Dane INFORMACYJNE (do uzupełnienia)

2. Dane INFORMACYJNE (do uzupełnienia) • Nazwa szkoły: • Zespół Szkół w Dywitach – Gimnazjum Publiczne • ID grupy: 96/73_mp_g1 • Opiekun: Michał Karwowski • Kompetencja: • matematyczno - przyrodnicza • Temat projektowy: • Małe pstryk • Semestr/rok szkolny: • semestr III

3. Małe pstryk,czyli wszystko o energii Spis treści: • Co to jest energia • Do czego służy energia? • Rodzaje energii • Pozyskiwanie energii • Rodzaje elektrowni • Jak oznaczać jednostki energii?

4. Co to jest energia Energiagr. ενεργεια (energeia) – skalarna wielkość fizyczna charakteryzująca stan układu fizycznego (materii) jako jego zdolność do wykonania pracy.

5. Do czego służy energia? RTV & AGD (narzędzia domowe) Przemysł Rolnictwo Środki transportu Nauka (doświadczenia itp.)

6. RTV & AGD Energia elektryczna służy działania sprzętu elektronicznego.

7. Przemysł Energia pomaga przemysłowi np. Przy maszynach różnego rodzaju.

8. Rolnictwo Energia służy do działania maszyn rolniczych (np. traktor).

9. Środki transportu Energia służy do napędzenia pojazdów mechanicznych (np. Autobus).

10. Nauka Doświadczenia naukowe (np.. Związane z fizyką – energia mechaniczna).

11. Rodzaje energii Energia kinetyczna Energia elektryczna Energia potencjalna Energia jądrowa Energia elektromagnetyczna Energia słoneczna Energia elektrostatyczna Energia magnetyczna

12. Pozyskiwanie energii Elektrownie Natura Oddziaływanie przedmiotów między sobą

13. Rodzaje elektrowni Elektrownie cieplarniane Elektrownie słoneczne Elektrownie wodne Elektrownie wiatrowe Elektrownie jądrowe Elektrownie geotermalne Elektrownie węglowe

14. Schemat działania elektrowni cieplnej

15. W elektrowni cieplnej energia pierwotna występuje zwykle w formie chemicznej i jest uwalniana w procesie spalania: paliw kopalnych (najczęściej węgla lub gazu ziemnego), substancji organicznych, odpadów przemysłowych lub komunalnych, biomasy, biogazu, i innych.

16. Energia cieplna powstaje zwykle w wyniku spalania paliwa, ale może pochodzić z innych źródeł, np. ciepło odpadowe z dowolnych procesów technologicznych, źródeł geotermalnych, energii słońca.Rozróżnia się następujące rodzaje elektrowni cieplnych: parowe (z turbinami parowymi) gazowe (z turbinami gazowymi) gazowo-parowe z turbinami gazowymi, parowymi i kotłem odzyskowym spalinowe (z silnikami tłokowymi).

17. Elektrownie cieplne w Polsce W Polsce pierwsze siłownie cieplne (parowe) powstały w XIX w. Dostarczały one energię mechaniczną poszczególnym zakładom przemysłu maszynowego lub włókienniczego, hutom, kopalniom itp. Pierwsza elektrownia miejska w Królestwie Polskim powstała w Radomiu w 1900 roku, kolejna w 1902 roku w Warszawie. Po I wojnie światowej planowano w Polsce budowę wielu elektrowni, ale planu tego nie zrealizowano. Dopiero po II wojnie światowej nastąpił gwałtowny rozwój elektroenergetyki w oparciu o własne zasoby surowców energetycznych (węgiel kamienny i później brunatny). Dzisiaj w Polsce mamy 55 cieplnych elektrowni zawodowych, które wytwarzają 90% energii naszego kraju. Opalane są w 60% węglem kamiennym, a w 38% węglem brunatnym.

18. Słońce to podstawa Słońce to największe źródło energii dla Ziemi. Przed milionami lat energia słońca, która docierała do naszej planety zamieniała się w węgiel, ropę naftową, gaz ziemny i wiele innych surowców służących nam dziś jako paliwo zasilające konwencjonalne elektrownie. Dzięki słońcu dysponujemy także energią jaką niesie ze sobą wiatr, czy fale morskie – a więc tak zwaną energię pływów. Z myślą o zasobach naturalnych, które zaczynają się kończyć ludzkość zaczęła szukać sposobów na bezpośrednie wykorzystanie energii słonecznej i zamianę jej na energię elektryczną. Elektrownia słoneczna

19. O promieniowaniu słonecznym Ilość promieniowania słonecznego, docierającego do powierzchni Ziemi zmienia się, gdy Słońce wschodzi i zachodzi. Ilość tej energii zależy od pory roku i od warunków pogodowych. Natężenie promieniowania słonecznego na powierzchni Ziemi wykazuje znaczne zmiany w ciągu roku, spowodowane ekliptycznym kształtem orbity Ziemi wokół Słońca oraz nachylenia ziemskiej osi wirowania względem płaszczyzny tej orbity. Wynikiem nachylenia osi ziemskiej jest nieustannie w czasie ruchu orbitalnego Ziemi zachodząca, codzienna zmiana kąta pomiędzy linią Ziemi-Słońce, a ziemską płaszczyzną równikową. Ta ciągła zmiana jest główną przyczyną zmian rozkładu promieniowania słonecznego, otrzymywanego w ciągu dnia. Drugim istotnym parametrem do określania zmiany osiągalnej użytecznej energii słonecznej jest kąt pomiędzy padającym promieniem słonecznym, a linią prostopadłą do oświetlonej powierzchni. Kąt ten jest ważny ponieważ wyznacza on natężenie składowej prostopadłej promieniowania padającego na tę płaszczyznę i zdolność do odbijania, przepuszczania lub pochłaniania.

20. promieniowanie słoneczne w polsce

21. Działanie elektrowni słonecznej Eksperci oszacowali, że właściwie dobrana instalacja kolektora w jednorodzinnym domu w Polsce mogłaby pokryć 60% zapotrzebowania rodziny na ciepłą wodę użytkowaną oraz ok. 20% zapotrzebowania na ciepło wykorzystane do domu.

22. Panele fotowoltaiczne na dachu domu Początkowo ogniwa słoneczne były wykorzystane tylko w kosmosie. Instalowano je na satelitach badawczych i łącznościowych.

23. Schemat Działania instalacji domowej

24. Elektrownia słoneczna w polsce W miejscowości  Wierzchosławice ma zostać wybudowana  pierwsza w kraju elektrownia słoneczna. Gmina stara się w szwajcarskim funduszu o 40 mln zł dotacji.Elektrownia będzie miała moc 1,8 MW i będzie składać się z ośmiu tysięcy paneli fotowoltaicznych.

25. elektrownia słoneczna w kosmosie? Japończycy planują wybudować w przestrzeni kosmicznej gigantyczną elektrownię słoneczną. Koszt inwestycji to ok. 21 mld $. Za tę kwotę prawie 300 000 domów otrzyma zasilanie energetyczne wprost z kosmosu. Technologie przesyłu wyprodukowanej w przestworzach energii już są. Szacuje się, że jeśliby wynieść elektrownie słoneczne na orbitę naszej planety, uzyskałoby się 10 razy więcej energii niż z elektrowni zlokalizowanych na powierzchni Ziemi. Japończycy są optymistami – wierzą, że przedsięwzięcie się uda – tak samo jak 100-krotna redukcja kosztów operacji, a pierwszy prąd z orbity popłynie do ziemskich odbiorców już w 2030 roku.

26. elektrownia słoneczna na Saharze? Każdy wie, że pustynia Sahara jest regionem o bardzo dużym nasłonecznieniu. Znając ten fakt, 20 niemieckich firm planuje wybudować tam największą elektrownię słoneczną na świecie. Podobno jeśli pokrytoby około 0,3% powierzchni Sahary panelami słonecznymi, to otrzymana energia mogłaby zasilić całą Europę!

27. Zalety elektrowni słonecznej - ogniwa słoneczne nie wymagają szczególnej konserwacji poza czyszczeniem- ogniwa słoneczne są niezawodne -słońce jest odnawialnym źródłem energii -elektrownie słoneczne produkują "czystą" energię (nie wytwarzają zanieczyszczeń)

28. Wady elektrowni słonecznej - brak pobierania energii w nocy- wysokie koszty magazynowania energii- stosunkowo wysoka cena ogniw słonecznych- zmienność dobowa i sezonowa promieniowania słonecznego- lokalne zmiany klimatyczne niesprzyjające wykorzystywania energii- trudności w magazynowaniu energii i jej koncentracji- mała gęstość dobowa strumienia energii promieniowania słonecznego- instalacja ogniw zajmuje duże obszary- duże koszty produkcji i budowy- duży nakład finansowy- niezbyt duża moc Elektrownia wodna

29. Schemat elektrowni wodnej.

30. Działanie elektrowni wodnej Działanie elektrowni wodnych jest dość proste. Woda z rzek spływa z wyżej położonych terenów takich jak np. góry, czy wyżyny do zbiorników wodnych (mórz lub jezior) położonych np. na nizinach. Przepływ wody w rzece spowodowany jest różnicą energii potencjalnej wód rzeki w górnym i dolnym biegu. Energia potencjalna zamienia się w energię kinetyczną płynącej wody. Fakt ten wykorzystuje się właśnie w elektrowni wodnej przepuszczając przez turbiny wodne płynącą rzeką wodę.

31. Podział elektrowni wodnych. Elektrownie wodne można podzielić na elektrownie przepływowe produkujące energię elektryczną oraz elektrownie szczytowo-pompowe, które służą głównie do magazynowania energii elektrycznej wyprodukowanej w inny sposób.

32. Skutki budowy elektrowni wodnych. Budowa elektrowni wodnych znacząco zmienia ekosystem i krajobraz otoczenia. Aby uzyskać wysoki poziom wody, często trzeba zalać ogromne obszary dolin rzek. Wiąże się to z przesiedleniem ludzi mieszkających dotychczas w tym miejscu oraz prawdopodobną zagładą żyjących zwierząt i roślin. Powstały w miejsce szybkiej, wartkiej rzeki zbiornik zawiera wodę stojącą, co sprawia, że rozwijają się tam zupełnie inne organizmy niż przed powstaniem zapory. Jednocześnie duży zbiornik charakteryzuje się znacznie większym parowaniem i zmienia wilgotność powietrza na stosunkowo dużym obszarze. Wartka dotychczas rzeka po wyjściu z zapory zwykle płynie już bardzo wolno. Zmniejsza się napowietrzanie wody, brak okresowych powodzi prowadzi do zamulenia dna.

33. Największa hydroelektrownia na świecie. Największą budowaną zaporą z hydroelektrownią jest zbudowana w Chinach Zapora Trzech Przełomów. Budowę zapory ukończono 20 maja 2006 r. Dzięki 26 generatorom o łącznej mocy 18,2 GW produkuje rocznie około 84,7 TWh (terawatogodzin) energii.

34. Pierwsza elektrownia wodna. Pierwsza elektrownia wodna została zbudowana w 1882 roku w Appleton (Wisconsin) (USA) na rzece Fox. Dostarczała ona energię do fabryki produkującej papier. Było to dwa lata po pokazie, na którym Thomas Alva Edison po raz pierwszy zademonstrował publicznie wytwarzanie światła elektrycznego.

35. Elektrownie wodne w Polsce. Zasoby hydroenergetyczne Polski szacuje się na 13,7 TWh rocznie, z czego 45,3% przypada na Wisłę, 43,6% na dorzecza Wisły i Odry, 9,8% na Odrę i 1,8% na rzeki Pomorza, przy czym same elektrownie na rzekach pomorskich zapewniały przed II wojną światową energię elektryczną portowi morskiemu w Gdyni, Kartuzom oraz Gdańskowi i jego okolicom, co daje wyobrażenie jak duży potencjał mają elektrownie wodne. Obecnie Polska wykorzystuje swoje zasoby hydroenergetyczne jedynie w 12%, co stanowi 7,3% mocy zainstalowanej w krajowym systemie elektroenergetycznym (dla porównania Norwegowie, rekordziści w tej dziedzinie, uzyskują z energii spadku wody 98% energii elektrycznej).

36. Większe elektrownie wodne w Polsce. Elektrownia wodna we Włocławku Elektrownia przepływowa w Porąbce Elektrownia Wodna Żarnowiec Elektrownia Porąbka-Żar Zespół Elektrowni Wodnych Solina-Myczkowce Elektrownia Żydowo

37. Napływający na łopaty strumień powietrza wywołuje jego ruch obrotowy wirnika. Obracający się wirnik, przekazuje energię do przekładni w której następuje wzrost wartości prędkości obrotowej przekazywanej przez generator. Generator, czesto nazywamy prądnicą, przetwarza energię mechaniczną na energię elektryczną, która przewodami zostaje odprowadzona do odbiorników. Ster kierunkowy pozwala na utzymanie całego wirnika w odpowiednim położeniu względem wiatru. cała konstrukcja spoczywa na stalowej wieży zakotwionej przez fundament w gruncie. Elektrownia wiatrowa

38. Budowa wiatraka Budowa turbiny:1. Fundament2. Wyjście do sieci elektroenergetycznej3. Wieża4. Drabinka wejściowa5. Serwomechanizm kierunkowania elektrowni6. Gondola7. Generator8. Wiatromierz9. Hamulec postojowy10. Skrzynia przekładniowa11. Łopata wirnika12. Siłownik mechanizmu przestawiania łopat13. Piasta

39. Rodzaje turbin Współczesne turbiny wiatrowe możemy podzielić na: 1 bębnowe, 2 karuzelowe, 3 rotorowe Savoniusa, 4 wielopłatowe, 5 Darrieusa, 6 śmigłowe, 7 typu tornado 8 Turbiny wiatrowe w okolicach Kopenhagi 9 Turbiny wiatrowe w Sundzie 10 Turbiny wiatrowe Najczęściej obecnie spotykaną turbiną wiatrową jest turbina śmigłowa trójpłatowa (rzadziej dwu- lub jednopłatowa, ewentualnie o większej liczbie łopat), o poziomej osi obrotu, wirniku ustawionym "na wiatr", zamocowanym w gondoli. Całość umieszczona jest na wieży o wysokości do 100 m.

40. Wady i Zalety Wiatrowe turbiny instalowane w wietrznych miejscach (duża liczba dni wietrznych i duża prędkość wiatru) mogą być opłacalne ekonomicznie. Aby warunki dotyczące wietrzności były spełnione, turbiny powinny być odpowiednio wysokie (do 45 metrów). To powoduje że są trudne do transportowania. Wysokie koszty transportu oraz instalacji powodują, że wciąż mało osób decyduję się na tego typu inwestycję. Turbiny wietrzne mogą także negatywnie wpływać na przyrodę. Mogą one przyczynić się do śmierci ptaków oraz zmienić ich ścieżki migracji.

41. Budowa turbiny wiatrowej Pióro Wirnik Regulowanie kąta wirnika Hamulec Niskoobrotowy wał Skrzynia biegów Generator Kontroler Anemometr Wiatrowskaz Gondola Wysokoobrotowy wał Napęd odchylenia Silnik odchylenia Wieża

42. Technologia asynchroniczna Współczesne elektrownie wiatrowe są budowane przeważnie z poziomą osią obrotu, a koło wiatrowe ma 3 łopaty. Większość elektrowni wiatrowych zainstalowanych w systemie elektroenergetycznym jest wyposażona w generatory asynchroniczne (rys.1), których prędkość synchroniczna jest równa 1500 i 750 obr/min.

44. Co to jest elektrownia jądrowa? Jest to obiekt przemysłowo-energetyczny, wytwarzający energię elektryczną poprzez wykorzystanie energii pochodzącej z rozszczepienia jąder atomów, najczęściej uranu, w której ciepło konieczne do uzyskania pary wodnej, jest otrzymywane z reaktora jądrowego. Elektrownia jądrowa

45. Budowa elektrowni jądrowej W reaktorze jądrowym w wyniku reakcji rozszczepienia jąder atomowych wydzielają się duże ilości ciepła, które jest odbierane przez czynnik roboczy (najczęściej wodę pod wysokim ciśnieniem w tak zwanym obiegu pierwotnym – reaktory PWR i WWER). Czynnik przepływa do wytwornicy pary, gdzie oddaje ciepło wrzącej wodzie z obiegu wtórnego o niższym ciśnieniu, a następnie powraca do reaktora. Para wodna (para mokra, która jest osuszana przed dojściem do turbiny – cząsteczki wody w parze mokrej, pod wysokim ciśnieniem, zniszczyłyby turbinę, więc para mokra przechodzi najpierw z wytwornicy pary przez systemy osuszające, zanim trafi do turbiny) napędza następnie turbinę parową połączoną z generatorem. Separacja obiegów zapewnia większe bezpieczeństwo w przypadku wycieku pary z turbiny.

46. Jak działa elektrownia jądrowa?

47. Opis działania elektrowni Termin „reaktor jądrowy" jest powszechnie znany w społeczeństwie. Zwykle jednak ogólna wiedza ogranicza się do tego, że jest to urządzenie będące „sercem" elektrowni atomowej, które w czasie pracy wytwarza duże dawki promieniowania. Ta niewielka ilość wiadomości jest zwykle przyczyną wielu nieporozumień i plotek na temat energetyki jądrowej. Niniejszy dział ma na celu przybliżenie tematyki reaktorów jądrowych osobom, które niekoniecznie muszą być związane z naukami ścisłymi. Wytwarzanie prądu w elektrowni jądrowej odbywa się w przybliżeniu tak samo jak w np.  elektrowni węglowej i jest dosyć proste w swoim założeniu: Pewien element podgrzewa wodę, która jest przemieniana w parę wodną a ta, będąc pod odpowiednim ciśnieniem zasila turbiny wytwarzające prąd. Taką „grzałką" w elektrowniach atomowych jest właśnie rdzeń reaktora, a dokładniej pręty paliwowe. Rodzaj zastosowanego chłodziwa oraz technika otrzymywania pary wodnej zależy od rodzaju reaktora.

48. W jaki sposób pręty paliwowe się nagrzewają? Zjawiskiem za to odpowiedzialnym jest rozszczepienie jądra atomowego. Jest to sztucznie wywołane reakcja rozbicie pierwiastka jądra jednego pierwiastka na dwa jądra lżejszych pierwiastków. Przy okazji emitowana jest energia oraz różne rodzaje promieniowania. Pręty paliwowe ogólnie można traktować jak rurki, wykonane najczęściej z cyrkonu, które w środku zawierają pastylki z dwutlenku uranu (UO2) czyli materiału rozszczepialnego. Energia pochodząca z kolejnych rozpadów zamienia się na ciepło, które następnie ogrzewa chłodziwo w reaktorze. Oczywiście uran mógłby rozpadać się we własnym, naturalnym tempie, lecz jest to zadecydowanie zbyt powolna reakcja by rozgrzać pręty do odpowiedniej temperatury. W reaktorach musi być stosowana technika która przyśpiesza i kontroluje rozszczepienie jąder w paliwie.

49. A teraz kilka zdjęć: