Sterowanie w małych elektrowniach wiatrowych / 150

10. Małe elektrownie wiatrowe – charakterystyka / 150
10.1. Elektrownia wiatrowa „Zefir-6” 5 kW / 151
10.2. Turbina wiatrowa o mocy 1,5 kW / 152

11. Wybrane wyniki badań, elektrowni wiatrowej ECO-H-1,5 kW / 153

12. Mikroelektrownie wiatrowe z pionową osią obrotu / 156

13. Wybrane wyniki badań, małej elektrowni wiatrowej / 160

14. Programy do symulacji pracy elektrowni wiatrowych / 162

15. Perspektywy rozwoju energetyki wiatrowej na Morzu Bałtyckim / 162

16. Podsumowanie / 167

17. Wpływ pracy turbin wiatrowych na środowisko / 168
17.1. Zderzenia ptaków z turbinami wiatrowymi / 168
17.2. Projekt „Las Energii” / 173
17.3. Uwagi ekologów do programu „Las Energii” – Stowarzyszenie Pracownia na rzecz Wszystkich Istot / 177
17.4. Pilotażowy projekt LP skontrolowany przez NIK / 179
17.5. Pożary gondoli elektrowni wiatrowej / 179
17.6. Pożary elektrowni wiatrowych w Polsce / 182
17.7. Złamanie i zniszczenie konstrukcji nośnej elektrowni wiatrowej / 183

Literatura – Geotermia / 187
Literatura – Pompy ciepła / 188
Literatura – Wiatr / 190

Informacje o bezpieczeństwie produktu Informacje o producencie