PROJEKT ZASILANIA GŁÓWNEGO BUDYNKU SZKOŁY ZE ŹRÓDEŁ

ODNAWIALNYCH

1. Bilans energii elektrycznej

1.1 Oświetlenie

• 80W - na jedną lampę Zakładając że lampy świecą się przez 2h dziennie

• 125 - przypuszczalna ilość lamp

• 125*80 = 10000 W ze wszystkich lamp

• 10000*2*365 = 7300000 Wh = 7300 kWh Na cały rok przez 2h dziennie

• 10000*2 = 20 kWh przez 2h

1.2 Urządzenie pomocniczeKsero

Na szkołę przypadają 3 ksera W stanie spoczynku zużywają 60 W,

podczas kserowania jednej kartki zużywają 430 W

Zakładając że jedno ksero drukuje 10kartek, a w spoczynku jest przez około 6h

• 430 * 3 * 10 = 12900 W - zużywają na drukowanie

• 60 *3*6 = 1180 W - zużycie w stanie spoczynku przez 6h

W skali roku :• 12900*365 = 4708500 Wh = 4708,5

kWh - na drukowanie• 1180*365 = 430700 Wh = 430,7 kWh -

na spoczynek

1.2. AUTOMATY

W szkole znajduje się ich-4

• Zużywają dziennie 3,54 kW przez cały dzień pracy (zakładając że są włączone przez 8h)

• 3540W*365*4 = 5168400 = 5168,4 kWh – przez cały rok

1.2. Zużycie energii przez komputery stacjonarne i laptopy

• Ilość komputerów – (18) 1-komputer stacjonarny zużywa 310W 18*310=5580W

• Ilość laptopów – (7) 1-laptop zużywa 90W 7*90=630W

• Średnio każde urządzenie pracuje przez 5h

• laptopy - 630*5=3150Wh• Komputery - 5580*5=27900Wh• 3150+27900=31050Wh

zużywają dziennie przez 5h• W skali roku• 31050*365=11333250Wh =

11333 kWh w przybliżeniu

1.2 Rzutnik i tablice multimedialne

• Ilość tablic –(3) 1-tablica zużywa 100W 3*100=300W

• ilość rzutników – (8) 1- rzutnik zużywa 200W 8*200=1600W

• Średnio pracują przez 1h• 300*1=300Wh• 1600*1=1600Wh• 300+1600=1900Wh• Dziennie zużywają 1900Wh• W skali roku• 1900*365=693500Wh =

693,5kWh

2. Bilans energii cieplnej

Ogrzewanie• 71000 W na ogrzewanie jednego piętra• 213000 W na ogrzewanie całego budynku

Zakładając że budynek jest dziennie ogrzewany średni przez 3 - 4h

• 213000*4*365 = 310980000 Wh = 310980 kWh - na ogrzewanie cały rok (4h dziennie)

• 213000*4 = 852000 Wh = 852 kWh przez 4h• 852kWh*30 = 25560kWh na miesiąc

3.Wykorzystanie alternatywnych źródeł energii w szkole

3.1.PANELE FOTOWOLTAICZNE

• 178 Modułów fotowoltaicznych 230W daje 40940W = 40.9kW

• Prąd zwarcia dla 1 panelu 230 W = 7,94A

dla 178=1413,32A

PANELE FOTOWOLTAICZNE

Wymiary panelu Długość [mm] 992Szerokość [mm] 1652Grubość [mm] 50Długość 992mm = 0,992 m2Szerokość 1652mm= 1,652 m2Powierzchnia 1 panelu 1,638 m2Powierzchnia 178 paneli 291,7 m2

REGULATORY ŁADOWANIA

• 24 regulatory ładowania 60A= 1440A

• Regulator ładowania to niewielkie urządzenie, którego zadaniem jest zabezpieczać akumulator przed przeładowaniem ze strony fotoogniw oraz przed zbyt głębokim rozładowaniem ze strony odbiorników prądu.

• 178 akumulatory żelowe 200Ah/12V

PRZETWORNICA SINUSOIDALNA

• 1-przetwornic sinusoidalnych

40500W 24V/230V

AKUMULATORY ŻELOWE

• 178- akumulatory żelowe 200Ah/12V

• 27- przetwornic sinusoidalnych 1500W 24V/230V

• 1500x27=40500W

3.2. BUDOWA INSTALACJI WIATROWYCH

• Budowa instalacji wiatrowych w naszym kraju kosztuje 5-7 mln zł za 1 MW zainstalowanej mocy - wynika z raportu o energetyce wiatrowej w Polsce, który powstał przy współpracy Polskiej Agencji Informacji i Inwestycji Zagranicznych.

• Z dokumentu wynika, że największy koszt to sama turbina wiatrowa - ok. 80 proc. inwestycji. Pozostałe wydatki to m.in.: budowa dróg dojazdowych i fundamentów pod konstrukcję (w sumie 7 proc. kosztów). Inwestor musi również w wydatkach uwzględnić koszty przyłączenia do sieci (ok. 6 proc. całości), koszt projektu (ok. 4 proc.); w przypadku farm wiatrowych dochodzi jeszcze wewnętrzna sieć energetyczna (1 proc.) oraz m.in. ubezpieczenie (1 proc.).

• Firma doradcza TPA Horwath, która współtworzyła raport, przeanalizowała kilka konkretnych inwestycji, powstających w Polsce. Nakłady dla uzyskania 1 MW mocy z instalacji wiatrowych w badanych przypadkach wyniosły przeciętnie 6,8 mln zł - w tym koszt turbiny wiatrowej to ok. 5,5 mln zł na 1 MW mocy, dróg i fundamentów ok. 0,5 mln zł, koszt przyłączenia do sieci ok. 400 tys. zł. Natomiast 250 tys. na każdy MW mocy stanowiły koszty projektowe, a po 100 tys. - koszt wewnętrznej sieci elektrycznej oraz ubezpieczenie i pozostałe wydatki.

3.2. BUDOWA INSTALACJI WIATROWYCH

• Z raportu wynika, że koszty eksploatacji przykładowej farmy wiatrowej o zainstalowanej mocy 40 MW sięgają 7 mln zł rocznie. Połowę pochłania serwis urządzeń i zarządzanie farmą (ok. 3,4 mln zł); podatek od nieruchomości lub opłaty dzierżawne to 18 proc. (1,2 mln zł). Ok. 16 proc. (ok. 1,1 mln zł) to koszty tzw. bilansowania energii, zależne od warunków pogodowych. Ponad 10 proc. kosztuje ubezpieczenie (720 tys. zł), 5 proc. - energia na potrzeby własne (ok. 330 tys. zł).

• Autorzy opracowania wskazali, że zyski osiągają te farmy wiatrowe, które z 1 MW zainstalowanej mocy produkują rocznie co najmniej 2 tys. megawatogodzin energii. Przykładowo farma o mocy 40 MW powinna przynosić roczne przychody ze sprzedaży energii na poziomie wyższym niż 36 mln zł.

Wnioski:

Nakłady dla uzyskania 1 MW mocy z instalacji wiatrowych w badanych przypadkach wyniosły przeciętnie 6,8 mln zł - w tym koszt turbiny wiatrowej to ok. 5,5 mln

1MW – 6,8 MLN ZL0,04MW(40 KW)- XX = 0,270 MLN ZŁ

SIŁOWNIE WIATROWE

4.MAGAZYNOWANIE ENERGII W POSTACI WODORU

Wodór jako gaz jest dosyć niebezpieczny. W związku z tym jego magazynowanie stanowi duży problem. Ze względu na bardzo mały ciężar właściwy przechowywanie wodoru w postaci gazowej w warunkach normalnych prowadziłoby do niewielkiej gęstości zmagazynowanej energii. Obecnie wykorzystywanych jest kilka metod przechowywania wodoru w następujących postaciach:

Sprężony w postaci gazowej• Do sprężenia wodoru potrzebne są duże nakłady energii a mała gęstość

wodoru sprawia, iż nawet pod dużymi ciśnieniami zgromadzona jest mała ilość energii użytecznej. To natomiast prowadzi do dużych objętości zbiorników, jak i wysokich kosztów materiałów.

• Wodór przechowywany jest w temperaturze ok. 298 K i w zakresie ciśnień od 150 do 800 bar. Ciśnienia są uzależnione od typu zastosowania i tak w systemach mobilnych małej mocy używa się najniższych ciśnień, przy zastosowaniach w samochodach i autobusach stosuje się zbiorniki o ciśnieniu 350 bar, a dla zastosowań stacjonarnych 800 bar.

• Najnowsza technologia lekkich zbiorników ciśnieniowych wyposażonych w specjalne przepony, pozwala na magazynowanie wodoru pod ciśnieniem 700 bar a ilość zmagazynowanego gazu równa jest 12% masy zbiornika.

WODÓR W postaci ciekłej

• Skroplenie wodoru wymaga znacznie wyższych nakładów energii niż jego sprężenie. Dodatkowo musi być on przechowywany w temperaturze 20 K, co prowadzi do wysokich kosztów materiałowych. Ten sposób magazynowania wodoru nie nadaje się również do zastosowań, w których wodór nie jest pobierany w sposób ciągły. Wynika to ze strat wodoru poprzez odparowanie.

• W obecnej chwili badane są hybrydowe zbiorniki łączące cechy zbiorników kriogenicznych i ciśnieniowych. Zbiorniki te są lżejsze niż fizyczne wodorki metali, mniejsze niż zwykłe zbiorniki ciśnieniowe, potrzebują mniejszych nakładów energii do skroplenia wodoru jak również wykazują mniejsze straty w wyniku odparowania wodoru, niż w przypadku tradycyjnych zbiorników ciekłego wodoru.

Fizyczne wodorki metali• Obecny stan technologii fizycznych wodorków metali nie pozwala na magazynowanie

większej ilości wodoru niż 5% masy zbiornika. Oznacza to, iż zbiornik ważący 200 kg będzie zawierał jedynie 10kg wodoru, co odpowiada mniej więcej 40 litrom benzyny. Jednak gdyby w samochodzie było zainstalowane ogniwo paliwowe, które ma sprawność około dwukrotnie wyższą niż silnik spalinowy, oznaczałoby to, iż ta równowartość 40 litrów benzyny starczy na przejechanie odległości dwukrotnie większej niż w przypadku zwykłego samochodu.

WODÓR

Chemiczne wodorki metali• Reakcja uwalniania wodoru ze związku takiego na przykład jak borowodorek sodu,

jest stosunkowo prosta. Wystarczy dostarczyć wody i praktycznie jakikolwiek katalizator, żeby odzyskać wodór. Metoda ta wydaje się być bardzo dobra, gdyż otrzymujemy dwa razy więcej wodoru niż było zmagazynowane, co jest efektem rozbicia cząsteczki wody

5. WNIOSKI

5.1. ŁĄCZNY KOSZT

Koszt:Panele sztuka 2229,99 zł• 178 x 2229,99 =396938,22 złRegulator ładowania 2822,00 zł • 24 x 2822,00zł =6772800 złAkumulatory żelowe 1938,00 zł• 178 x 1938,00zl =344964,00 złPrzetwornice sinusoidalne 851,00 zł• 27 x 851,00 =22977,00 zł

RAZEM: 832611,28 zł

5.2. ZESTAWIENIEOgrzewanie • Dzień (4h) 852kWh• Miesiąc 25560kWh• Rok 310980kWh

Oświetlenie• Dzień(2h) 20kWh• Miesiąc 600kWh• Rok 7300kWh

Ksero (ilość – 3)

Stan spoczynku(6h) Drukowanie(10kartek na dzień):

Dzień 1,2 kWh Dzień 12,9 kWh

Miesiąc 36 kWh Miesiąc 387 kWh

Rok 430,7 kWh Rok 4708,5 kWh

Automaty• Dzień(6h) 3,5kWh• Miesiąc 106,2kWh• Rok 5168,4 kWh

5.2. ZESTAWIENIEKomputery (ilość – 18) i laptopy (ilość – 7)• Dzień(5h) 31kWh• Miesiąc 930kWh• Rok 11333kWhRzutniki (ilość – 7) i tablice multimedialne (ilość – 3)• Dzień(1h) 2kWh• Miesiąc 60kWh• Rok 730kWh

SUMA

• Na dzień – 852+20+1,2+12,9+3,5+31+2 = 922,6 kWh na dzień• Na miesiąc – 27678 kWh• Na rok - 10102470 kWh• Budynek zużywa do 21t CO2 na jedną osobę, jeżeli chodzi o zużycie energii (dane brane z miesiąca styczeń)

• 25560 kWh potrzebne na ogrzewanie przez miesiąc / 9,44kWh tyle daje ogrzewanie z gazu = 2707 m^3 gazu potrzebne na ogrzanie budynku przez miesiąc

• dziennie potrzebne jest 81 m^3 gazu25560 kWh- ogrzewanie na miesiąc / 5 kWh ogrzewaniu z miału węglowego = 5112 kg miału potrzebne na miesiącco daje 165 kg na dzień

UCZESTNICY PREZENTACJI

-Patrycja Matecka – Wodór

-Dominik Śmigielski- Prezentacja

-Damian Przybylski- Budowa instalacji wiatrowych

-Mateusz Jendrasiak- Obliczenia

-Kamil Krusiewicz- Wykorzystanie alternatywnych źródeł energii w szkole

-Tomasz Pacholski- Zdjęcia

Dziękujemy za uwagę