Cz. I_Zasoby, Jądrowa.pdf

Literatura

Lewandowski W.M.: Proekologiczne odnawialne Ņ ródła

W.M.: Proekologiczne odnawialne Ņ ródła

Lewandowski

energii. WN- T, Warszawa 2007.

T, Warszawa 2007.

energii. WN

RÓDŁA I SYSTEMY

KONWERSJI ENERGII

ń RÓDŁA I SYSTEMY

Mikielewicz J.,

J.: Niekonwencjonalne urz Ģ dzenia

i systemy konwersji energii. Ossolineum, Wrocław 1999.

J., Cie Ļ li ı ski

Cie Ļ li ı ski J.: Niekonwencjonalne urz Ģ dzenia

Mikielewicz

KONWERSJI ENERGII

i systemy konwersji energii. Ossolineum, Wrocław 1999.

Jastrz ħ bska G.: Odnawialne Ņ ródła energii i pojazdy

Jastrz ħ bska

G.: Odnawialne Ņ ródła energii i pojazdy

proekologiczne. WN

proekologiczne. WN- T, Warszawa 2007.

T, Warszawa 2007.

Zalewski W.: Pompy ciepła spr ħŇ arkowe, sorpcyjne i

Zalewski

W.: Pompy ciepła spr ħŇ arkowe, sorpcyjne i

termoelektryczne. Wyd. MASTA, Gda ı sk 2001.

Aldo V. da Rosa: Fundamentals

Aldo

V. da Rosa: Fundamentals of

of Renewable

Renewable Energy

Energy

Prof. dr hab. in Ň . Wojciech Zalewski

Zalewski

Instytut In Ň ynierii Cieplnej i Procesowej

Prof. dr hab. in Ň . Wojciech

Processes .

Processes

. Elsevier

Elsevier Inc

Inc . 2005.

. 2005.

Instytut In Ň ynierii Cieplnej i Procesowej

Zakład Chłodnictwa i Klimatyzacji

Energia

Energia jest to skalarna wielko Ļę fizyczna

charakteryzuj Ģ ca

stan układu fizycznego, jego ruch i oddziaływanie.

jest to skalarna wielko Ļę fizyczna charakteryzuj Ģ ca

Energia

stan układu fizycznego, jego ruch i oddziaływanie.

Podstawy teoretyczne

termodynamiki

Energia jest zdolno Ļ ci Ģ do wykonywania pracy

jest zdolno Ļ ci Ģ do wykonywania pracy

(mechanicznej, elektrycznej lub innej),

Energia

(mechanicznej, elektrycznej lub innej), którym to

którym to rodzajom

rodzajom

pracy odpowiadaj Ģ ró Ň ne

energia cieplna,

mechaniczna, elektryczna, chemiczna, j Ģ drowa, itd.

odpowiadaj Ģ ró Ň ne postacie energii:

postacie energii: energia cieplna,

pracy

mechaniczna, elektryczna, chemiczna, j Ģ drowa, itd.

Strumie ı energii

Strumie ı energii (moc)

(moc) - ilo Ļę energii

ilo Ļę energii odniesiona do

odniesiona do

Energia posiada dwie podstawowe cechy: ilo Ļę

Energia posiada dwie podstawowe cechy:

ilo Ļę i jako Ļę

jako Ļę .

czasu :

czasu

Ilo Ļę mierzy si ħ za pomoc Ģ odpowiednich jednostek, np.:

Ilo Ļę

mierzy si ħ za pomoc Ģ odpowiednich jednostek, np.: [J],

[J],

N = E/

, [J/ s]=[W

s]=[W]

Jako Ļę energii

[ kWh

kWh ].

N = E/

, [J/

Jako Ļę energii wyra Ň ana jest za pomoc Ģ

wyra Ň ana jest za pomoc Ģ egzergii

egzergii .

G ħ sto Ļę energii

G ħ sto Ļę energii - ilo Ļę energii

ilo Ļę energii odniesiona do

odniesiona do masy

masy ,

jest t Ģ cz ħĻ ci Ģ energii, która mo Ň e by ę praktycznie

Egzergia jest t Ģ cz ħĻ ci Ģ energii, która mo Ň e by ę

Egzergia

praktycznie

obj ħ to Ļ ci ,

obj ħ to Ļ ci

, pola powierzchni

pola powierzchni :

e = E/A

wykorzystana.

wykorzystana. Pozostała cz ħĻę to

Pozostała cz ħĻę to anergia

anergia .

e = E/A , [J/m

, [J/m 2 ], [kWh/m

], [kWh/m 2 ]

Ciepło i

i praca

praca s Ģ sposobami przekazywania energii.

s Ģ sposobami przekazywania energii. Istniej Ģ

Istniej Ģ

Ciepło

tylko wtedy, gdy nast ħ puje przekazywanie energii.

G ħ sto Ļę strumienia energii

G ħ sto Ļę strumienia energii - strumie ı energii

strumie ı energii odniesiony

odniesiony

do masy

masy ,

, obj ħ to Ļ ci

obj ħ to Ļ ci ,

pola powierzchni :

n = N/A

, pola powierzchni

n = N/A , [W/m

, [W/m 2 ]

Przemiana termodynamiczna

Obieg termodynamiczny

Przemiana termodynamiczna

Przemiana termodynamiczna jest to zbiór kolejnych

jest to zbiór kolejnych

stanów czynnika termodynamicznego, od stanu

pocz Ģ tkowego do stanu ko ı cowego (izotermiczna,

Obiegiem termodynamicznym

Obiegiem termodynamicznym nazywa si ħ przemian ħ

nazywa si ħ przemian ħ

termodynamiczn Ģ przebiegaj Ģ c Ģ w ten sposób, Ň e jej

pocz Ģ tkowego do stanu ko ı cowego (izotermiczna,

izobaryczna itd.).

termodynamiczn Ģ przebiegaj Ģ c Ģ w ten sposób, Ň e jej

stan ko ı cowy pokrywa si ħ ze stanem pocz Ģ tkowym,

izobaryczna itd.).

Przemiana mo Ň e by ę

stan ko ı cowy pokrywa si ħ ze stanem pocz Ģ tkowym,

przy ró Ň nych stanach po Ļ rednich.

Przemiana mo Ň e by ę odwracalna

odwracalna i

i nieodwracalna

nieodwracalna .

przy ró Ň nych stanach po Ļ rednich.

Obieg

Przemiana odwracalna

Przemiana odwracalna jest to przemiana

jest to przemiana

przebiegaj Ģ ca w jednym lub drugim kierunku,

Obieg jest

, gdy składa si ħ wył Ģ cznie z

przemian odwracalnych

jest odwracalny

odwracalny , gdy składa si ħ wył Ģ cznie z

przebiegaj Ģ ca w jednym lub drugim kierunku,

mi ħ dzy dwoma dowolnymi stanami, przy czym

przemian odwracalnych (np. obieg Carnota).

(np. obieg Carnota).

mi ħ dzy dwoma dowolnymi stanami, przy czym

zarówno

zarówno ilo Ļę ciepła

i ilo Ļę wykonanej pracy s Ģ

takie same, a ró Ň ni Ģ si ħ znakami

ilo Ļę ciepła jak

jak i ilo Ļę wykonanej pracy s Ģ

takie same, a ró Ň ni Ģ si ħ znakami .

Pierwsza zasada termodynamiki

Druga zasada termodynamiki

Ciepło doprowadzone do układu (Q) zu Ň ywa si ħ na

wykonanie pracy (L) i na przyrost energii wewn ħ trznej

Ciepło nie mo Ň e samorzutnie przenosi ę si ħ z ciała o

temperaturze ni Ň szej do ciała o temperaturze wy Ň szej

Ciepło doprowadzone do układu (Q) zu Ň ywa si ħ na

Ciepło nie mo Ň e samorzutnie przenosi ę si ħ z ciała o

wykonanie pracy (L) i na przyrost energii wewn ħ trznej

(

temperaturze ni Ň szej do ciała o temperaturze wy Ň szej

( R.Clausius

D E w ) tego układu (

) tego układu ( J.R.Mayer

J.R.Mayer , 1842):

, 1842):

R.Clausius , 1850).

, 1850).

Q = L +

D E w

Q = L +

Inaczej:

Inaczej: nie jest mo

nie jest mo Ň liwe zbudowanie maszyny

liwe zbudowanie maszyny

przetwarzaj Ģ cej ca

cej ca ł Ģ

ł Ģ ilo

ilo Ļę

Ļę pobranego ciep

pobranego ciepł a na prac

a na prac ħ

przetwarzaj

Inaczej:

Inaczej: zmiana energii uk

adu jest spowodowana

wykonaniem pracy i przej

zmiana energii ukł adu jest spowodowana

(tzw. perpetuum

(tzw.

perpetuum mobile II rodzaju).

mobile II rodzaju).

wykonaniem pracy i przej Ļ ciem ciep

ie istnieje

maszyna wykonuj Ģ ca prac ħ bez pobrania energii (tzw.

ciem ciepł a.

a. N ie istnieje

maszyna wykonuj Ģ ca prac ħ bez pobrania energii (tzw.

perpetuum

perpetuum mobile I rodzaju).

mobile I rodzaju).

Urz Ģ dzenie zamieniaj Ģ ce

zamieniaj Ģ ce energi ħ ciepln Ģ

energi ħ ciepln Ģ na

na energi ħ

energi ħ

Urz Ģ dzenie

Teoretycznym

Teoretycznym biegiem silnika cieplnego

biegiem silnika cieplnego ( siłowni

siłowni

mechaniczn Ģ nazywa si ħ

mechaniczn Ģ

nazywa si ħ silnikiem cieplnym

silnikiem cieplnym . Silnik

Silnik

parowej

parowej ) jest obieg

) jest obieg Clausiusa

Clausiusa- Rankine’a

Rankine’a:

cieplny pracuje w obiegu

obiegu prawobie Ň nym

prawobie Ň nym .

cieplny pracuje w

- izobaryczne

izobaryczne podgrzanie i parowanie (4

podgrzanie i parowanie (4- 1),

1),

, które kosztem energii mechanicznej,

dostarczanej z zewn Ģ trz,

Urz Ģ dzenie , które kosztem energii mechanicznej,

Urz Ģ dzenie

- rozpr ħŇ ania izentropowego (1

rozpr ħŇ ania izentropowego (1- 2),

2),

dostarczanej z zewn Ģ trz, przeprowadza ciepło z o Ļ rodka

przeprowadza ciepło z o Ļ rodka

- izobarycznego skraplania (2

izobarycznego skraplania (2- 3),

3),

o ni Ň szej temperaturze

ni Ň szej temperaturze do o Ļ rodka o

do o Ļ rodka o temperaturze

temperaturze

- spr ħŇ ania cieczy (3

spr ħŇ ania cieczy (3- 4)

punkty 3 i 4 praktycznie

pokrywaj Ģ si ħ , bo spr ħŇ anie cieczy wywołuje

4) - punkty 3 i 4 praktycznie

wy Ň szej nazywa

wy Ň szej

ciepln Ģ maszyn Ģ robocz Ģ (urz Ģ dzeniem

zi ħ bniczym, pomp Ģ ciepła).

nazywa ciepln Ģ maszyn Ģ robocz Ģ (urz Ģ dzeniem

pokrywaj Ģ si ħ , bo spr ħŇ anie cieczy wywołuje

znikomy wzrost temperatury.

zi ħ bniczym, pomp Ģ ciepła). Cieplna maszyna robocza

Cieplna maszyna robocza

znikomy wzrost temperatury.

pracuje w obiegu

pracuje w

obiegu lewobie Ň nym

lewobie Ň nym .

Schemat konwencjonalnej siłowni parowej

Obieg teoretyczny Clausiusa-Rankine’a dla silnika

cieplnego (siłowni parowej)

Teoretycznym obiegiem

Teoretycznym obiegiem urz Ģ dzenia zi ħ bniczego

urz Ģ dzenia zi ħ bniczego

jest obieg Lindego

Lindego :

- spr ħŇ anie

jest obieg

spr ħŇ anie izentropowe

izentropowe (1

(1- 2),

2),

- skraplanie izobaryczne (2

skraplanie izobaryczne (2- 3),

3),

- dławienie

dławienie izentalpowe

izentalpowe (3

(3- 4),

4),

- parowanie izobaryczne (4

parowanie izobaryczne (4- 1).

1).

Obieg teoretyczny Lindego dla urz Ģ dzenia

zi ħ bniczego

W urz Ģ dzeniach rzeczywistych

urz Ģ dzeniach rzeczywistych :

- wyst ħ puj Ģ straty ci Ļ nienia podczas przepływu

wyst ħ puj Ģ straty ci Ļ nienia podczas przepływu

czynnika,

- procesy skraplania i parowania nie przebiegaj Ģ

procesy skraplania i parowania nie przebiegaj Ģ

izotermicznie,

- rozpr ħŇ anie i spr ħŇ anie nie s Ģ przemianami

rozpr ħŇ anie i spr ħŇ anie nie s Ģ przemianami

izentropowymi

izentropowymi,

- wyst ħ puj Ģ straty ciepła do otoczenia,

wyst ħ puj Ģ straty ciepła do otoczenia,

- cz ħĻę energii tracona jest na tarcie ruchomych cz ħĻ ci

cz ħĻę energii tracona jest na tarcie ruchomych cz ħĻ ci

maszyny.

Z tych powodów

Schemat spr ħŇ arkowego urz Ģ dzenia zi ħ bniczego (pompy ciepła)

Z tych powodów sprawno Ļę maszyn rzeczywistych

sprawno Ļę maszyn rzeczywistych nie

nie

przekracza 2/3

przekracza

2/3 sprawno Ļ ci obiegu idealnego

sprawno Ļ ci obiegu idealnego Carnota

Carnota .

Q g

T g

Q g

Zasoby i zu Ň ycie energii

UrzĢdzenie

ziħbnicze

Q d

T d

Q d

T ot

T g

Q g

Silnik cieplny

SprħŇarkowa

pompa ciepþa

Q d

T d

Przenoszenie energii w silniku cieplnym, spr ħŇ arkowym

urz Ģ dzeniu zi ħ bniczym i pompie ciepła

Trzy podstawowe potrzeby człowieka

Trzy podstawowe potrzeby człowieka :

¡ po Ň ywienie

po Ň ywienie ,

¡ energia

energia ,

¡ „czyste” Ļ rodowisko

„czyste” Ļ rodowisko .

Stały rozwój cywilizacji powoduje ci Ģ gły wzrost

zu Ň ycia energii. Ilo Ļę energii zu Ň ywanej przez

ludzko Ļę ro Ļ nie szybciej ni Ň liczba mieszka ı ców

Ziemi.

Wzrost zu Ň ycia energii, liczby mieszka ı ców Ziemi

i zawarto Ļ ci CO 2 w atmosferze

Wska Ņ niki zaawansowania technologicznego

społecze ı stw:

Wska Ņ niki zaawansowania technologicznego

społecze ı stw:

- dzienne (roczne) zu Ň ycie energii przez

dzienne (roczne) zu Ň ycie energii przez

człowieka

człowieka ,

- energochłonno Ļę

energochłonno Ļę .

Przykładowo:

Człowiek prehistoryczny

Człowiek prehistoryczny potrzebował

potrzebował dziennie

dziennie ok.

ok.

9…10MJ energii, uzyskiwanej przede wszystkim z

energii, uzyskiwanej przede wszystkim z

po Ň ywienia.

9…10MJ

po Ň ywienia.

W połowie

W połowie XIXw

, dzi ħ ki rewolucji przemysłowej, w

krajach uprzemysłowionych

XIXw. , dzi ħ ki rewolucji przemysłowej, w

krajach uprzemysłowionych dzienne

dzienne zu Ň ycie energii

zu Ň ycie energii

na jednego mieszka ı ca wynosiło ju Ň 200MJ

200MJ .

Obecnie, w krajach wysoko rozwini ħ tych: ok.

na jednego mieszka ı ca wynosiło ju Ň

Obecnie, w krajach wysoko rozwini ħ tych: ok. 550MJ

550MJ .

300

250

Energochłonno Ļę - zu Ň ycie energii pierwotnej na jednostk ħ

Energochłonno Ļę

zu Ň ycie energii pierwotnej na jednostk ħ

wytworzonego Produktu Krajowego Brutto

200

wytworzonego Produktu Krajowego Brutto (PKB).

(PKB).

150

Energochłonno Ļę gospodarki polskiej , liczona wg siły

Energochłonno Ļę gospodarki polskiej

, liczona wg siły

100

nabywczej pieni Ģ dza, jest obecnie ok. 1,5

1,5 - krotnie wy Ň sza

krotnie wy Ň sza od

nabywczej pieni Ģ dza, jest obecnie ok.

Ļ redniej w UE (rysunek).

Energochłonno Ļę gospodarki w wybranych krajach UE

wg parytetu siły nabywczej walut (

wg parytetu siły nabywczej walut ( Ļ rednia UE = 100%

Ļ rednia UE = 100% )

Odnawialne Ņ ródła energii

Odnawialne Ņ ródła energii :

- promieniowanie słoneczne

Obecnie podstawowymi paliwami stosowanymi do produkcji

energii s Ģ

promieniowanie słoneczne ,

- wiatr

energii s Ģ paliwa

paliwa naturalne

naturalne ( nieodnawialne Ņ ródła energii

nieodnawialne Ņ ródła energii ):

wiatr ,

- woda

- paliwa stałe

paliwa stałe :

: w ħ giel kamienny,

w ħ giel kamienny, brunatny, torf,

brunatny, torf,

woda ,

- płyny

- paliwa płynne

paliwa płynne :

: ropa naftowa, olej opałowy, benzyna,

ropa naftowa, olej opałowy, benzyna,

geotermalne ,

- biomasa

płyny geotermalne

- paliwa gazowe

gaz ziemny,

- paliwa nuklearne

paliwa gazowe :

: gaz ziemny,

biomasa .

Odnawialne Ņ ródła energii

paliwa nuklearne :

: uran, tor.

uran, tor.

Odnawialne Ņ ródła energii (OZE)

s Ģ to Ņ ródła, które nie

ulegaj Ģ praktycznie zmianom w czasie ery rozwoju

(OZE) s Ģ to Ņ ródła, które nie

Zawarta w tych paliwach

Zawarta w tych paliwach energia

energia chemiczna

chemiczna lub

lub j Ģ drowa

j Ģ drowa

ulegaj Ģ praktycznie zmianom w czasie ery rozwoju

ludzko Ļ ci. Ich zasoby utrzymuj Ģ si ħ na stałym poziomie i

zamieniana jest na

zamieniana jest na energi ħ ciepln Ģ

energi ħ ciepln Ģ w wyniku

w wyniku procesu

procesu

ludzko Ļ ci. Ich zasoby utrzymuj Ģ si ħ na stałym poziomie i

tak długo, jak długo b ħ dzie trwał Układ Słoneczny, nie

spalania

spalania lub

lub reakcji rozszczepienia

reakcji rozszczepienia j Ģ der pierwiastków

j Ģ der pierwiastków

tak długo, jak długo b ħ dzie trwał Układ Słoneczny, nie

ulegn Ģ wyczerpaniu.

(paliwa nuklearne).

ulegn Ģ wyczerpaniu.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: