1. WSTĘP – S. Gumuła
Wprowadzenie oraz podział odnawialnych i niekonwencjonalnych źródeł energii 23
Odnawialne źródła energii 24
Niekonwencjonalne źródła energii 25

2. ENERGIA SŁONECZNA JAKO ŹRÓDŁO ENERGII NA ZIEMI – K. Pytel

2.1. Potencjał energii promieniowania słonecznego 29
2.1.1. Słońce jako źródło energii na Ziemi 29
2.1.2. Warunki klimatyczne warunkujące wykorzystanie energii promieniowania słonecznego 32

2.2. Systemy wykorzystujące energię promieniowania słonecznego 34
2.2.1. Aktywne systemy pozyskiwania energii słonecznej 36
2.2.2. Ewolucja budowy i wykorzystania energii promieniowania słonecznego ... 38
2.2.3. Konstrukcja i zastosowania kolektora słonecznego 39

2.2.3.1. Kolektor cieczowy 40
2.2.3.2. Kolektor płaski 40
2.2.3.2.1. Budowa kolektora płaskiego 41
2.2.3.3. Kolektor skupiający 43
2.2.3.4. Kolektor próżniowy 44
2.2.3.4.1. Budowa kolektora próżniowego 44
2.2.3.5. Kolektor magazynujący 45
2.2.3.6. Kolektor powietrzny 46
2.2.3.7. Staw słoneczny 47
2.2.4. Pasywne systemy słoneczne 48
2.2.4.1. Typowe rozwiązania architektoniczne pasywnych systemów słonecznych ... 49
2.2.4.1.1. System zysków bezpośrednich 49
2.2.4.1.2. System zysków pośrednich 51
2.2.4.1.3. System zysków kompilowanych 54
2.2.4.2. Dom pasywny 55
2.3. Zasady projektowania instalacji słonecznych 56
2.3.1. Bilans cieplny kolektora 56

2.3.2. Lokalizacja kolektora 57
2.3.3. Kosztorys produkcji energii ze słońca 58
2.3.4. Projekt instalacji słonecznej 59

2.3.4.1. Założenia wstępne projektu instalacji 60
2.3.4.2. Określenie wymaganej powierzchni kolektorów 61
2.3.4.3. Projekty układu hybrydowego opartego o kolektory słoneczne 62

2.3.4.3.1. Projekt 1 układu hybrydowego opartego o kolektory słoneczne 63
2.3.4.3.2. Projekt 2 układu hybrydowego opartego o kolektory słoneczne 64
2.3.4.3.3. Projekt 3 układu hybrydowego opartego o kolektory słoneczne 64
2.3.4.3.4. Wady układu hybrydowego opartego o kolektory słoneczne 65
2.3.4.3.5. Aspekt ekonomiczny – instalacja centralna 66
2.3.4.3.6. Aspekt ekonomiczny – instalacja skojarzona 67
2.3.5. Przegląd dostępnych na rynku gotowych instalacji słonecznych 68
2.3.5.1. Konstrukcja z zasobnikiem jednowymiennikowym 68
2.3.5.2. Konstrukcja z podgrzewaczem dwuwymiennikowym 69
2.3.5.3. Konstrukcja z dwoma zasobnikami podłączonymi osobno do kolektorów i do pieca c.o. . 75
2.3.5.4. Konstrukcja instalacji solarnej do podgrzewania wody w basenie 75

2.4. Magazynowanie energii z instalacji słonecznych 78
2.5. Możliwości rozwoju instalacji słonecznych 79
2.6. Podsumowanie 80
Literatura do rozdziału 2 83

3. FOTOWOLTAIKA – J. Chojnacki

3.1. Wstęp 89

3.2. Promieniowanie słoneczne 89
3.2.1. Stała słoneczna a bilans energetyczny promieniowania na powierzchni Ziemi 90
3.2.2. Masa optyczna atmosfery oraz modyfikacja widma słonecznego przy przejściu przez atmosferę 93
3.2.3. Masa optyczna atmosfery 93
3.2.4. Rozkład widmowy promieniowania słonecznego 94
3.2.5. Promieniowanie słoneczne na powierzchni Ziemi 95

3.3. Fizyczne podstawy działania ogniw słonecznych 96
3.3.1. Wprowadzenie 96
3.3.2. Złącze p-n 99
3.3.3. Charakterystyka prądowo-napięciowa fotoogniwa 102
3.3.4. Model ogniwa słonecznego 105

3.4. Własności ogniw fotowoltaicznych 108
3.4.1. Połączenia ogniw fotowoltaicznych i ich właściwości 109
3.4.2. Wpływ warunków eksploatacji na właściwości ogniw słonecznych 110
3.4.3. Wpływ natężenia promieniowania słonecznego 110
3.4.4. Wpływ temperatury 111

3.5. Technologie wytwarzania ogniw fotowoltaicznych 112
3.5.1. Ogniwa z krzemu monolitycznego 112
3.5.2. Ogniwa polikrystaliczne 113
3.5.3. Ogniwa z krzemu amorficznego 113
3.5.4. Ogniwa cienkowarstwowe 114

3.6. Struktury systemów fotowoltaicznych 115
3.6.1. Systemy autonomiczne albo wydzielone 117
3.6.1.1. Systemy sprzężone bezpośrednio 117
3.6.1.2. Systemy fotowoltaiczne z magazynem energii 119
3.6.1.3. Systemy autonomiczne z magazynem energii i regulatorem ładowania 120
3.6.1.4. Systemy dołączone do sieci energetycznej 125

3.6.1.4.1. Konfiguracja wysokonapięciowa 127
3.6.1.4.2. Konfiguracja strunowa 128

3.6.2. Magazynowanie energii w systemach fotowoltaicznych 129
3.6.3. Kontrolery ładowania akumulatorów 134
3.6.4. Falowniki 136
3.6.5. Adaptery impedancji 137

3.7. Klasyfikacja systemów fotowoltaicznych ze względu na śledzenie Słońca 137
3.7.1. Instalacje stacjonarne 138
3.7.2. Instalacje nadążne 139

3.8. Szacowanie energii i kierunku promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni dowolnie usytuowanej 139

3.9. Nadążne systemy fotowoltaiczne 143
3.9.1. Klasyfikacja konstrukcji nośnych ze względu na sposób mocowania baterii słonecznych 143
3.9.2. Metody sterowania systemami nadążnymi 145

3.9.2.1. Sterowanie w układzie otwartym 145
3.9.2.2. Sterowanie w układzie zamkniętym 145
3.9.2.3. Układ hybrydowy 145

3.10. Projektowanie instalacji fotowoltaicznych 146
3.10.1. Wymiarowanie i symulacja pracy autonomicznego systemu fotowoltaicz-nego 146
3.10.2. Przybliżona metoda projektowania autonomicznych systemów fotowolta-icznych z magazynem energii 155

3.11. Fotowoltaiczna stacja doświadczalna 160
Literatura do rozdziału 3 164

4. ENERGIA GEOTERMALNA

4.1. Wody geotermalne – P. Długosz 167
4.1.1. Występowanie wód termalnych w skorupie ziemskiej 167
4.1.1.1. Geologiczne warunki występowania wód termalnych 167
4.1.1.2. Klasyfikacja wód termalnych 169
4.1.1.3. Lokalizacja obszarów geotermalnych na świecie 169
4.1.1.4. Występowanie rejonów z wodami termalnymi w Polsce 170
4.1.2. Hydrogeologiczne i termiczne właściwości skał 173
4.1.2.1. Ściśliwość skał 174
4.1.2.2. Pojemność cieplna 174
4.1.2.3. Przewodność cieplna 175
4.1.2.4. Wymiana ciepła w złożach 175
4.1.3. Własności fizyczne oraz skład chemiczny wód termalnych 176
4.1.3.1. Własności fizyczne wód termalnych 176
4.1.3.1.1. Gęstość 177
4.1.3.1.2. Lepkość 177
4.1.3.1.3. Ściśliwość 178

4.1.3.2. Występowanie gazów w wodach termalnych 179
4.1.3.3. Skład chemiczny wód termalnych 180
4.1.4. Zasady projektowania i wykonywania otworów geotermalnych 182
4.1.4.1. Konstrukcja otworów geotermalnych 182
4.1.4.2. Testy i pomiary wykonywane w otworach 184
4.1.5. Metody interpretacji testów pomiarowych dla oceny parametrów zbiorników wód termalnych 186
4.1.5.1. Modele interpretacyjne w badaniach hydrogeologicznych 186
4.1.5.1.1. Model złoża jednorodnego 186
4.1.5.1.2. Model złoża o podwójnej porowatości 187
4.1.5.1.3. Model złoża o podwójnej przepuszczalności 187
4.1.5.1.4. Charakterystyka dopływu wody do otworu 187
4.1.5.2. Matematyczne podstawy interpretacji testów 189
4.1.5.2.1. Równania izotermicznego przepływu cieczy 189
4.1.5.2.2. Straty hydrauliczne – skin efekt 191
4.1.5.2.3. Pojemność magazynowa otworu 193

4.1.5.3. Wpływ niejednorodności złoża na dopływ do otworu 194
4.1.5.4. Diagnostyka modelu złożowego 194
4.1.5.5. Metodyka interpretacji testów hydrodynamicznych 197

4.1.5.5.1. Jednostopniowy test spadku/odbudowy ciśnienia 197
4.1.5.5.2. Analiza testu w oparciu o wykresy charakterystyczne 198
4.1.5.5.3. Analiza testu z użyciem krzywych wzorcowych 198
4.1.5.5.4. Testy interferencyjno-pulsacyjne 199

4.1.5.6. Zasoby wód termalnych i energii geotermalnej 202
4.1.5.7. Zasoby energetyczne systemów geotermalnych 203
4.1.5.8. Obliczenia czasu przebicia frontu chłodnego 204
4.1.5.9. Modele matematyczne stosowane w określaniu zasobów wód termalnych 205
4.1.6. Żywotność inwestycji geotermalnych 207
4.1.6.1. Czas życia złoża geotermalnego 207
4.1.6.2. Żywotność otworów geotermalnych 208
4.1.7. Ekonomiczne aspekty wykorzystania energii geotermalnej oraz opis systemów ciepłowniczych wykorzystujących energię geotermalną na przykładzie Zakopanego i Stargardu Szczecińskiego 209
4.1.7.1. Geotermia Podhalańska 209
4.1.7.2. Geotermia Stargard 213
4.1.8. Specyfika systemów ciepłowniczych wykorzystujących energię geotermalną 215
Literatura do rozdziału 4.1 218

4.2. Pompy ciepła – A. Buczek, T. Telejko 221
4.2.1. Wprowadzenie 221
4.2.2. Podstawy teoretyczne 221
4.2.3. Zasada działania sprężarkowej pompy ciepła 225

4.2.4. Zasada działania absorpcyjnej pompy ciepła 227
4.2.5. Dolne źródła ciepła 229

4.2.5.1. Powietrze atmosferyczne 230
4.2.5.2. Woda 231
4.2.5.3. Grunt 233
4.2.5.4. Energia promieniowania słonecznego 236
4.2.5.5. Sztuczne źródła ciepła 237

4.2.6. Czynniki robocze 237
4.2.7. Klasyfikacja pomp ciepła w aspekcie rodzaju nośników ciepła 239
4.2.8. Elementy konstrukcyjne sprężarkowych pomp ciepła 239
4.2.9. Sposoby współpracy pomp ciepła z układami odbierającymi ciepło 241

4.2.9.1. Układy monowalentne 242
4.2.9.2. Układy biwalentne 244
4.2.10. Zasady doboru mocy cieplnej pompy ciepła 249
4.2.11. Koszty zastosowania pompy ciepła 252
Literatura do rozdziału 4.2 255

5. ENERGIA WÓD POWIERZCHNIOWYCH – A.Bojarski, T. Gadomski

5.1. Wprowadzenie 259

5.2. Ogólna charakterystyka wykorzystania energii wodnej 259
5.2.1. Moc i energia wodna 259
5.2.2. Spad 260
5.2.3. Przepływy 261
5.2.4. Sprawność elektrowni wodnej 262
5.2.5. Kataster energii wodnej 263
5.2.6. Obliczenia hydroenergetyczne 263
5.2.7. Praca elektrowni wodnych w systemie elektroenergetycznym 264

5.3. Podział elektrowni wodnych 266
5.3.1. Kryteria podziału 266
5.3.2. Elektrownie przepływowe 266

5.3.2.1. Charakterystyka elektrowni 266
5.3.2.2. Zasady obliczeń hydroenergetycznych 269

5.3.3. Elektrownie przyzbiornikowe 271
5.3.4. Elektrownie przyzbiornikowe z dopompowaniem 273
5.3.5. Elektrownie pompowe 274

5.4. Konstrukcje budowlane elektrowni wodnych 275
5.4.1. Czynniki decydujące o rozwiązaniach konstrukcji elektrowni wodnej 275
5.4.2. Elektrownie o niskim spadzie 276

5.4.2.1. Charakterystyka ogólna 276
5.4.2.2. Usytuowanie elektrowni 280
5.4.2.3. Ujęcia wody 281
5.4.2.4. Doprowadzenie wody do elektrowni 282

5.4.3. Elektrownie wodne o średnim i wysokim spadzie 283
5.4.4. Przepławki dla ryb 289

5.4.4.1. Lokalizacja urządzeń służących do migracji ryb i wykorzystywanie wabiącego prądu wody 289
5.4.4.2. Ochrona ryb przed turbinami elektrowni wodnych 291
5.4.4.3. Ocena funkcjonowania urządzeń służących do migracji ryb 291
5.4.4.4. Typowe przyczyny wadliwego działania urządzeń służących do migracji ryb . 292
5.4.4.5. Projektowanie urządzeń służących do migracji ryb 292

5.5. Wyposażenie elektromechaniczne elektrowni wodnych 293
5.5.1. Podstawowe informacje o turbozespołach 293
5.5.2. Ogólna charakterystyka turbin wodnych 294

5.5.2.1. Podział turbin 294
5.5.2.2. Zasady projektowania i podobieństwo turbin 295
5.5.2.3. Wyróżnik szybkobieżności 296
5.5.2.4. Charakterystyki turbin 297
5.5.2.5. Regulacja turbin 301
5.5.3. Współcześnie stosowane typy turbin wodnych 302
5.5.3.1. Turbina Peltona 302
5.5.3.2. Turbina Francisa 303
5.5.3.3. Turbina Kaplana 305
5.5.3.4. Turbina Deriaza 306
5.5.4. Turbozespoły pompowe 307

5.6. Potencjał hydroenergetyczny rzek i jego wykorzystanie 308
5.6.1. Potencjał energetyczny rzek świata i jego wykorzystanie 308
5.6.2. Potencjał energetyczny rzek Polski i jego wykorzystanie 315
5.6.3. Udział energii z elektrowni wodnych Polski w systemie energetycznym kraju 322

5.7. Podstawowe uwarunkowania środowiskowe i przyrodnicze przy projektowaniu, realizacji i eksploatacji elektrowni wodnych 325
5.7.1. Uwagi ogólne 325
5.7.2. Zagadnienia formalno-prawne 326
Literatura do rozdziału 5 327

6. ENERGIA WIATRU – T. Knap

6.1 Wiatr jako zjawisko fizyczne 331

6.2 Podstawowe charakterystyki wiatru 332
6.2.1. Rozkłady prędkości wiatru w funkcji wysokości nad powierzchnią gruntu 332
6.2.2. Rozkład gęstości mocy strumienia powietrza w funkcji wysokości 334
6.2.3. Porywy wiatru, turbulencja atmosferyczna 336
6.2.4. Średnioroczna prędkość wiatru i jej rozkład 336
6.2.5. Energetyczna wydajność EW w zależności od Vsh oraz Vo 339

6.3. Ocena zasobów energii wiatru w Polsce 340
6.3.1. Przyjęte kryteria oraz ocena zasobów energii wiatru w Polsce 340
6.3.2. Mapy średniorocznej prędkości wiatru oraz kwartalne (sezonowe) w Polsce 341
6.3.3. Wieloletnie zmiany średniorocznych prędkości wiatru 344
6.3.4. Zalecenia dotyczące doboru miejsc pod elektrownię wiatrową 346

6.4. Pomiar podstawowych parametrów wiatru dla potrzeb energetyki wiatrowej 349
6.4.1. Wprowadzenie 349
6.4.2. Raport roczny z pomiarów prędkości i kierunku wiatru za okres np. od 1 stycznia 2005 r. do 31 grudnia 2006 r. w miejscowości X, dla punktu pomiarowego znajdującego się na wysokości np. 20, 40, 60 m n.p.g. . 350
6.4.3. Mikrokomputerowy przetwornik prędkości i kierunku wiatru pwm-02 .... 351

6.5. Charakterystyki elektrowni wiatrowych. Przykłady rozwiązań konstrukcyjnych 352
6.5.1. Wprowadzenie 352
6.5.2. Podstawowe parametry i charakterystyki EW 352

6.6. Regulacja mocy EW i prędkości obrotowej wirnika 356
6.6.1. Wprowadzenie 356

6.7. Opis konstrukcji EW 360
6.7.1. Wprowadzenie 360
6.7.2. Opis EW o pionowej osi obrotu 360
6.7.3. Opis EW o poziomej osi obrotu 361

6.8. Projektowanie i dobór układu przepływowego elektrowni wiatrowej 368
6.8.1. Wprowadzenie 368
6.8.2. Wirnik EW o poziomej osi obrotu 369

6.8.2.1. Liczba łopat wirnika EW 369
6.8.2.2. Moment żyroskopowy wirnika EW 369

6.8.3. Geometria i konstrukcja łopat wirnika EW 372
6.8.4. Charakterystyka wirników EW 373
6.8.5. Sposób doboru parametrów geometrycznych i ruchowych EW 375
6.8.6. Określenie obciążeń normalnych i granicznych EW 378

6.8.6.1. Projektowe obciążenia EW 378
6.8.6.2. Projektowe warunki wiatrowe wg IEC 379
6.8.7. Obciążenia dynamiczne generowane opływem elementów EW 382
6.8.7.1. Częstotliwość drgań własnych konstrukcji EW 384
6.8.7.2. Poziom hałasu EW 385
Literatura do rozdziału 6 385

7. ENERGIA BIOMASY

7.1. Tło polityczno-ekonomiczne istotne dla podejmowania decyzji inwestycyjnych w zakresie energetycznego wykorzystania biomasy –A. Guła, A. Barcik, A. Figórski, P. Wajss 389
7.1.1. Dlaczego przeznacza się środki publiczne na wsparcie projektów energetycznego wykorzystania biomasy? 389
7.1.1.1. Uwagi wstępne 389
7.1.1.2. Efekt Cieplarniany – Globalne zmiany klimatyczne 391
7.1.1.3. Zrównoważony Rozwój Energetyczny 393

7.1.2. Wybrane aspekty globalne 394
7.1.3. Perspektywa Unijna 395
7.1.4. Biomasa jako źródło energii odnawialnej w Polsce 398
7.1.5. Dyrektywa 2001/77/WE. Problem współspalania biomasy z węglem 400
7.1.6. Dyrektywa 2003/30/WE. Problem biopaliw 403
7.1.7. Dyrektywa 2006/32/WE 404
7.1.8. Biogaz – niewykorzystany potencjał 405
7.1.9. Propozycja dla Polski 407
7.1.10. Polskie regulacje prawne 408

Literatura do rozdziału 7.1 412

7.2. Biopaliwa stałe – Z. Bębenek 415
7.2.1. Definicje 415
7.2.2. Biomasa — właściwości fizykochemiczne 416

7.2.2.1. Budowa funkcjonalna substancji roślinnej 416
7.2.2.2. Podział ze względu na skład chemiczny substancji biomasowej 417
7.2.3. Biomasa stała jako nośnik energii 419
7.2.3.1. Wilgotność, gęstość i wartość opałowa 421
7.2.3.2. Zawartość części lotnych 423
7.2.3.3. Substancja mineralna w biomasie 424
7.2.3.3.1. Typowy skład nieorganicznych elementów w roślinach energetycznych 426
7.2.4. Biomasa stała — rośliny energetyczne 428
7.2.4.1. Drewno 428
7.2.4.1.1. Drewno kawałkowe 430
7.2.4.1.2. Trociny 431
7.2.4.1.3. Wióry 431
7.2.4.1.4. Zrębki drzewne 431
7.2.4.1.5. Kora 432
7.2.4.1.6. Brykiet drzewny 433
7.2.4.1.7. Pelety drzewne 433
7.2.4.2. Słoma i siano 435
7.2.5. Podsumowanie 437
Literatura do rozdziału 7.2 438

7.3. Zgazowanie biomasy – S. Porada 441
7.3.1. Podstawy teoretyczne procesów zgazowania 441
7.3.1.1. Zgazowanie powietrzem 443
7.3.1.2. Zgazowanie mieszaniną powietrza i pary wodnej 444
7.3.1.3. Zgazowanie parą wodną 445
7.3.1.4. Zgazowanie wodorem 445
7.3.2. Wpływ najważniejszych parametrów procesu na szybkość zgazowania i skład produkowanego gazu 446
7.3.3. Podział metod zgazowania 448
7.3.4. Charakterystyka poszczególnych metod zgazowania z uwzględnieniem rodzaju złoża i produkowanego gazu 449
7.3.5. Technologie zgazowania biomasy 452
7.3.5.1. Technologie zgazowania w generatorach ze złożem fluidalnym 453
7.3.5.1.1. Metoda Foster-Wheeler z cyrkulującym złożem fluidalnym 453
7.3.5.1.2. Metoda LT – CFB (Low Temperature Circulating Fluidised Bed) 454

7.3.5.1.3. Proces Renugas – zgazowanie biomasy w złożu fluidalnym ze stałym nośnikiem ciepła 455
7.3.5.2. Technologie zgazowania w generatorach ze złożem stałym (ruchomym) 456
7.3.5.2.1. Zgazowanie biomasy w dwustopniowym, współprądowym reaktorze Viking 456
7.3.5.2.2. Zgazowanie biomasy w złożu stałym w zgazowarce pirolitycznej EKOD 457
7.3.5.3. Inne technologie zgazowania biomasy 459
7.3.6. Procesy oczyszczanie gazu ze zgazowania biomasy 460
7.3.6.1. Procesy oczyszczania niskotemperaturowego 460
7.3.6.2. Procesy oczyszczania wysokotemperaturowego 462
Literatura do rozdziału 7.3 463

7.4. Biopaliwa ciekłe na bazie biomasy – J. Wolszczak 467
7.4.1. Wprowadzenie 467
7.4.2. Benzyny, biokomponenty i biopaliwa ciekłe do silników o zapłonie iskrowym 468

7.4.2.1. Definicje 468
7.4.2.2. Charakterystyka benzyn stosowanych do silników o zapłonie iskrowym 469

7.4.2.2.1. Rodzaje krajowej benzyny bezołowiowej 469
7.4.2.2.2. Charakterystyka jakościowa benzyn 470
7.4.2.3. Wpływ właściwości benzyn na prawidłową pracę silnika i emisję związków toksycznych 471
7.4.2.3.1. Liczba oktanowa 471
7.4.2.3.2. Lotność 472
7.4.2.3.3. Zawartość siarki 473
7.4.2.3.4. Zawartość olefin 473
7.4.2.3.5. Zawartość węglowodorów aromatycznych 474
7.4.2.3.6. Stabilność chemiczna 474
7.4.2.3.7. Korozja 474
7.4.2.3.8. Zawartość organicznych związków zawierających tlen 474
7.4.2.4. Biokomponenty i biopaliwa ciekłe stosowane do silników o zapłonie iskrowym 475
7.4.2.4.1. Bioetanol 476
7.4.2.5. Wpływ bioetanolu na parametry eksploatacyjne benzyn 477
7.4.2.5.1. Liczba oktanowa mieszanek benzyna-etanol 478
7.4.2.5.2. Lotność benzyn alkoholizowanych 478
7.4.2.5.3. Wartość energetyczna 478
7.4.2.5.4. Rozpuszczalność wody 479
7.4.2.5.5. Korozja i kompatybilność materiałowa 480

7.4.3. Produkcja bioetanolu 480
7.4.3.1. Biomasa roślinna – źródło węglowodanów 480
7.4.3.2. Charakterystyka węglowodanów 481
7.4.3.3. Fermentacja etanolowa glukozy 481

7.4.3.3.1. Czynniki wpływające na proces fermentacji etanolowej 483
7.4.3.3.2. Metody fermentacji etanolowej 483

7.4.3.4. Biorafinerie 483
7.4.3.5. Charakterystyka surowców 484

7.4.3.5.1. Sacharoza 485
7.4.3.5.2. Skrobia 485
7.4.3.5.3. Lignoceluloza 487
7.4.3.6. Mikroorganizmy fermentacji etanolowej 488
7.4.3.6.1. Drożdże 488
7.4.3.6.2. Bakterie 488
7.4.3.6.3. Enzymy hydrolityczne 488
7.4.3.7. Produkcja etanolu z surowców skrobiowych 489
7.4.3.7.1. Wstępne przygotowanie surowców skrobiowych 489
7.4.3.7.2. Mokry sposób obróbki ziarna 489
7.4.3.7.3. Suchy sposób obróbki ziarna 491
7.4.3.7.4. Parowanie 491
7.4.3.7.5. Upłynnianie i hydroliza 491
7.4.3.7.6. Fermentacja 493
7.4.3.7.7. Odzysk etanolu 493
7.4.3.7.8. Utylizacja wywaru gorzelnianego 493
7.4.3.8. Produkcja bioetanolu z lignocelulozy 494
7.4.3.8.1. Metody biokonwersji celulozy do etanolu 494
7.4.3.8.2. Technologia Iogen wytwarzania etanolu z lignocelulozy 495
7.4.3.9. Innowacje w technologii produkcji bioetanolu 496
7.4.3.10. Kierunki wykorzystania bioetanolu paliwowego 498
7.4.3.10.1. Paliwo E-85 498
7.4.3.10.2. Eter etylo-tert-butylowy, ETBE 499
7.4.4. Charakterystyka paliw ciekłych do silników o zapłonie samoczynnym 500
7.4.4.1. Omówienie znaczenia właściwości fizykochemicznych oleju napędowego ... 502
7.4.4.1.1. Właściwości niskotemperaturowe 503
7.4.4.1.2. Liczba cetanowa i indeks cetanowy 503
7.4.4.1.3. Lepkość 504
7.4.4.1.4. Gęstość 504
7.4.4.1.5. Temperatura zapłonu oleju napędowego 504

7.4.4.1.6. Zawartość zanieczyszczeń mechanicznych 505
7.4.4.1.7. Zawartość wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) ... 505
7.4.4.1.8. Skład frakcyjny 505
7.4.4.1.9. Pozostałość po spopieleniu oraz pozostałość po koksowaniu 505

7.4.4.1.10. Zawartość siarki 506
7.4.4.1.11. Smarność 506
7.4.4.1.12. Odporność na utlenianie 506
7.4.4.1.13. Zawartość wody 506

7.4.5. Biokomponenty i biopaliwa ciekłe do silników o zapłonie samoczynnym ... 507
7.4.6. Oleje roślinne 511

7.4.6.1. Budowa i właściwości fizykochemiczne olejów roślinnych 511
7.4.6.2. Pozyskiwanie oleju z nasion 514
7.4.6.3. Rafinacja oleju 516
7.4.6.4. Olej rzepakowy jako paliwo do silników z zapłonem samoczynnym 517
7.4.6.5. Transestryfikacja olejów roślinnych 519

7.4.6.5.1. Mechanizm procesu transestryfikacji 519
7.4.6.5.2. Czynniki wpływające na proces transestryfikacji 520
7.4.6.5.3. Wymagania jakościowe dla reagentów i katalizatorów 520
7.4.7. Przemysłowe technologie produkcji biodiesla. Procesy produkcji biodiesla .. 522
7.4.7.1. Przygotowanie surowca 524
7.4.7.2. Transestryfikacja 524
7.4.7.3. Postępowanie z fazą estrową 525

7.4.7.3.1. Oczyszczanie estru surowego 525
7.4.7.3.2. Metody mokre 525
7.4.7.3.3. Metody suche 525

7.4.7.4. Odzysk metanolu 525
7.4.7.5. Przeróbka fazy glicerynowej i zagospodarowanie gliceryny 526
7.4.7.6. Ścieki 526
Literatura do rozdziału 7.4 527

8. ENERGETYKA WODOROWA – P. Tomczyk

8.1. Wprowadzenie 535

8.2. Wodór jako wtórny nośnik energii 536
8.2.1. Charakterystyka wodoru jako paliwa 536
8.2.2. Wytwarzanie wodoru 539
8.2.2.1. Konwersja paliw węglowodorowych 541
8.2.2.1.1. Reforming parowy 541

8.2.2.1.2. Półspalanie związków węglowych bogatych w wodór 544
8.2.2.1.3. Konwersja autotermiczna 545
8.2.2.2. Zgazowanie węgla 546
8.2.2.2.1. Parowe zgazowanie węgla 546
8.2.2.2.2. Wodór z gazu koksowniczego 548
8.2.2.3. Otrzymywanie wodoru z biomasy 549
8.2.2.3.1. Biogaz 550
8.2.2.3.2. Gaz syntezowy ze zgazowania biomasy 551

8.2.2.4. Elektroliza wody 551
8.2.2.5. Termiczny rozkład wody 557
8.2.2.6. Inne technologie wytwarzania wodoru 560
8.2.2.7. Oczyszczanie wodoru 561
8.2.2.8. Koszt paliwa wodorowego 562
8.2.3. Magazynowanie i transport wodoru 564
8.2.3.1. Zbiorniki ciśnieniowe 564
8.2.3.2. Skraplanie i magazynowanie skroplonego wodoru 566
8.2.3.3. Magazynowanie wodoru w postaci wodorków metali 567

8.2.3.3.1. Wodorki uwalniające wodór w reakcjach odwracalnych 567
8.2.3.3.2. Wodorki uwalniające wodór w reakcjach nieodwracalnych 569

8.2.3.4. Wodór związany fizycznie 570
8.2.3.5. Wodór związany chemicznie 570
8.2.3.6. Porównanie technologii magazynowania wodoru 571

8.3. Energetyczne wykorzystanie wodoru w ogniwach paliwowych 573
8.3.1. Zasada działania ogniwa paliwowego 574
8.3.2. Budowa ogniwa paliwowego 578
8.3.3. Rodzaje ogniw paliwowych wodorowo-tlenowych 581
8.3.4. Sprawność konwersji w ogniwie paliwowym 586

8.3.4.1. Napięcie odwracalne ogniwa 586
8.3.4.2. Napięcie obciążonego ogniwa 587

8.3.4.2.1. Polaryzacja aktywacyjna 588
8.3.4.2.2. Polaryzacja stężeniowa 589
8.3.4.2.3. Polaryzacja omowa 590
8.3.4.2.4. Polaryzacja całkowita 591

8.3.4.3. Sprawność konwersji pojedynczego ogniwa paliwowego 593
8.3.4.4. Sprawność systemu ze stosem ogniw paliwowych 594
8.3.5. Współczesne zastosowania ogniw paliwowych wodorowo-tlenowych 596
8.3.5.1. Zastosowanie ogniw paliwowych w systemach energetycznych 597
8.3.5.1.1. Generatory stacjonarne 597
8.3.5.1.2. Ogniwa paliwowe jako domowe generatory energii elektrycznej i ciepła 601
8.3.5.2. Zastosowanie ogniw paliwowych w samochodach 603
8.3.5.3. Przenośne systemy ogniw paliwowych 605
8.3.5.4. Zastosowania militarne 607
8.3.5.5. Inne, niszowe zastosowania ogniw paliwowych 608
8.3.6. Ogniwa paliwowe niezasilane bezpośrednio wodorem 608

8.4. Perspektywy rozwojowe w energetyce wodorowej 610
Literatura do rozdziału 8 610

9. ENERGETYCZNE WYKORZYSTANIE ODPADÓW KOMUNALNYCH – T. Pająk

9.1. Wprowadzenie, istota odzysku energii z odpadów 617

9.2. Realia i uwarunkowania pozyskiwania energii z odpadów w Polsce .. 618
9.2.1. Odzysk energii z odpadów a pozostałe cele gospodarki odpadami komunalnymi 620
9.2.2. Zarys rozwoju projektów budowy spalarni w Polsce 621
9.2.3. Realia wdrażania projektów spalarni 623

9.3. Spalarnie odpadów komunalnych w Polsce – projekty budowy 627
9.3.1. Estymacja zakresu niezbędnej wydajności i ilości spalarni odpadów 627
9.3.2. Estymacja niezbędnej wydajności spalarni odpadów inną metodą 629
9.3.3. Podsumowanie wyników analizy niezbędnej wydajności spalarni odpadów ... 629
9.3.4. Aktualne projekty budowy spalarni odpadów komunalnych w polskich miastach 630
9.3.5. Stopień zaawansowania projektów budowy spalarni odpadów, preferowana technologia 632

9.4. Instalacje termicznego przekształcania odpadów w krajach UE 633

9.5. Podstawowe uwarunkowania związane z odzyskiem energii w spalarniach odpadów 638
9.5.1. Uwarunkowania prawne – redukcja odpadów ulegających biodegradacjia metody termiczne 638
9.5.2. Aspekty prawne odzysku z odpadów energii traktowanej jako OZE 640
9.5.3. Pozostałe uwarunkowania – rola i miejsce spalarni w systemie gospodarki odpadami 643
9.5.3.1. Wielkość gminy, miasta czy regionu a budowa spalarni 645
9.5.3.2. Pozostałe uwarunkowania 646

9.6. Technologie instalacji termicznego przekształcania odpadów komunalnych 648
9.6.1. Konwencjonalne technologie termicznego przekształcania odpadów komunalnych – tendencje rozwojowe 648
9.6.1.1. Przykład technologii SYNCOM® 651
9.6.2. Parametry emisyjne współczesnych spalarni odpadów 653
9.6.3. Alternatywne technologie termicznego przekształcania odpadów 654

9.7. Bezpieczeństwo ekologiczne ze strony spalarni odpadów 655
9.8. Odzysk energii z odpadów komunalnych 657
9.8.1. Morfologia odpadów komunalnych i ich właściwości paliwowe 657

9.9. Odpady komunalne jako źródło energii dla systemu zaopatrzenia miast w ciepło 664
9.9.1. Spalarnie odpadów w systemie zdalaczynnego ogrzewania miast UE 665
9.9.1.1. Wiedeński system zaopatrzenia miasta w ciepło 665
9.9.1.2. Spalarnia odpadów Uppsala jako źródła ciepła dla miasta 668
9.9.1.3. Energia cieplna z odpadów dla innych miast Europy 669

9.10. Współspalanie odpadów – wybrane zagadnienia 669
9.10.1. Wybrane zagadnienia prawne 670
9.10.2. Współspalanie odpadów w kotłach energetycznych 671

9.11. Podsumowanie 672
Literatura do rozdziału 9 673

10. UKŁADY ELEKTRYCZNE ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII, SPOSOBY PRZYŁĄCZENIA I WSPÓŁPRACA Z SIECIĄ ZASILAJĄCĄ – M. Mróz

10.1. Wstęp 677
10.2. Układy elektryczne w źródłach odnawialnych 677

10.3. Przyłączenie źródeł odnawialnych do sieci elektroenergetycznych .. 681
10.3.1. Procedura przyłączania 681
10.3.2. Zasady finansowania 686
10.3.3. Podstawowe wymagania techniczne 687
10.3.4. Sposoby przyłączania źródeł odnawialnych do sieci elektroenergetycznych 689
10.3.4.1. Przyłączenie do sieci niskiego napięcia 692
10.3.4.2. Przyłączenie do sieci średniego napięcia 693
10.3.4.3. Przyłączenie do sieci wysokiego napięcia 694

10.4. Współpraca źródeł odnawialnych z systemem elektroenergetycznym 696
10.4.1. Wpływ źródeł odnawialnych na niezawodność i pracę systemu elektroenergetycznego 696
10.4.2. Wpływ źródeł odnawialnych na rozpływy mocy 697
10.4.3. Wpływ źródeł odnawialnych na poziom napięcia i straty mocy 700
10.4.4. Wpływ źródeł odnawialnych na poziom odkształceń 702
10.4.5. Wpływ źródeł odnawialnych na wahania napięcia 703
10.4.6. Wpływ źródeł odnawialnych na warunki zwarciowe 704
10.4.7. Wpływ źródeł odnawialnych na pracę zabezpieczeń 705

10.5. Podsumowanie 705
Literatura do rozdziału 10 706

11. REGULACJE UE I SYSTEMY WSPARCIA OZE – A. Wyrwa, P. Drobnik

11.1. Wprowadzenie 709
11.2. Biała księga „Energia dla przyszłości: odnawialne źródła energii” 710
11.3. Dyrektywa w sprawie promocji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych na wewnętrznym rynku energii 711
11.4. Dyrektywa w sprawie wspierania użycia w transporcie biopaliw lub innych paliw odnawialnych 712

11.5. Ekonomiczno-polityczne systemy wsparcia OZE w UE 714
11.5.1. Systemy wsparcia a dyrektywa 2001/77/WE 715
11.5.2. System REFIT 715
11.5.3. System RPS 716
11.5.4. Doświadczenia z funkcjonowania obydwu systemów 717

11.6. Koszty zewnętrzne wytwarzania energii 719
Literatura do rozdziału 11 720