Wojtek Wojtek
132
BLOG

"pompa ciepła" a surowce energetyczne...

Wojtek Wojtek Energetyka Obserwuj temat Obserwuj notkę 0

Kilka dni temu poruszyłem temat funkcjonowania "pompy ciepła". Podsumowując - "pompa ciepła" jest urządzeniem, którego surowcem jest ciepło a produktem końcowym jest praca dowolnego urządzenia [1]. Myślę, że tak skonstruowana definicja ujmuje właściwie wszystkie zasady tej idei.

Najprostszym przykładem jest silnik spalinowy. Tu - w wyniku spalania w komorze cylindra - wyzwala się energia mechaniczna, która może być wykorzystana do poruszenia się innego elementu. Wcześniejszą konstrukcją był silnik z paleniskiem zewnętrznym:

image

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/56/FardierdeCugnot20050111.jpg/500px-FardierdeCugnot20050111.jpg

Mamy tutaj ogromny kocioł zawieszony na wysięgniku. Pod tym kotłem rozpalano ognisko i grzano wodę do jej zagotowania się. Gdy ciśnienie pary wewnątrz naczynia było dostatecznie duże, para uruchamiała tłok z ruchem posuwisto-zwrotnym - który był przenoszony na ruch obrotowy osi napędzającej zamocowane na niej koło. To urządzenie było przeznaczone do przestawiania dużej armaty na stanowisku bojowym. Może nie było to urządzenie rewelacyjne i uniwersalne, ale był to pierwszy pojazd z możliwością samodzielnego poruszania się w terenie.

Efektem końcowym był tutaj ruch postępowy pojazdu.

W dalszych rozwiązaniach poszukiwano takiego rozwiązania, które byłoby jednocześnie i proste, i tanie. Niestety, poza stałym kosztem zbudowania takiej konstrukcji jest koszt użytkowania, na który składa się koszt nabycia surowca energetycznego oraz koszt eksploatacji urządzenia (ubezpieczenie, obsługa, serwis techniczny...). Niezależnie pojawił się problem zasobów energetycznych - najpopularniejszym rozwiązaniem jest paliwo ciekłe lub gazowe - czyli ropa naftowa oraz gaz ziemny. Są to paliwa kopalne, które jednak posiadają swoją ograniczoną ilość, po wyczerpaniu której trzeba będzie poszukiwać nowego źródła energii.

Są propozycje wykorzystania węgla - który także może spalać się, który nadaje się do produkcji gazu - czyli uzyskuje postać gazu ziemnego - przydatnego do spalania w silnikach cieplnych. Problem zasobów energetycznych można tutaj rozwiązać poprzez zastosowanie na przykład tlenku węgla (oczywiście, z dodatkami uszlachetniającymi takie paliwo. O ile w takim przypadku surowcem konwencjonalnym jest węgiel kamienny lub brunatny, węgiel o ograniczonych zasobach złóż, warto zastanowić się nad odmianami drzew bardzo szybko przyrastających w swej masie.

W tym przypadku rzeczywiście można spalać drewno jako surowiec energetyczny, ale trzeba korzystać z gatunków szybko odbudowujących swoje tkanki. I takie odmiany są.

Innym surowcem szybko odnawialnym jest metan uwalniający się z rozkładających się odchodów. Produkcja w tych przypadkach odbywała by się dwuetapowo - najpierw pozyskiwano by surowiec w postaci gazowej (tlenek węgla lub metan) a później ten gaz gromadzony w zbiornikach pod dużym ciśnieniem mógłby być używany w instalacji samochodu do zasilania silnika w energię.

image

http://www.instalacjebudowlane.pl/4978-23-84-bezplatne-cieplo-z-wnetrza-ziemi.html

Potocznie przyjęto uważać, że energia geotermalna to korzystanie z ciepła gruntu połączone z wymuszonym obiegiem medium w instalacji - co też wymaga stosowania energii elektrycznej... i rujnuje użytkownika finansowo...


Kolejnym surowcem energetycznym, który jest surowcem odnawialnym, jest ciepło wnętrza Ziemi [2]. Z nauki o budowie Ziemi wiemy, że w jej wnętrzu trwa stały proces rozkładu atomowego, który to wnętrze ogrzewa do wysokich temperatur. TO ciepło migruje do wyższych warstw skorupy ziemskiej i w niektórych miejscach mamy do czynienia z nagromadzeniem się dużej ilości ciepła. Gdyby tak sięgnąć po to ciepło i wyprowadzić je na powierzchnię Ziemi, wtedy można by wykorzystać je do wytwarzania pary wodnej i... jak dawniej - tą parą wodną - można napędzać wirniki generatorów prądu. Schładzająca się para wodna przed jej uwolnieniem do środowiska może być wykorzystana do ogrzewania w celach przemysłowych lub w celach podniesienia komfortu mieszkańców - ciepła woda przez cały rok, ogrzewanie pomieszczeń w okresie zimowym, a także jako medium w instalacjach klimatyzacyjnych, aby schłodzić pomieszczenia w okresie wysokich temperatur w okresie letnim.

image

Schematyczne ujęcie zagadnienia energii geotermalnej. Woda z głębi Ziemi (do -10 km) ogrzana w jej wnętrzu uwalnia parę wodną przy napędzaniu generatora. Wytworzona energia elektryczna jest przekazywana do sieci i rozprowadzania do odbiorców energii elektrycznej. Po wykorzystaniu schładzana woda może jeszcze oddać ciepło dla sieci ciepłowniczej w celu ogrzania wody pitnej lub mieszkań oraz instalacji przemysłowych. Gorąca woda z głębi Ziemi wraca do warstw - z których ją pobrano w celu wykorzystania jej ciepła. Co pewien czas trzeba wiercić nowe otwory, bowiem otwór po kilkudziesięciu latach może tracić przepustowość w związku z osadzaniem się soli mineralnych w przewodzie pobierającym wodę z głębokości do 10 km, https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcT_UY2IC8Ehrqmb3ZJQZSlkFWACMQ3x5u6NQ9TW96z6_u0UAgJp


W ten sposób można wykorzystywać różne rodzaje energii naturalnej. Mam tu na myśli już nie tylko energię ciepła Ziemi, ale także energię ciepła słonecznego. Do wytwarzania energii elektrycznej można też wykorzystywać ruch powietrza albo ruch wody - tej płynącej w rzekach albo ruchu wody morskiej. Produkcja energii elektrycznej ma tę pozytywną cechę, że łatwo ją przenosić z miejsca produkcji do miejsca wykorzystania. Poza tym daje się ona zmagazynować i wtedy urządzenie elektryczne może pracować bez konieczności dostępu do sieci trakcyjnej.

Uważam, że nie można bazować tylko na jednym modelu technicznym lub technologicznym. Są urządzenia, dla których potrzebna jest bardzo duża moc prądu, ale są urządzenia o niewielkim poborze energii. Stąd konieczność stosowania bardzo różnych rozwiązań w przypadku zapotrzebowania na energię mechaniczną.

image

Jedna z niemieckich biogazowni, https://pl.wikipedia.org/wiki/Biogaz 


Innym rozwiązaniem jest wykorzystanie energii odnawialnej dla celów grzewczych - w tym przypadku również można stosować wiele różnych rozwiązań w zależności od przeznaczenia i źródła energii zasilającej.

CDN...



[1]  https://www.salon24.pl/u/dobrezycie/820229,jak-funkcjonuje-pompa-ciepla

[2]  https://pl.wikipedia.org/wiki/Energia_geotermalna



Wojtek
O mnie Wojtek

O mnie świadczą moje słowa...  .

Nowości od blogera

Komentarze

Inne tematy w dziale Gospodarka