Energetyka i ochrona środowiska. Generowanie i magazynowanie energii. Odpady energetyczne. Analiza cyklu życia

Energetyka i ochrona środowiska. Generowanie i magazynowanie energii. Odpady energetyczne. Analiza cyklu życia

rok wydania: 2023, wydanie pierwsze
ISBN: 978-83-01-22640-4
ilość stron: 360
format: 16,5x23,5 cm
oprawa: miękka

Opis

Wydawnictwo PWN ma okazję zarekomendować publikację dotyczącą istotnej i aktualnej kwestii zestawienia działań związanych z produkcją energii a ochroną środowiska.

Niniejsza książka nosi tytuł: Energetyka i ochrona środowiska, a dzięki podtytułom umieszczonym już na okładce książki Czytelnik ma szansę od razu się przekonać, o czym traktuje ta publikacja:

- generowaniu i magazynowaniu energii,

- odpadach energetycznych,

- analizie cyklu życia.

Celem niniejszej książki jest przedstawienie Czytelnikom aktualnej wiedzy na temat wytwarzania i magazynowania energii z uwzględnieniem odpadów i ich zagospodarowania. Książka Energetyka i ochrona środowiska zawiera praktyczny opis tych procesów i ich wpływu na środowisko.

Autorami tej książki są specjaliści z zakresu energetyki, w tym jej redaktor naczelna: prof. dr hab. Ewa Klugmann-Radziemska – profesor Politechniki Gdańskiej, kierownik Katedry Konwersji i Magazynowania Energii, a także prodziekan ds. współpracy i rozwoju.

Publikacja Energetyka i ochrona środowiska ma charakter podręcznika rekomendowanego studentom studiów technicznych i środowiskowych (kierunki np. energetyka, inżynieria środowiska, ochrona środowiska), ale także kierowana jest do inżynierów energetyków, specjalistów od OZE, recyclingu, także kadry technicznej zakładów przemysłowych czy pracowników zaplecza badawczo-rozwojowego.

Postępująca degradacja środowiska i obserwowane zmiany klimatu, będące obecnie jednym z największych zagrożeń cywilizacyjnych, zmuszają do przeprowadzenia jak najszybciej transformacji energetycznej. Jednym ze sposobów przeprowadzenia efektywnej transformacji jest ograniczanie zużycia paliw kopalnych i zastępowanie ich mniej szkodliwymi odnawialnymi źródłami energii (OŻE) poprzez wykorzystanie nowoczesnych rozwiązań technologicznych. Książka „Energetyka i ochrona środowiska (…)”, przygotowana przez zespół o dużym doświadczeniu praktycznym, współpracujący w zakresie generacji energii odnawialnej i jej akumulacji z różnymi partnerami przemysłowymi, podejmuje ważną i aktualną problematykę. Na uwagę zasługuje kompleksowe ujęcie tematyki w odniesieniu do jej wpływu na środowisko i oceny przedstawianych rozwiązań technologicznych. Szczególnie istotne są rozdziały poświęcone praktycznym aspektom fotowoltaiki, nowym technologiom w przetwarzaniu biomasy, wykorzystaniu wodoru jako ważnego i przyszłościowego nośnika energii oraz rozdziały przedstawiające aktualne sposoby magazynowania ciepła i energii elektrycznej. Zagadnienia te nie były do tej pory tak kompleksowo potraktowane w dotychczasowych książkach poświęconych problemom energetycznym.
prof. dr hab. inż. Waldemar Wardencki

Spis treści

Wstęp

1. Idea zrównoważonego rozwoju
Wprowadzenie
1.1. Definicje
1.2. Wskaźniki
Bibliografia

2. Metody generowania energii
Wprowadzenie
2.1. Konwencjonalne źródła energii
2.1.1. Energetyka jądrowa
2.2. Odnawialne źródła energii
2.2.1. Energia wiatru
2.2.2. Energetyka wodna
2.2.3. Energia biomasy
2.2.4. Energia geotermalna
2.2.5. Energetyka fotowoltaiczna
2.2.6. Kolektory promieniowania słonecznego
2.3. Odpady jako źródło energii
2.3.1. Gospodarka odpadami
2.3.2. Definicja odpadów
2.3.3. Odpady krajowe w statystykach
2.3.4. Odzysk a unieszkodliwianie odpadów
2.3.5. Charakterystyka odpadów niebezpiecznych
Podsumowanie
Bibliografia

3. Skutki zanieczyszczenia środowiska związane z generowaniem energii
Wprowadzenie
3.1. Smog
3.1.1. Rodzaje smogu
3.1.2. Skutki zdrowotne narażenia na smog
3.1.3. Monitorowanie smogu
3.2. Globalne ocieplenie klimatu
3.2.1. Efekt cieplarniany
3.2.2. Pomiary temperatury Ziemi
3.2.3. Metody badania klimatu
3.2.4. Przyczyny zmian klimatu
3.2.5. Konsekwencje zmian klimatu dla środowiska
Podsumowanie
Bibliografia

4. Odpady
Wprowadzenie
4.1. Rodzaje odpadów
4.1.1. Odpady komunalne
4.1.2. Odpady przemysłowe
4.1.3. Odpady zdatne do recyklingu
4.1.4. Osady ściekowe
4.2. Metody zagospodarowania odpadów
4.2.1. Składowanie
4.2.2. Sortowanie i segregacja
4.2.3. Kompostowanie
4.2.4. Biosuszenie
4.3. Recykling materiałowy i energetyczny
4.3.1. Recykling materiałowy i surowcowy
4.3.2. Spalanie, zgazowanie i piroliza
4.3.3. Biokonwersja i fermentacja beztlenowa
Bibliografia

5. Praktyczne aspekty fotowoltaiki
Wprowadzenie
5.1. Wpływ usytuowania modułów na ilość generowanej energii
5.1.1. Odchylenie modułów od kąta optymalnego
5.2. Straty z tytułu ograniczonego lub nierównomiernego nasłonecznienia instalacji fotowoltaicznej
5.2.1. Zacienienie modułów
5.2.2. Wpływ atmosfery ziemskiej na natężenie promieniowania słonecznego przezroczystość atmosfery
5.2.3. Zanieczyszczenie powierzchni modułów a wydajność ogniw fotowoltaicznych
5.3. Recykling modułów fotowoltaicznych
5.3.1. Recykling modułów z krystalicznego krzemu
5.3.2. Recykling modułów cienkowarstwowych
Bibliografia

6. Biomasa jako źródło energii odnawialnej
6.1. Biomasa odpadowa charakterystyka
6.1.1. Biomasa definicja
6.1.2. Biomasa charakterystyka
6.2. Termochemiczne procesy przetwarzania biomasy charakterystyka
6.2.1. Biochemiczna degradacja
6.2.2. Obróbka wstępna biomasy
6.2.3. Obróbka wstępna suszenie
6.2.4. Konwersja biomasy: spalanie, gazyfikacja, piroliza
6.3. Spalanie
6.4. Gazyfikacja
6.4.1. Urządzenia i technologie zgazowania biomasy
6.5. Piroliza
6.5.1. Piroliza charakterystyka
6.5.2. Przegląd reaktorów stosowanych do pirolizy (skala laboratoryjna i przemysłowa)
6.5.3. Reforming parowy jako nowy kierunek produkcji wodoru w procesach konwersji biomasy
Podsumowanie
Bibliografia

7. Magazynowanie ciepła
Wprowadzenie
7.1. Współczesne budownictwo niskoenergetyczne i pasywne
7.2. Akumulacja nadmiaru ciepła
7.3. Sposoby magazynowania ciepła w materiałach zmiennofazowych
7.4. Materiały zmiennofazowe (PCM)
7.5. Właściwości materiałów PCM
7.6. Klasyfikacja materiałów PCM
7.6.1. Materiały nieorganiczne charakterystyka, problemy i zapobieganie im
7.6.2. Materiały organiczne charakterystyka, zalety i wady
7.7. Materiały PCM w zastosowaniu
7.7.1. Rozwój komercyjnych PCM geneza, charakterystyka, przykłady
7.7.2. Komercyjnie dostępne PCM przegląd rozwiązań
7.7.3. Podsumowanie komercyjnych rozwiązań PCM
7.8. Nowe zastosowania PCM w budownictwie energooszczędnym, drogownictwie i nowe proekologiczne nośniki PCM na bazie karbonizatu
7.8.1. Stabilizacja temperaturowa nawierzchni drogowych jako przykład możliwości zastosowania PCM
7.8.2. Pojemniki izotermiczne z materiałem zmiennofazowym do przechowywania posiłków we właściwej temperaturze
7.8.3. Zagadnienie recyklingu materiałów odpadowych w kontekście praktycznego zastosowania PCM
Podsumowanie
Bibliografia

8. Magazynowanie energii elektrycznej
Wprowadzenie
8.1. Chemiczne źródła prądu
8.1.1. Ogniwa litowo-jonowe
8.1.2. Ogniwa sodowo-jonowe
8.1.3. Ogniwa przepływowe
8.2. Recykling ogniw galwanicznych
Bibliografia

9. Wodór czynnikiem stabilizującym odnawialne źródła energii
Wprowadzenie
9.1. Koncepcja interdyscyplinarnego wykorzystania wodoru do wyeliminowania cykliczności odnawialnych źródeł energii
9.2. Podstawowe wiadomości o wodorze
9.2.1. Właściwości chemiczne i fizyczne wodoru
9.2.2. Technologie otrzymywania wodoru
9.2.3. Wykorzystanie energii zmagazynowanej w wodorze
9.2.4. Urządzenia do spalania wodoru
9.3. Elektroliza i elektrolizery
9.3.1. Podstawy chemiczne i termodynamiczne elektrolizy
9.3.2. Rodzaje elektrolizerów przemysłowych
9.3.3. Przykładowe elektrolizery komercyjne
9.4. Magazynowanie wodoru
9.4.1. Sposoby i metody magazynowania wodoru
9.4.2. Rodzaje magazynów wodoru
9.5. Ogniwa paliwowe
9.5.1. Zasada działania i typy ogniw paliwowych
9.5.2. Niskotemperaturowe ogniwa PEM
9.5.3. Przykłady zastosowania ogniw PEM z polimerową membraną
9.5.4. Wysokotemperaturowe ogniwa tlenkowe SOFC i TSOFC
9.5.5. Przykłady zastosowań ogniw SOFC
9.5.6. Parametry ogniw paliwowych CHP (ang. Combined Heat and Power)
Podsumowanie
Wnioski
Bibliografia

10. Analiza cyklu życia
Wprowadzenie
10.1. Analiza cyklu życia (LCA) w ocenie wpływu na środowisko
10.1.1. Cel i zakres analizy
10.1.2. Analiza zbioru wejść i wyjść
10.1.3. Ocena wypływu i metodologia w LCA
10.1.4. Interpretacja
10.2. Przykłady wykorzystania metody LCA w praktyce
10.2.1. Zastosowanie metody LCA do oszacowania wpływu na środowisko wytwarzania energii z biomasy
10.2.2. Zastosowanie metody LCA do oszacowania wpływu na środowisko toreb wielokrotnego użytku
10.2.3. Zastosowanie metody LCA do oszacowania wpływu na środowisko wykorzystania materiału półprzewodnikowego z recyklingu modułów fotowoltaicznych
10.2.4. Zastosowanie metody LCA do oszacowania wpływu na środowisko systemów gospodarki odpadami
Bibliografia

Przypisy