Schematy instalacji OŹE w MS Visio

ms visio logoProjekt “Schematy instalacji OŹE w MS Visio” jak sama nazwa wskazuje, ma na celu stworzenie przykładowych instalacji obejmujących: instalację kolektorów słonecznych, paneli fotowoltaicznych, turbinę wiatrową, instalację geotermalną oraz wodną a także instalację spalania fluidalnego biomasy.

Kilka słów o MS Visio

Program MS Visio należy do pakietu Office. Jest on nieskomplikowany i łatwy w obsłudze. Można za jego pomocą tworzyć nie tylko instalacje odnawialnych źródeł energii, ale również schematy elektrowni/elektrociepłowni konwencjonalnych. Zawiera gotowe elementy instalacji, które należy jedynie przeciągać na obszar rysunku i tworzyć schematy. Wśród elementów mamy do dyspozycji: rurociągi, pompy, zawory, wszelkiego rodzaju zbiorniki, wymienniki ciepła, różne przyrządy (np. komputery czy osprzęt elektroniczny) i wiele innych. Niektóre z nich pokazane są na rysunkach poniżej.

pompy wymienniki ciepła zawory i osprzęt zbiorniki

W projekcie uczestniczyli:
- Aleksandra Luks
- Sławomir Kozłowski

Instalacja kolektorów słonecznych

Promieniowanie słoneczne pada na kolektor słoneczny, w którym absorber przekazuje zamienioną energię słoneczną na ciepło rurkom wykonanych z miedzi, którymi przepływa czynnik roboczy, czyli glikol. Następnie glikol przepływa do zbiornika wody użytkowej (jednak nie następuje mieszanie glikolu z wodą). Tam oddaje ciepło zimnej wodzie wedle zasady przewodzenia ciepła. Na końcu cyklu ochłodzony glikol przepływa na powrót do kolektorów słonecznych za pomocą pompy, zaś ciepła woda może być zastosowana np. do mycia naczyń.

Kolektory słoneczne

Instalacja ogniw fotowoltaicznych

Panele fotowoltaiczne (wykonane przeważnie z materiałów półprzewodnikowych: krzemu – Si, germanu – Ge, selenu – Se) absorbując energię promieniowania słonecznego, zamieniają ją na energię elektryczną za pomocą złącza p-n, w wyniku efektu fotowoltaicznego. Polega on na przeskakiwaniu wybitych przez fotony elektronów do obszaru n, zaś dziur do obszaru p. Powstaje wówczas różnica potencjałów w wyniku przemieszczania się ładunków elektrycznych, a tym samym pojawia się napięcie elektryczne.

Z ogniw prąd przepływa do regulatora ładowania akumulatorów, gdyż poniższa instalacja wyposażona jest w akumulatory gromadzące energię elektryczną, którą będzie można wykorzystać w późniejszym czasie, gdy zajdzie taka potrzeba. Następnie płynie do przetwornika prądu stałego (taki jest wytwarzany w ogniwach fotowoltaicznych) zamieniającego go na prąd przemienny, na jaki działają urządzenia elektryczne. Na końcu, jeśli występuje zapas energii elektrycznej, może być on przesyłany do sieci energetycznej.

Ogniwa fotowoltaiczne

Spalanie fluidalne biomasy

Biomasa, czyli wszelkie pelety, zrębki, wióry, trociny czy brykiety pochodzące z drzewa czy produktów rolnych może być współspalana z węglem, aby ograniczyć emisję NOx, SOx oraz CO2. Schemat poniżej przedstawia ideowy przebieg takiego procesu.

Najpierw z zasobnika biomasa jest transportowana za pomocą przenośnika do dozownika, skąd następnie podawana do paleniska fluidalnego. Tam przy dostarczaniu powietrza jest spalana. Powietrze dalej jest podgrzewane i przepływa do kotła. Wraz z nim dostarczana jest tam para oraz kondensat. Następnie przepuszczane jest przez wentylator i trafia do cyklonu, który ma za zadanie odseparować powietrze od pyłów szkodliwych dla środowiska i je oczyścić. Z cyklonu wydostają się oczyszczone gazy wylotowe.

Biomasa

Instalacja elektrowni wiatrowej

Podstawowym elementem instalacji wiatrowej jest turbina wiatrowa odbierająca energię kinetyczną wiatru i zamieniająca ją w energię elektryczną. Zbudowana jest z wielu elementów:
* łopat wirnika
* mechanizmu ustawiania łopat
* wału wolnoobrotowego i szybkoobrotowego wraz z łożyskami
* hamulca
* przekładni
* wieży
* wiatromierza i mechanizmu zmiany kierunku
* generatora prądu

Następnie wytworzony prąd przepływa do sterownika z prostownikiem, gdzie prąd przemienny zamieniany jest na prąd stały. Dalej trafia do przetwornika (falownika), gdzie z powrotem jest przetwarzany na prąd zmienny. Istnieje również możliwość zmagazynowania energii elektrycznej za pomocą akumulatorów. Na koniec prąd przepływa przez licznik, który zlicza, ile energii wytworzono i wysłano, i przesyłany jest do sieci. Prąd na wyjściu ma parametry 230 V oraz 50 Hz potrzebne dla sieci.

Instalacja wiatrowa

Instalacja geotermalna

Woda geotermalna wydobywana jest z dwóch otworów czerpalnych (GT1, GT3) za pomocą pomp głębinowych z głębokości ok. 1,6 km. Woda o temperaturze ok. 61˚C przechodzi przez wymiennik ciepła I stopnia o mocy 7,2 MW, w którym traci ciepło przekazywane wodzie sieciowej.

Powracająca woda sieciowa o kilku strumieniach płynie do wymiennika I stopnia, do parownika pompy absorpcyjnej połączonej z wymiennikiem II stopnia, dalej płynie do ekonomizerów – chłodnic spalin (moc 1 MW) – kotłów wysokotemperaturowych i niskotemperaturowych, gdzie przejmuje ciepło od spalin. Zainstalowane kotły wysokotemperaturowe mają moc 8 MW, a kotły niskotemperaturowe moc 10 MW. Część wody sieciowej o temperaturze 40˚C przechodzi przez absorber i skraplacz pompy ciepła, gdzie uzyskuje temperaturę 78˚C. Woda może być również dalej podgrzewana za pomocą wysokotemperaturowego wymiennika ciepła do temperatury 95˚C.

Woda sieciowa przechodzi przez wymiennik ciepła II stopnia o mocy 5,6 MW, gdzie oziębia się do temperatury ok. 26˚C, dzięki ochłodzeniu się w parowniku absorpcyjnej pompy ciepła do temperatury ok. 25˚C. Na koniec woda jest z powrotem wtłaczana do dwóch otworów chłonnych (GT2, GT4).

Obieg produkuje wodę o temperaturze ok. 155˚C z gazowych kotłów wysokotemperaturowych wykorzystywaną do procesu desorpcji w pompach cieplnych.

Woda zasilająca ma temperaturę: latem ok. 60˚C, zimą ok. 95˚C. Zaś woda powracająca z sieci miejskiej ma temperaturę: latem ok. 45˚C, zimą ok. 40˚C. Instalacja przedstawiona poniżej wzorowana jest na ciepłowni geotermalnej w Pyrzycach.

Geotermalna instalacja

Hydroelektrownia

Instalacja wodna posiada zaporę regulującą przepływ wody oraz ruch śluzy. Podstawowym urządzeniem w hydroelektrowni jest turbina wodna wraz z generatorem. Energię elektryczną uzyskuje się w dwóch etapach:
1) energia kinetyczna przepływającej wody zamieniana jest na energię mechaniczną w turbinie wodnej
2) energia mechaniczna zostaje przez generator przekształcona na energię elektryczną

Linie przesyłowe transportują wyprodukowaną energię elektryczną. Niekiedy musi ona być skierowana najpierw do stacji transformatorów, gdzie napięcie elektryczne zostaje zwiększone w celu zmniejszenia strat energii na przesyle. Jednak prąd o zbyt wysokim napięciu nie nadaje się do użytku i kierowany jest jeszcze do stacji przekaźnikowych, w których napięcie jest obniżane do takiego poziomu, że prąd może być dystrybuowany.

Wodna instalacja (2)

Projekt zakończony.

Źródła:
1. http://www.uwm.edu.pl/kolektory/biomasa/spalanie.htm
2. http://automatykab2b.pl/tematmiesiaca/3402-energetyka-soneczna-cz-1-instalacje-fototermiczne-i-fotowoltaiczne?showall=1
3. http://ekotaniej.pl/ogniwo-sloneczne-monokrystaliczne-greenie-o-mocy-150w-zestaw
4. http://www.globenergia.pl/energetyka-wiatrowa/113-male_elektrownie_wiatrowe_szansa.html
5. http://postcarbon.pl/2008/02/elektrownie-wiatrowe/
6. http://inet.pl/geotermia/strona007.htm
7. http://energiaodnawialna.net/index.php?option=com_content&view=article&id=257&Itemid=68

Leave a Reply