Urządzenia i systemy energetyki odnawialnej 2022 wyd.XV

Urządzenia i systemy energetyki odnawialnej 2022 wyd.XV 

rok wydania: 2022, wydanie piętnaste uzupełnione
ISBN: 978-83-8111-260-8
ilość stron: 656
format: B5
oprawa: miękka

Opis

Książka przeznaczona jest dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych, studentów kierunków związanych z ochroną środowiska oraz osób zainteresowanych tematyką odnawialnych źródeł energii.

Ta książka to kompendium wiedzy z zakresu dostępnych technologii OZE, która będzie cenną lekturą nie tylko dla uczniów i studentów, ale także wszystkich osób zainteresowanych odnawialnymi źródłami energii lub planujących zajmować się nimi zawodowo. Autor w kompleksowy sposób przedstawia kluczowe zagadnienia związane z poszczególnymi technologiami OZE. W każdym, corocznym wydaniu aktualizuje informacje o zmianach oraz innowacjach wdrażanych w tym dynamicznym sektorze energetyki. Niniejsze wydanie po raz pierwszy było konsultowane z praktykami branżowymi, dzięki czemu treści zostały wzbogacone o aspekty spotykane w codziennej pracy instalatorów OZE.

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. Polski sektor energetyczny do roku 2050 / 35

Rozdział I
Energetyka słoneczna
1. Energia słoneczna / 41
2. Atmosfera Ziemi / 42
3. Oddziaływanie atmosfery z promieniowaniem / 42
4. Wielkość energii słonecznej na Ziemi / 43
5. Nasłonecznienie w Polsce / 44
6. Zalety promieniowania słonecznego jako źródła energii / 44
7. Wady promieniowania słonecznego jako źródła energii44
8. Sposoby produkcji energii elektrycznej z wykorzystaniem energii słonecznej / 45
8.1. Metoda heliotermiczna / 45
8.2. Metoda helioelektryczna / 46
9. Wiadomości wstępne z optoelektroniki / 48
10. Budowa i zasada działania ogniw krzemowych / 50
10.1. Podział ogniw PV / 51
11. Ogniwa z krzemu monolitycznego I generacji / 52
11.1. Budowa fotoogniwa / 52
11.2. Technologia wytwarzania fotoogniwa I generacji / 53
12. Rozwiązania techniczne w budowie ogniw fotowoltaicznych II generacji / 55
12.1. Budowa fotoogniwa55
12.2. Ogniwa P – TYPE (PERC) / 55
12.3. Technologia N – TYPE / 57
12.4. Łączenie ogniw PERC i PERT w moduły / 60
12.5. Technologia wykonania busbarów (połączeń ogniw) / 60
12.6. Moduł half cut cells – ogniwa połówkowe 61
13. Budowa i zasada działania ogniw fotowoltaicznych III generacji / 63
13.1. Ogniwa CIS / 64
13.2. Ogniwa CIGS / 64
13.3. Ogniwa z tellurku kadmu (CdTe) / 65
13.4. Ogniwa cienkowarstwowe jedno- i wielozłączowe z arsenku galu (GaAs) / 67
14. Ogniwa PV III generacji z krzemu amorficznego (a-Si) budowane w technologii HJT / 68
14.1. Budowa urządzenia / 69
14.2. Technologia produkcji ogniw HJT / 70
14.3. Polskie rozwiązania techniczne / 71
15. Budowa ogniwa PV III generacji z krzemu amorficznego (a-Si) w technologii TOPCon / 72
15.1. Budowa urządzenia / 72
15.2. Technologia produkcji wafli krzemowych c-Si N–TYPE / 74
15.3. Warstwa selektywna (ITO) w ogniwie TOPCon / 74
15.4. Urządzenia do nakładania warstwy selektywnej / 74
15.5. Połączenia za pomocą busbasów w ogniwach TOPCon / 75
15.6. Ocena parametrów ogniw TOPCon / 75
15.7. Parametry elektryczne modułu TOPCon firmy Jolywood w standardowych warunkach testowych STC / 76
15.8. Parametry mechaniczne modułu TOPCon firmy Jolywood / 76
16. Budowa ogniwa PV III generacji w technologii TOPCon i HJT / 77
17. Ogniwa fotowoltaiczne z materiałów organicznych / 78
17.1. Budowa i technologia wytwarzania / 78
17.2. Przykładowe rozwiązania konstrukcyjne ogniw PV na podłożu polimerowym / 79
17.3. Sposoby produkcji / 81
17.4. Sposoby montażu fotoogniw polimerowych elastycznych na dachu płaskim / 81
18. Organiczne ogniwa fotowoltaiczne (OPV), ogniwa IV generacji / 83
19. Ogniwa fotowoltaiczne uczulane barwnikiem (DSSC) IV generacji / 84
19.1. Zasada działania / 84
19.2. Budowa, parametry ogniwa / 86
20. Hybrydowe panele słoneczne / 86
20.1. Zasada działania / 86
20.2. Budowa urządzenia / 88
21. Dwustronne baterie słoneczne (Double sided bificial solar panels) / 90
21.1. Dachy pokryte dachówką w formie paneli fotowoltaicznych / 90
21.2. Angielskie dachówki fotowoltaiczne. 92
22. Najnowsze technologie wytwarzania ogniw fotowoltaicznych / 93
22.1. Ogniwa perowskitowe 93
22.2. Moduły fotowoltaiczne z warstwą grafenową / 94
22.3. Projekt „Quantum Glass” spółki ML System / 95
22.4. Technologia skoncentrowanej fotowoltaiki
(Concentrated Photovoltaics, CPV) / 97
22.5. Moduły PV z powłoką grafenową / 98
22.6. Ogniwa budowane w technologii C3 (Configurable Current Cells) / 98
22.7. Ogniwa fotowoltaiczne łączące perowskit i krzem / 99
22.8. Elewacja z folii fotowoltaicznej / 100
22.9. Ogniwa PV klejone klejem ECA technologii Shingled (układane w formie gontów) / 100
23. Utrata mocy fotoogniw funkcji czasu pracy / 101
23.1. Dioda bocznikująca fotoogniwo (bypass) / 101
23.2. Optymalizatory firmy Maxim Integrated / 103
23.3. Optymalizatory firmy Tigo Energy (Tigo TS4-R-O) / 104
23.4. Moduł fotowoltaiczny firmy AE Solar – odporny na zacienienie / 104
24. Gorący punkt (hot spot) / 105
24.1. Napięcie indukowane w module PID (Potential Induced Degradation) / 106
24.2. Prąd upływu / 106
24.3. Prąd doziemny / 106
24.4. Pętla indukcyjna / 106
24.5. Zwarcie doziemne po stronie DC instalacji PV / 106
24.6. Badanie modułów fotowoltaicznych / 107
24.7. Laboratorium do testowania systemów PV / 109
25. Analiza pracy fotoogniwa / 110
25.1. Podstawowe zależności / 110
25.2. Wpływ temperatury na parametry fotoogniwa / 114
25.3. Sposoby połączeń modułów PV / 115
25.4. Wpływ promieniowania słonecznego na parametry modułu fotowoltaicznego / 116
25.4.1. Współczynnik wypełnienia FF / 117
26. Parametry osprzętu instalacji PV / 118
26.1. Regulatory ładowania118
26.2. Przetwornice napięcia / 120
26.2.1. Falowniki 3-fazowe / 122
26.2.2. Inwerter w instalacji fotowoltaicznej / 123
26.2.3. Przykładowe rozwiązanie131
26.2.4. Parametry elektryczne pracy falownika 1-fazowego / 131
26.2.5. Wybrane parametry falowników trójfazowych / 132
26.2.6. Falowniki średniej mocy / 134
26.2.7. Falowniki hybrydowe / 134
26.2.8. Panel fotowoltaiczny ze zintegrowanym mikrofalownikiem / 135
26.2.9. Falowniki fotowoltaiczne z systemem kompensacji mocy biernej / 136
26.2.10. Zagadnienia eksploatacyjne dotyczące załączenia do sieci falowników / 138
26.3. MPP traker / 140
26.4. Monitorowanie na poziomie paneli / 141
26.4.1. Moduły fotowoltaiczne SolarEdge zintegrowane z optymalizatorami mocy / 143
26.5. Modem komunikacyjny / 143
26.5.1. Zasada działania / 143
26.5.2. Charakterystyka urządzeń / 144
26.6. Sposób łączenia przewodów po stronie DC / 145
26.7. Dobór przewodów w instalacji fotowoltaicznej / 145
26.7.1. Warunki doboru przekroju przewodów ze względu na obciążalność prądową długotrwałą / 146
26.7.2. Wyznaczanie przekroju przewodów ze względu na obciążalność długotrwałą po stronie DC / 147
26.7.3. Wyznaczanie przekroju przewodów po stronie DC ze względu na dopuszczalne spadki napięcia / 148
26.7.4. Sprawdzenie wielkości strat mocy na przewodach łączących łańcuch (string) modułów fotowoltaicznych z falownikiem / 149
26.7.5. Wyznaczanie przekroju przewodów i kabli ze względu na obciążalność długotrwałą i przeciążalność po stronie prądu zmiennego AC instalacji fotowoltaicznej / 149
26.7.6. Wyznaczanie przekroju przewodów po stronie AC ze względu na dopuszczalne spadki napięcia / 150
26.7.7. Dobór zabezpieczeń w instalacjach fotowoltaicznych / 150
26.8. Mierniki instalacji fotowoltaicznych / 151
26.9. Pomiary natężenia promieniowania słonecznego i temperatury modułu fotowoltaicznego / 153
27. Dobór parametrów instalacji fotowoltaicznych / 154
27.1. Rodzaje instalacji PV / 154
27.2. Mała instalacja fotowoltaiczna / 154
27.3. Wybrane układy połączeń fotoogniw / 159
27.3.1. Sieć autonomiczna off-grid (wydzielona) / 159
27.3.2. Praca mikroelektrowni PV na sieć „sztywną” (on-grid) / 164
28. Wytyczne montażowe / 166
28.1. Etapy realizacji inwestycji / 166
28.2. Projekt techniczny / 166
28.3. Etapy budowy / 167
28. 4. Zagadnienia techniczne montażu instalacji / 167
28.5. Sposób montażu ogniw PV w rzędach / 167
28.6. Systemy zabezpieczeń w instalacjach fotowoltaicznych / 169
28.6.1. Rodzaje zabezpieczeń instalacji fotowoltaicznej / 170
28.7. Ochrona odgromowa instalacji fotowoltaicznych / 170
28.7.1. Ochrona odgromowa – rodzaje ochrony / 171
28.7.2. Ochrona odgromowa – ochrona zewnętrzna / 172
28.7.3. Ochrona odgromowa farm fotowoltaicznych – ochrona zewnętrzna / 175
28.7.4. System ochronny instalacji PV bez zewnętrznej ochrony odgromowej (zwodów pionowych) – ochrona wewnętrzna / 176
28.7.5. Ogólne zasady doboru ograniczników po stronie DC / 178
28.7.6. Ochrona przetężeniowa i zwarciowa / 181
28.7.7. Ochrona przeciwporażeniowa w systemach fotowoltaicznych / 182
28.8. Odbiór instalacji / 183
29. BHP przy montażu instalacji fotowoltaicznej / 184
29.1. Zasady BHP przy montażu instalacji fotowoltaicznych / 184
29.2. Kompletność dostawy materiałów i urządzeń / 186
29.3. Transport i składowanie / 186
29.4. Dokumentacja techniczna / 186
29.5. Narzędzia i sprzęt dodatkowy / 186
29.6. Informacje ogólne / 186
29.7. Przepisy bezpieczeństwa / 187
29.8. Ochrona przeciwporażeniowa / 187
29.8.1. Ochrona przeciwpożarowa / 187
29.8.2. Postępowanie w razie pożaru budynku z instalacją PV / 189
29.8.3. Analiza skutków pożarów instalacji fotowoltaicznych / 190
29.8.4. Gaszenie pożaru nocą z instalacją PV na dachu / 191
29.8.5. Łuk elektryczny / 191
29.8.6. Zasady wyposażenia obiektów w gaśnice / 192
29.8.7. Gaszenie urządzeń elektrycznych / 192
29.8.8. Optymizery / 192
29.8.9. Dokumentacja instalacji PV / 193
29.8.10. Ubezpieczenie instalacji PV na wypadek pożaru / 193
29.9. Bezpieczeństwo wykonywania prac przy urządzeniach elektrycznych / 194
29.10. Oznaczenia i symbole / 195
30. Montaż instalacji fotowoltaicznej / 196
30.1. Systemy montażowe dla modułów skrzynkowych / 197
30.1.1. Montaż na dachu spadzistym / 197
30.1.2. Montaż ogniw PV na dachu płaskim lub płaszczyźnie poziomej / 199
30.1.3. Sposób montażu modułów / 201
30.1.4. Zintegrowane z dachem moduły fotowoltaiczne / 201
30.1.5. Montaż fotoogniw „podążających za słońcem” / 202
30.1.6. Konstrukcja do mocowania na stropie / 203
30.1.7. Konstrukcja wsporcza mocowana do betonowych bloków / 204
30.1.8. System samonośny / 205
30.2. Montaż systemów PV na gruncie / 205
30.3. Montaż instalacji fotowoltaicznej na konstrukcji aluminiowej na dachu płaskim / 206
30.4. Montaż instalacji fotowoltaicznej na dachu spadzistym pokrytym dachówką betonową / 208
30.5. Montaż instalacji fotowoltaicznej na konstrukcji aluminiowej na dachu płaskim pokrytym blachą falistą / 212
30.6. Montaż instalacji fotowoltaicznej na dachu spadzistym pokrytym blachodachówką 212
30.7. Najnowsze rozwiązania techniczne w zakresie mocowania modułów PV / 213
30.8. Fotowoltaika zintegrowana z budynkiem – Instalacje BIPV (Building Integrated Photovoltaics BIPV) / 214
30.9. Agrofotowoltaika (APV) / 220
30.10. Łuki fotowoltaiczme / 221
30.11. Szklarnie pokryte modułami PV Bifacjal / 222
30.12. Pasieki na farmach PV / 222
30.13. Instalacje fotowoltaiczne posadowione na wodzie (floating-PV) / 223
30.14. Naziemna pionowa farma PV z dwustronnymi modułami / 224
30.15. Fotowoltaika na polskich autostradach / 225
31. Eksploatacja instalacji fotowoltaicznych / 226
31.1. Wymiana uszkodzonego modułu / 226
31.2. Mycie instalacji fotowoltaicznej / 226
31.3. Sprawdzenie mocowania paneli / 227
31.4. Usuwanie śniegu / 227
31.5. Stan przewodów zasilających w instalacji prądu stałego (DC) / 228
31.6. Sprawdzenie stanu technicznego falownika / 228
31.7. Czynniki wpływające ujemnie na produkcję energii z elektrowni fotowoltaicznej / 228
31.8. Uruchamianie systemu fotowoltaicznego / 228
31.9. Projektowanie systemów PV za pomocą symulacji komputerowych / 232
32. Magazynowanie energii z OZE / 233
32.1. Magazyn energii z instalacji PV u prosumentów / 235
32.2. Akumulatory litowo-jonowe / 236
32.3. Akumulator sodowo-jonowy / 239
32.4. Dobór wielkości mocy akumulatorów do instalacji fotowoltaicznej off-grid / 240
32.5. Dobór wielkości mocy akumulatorów do instalacji fotowoltaicznej on-grid / 241
32.6. Duże magazyny energii w Polsce – „Podstacja przyszłości w Garbcach” / 242
32.7. Baterie przepływowe (redox flow cell) / 243
32.7.1. Budowa akumulatora przepływowego / 243
32.7.2. Wanadowe akumulatory przepływowe (all vanadium) / 245
32.7.3. Przykładowe rozwiązania techniczne / 245
32.7.4. Dalsze badania naukowe nad ogniwami przepływowymi / 248
32.8. Wirtualna elektrownia złożona z tysięcy domowych baterii / 248
32.9. Enea Operator zbuduje sieć inteligentną na terenie Szczecina, powiatu gryfińskiego i Świnoujścia / 249
32.10. Recykling modułów fotowoltaicznych / 249
32.11. Wykorzystywanie energii elektrycznej z fotoogniw, do elektrolizy wody / 250
32.12. Ogniwa paliwowe (fuel cells) / 251
32.13. Współpraca mikroinstalacji fotowoltaicznych z siecią dystrybucyjną niskiego napięcia / 254
33. Kolektory słoneczne / 256
33.1. Dane statystyczne / 256
33.2. Rodzaje i budowa kolektorów słonecznych / 258
33.2.1. Podział kolektorów / 258
33.3. Kolektory płaskie cieczowe / 258
33.4. Budowa kolektorów płaskich, bilans energii / 259
33.5. Przykładowe dane techniczne i charakterystyka identyfikacyjna kolektorów płaskich / 262
33.5.1. Kolektory płaskie w wykonaniu standardowym / 262
33.6. Budowa próżniowych rurowych kolektorów słonecznych / 263
33.6.1. Kolektory próżniowe heat-pipe (gorąca rurka – ciepłowód) / 263
33.6.2. Kolektory próżniowe heat-pipe z pojedynczą rurą próżniową / 266
33.6.3. Kolektory próżniowe z U-rurą / 267
33.7. Zwierciadło CPC / 268
33.8. Ogólna charakterystyka kolektorów próżniowych / 268
33.9. Kolektory słoneczne skupiające / 269
33.9.1. Energia elektryczna i cieplna z systemów słonecznych / 270
33.10. Kolektor cieczowy wykonany w formie maty z propylenu / 271
33.11. Świadectwa poprawności wykonania kolektorów / 271
34. Słoneczne instalacje grzewcze / 272
34.1. Bezpośrednie i pośrednie / 272
34.1.1. Układ do podgrzewania wody bez zasobnika / 272
34.1.2. Układ do podgrzewania wody z zasobnikiem / 272
34.1.3. Pośrednie / 273
34.1.4. Układ pompowy / 273
35. Parametry techniczne instalacji solarnej do ogrzewania c.w.u., c.o., schematy / 275
35.1. Instalacja solarna dla ciepłej wody użytkowej i wspomagania ogrzewania budynku / 275
35.2. Przykładowe schematy systemów grzewczych wspomaganych kolektorami słonecznymi / 276
36. Typowe elementy słonecznej instalacji grzewczej / 282
36.1. Zbiorniki na wodę – charakterystyka ogólna / 282
36.2. Zasobniki w instalacji solarnej / 284
36.3. Przeciwdziałanie bakteriom Legionella Pneumophila w instalacji c.w.u. / 284
36.4. Wymiennik ciepła / 285
36.5. Zasobnik z jedną wężownicą / 285
36.6. Zasobniki z dwiema wężownicami / 285
36.7. Zasobnik płaszczowy / 287
36.8. Zasobniki kombinowane (multiwalentne) – typu zbiornik w zbiorniku / 287
37. Pompowe stacje solarne / 288
37.1. Stacja solarna dwudrogowa / 288
37.2. Jednodrogowa stacja solarna / 289
38. Pompa solarna / 289
39. Regulatory / 290
40. Zasilacz bezprzerwowy, awaryjny, UPS / 291
41. Czujniki temperatury / 292
42. Elektroniczny termostat przylgowy / 292
43. Wymiennik płytowy / 292
44. Grzałka elektryczna / 293
45. Odpowietrznik instalacji solarnej / 294
46. Złączka kompensacyjna / 294
47. Rotametr / 294
48. Manometr / 295
49. Separator powietrza / 295
50. Licznik ciepła (ciepłomierz) / 295
51. Uchwyty dachowe kolektora i konstrukcje wolnostojące / 296
52. Oblachowanie kolektorów / 297
53. Naczynie wzbiorcze / 297
54. Zawór bezpieczeństwa / 300
55. Wykonanie instalacji rurowej / 300
56. Izolacja cieplna instalacji solarnej / 301
57. Węże solarne / 302
58. Układ hydrauliczny instalacji solarnej / 302
59. Montaż i instalacja kolektorów / 302
59.1. Możliwości usytuowania kolektorów / 302
59.2. Odległość między rzędami kolektorów / 303
60. Wpływ ustawienia kolektora na jego parametry energetyczne / 304
61. Instalacje do ciepłej wody użytkowej w budynkach indywidualnych / 306
61.1. Dobór urządzeń do instalacji solarnej / 306
61.1.1. Warunki konieczne do określenia powierzchni kolektorów słonecznych / 306
61.1.2. Wyznaczenie całkowitych oporów przepływu w typowej instalacji / 306
61.1.3. Pojemność instalacji / 307
61.1.4. Zużycie energii w gospodarstwie domowym / 307
62. Instalacja do podgrzewania wody basenowej / 308
63. Łączenie kolektorów w instalacje o dużej powierzchni czynnej / 310
64. Zalecenia eksploatacyjne / 312
65. Przykłady montażu kolektorów słonecznych / 313
66. Dobór wielkości instalacji / 313
67. Dobór wielkości kolektora i zasobnika / 314
68. Lokalizacja zasobników wody użytkowej i zbiorników akumulacyjnych / 315
69. Instalacje do przygotowania c.w.u. oraz wspomagania c.o. w budynkach indywidualnych / 315
69.1. Efektywność pracy kolektorów słonecznych / 318
70. Napełnienie i odpowietrzenie instalacji solarnej / 322
71. Instalacje wielkogabarytowe / 324
71.1. Największa instalacja solarna w Polsce / 324
71.2. Instalacja wielkogabarytowa z magazynem ciepła / 325
72. Płaskie kolektory powietrzne / 329
72.1. Zasada działania / 329
72.2. Budowa / 329
72.3. Konstrukcje kolektorów / 331
72.4. Zalety i wady stosowania kolektorów słonecznych i powietrznych / 331
72.5. Rozwiązania konstrukcyjne instalacji / 332
72.6. Sposoby rozdziału powietrza / 334
72.7. Przykłady instalacji / 334
72.7.1. Małe budynki / 334
72.7.2. Mieszkania, pomieszczenia biurowe, szkoły, obiekty handlowe, itp. / 336
72.7.3. Systemy przemysłowe / 336
72.7.4. Suszenie płodów rolnych / 339
72.7.5. Przechowalnie płodów rolnych / 339
72.7.6. Ogrzewanie pomieszczeń inwentarskich / 339
72.7.7. Podgrzewanie szklarni i tuneli foliowych / 339
72.7.8. Ciepło technologiczne / 340
72.8. Koszty i oszczędności wynikające ze stosowania dużych systemów solarnych do podgrzewania powietrza / 340
72.9. Podsumowanie / 341
73. Badania nad wykorzystaniem energii słonecznej w instalacjach solarnych w laboratorium OZE w ZSE nr 1 / 341
74. Symulacyjne programy komputerowe / 342
75. Bilans energetyczny wydajności instalacji solarnej na podstawie symulacji / 342
76. Informacje techniczne oraz zasady BHP obowiązujące przy montażu kolektorówpłaskich / 346
76.1. BHP podczas montażu / 346
76.2. Kompletność dostawy / 346
76.3. Transport i składowanie / 347
76.4. Dokumentacja techniczna / 347
76.5. Narzędzia i sprzęt dodatkowy / 347
76.6. Informacje ogólne / 347
76.7. Odpowietrzanie solarnego obwodu pierwotnego / 348
76.8. Prowadzenie rur solarnego obwodu pierwotnego348
76.9. Podłączenie przewodów zbiorczych / 348
76.10. Montaż kolektora / 349
76.11. Połączenie kolektorów w baterię solarną / 350
76.12. Napełnianie solarnego obwodu pierwotnego płynem solarnym / 350
76.13. Odpowietrzenie instalacji / 350
76.14. Prace izolacyjne / 351
76.15. Przepisy bezpieczeństwa / 351
76.16. Ochrona przeciwporażeniowa / 351
76.17. Ochrona przeciwpożarowa / 351
76.18. Bezpieczeństwo wykonywania prac przy urządzeniach elektrycznych / 351
76.19. Elektryczne okablowanie urządzenia / 352
76.20. Zabezpieczenie przed uderzeniem pioruna (piorunochron) i wyrównywanie potencjałów / 352
76.21. Uruchomienie / 352
76.22. Wyłączanie/zatrzymanie / 353
76.23. Kontrola instalacji / 353
76.24. Eksploatacja instalacji solarnej do celów wspomagania ogrzewania budynku / 353
76.25. Przegląd instalacji / 354
76.26. Ważne informacje dla użytkownika instalacji / 354
76.27. Warunki gwarancji / 355
76.28. Najczęściej występujące usterki / 355
77. Uwagi do montażu kolektorów rurowych próżniowych na dachu spadzistym i na powierzchni płaskiej / 355
78. Instalacje o większych powierzchniach / 356

Rozdział II
Energia cieplna Ziemi i powietrza
1. Wstęp / 357
1.1. Zasoby geotermalne / 358
1.2. Źródła energii geotermalnej / 358
1.3. Gejzery jako źródła energii geotermalnej / 359
1.4. Gorące suche skały – źródło energii geotermalnej / 359
1.5. Parametry termodynamiczne wód geotermalnych / 359
1.6. Sposoby wykorzystania energii geotermalnej / 362
1.7. Dobrodziejstwa płynące z wykorzystania energii geotermalnej / 363
1.8. Zagrożenia wynikające z wykorzystania energii geotermalnej / 363
2. Przykłady wykorzystania energii geotermalnej / 363
2.1. Bezpośrednie zastosowania energii geotermalnej / 365
2.2. Bezpośrednie sposoby wykorzystania energii geotermalnej w Polsce / 367
3. Elektrociepłownie geotermalne / 368
3.1. Wykorzystanie energii geotermalnej w elektrociepłowniach / 368
4. Wielkość i rozmieszczenie w Polsce zasobów wód geotermalnych / 371
4.1. Prowincje i okręgi posiadające wody geotermalne / 371
4.2. Charakterystyka złóż geotermalnych w Polsce / 372
5. Przykładowe instalacje geotermalne w Polsce / 374
5.1. Funkcjonujące ciepłownie geotermalne / 374
5.2. Zakład w Mszczonowie / 374
5.3. Ciepłownia w Pyrzycach / 375
5.4. Geotermia na Podhalu / 378
5.5. Pierwszy zakład geotermalny w Polsce / 378
5.6. Schemat zagospodarowania wód geotermalnych w Bańskiej Niżnej / 380
5.7. Kaskadowy system wykorzystania energii geotermalnej / 381
5.8. Geotermia Uniejów / 381
5.9. System wykorzystania niskotemperaturowej wody geotermalnej do celów ciepłowniczych i konsumpcyjnych w mieście Słomniki / 382
5.10. Ciepłownia geotermalna w Stargardzie Szczecińskim / 384
5.11. Geotermia w Toruniu / 384
5.12. Plan wykorzystania energii geotermalnej w Polsce do roku 2030 / 387
6. Wnioski / 387
7. Energia cieplna płytkich złóż geotermalnych / 391
7.1. Właściwości gruntu / 391
8. Pompy ciepła / 395
8.1. Informacje ogólne dotyczące pomp ciepła / 397
8.2. Budowa oraz zasada działania pompy ciepła / 397
8.3. Ogólne warunki instalacji / 399
8.4. System grzewczy z pompą ciepła / 400
9. Instalacje dolnego źródła ciepła WQA / 401
9.1. Systemy powietrzne (powietrze/woda) / 401
9.1.1. Rodzaje powietrznych pomp ciepła / 403
9.2. Systemy gruntowe poziome (solanka/woda) / 410
9.3. Wymienniki gruntowe pionowe / 418
9.4. Wody gruntowe / 420
9.5. Wody geotermalne / 421
10. Górne źródło ciepła WNA / 421
11. Wybrane przykłady urządzeń do instalacji pomp ciepła / 422
11.1. Dolne źródło ciepła – grunt, instalacja solanka – woda / 422
11.2. Gruntowe pompy ciepła, instalacja woda – woda / 424
11.3. Pompa ciepła z bezpośrednim odparowaniem czynnika / 425
11.4. Pompy ciepła na powietrze wentylacyjne / 428
12. Aspekty ekonomiczne zastosowania pomp ciepła i porównanie ich z innymi instalacjami grzewczymi / 432
13. Sezonowy współczynnik efektywności SPF / 433
14. Wizualizacja pracy instalacji z pompą ciepła / 434
15. Absorpcyjne pompy ciepła / 435
15.1. Zasada działania / 435
15.2. Współpraca pompy ciepła z instalacją solarną, chłodzenie przez grzanie / 437
16. Wady i zalety pomp ciepła / 437
17. Instalacje nawiewno-wywiewne z rekuperatorem w budynkach mieszkalnych / 439
17.1. Instalacje nawiewno-wywiewne, informacje ogólne / 439
17.2. Budowa oraz zasada działania instalacji nawiewno-wywiewnej / 439
17.3. Koncepcja samowystarczalnego budynku niskoenergetycznego zasilanego z OZE / 444
17.3.1. Przepisy unijne i krajowe w tym zakresie / 444
17.3.2. Standard WT 2021 / 445
17.3.4. Ogrzewanie w standardzie WT 2021 / 447

Rozdział III
Energia wiatru
1. Wstęp / 453
2. Wiatr i jego zasoby energetyczne / 454
2.1. Wpływ czynników środowiskowych / 455
2.2. Róża wiatrów / 456
2.3. Zasoby na lądzie / 457
2.4. Szorstkość terenu / 459
3. Podstawa działania elektrowni wiatrowej / 461
3.1. Podstawowe informacje o krzywej mocy / 461
3.2. Parametry pracy siłowni wiatrowych / 462
3.3. Silniki wiatrowe / 463
3.4. Lokalne oddziaływanie energetyki wiatrowej / 466
4. Budowa elektrowni wiatrowej / 467
4.1. Metody regulacji mocy oddawanej przez elektrownie wiatrowe / 469
4.1.1. Koncepcje pracy siłowni wiatrowej / 469
4.1.2. Regulacja ustawienia elektrowni w kierunku wiatru (Yaw Control) / 470
4.1.3. Regulacja kąta ustawienia łopat (Active Pitch Regulation) / 470
4.1.4. Regulacja przez zmianę prędkości obrotowej generatora / 470
4.1.5. Regulacja przez zmianę obciążenia (Load Control) / 471
4.1.6. Regulacja przez „przeciągnięcie” (Stall Regulation) / 471
4.1.7. Regulacja lotkami łopat wirnika (Aileron Control) / 471
4.2. Generatory / 471
4.3. Krótka charakterystyka nowych konstrukcji elektrowni wiatrowych / 473
5. Zainstalowana moc i sposób montażu elektrowni wiatrowych / 475
5.1. Wielkość mocy i energii, zainstalowanej w elektrowniach wiatrowych w UE / 476
5.2. Sposób montażu konstrukcji elektrowni wiatrowych / 478
6. Struktura kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych w przypadku energetyki wiatrowej 200-500 kW / 480
7. Rozmieszczenie elektrowni pracujących w Polsce / 481
7.1. Przeznaczenie pojedynczej elektrowni wiatrowej / 482
7.1.1. Elektrownia wiatrowa V80 / 482
8. Optymalizacja warunków pracy silnika wiatrowego / 483
9. Systemy sterowania w elektrowni wiatrowej / 484
9.1. Sterowniki / 484
9.2. Zdalne sterowanie / 487
9.3. Sterowanie w małych elektrowniach wiatrowych / 488
10. Małe elektrownie wiatrowe – charakterystyka / 488
10.1. Elektrownia wiatrowa „Zefir-6” 5 kW / 489
10.2. Turbina wiatrowa o mocy 1,5 kW / 490
11. Wybrane wyniki badań, elektrowni wiatrowej ECO-H-1,5 kW / 491
12. Mikroelektrownie wiatrowe z pionową osią obrotu / 494
13. Wybrane wyniki badań, małej elektrowni wiatrowej / 498
14. Programy do symulacji pracy elektrowni wiatrowych / 500
15. Perspektywy rozwoju energetyki wiatrowej na morzu bałtyckim / 500
16. Podsumowanie / 504

Rozdział IV
Energia wody
1. Wstęp / 505
2. Parametry elektrowni wodnych / 506
3. Rozwiązania konstrukcyjne elektrowni wodnych / 507
3.1. Budowle hydrotechniczne, elementy elektrowni wodnych, urządzenia mechaniczne / 507
3.2. Elektrownie zbiornikowe i przepływowe / 509
3.2.1. Elektrownie zbiornikowe – szczytowo-pompowe / 510
3.2.2. Elektrownie wodne przepływowe / 513
3.3. Wybrane przykłady / 513
3.3.1. Elektrownia Małomice / 513
3.3.2. Elektrownia Solina / 514
4. Mała energetyka wodna / 514
5. Zasada działania i budowa turbin wodnych / 516
5.1. Rozwiązania współczesne z turbinami Francisa / 517
5.2. Współczesne rozwiązania z turbinami Kaplana / 518
5.3. Rozwiązania z turbinami Peltona / 519
6. Mikro elektrownie wodne / 520
7. Prądnice elektryczne / 523
7.1. Budowa i zasada działania prądnic asynchronicznych (indukcyjnych) / 524
7.2. Prądnice synchroniczne (hydrogeneratory), budowa zasada działania / 528
8. Regulatory turbin wodnych. 532
8.1. Elektrohydrauliczny regulator prędkości obrotowej turbiny lub jej mocy / 532
8.2. Rodzaje automatyzacji procesów ruchowych w MEW / 533
9. Procesy ruchowe w MEW / 534
9.1. Zakres i stopień automatyzacji procesów rozruchowych / 535
10. Sposoby automatyzacji procesów ruchowych MEW / 536
10.1. Układ sterowania łopatek turbiny (USW) / 536
10.2. Automatyczny regulator prędkości kątowej turbiny (ART) / 536
10.3. Układ sterowania aparatu kierowniczego turbiny (USK) / 536
10.4. Układ automatycznej regulacji napięcia prądnicy synchronicznej (ARN) / 537
10.5. Automatyczny synchronizator prądnicy synchronicznej (ASG) / 537
10.6. Układ automatycznego sterowania procesami rozruchowymi turbozespołu (USR) / 537
10.7. Układ automatycznego sterowania procesami odstawiania turbozespołu (USO) / 537
10.8. Układ automatycznej regulacji poziomu wody (ARP) / 537
10.9. Auto operator (AOP) / 538
10.10. Układ sterowania zamknięć wlotowych wody do turbiny (USZ) / 538
10.11. Układ programujący pracę szczytową MEW (UPP) / 539
10.12. Sterowanie prądnicami asynchronicznymi / 539
11. Sposoby przekazywania napędu z turbiny na prądnice / 539
11.1. Bezpośrednie sprzęgnięcie wału z prądnicą / 539
11.2. Przekazywanie napędu przez przekładnie / 539
11.3. Przekładnie pasowe / 539
11.4. Przekładnie zębate / 540
12. Pomocnicze wyposażenie mechaniczne / 541
12.1. Kraty na ujęciach wody i ich czyszczenie / 541
12.2. Zamknięcie dopływu wody do turbin / 542
12.3. Wyposażanie budynków elektrowni w dźwignice / 543
13. Systemy pracy, zabezpieczeń, pomiary w MEW / 543
13.1. Zabezpieczenia bloków z prądnicami synchronicznymi i transformatorowymi o mocy do 5000 kVA / 544
13.2. Zabezpieczenia prądnic asynchronicznych o mocy do 250 kVA i napięciu do 1000 V, zasilających bezpośrednio szyny zbiorcze / 545
13.3. Zabezpieczenia bloków, prądnica asynchroniczna – transformator o mocy do 250 kVA / 546
13.4. Zabezpieczenia turbozespołów / 546
13.5. Ochrona przeciwporażeniowa / 547
13.6. Ochrona od przepięć oraz instalacje piorunochronne / 549
13.7. Ochrona przeciwpożarowa / 549
13.8. Bezpieczeństwo wykonywania prac przy urządzeniach elektrycznych / 549
13.9. Udzielanie pierwszej pomocy osobom porażonym prądem elektrycznym / 550
13.10. Sygnalizacja zakłóceń pracy / 550
13.11. Pomiary / 550
13.12. Potrzeby własne elektrowni / 552
13.13. Uziomy / 552
14. Wybrane elementy dokumentacji małej elektrowni wodnej Zakopane – Olcza / 553
14.1. Opis techniczny, charakterystyka elektrowni / 553
15. Podsumowanie / 556

Rozdział V
Energia biomasy
1. Pojęcie biomasy / 557
2. Drewno jako biopaliwo / 560
2.1. Wierzba energetyczna / 561
2.2. Gazyfikacja biomasy / 563
2.3. Kotły do spalania drewna / 567
2.4. Przykładowe rozwiązania konstrukcyjne kotłów do spalania drewna V generacji / 570
2.5. Kotły małej mocy / 572
2.6. Piec MS / 572
2.7. Kotły dużej mocy / 573
2.8. Budowa małych kotłów V generacji zgazowujących drewno / 574
2.9. Kotły do spalania peletu / 575
3. Piece kominkowe V generacji / 576
3.1. Kominek z płaszczem wodnym / 576
3.2. Kominek pracujący w systemie zintegrowanym / 578
3.3. Ciepła woda z kominka / 580
4. Słoma jako biopaliwo / 581
4.1. Kotły do spalania słomy / 582
4.2. Kotły małej mocy na słomę / 584
4.3. Kotłownie średniej mocy / 586
4.4. Kotłownie dużej mocy / 586
4.5. Peletowanie słomy / 586
4.6. Maszyny do produkcji brykietów ze słomy / 587
4.7. Wnioski / 589
5. Osady ściekowe (analog torfu) i kotły na osady ściekowe / 590
6. Biogaz / 590
6.1. Biogazownie rolnicze / 594
6.2. Biogazownie rolnicze oparte na procesie fermentacji metanowej / 595
6.3. Wybrane zagadnienia z analizy porównawczej opłacalności ekonomicznej, biogazowni rolniczej / 600
6.4. Charakterystyka pierwszej biogazowni rolniczej działającej w Polsce / 603
6.5. Mikroinstalacje kontenerowe / 605
6.6. Małe biogazownie rolnicze / 606
6.7. Wnioski dotyczące perspektyw rozwoju biogazowni rolniczych / 609
7. Biogaz z oczyszczalni ścieków / 611
7.1. Gospodarka energią elektryczną i ciepłem na przykładzie oczyszczalni ścieków „Kujawy” w Krakowie / 612
7.2. Opis działania oczyszczalni / 612
7.3. Wytwarzanie biogazu / 613
7.4. Generatory zasilane biogazem / 613
8. Biogaz wysypiskowy z odpadów / 615
8.1. Elektrociepłownia biogazowa – wysypisko Barycz / 617
9. Skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej, ciepła i chłodu w oparciu o paliwa biogazowe – agregaty kogeneracyjne / 620
9.1. Geneza / 620
9.2. Zasada działania / 620
9.3. Dobór agregatu / 621
9.4. Wytwarzanie i sprzedaż chłodu w oparciu o ciepło z kogeneracji / 621
10. Wzbogacanie i oczyszczanie biogazu / 623
11. Główne zalety wykorzystania biogazu / 625
12. Problemy wynikające z produkcji biogazu / 625
13. Biopaliwa płynne I generacji / 626
13.1. Bioetanol / 626
13.2. Biodiesel / 627
14. Biopaliwa II generacji / 632
15. Biopaliwa III generacji / 635
16. Współspalanie biomasy i paliw kopalnych / 637
17. Elektrociepłownie wykorzystujące do spalania biomasę / 640
18. Wnioski / 644
19. Wymienniki do odzysku ciepła ze spalin (rekuperatory) / 645
Literatura / 647