Tegoroczne TDE zorganizowano w dniach 5-6 czerwca. W pierwszym dniu odbywały się na auli tarnowskiej Państwowej Wyższej Szkoły Zawodowej przy ul. Mickiewicza 8, która znajduje się w pawilonie C uczelni, zaś drugiego dnia w TAURON Dystrybucja S.A. Oddział Tarnów ( dawny Zakład Energetyczny Tarnów ) na tzw. Sali Niebieskiej przy ul. Lwowskiej. Gospodarze tych miejsc udzielają gościny naszej SEP-owskiej imprezie już od wielu lat, za co pragnę im w tym miejscu w imieniu uczestników i sympatyków SEP, a także myślę i organizatorów podziękować.
Na otwarcie TDE, które dokonał Prezes Oddziału Tarnowskiego SEP inż. Antoni Maziarka przybyli zaproszeni goście, członkowie i sympatycy naszego stowarzyszenia. Pośród nich był obecny prorektor PWSZ w Tarnowie prof. Wacław Rapacz. Na auli zgromadziła się również znaczna grupa młodzieży studenckiej i szkolnej. W większości byli to uczniowie Zespołu Szkół Mechaniczno- Elektrycznych w Tarnowie przy ul. Szujskiego wraz z obecnymi lub już emerytowanymi nauczycielami.
Witając przybyłych Prezes OT SEP inż. Antoni Maziarka zwracając się przede wszystkim do młodzieży przedstawił SEP-owską organizację, jej cele i formy działania. Na koniec przekazał prowadzenie spotkania w ręce kol. mgr inż. Zbigniewa Papugi jako gospodarza pierwszego dnia TDE.
Prelekcje prezentowane w tym dniu poprzedził występ uczniów z Zespołu Szkół Muzycznych w Tarnowie pod opieką prof. Tomasza Fiołka, którzy zaprezentowali kilka utworów muzycznych grając na rzadko spotykanych instrumentach – wibrafonie i marimbie.
Tegoroczne TDE zainaugurował Grzegorz Biel, przedstawiciel firmy Pro Light, referatem „Lampy indukcyjne – wielki powrót – czy zastąpią obecnie stosowane źródła światła?”. Na wstępie prelegent przytoczył efektywność dostępnych na rynku źródeł światła wśród, których znalazły się lampy sodowe, metalohalogenkowe, fluorescencyjne, coraz bardziej popularne LED-owe źródła światła i ostatnio wchodzące ponownie na rynek lampy indukcyjne. Jak mówił wszystkie te źródła światła poza lampami indukcyjnymi charakteryzują się znacznym spadkiem strumienia światła dochodzącym nawet do 40 % po stosunkowo niedługim okresie eksploatacji. I tak źródła metalohalogenkowe „osiągają” ten spadek po ok. 10000 godzinach pracy, źródła sodowe po około 20000 godzinach, źródła światła fluorescencyjne po około 30000 godzinach, a stające się coraz bardziej popularne LED-owe źródła światła po około 50000 godzinach pracy. Jedynie źródła światła indukcyjne mają znacznie dłuższą żywotność, dla nich spadek strumienia światła dochodzący do 30 % następuje po 100000 godzinach pracy.
Oświetlenie indukcyjne, któremu prognozuje się wielki powrót wynaleziono już wiele lat temu. Konstruktorem oświetlenia indukcyjnego był Nicola Tesli – znany na całym świecie amerykański uczony i wynalazca. Jednak z upływem czasu ten typ oświetlenia został wyparty przez inne źródła światła. Do pomysłu Tesli powrócono znowu w 1991 roku, kiedy to jedna z amerykańskich firm zajmująca się oświetleniem postanowiła na powrót zająć się jego produkcją. Jednak zaproponowana wówczas cena lamp indukcyjnych była zbyt wysoka co było przyczyną braku zainteresowania odbiorców.
Czym jest indukcyjne źródło światła? Indukcyjne źródło światła jest bezelektrodową i niskoprężną lampą wyładowczą, gdzie w zamkniętej hermetycznie szklanej bańce następuje świecenie pokrytej związkami fosforu bańki szklanej na skutek wyładowania w parach rtęci. Wyładowanie inicjowane jest przez pole magnetyczne o wysokiej częstotliwości, wytwarzane przez odpowiednio skonstruowany układ cewek. Zaletą lamp indukcyjnych jest oprócz dużej żywotności, która wiążę się m.in. z brakiem wypalającego się podczas eksploatacji żarnika, jest energooszczędność. Stężenie par rtęci w lampach indukcyjnych jest mniejsze od 1 %. Poniższy rysunek obrazuje zasadę działania lampy indukcyjnej.
Obecnie indukcyjne źródła światła przeżywają ponowny renesans. W Stanach Zjednoczonych w maju 2011 roku zakończono inwestycję wymiany ponad 110 tyś źródeł światła sodowego, metalohalogenkowego i LED-owego na indukcyjne źródła światła. W jednym z miast Stanów Zjednoczonych, w Tampaks, wymieniono około 1100 źródeł światła, na źródła indukcyjne.
Indukcyjne źródła światła sprowadzane przez firmę Pro Light pracują na częstotliwości wzbudnika 2,65 MHz. Są również produkowane indukcyjne źródła światła ze wzbudnikiem o częstotliwości pracy 230 kHz. Formy w jakich są spotykane lamy indukcyjne mogą być różne. Mogą to być „żarówki” z gwintem E27 i E40, albo źródła światła w postaci rur wyładowczych. Lampy indukcyjne mogą dawać barwę światła od 2700 °K do 6500 0K. i posiadać moc w zakresie od 80 do 400 W. Wydajność lamp indukcyjnych wynosi 80-85 lm/W. Temperatura pracy lamp indukcyjnych dochodzi do 140 0C, zaś temperaturowy przedział pracy wynosi od -50 0C do + 50 0C. Indukcyjne lampy pracują ze współczynnikiem mocy cos 9 w granicach od 0,5 do 0,6. Produkty oferowane przez firmę Pro Light mają ośmioletnią gwarancję. Zaletą tego rodzaju źródeł światła w porównaniu z innymi jest to, że częstotliwość załączania nie ma żadnego wpływu na ich trwałość. Koszt kompletnego zestawu oświetleniowego to około 800 zł.
Interesująca prelekcja zakończyła się praktyczną prezentacją oferowanych wyrobów podczas, której można było naocznie zobaczyć jakte źródła światła świecą.
Bezpośrednio po pierwszej prezentacji miało miejsce ogłoszenie rozstrzygnięcia „Konkursu na najlepszą pracę dyplomową absolwentów szkół wyższych regionu tarnowskiego” organizowanego już od kilku lat przez OT SEP. W tym roku główna nagroda została przyznana pracy „System sterowanie manipulatorem modularnym w czasie rzeczywistym” Panów Łukasza Cichockiego i Łukasza Dudy, która powstała pod opieką dr inż. Jacka Augustyna. Przyznano również jedno wyróżnienie, które odebrali z rąk Prezesa OT SEP inż. Antoniego Maziarki i Przewodniczącego Komisji Konkursowej mgr inż. Grzegorza Bosowskiego Panowie Mateusz Boruch i Łukasz Kogut za pracę „System sterowania oświetleniem budynku”, której opiekunem był dr hab. inż. Krzysztof Oprzędkiewicz.
Po krótkiej przerwie Prezes OT SEP wręczył nowoprzyjętym członkom SEP legitymacje, a następnie Zbigniew Słowik pracownik EC Rzeszów, były pracownik Państwowej Inspekcji Radiowej i również krótkofalowiec o prawie czterdziestoletnim stażu, przedstawił kolejną prezentację „Kompatybilność elektromagnetyczna w praktyce”. Prelegent na wstępie opisał obowiązujące podstawy prawne w tej dziedzinie i podał podstawowe definicje takie jak kompatybilność elektromagnetyczna, odporność na zakłócenia, przytoczył definicje urządzenia i aparatury, również wyrobu i instalacji stacjonarnej, które z zasady nie są szkodliwe pod kątem kompatybilności EMC. Uczestnicy spotkania mogli się również dowiedzieć jakie są ogólne wymagania w zakresie ochrony EMC, jakie są stosowane metody oceny kompatybilności. Ocena kompatybilności wykonywana jest z wykorzystaniem norm zharmonizowanych, których stosowanie jest dobrowolne, albo z zastosowaniem własnych metod badawczych producenta danego urządzenia. Możliwe jest również połączenie tych dwóch metod. Wynikiem tak przeprowadzonej oceny jest tzw. domniemanie zgodności danego urządzenia pod względem kompatybilności EMC. Spełnienie wymagań dyrektywy o kompatybilności EMC jest wymagane dopiero w chwili wprowadzania danego wyrobu do obrotu handlowego lub oddania go do użytkowania. Przytoczone zostały również przez prelegenta kryteria doboru norm zharmonizowanych. Końcowym efektem oceny kompatybilności jest deklaracje zgodności, którą wydają jednostki notyfikujące na podstawie przedstawionej przez producenta dokumentacji technicznej w zakresie określonym przez producenta. Udział jednostki notyfikującej jest jednak dobrowolną decyzją producenta, który w zupełności ponosi odpowiedzialność za swój wyrób. Nie są wymagane w świetle obowiązującego prawa handlowego, gospodarczego i stosowanych norm, żadne obowiązkowe procedury, które musi zrealizować producent, aby uzyskać notyfikację swojego wyrobu. Przedstawiona została również informacje o tym co powinna zawierać deklaracja zgodności, tj. m.in. nazwę i adres producenta lub upoważnionego przedstawiciela na terenie WE. Prelegent również przytoczył przykłady braku kompatybilności EMC. Na zakończenie tego wystąpienia wywiązała się bardzo żywa i ciekawa dyskusja związana z zakłóceniami, które mają wpływ na odbiór radiowy i telewizyjny, a które są powodowane często nieświadomie przez innych użytkowników przestrzeni radiowej. Przytoczono kilka przykładów powstawania zakłóceń i opisano sposoby ich likwidacji, które były czasem wręcz anegdotyczne.
Po kolejnej przerwie, urozmaiconej skromnym cateringiem w postaci kawy, herbaty i ciasteczek, rozpoczęły się dwa ciekawe wystąpienia w ramach tematu „Fotowoltaika w zastosowaniach praktycznych”. Pierwszym z nich był referat Łukasza Świątka z firmy GEORYT SOLAR „Panele fotowoltaiczne”. Przedstawiciel naszej lokalnej tarnowskiej firmy produkującej panele fotowoltaiczne omówił podstawy teoretyczne fotowoltaiki. Polska jest krajem, gdzie na 1 m2 powierzchni poda strumień świetlny o mocy teoretycznej 1300 W. Są to warunki przeciętne, ale pozwalające na wykorzystanie promieniowania świetlnego do bezpośredniej produkcji energii elektrycznej z zastosowaniem fotoogniw. Do tej pory zostało w Polsce zainstalowanych w fotowoltaice około 2 MW mocy. Sąsiednie Niemcy położone na tej samej szerokości geograficznej zainstalowały już około 25 GW mocy, co pokazuje jak wielki potencjał energetyczny tkwi jeszcze w tej nowej polskiej dziedzinie energetyki. Firma GEORYT SOLAR produkuje panele fotowoltaiczne o mocy od 70 do 250 W.
Prelegent przedstawił różnorodne sposoby wykorzystania paneli fotowoltaicznych, na przykład w układach inwerterowych współpracujących z siecią energetyczną, w układach autonomicznych zasilających odbiorniki prądem stałym, w systemach mieszanych, czy w systemach prądu stałego niskonapięciowych napięciu 12 i 24 V. Przytoczył również szereg zastosowań praktycznych począwszy od drogownictwa, a na energetyce zawodowej skończywszy. Zasygnalizowane zostały pokrótce sposoby finansowania instalacji fotowoltaicznych i kwestia tzw. zielonych certyfikatów, których funkcjonowanie wspiera rozwój tej branży. W Polsce rośnie coraz większe zainteresowanie fotowoltaicznymi źródłami energii elektrycznej, które są proste w budowie, ekologicznie czyste i nie wnoszą zakłóceń do środowiska.
Ostatnio na naszym terenie w podtarnowskich Wierzchosławicach, została uruchomiona elektrownia solarna o mocy 1MW. Instalacje fotowoltaiczne cechują się długą żywotnością. Firma zaprezentowała na TDE panel fotowoltaiczny swojej produkcji. Wystąpienie zakończyła ożywiona dyskusja, która dotykała wielu różnorodnych aspektów fotowoltaiki i praktycznych czynników, które mają wpływ na m.in. sprawność paneli, a w ten sposób na ekonomiczną stronę realizowanych instalacji.
W drugim referacie „Farma fotowoltaiczna” wystąpił Prezes firmy Energia Wierzchosławice Sp. z o.o. Marcin Wasa, który przedstawił praktyczne informacje o oddanej do eksploatacji 2 października 2011 roku pierwszej w Polsce farmie fotowoltaicznej w podtarnowskich Wierzchosławicach. W farmie zostało zbudowanych 4450 paneli o mocy 225 W każdy, wyprodukowanych przez firmę GEORYT SOLAR. Moc znamionowa elektrowni wynosi 1 MW. Panele zostały zabudowane na terenie o powierzchni około 2 ha. Właścicielem spółki w całości jest Gmina Wierzchosławice. Inwestycja została zrealizowana z trzech źródeł finansowania. Uzyskano dotację z Małopolskiego Regionalnego Programu Operacyjnego z programu operacyjnego dział 7.2 „Poprawa jakości powietrza i pozyskiwanie energii z niekonwencjonalnych źródeł energii” na kwotę 4,3 mln zł i zaciągnięto dwie pożyczki – jedną z Wojewódzkiego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Krakowie w wysokości 4,3 mln zł na okres 10 lat przy oprocentowaniu wynoszącym 4 % rocznie z możliwością umorzenia do 30 % i drugą komercyjną krótkoterminową pożyczkę w banku w kwocie 2 mln zł na domknięcie inwestycji. Łączna kwotą inwestycji wyniosła 10,6 mln zł. Przygotowanie inwestycji trwało trzy lata, zaś sama budowa została zrealizowana w ciągu dwóch i pół miesiąca w okresie od 15 lipca do 30 września 2011 r. przez firmę ELZAG. Elektrownia została podłączona do sieci dystrybucyjnej TAURON Dystrybucja Oddział Tarnów. Jak podał Prezes Marcin Wasa przy aktualnych cenach energii wynoszących 200 zł/MW i cenach zielonych certyfikatów sprzedawanych na zielonym rynku energii wynoszących ok. 280 zł/ MW inwestycja spłaci się w ciągu 7 do 7,5 lat. Inwestor już przygotowuje się do dalszego etapu rozbudowy elektrowni do mocy 1,8 MW, która będzie zajmowała całkowitą powierzchnię około 4 ha. Oprócz tego firma przygotowała w miejscowości Rudka realizację kolejnej inwestycji o mocy 4 MW.
Realizacja elektrowni fotowoltaicznej jest prosta ze względu na brak pozwolenia na budowę, bo budowana jest na podstawie zgłoszenia. Nie jest wymagana również ocena oddziaływania na środowisko. Krótki czas przygotowania i samej budowy elektrowni ( nawet do sześciu miesięcy ), rzeczywisty brak wpływu elektrowni na środowisko, brak emisji pyłów, gazów, ścieków przemysłowych i hałasu, łatwość rozbudowy, łatwe przyłączenie do sieci SN ( rozproszone źródła energii ) jest kolejnym jej atutem. Pozyskiwanie czystej energii z praktycznie niewyczerpalnego źródła jakim jest słońce, daje oszczędności dla inwestora, którym w tym przypadku jest gmina i daje jej realne zyski do gminnego budżetu.
Prezentację zakończyła ożywiona dyskusja. Temat elektrowni fotowoltaicznych stał się bardzo ciekawy dla szeroko pojętej społeczności, o czym świadczy fakt goszczenia do tej pory na jej terenie już ponad 200 różnego rodzaju wycieczek i grup zainteresowanych elektrownią.
Ostatni tego dnia referat „Bezprzewodowe sieci sensorowe” wygłosił pracownik PWSZ Ryszard Wiatr. Ten bardzo ciekawy referat pokazał możliwości rozproszonych sieci sensorowych i ich właściwości. Technologia bezprzewodowych sieci sensorowych rozwinęła się w sposób błyskawiczny pod koniec ubiegłego wieku, kiedy to wdarła się przebojowo w różne dziedziny nauki i techniki. W niedługim czasie będziemy mówić o rewolucji w tej branży. Techniki sensorowe w najbliższym czasie jak się prognozuje zmienią nasze życie. Jeszcze niedawno jedno urządzenie bezprzewodowe przypadało na tysiąc osób, a obecnie przypada jedno na statystyczną osobę, zaś już wkrótce będzie przypadać jak się szacuje na każdą osobę 1000 takich urządzeń. Sieci bezprzewodowe dzięki wielkiej ilości maleńkich czujników realizujących zadania pomiarowe, odbiorcze lub alarmujące będą kontrolowały na swój sposób otaczającą je rzeczywistość za pomocą wielkiej ilości maleńkich czujników. Na przykład duży obszar zagrożony trzęsieniami ziemi pokryty dużą ilością czujników będzie kontrolował otoczenie. Taką sieć sensorową nie należy mylić z system alarmowym, gdzie czujniki alarmują centralę nie wiedząc wzajemnie o sobie. Sieci sensorowe to sieć czujników, gdzie czujniki wiedzą o sobie nawzajem, znają nawet swoje lokalizacje topologiczne i geograficzne. Właściwością sieci jest to, że sieć sensorowa sama się organizuje i sama się naprawia.
Innym przykładem zastosowania sieci sensorowej jest dozorowanie lasu przed pożarem, czy śledzenie obiektów np. w postaci tzw. „bezkrwawego pola minowego”, albo śledzenie obecności lub nieobecności obiektów ( np. parkingi ), kontrola ruchu w miejscach publicznych, czy sensorowa sieć w inteligentnym domu. Może mieć ona również zastosowanie w medycynie. Możliwe zastosowania sieci sensorowych wydają się wprost nieograniczone. Pierwszym systemem o właściwościach sieci sensorowej była sieć radarowa u wybrzeży Wielkiej Brytanii zbudowana tuż przed II Wojną Światową, czy sieć energetyczna informująca o spadkach napięcia w sieci. Prawdziwa technika sensorowa zaczęła się rozwijać w latach 80-tych ubiegłego wieku. Sieć taka składa się z różnego rodzaju czujników o dowolnym typie wielkości fizycznych, zarządzanych programowalnymi mikroprocesorami, które wstępnie przetwarzają dane i zarządzają porozumiewaniem się czujników ( sensorów ) z pozostałymi węzłami sieci zawierającymi urządzenia nadawczo-odbiorcze wraz z zasilaniem ( cała gama źródeł zasilania ) lub bez zasilania w przypadku tzw. najnowszych sieci pasywnych nie wymagających jakiegokolwiek źródła zasilania, gdzie węzeł sieci nie promieniuje żadnej energii, a przekazuje dalej informację.
Topologia i transmisja danych odbywa się podobnie jak w sieciach komputerowych. Niektóre z węzłów pełnią również funkcję koordynatorów i routerów, które dokonują trasowania przesyłanej informacji. Każdy węzeł musi znać położenie sąsiadów, zaś węzły koordynujące i routery muszą znać całą topologię sieci. Sieci sensorowe mają strukturę sieci składającej się z sieci lokalnych. Informacja jest przekazywana skokami do centrum, skąd trafia do sieci zewnętrznej. Występują różne techniki inicjowania sieci sensorowych. Cechą sieci sensorowych jest to, że w przypadku zmiany rozmieszczenia sensorów, one same muszą rozpoznać topologię i rozmieszczenie sieci, rozpoznać swoje otoczenie i konfigurować sieć na nowo w przypadku np. awarii. W komunikacji pomiędzy węzłami sieci wykorzystywana jest seria protokołów dla sieci bezprzewodowych IEEE 802.15, protokoły Bluetooth i ZigBee.
Ostatnio rozwijają się sieci ultra szerokopasmowe bezprzewodowe UWB o paśmie co najmniej 500 MHz. Technika przesyłania informacji pomiędzy węzłami opiera się na różnych metodach wielodostępu. Sieci szerokopasmowe mają zastosowanie w wielu dziedzinach takich jak medycyna, w domu, komunikacji, lokalizacji itp. Często węzły sieci pogrupowane są w klashy. Sieci mogą również przyjmować topologię gwiazdy, drzewa, czy topologię „mesh”, która tworzy obwody zamknięte. Najnowsze sieci pasywne nie mają własnego źródła zasilania, a źródłem energii są fale radiowe. W sieciach tych węzły są odbiornikami sygnałów, a ich anteny nie promieniują żadnych sygnałów. Przekazywanie informacji odbywa się poprzez zmianę impedancji obwodu anteny odbiorczej, którą odczuwa stacja zasilająca falami radiowymi sieć sensorową. Jest to tzw. backscatering, czyli pasywny przekaz informacji przez odbieranie, pozwalający odbierać informację do odległości 396 m.
Na koniec prelegent zaprezentował działanie mikrosieci sensorowej zbudowanej z dwóch węzłów rejestrujących temperaturę i oświetlenie. Później padło szereg pytań związanych z tematem zarówno od strony praktycznej jak i teoretycznej dotyczących tego niewątpliwie ciekawego tematu.
Następnego dnia tj. 6 czerwca TDE przeniosły się do Sali Niebieskiej TAURON Dystrybucja Oddział Tarnów przy ul. Lwowskiej. Przybyłych powitał kol. mgr inż. Aleksander Gawryał wiceprezes OT SEP, który przedstawił gospodarza tego dnia, którym był kol. inż. Adam Dychtoń i który ten dzień przygotował organizacyjnie.
Drugi dzień TDE zainaugurował wykład dr hab. inż. prof. AGH Mariusza Filipowicza „Odnawialne źródła energii elektrycznej ( OŹE ) – stan obecny, tendencje rozwojowe”. Na wstępie zostały przypomniane różne rodzaje odnawialnych źródeł energii – od energii słonecznej, poprzez energię wody, wiatru, geotermalną, biomasy do układów współpracujących i wykorzystujących energię odnawialną. Słońce jest źródłem energii w postaci nisko i wysokotemperaturowych źródeł energii, źródłem energii wytwarzanej na sposób fotowoltaiczny. Z energii słońca tworzy się energia biomasy. Na szerokości geograficznej na jakim leży Polska do ziemi dociera strumienia energii słonecznej wynoszącej średnio 1100 kWh/m2/rok tj ok. 3 GJ/m2/rok, co daje w przeliczeniu energię uzyskaną ze spalenia 100 m3 gazu. Sezonowość w ciągu roku zmniejsza jednak w Polsce praktyczne wykorzystanie energii słonecznej. Niskotemperaturowa konwersja energii słonecznej wykorzystywana jest w kolektorach słonecznych, czy poprzez pasywne wykorzystanie energii w budynkach. W ogrzewaniu w budynkach znalazły zastosowanie kolektory powietrzne, cieczowe i próżniowe, które wykorzystują zjawiska fizyczne polegające na zjawiskach absorpcji energii cieplnej przez różne materiały o różnych zdolnościach absorpcyjnych i emisyjnych.
Prelegent omówił zjawiska fizyczne zachodzące w kolektorach ciepła i przedstawił zestawienie kosztów i czasów zwrotu poniesionych nakładów dla instalacji kolektorowej zasilającej w ciepłą wodę użytkową gospodarstwo domowe składającego się z czterech osób w porównaniu z innymi źródłami energii takimi jak węgiel, gaz ziemny, olej opałowy i energia elektryczna. Jak dotychczas przy braku dofinansowania takie instalacje są nadal jeszcze zbyt drogie, a czas zwrotu inwestycji długi. Przedstawiona została również idea ściany aktywnej w budynku pasywnym. W niektórych krajach termomodernizacja polega nie tylko na wyizolowaniu ścian budynku materiałami izolującymi, ale również w zależności od warunków lokalnych niektóre ze ścian wykonywane są jako ściany aktywne.
Oprócz źródeł niskotemperaturowych próbuje się stosować źródła ciepła wysokotemperaturowe, polegające na skupianiu strumienia światła lustrami lub dość skomplikowanymi układami soczewek w jednym punkcie, aby osiągnąć wysoką temperaturę. Przykładem takich układów są instalacje z silnikiem Sterlinga, gdzie komora tłoka osiąga kilkaset stopni Celsjusza. Innym przykładem są wieże słoneczne, na których szczycie zabudowany jest zbiornik z medium przenoszącym ciepło jakim są sole np. sól kuchenna. U podnóża takiej wieży słonecznej instalowane są lustra, które kierują światło na zbiornik z solą podgrzewając go w ten sposób do wysokiej temperatury. W takim układzie technicznym sól oddaje ciepło w wytwornicy pary, następnie para kierowana jest do turbiny parowej sprzężonej z generatorem. W układach takich znajduje się również zbiornik z gorącą solą pozwalający zasilać urządzenia wytwarzające energię elektryczną w nocy, przez co mamy do czynienia z układem całodobowym.
W krajach afrykańskich popularne są kuchenki słoneczne wykorzystujące skoncentrowane promieniowanie słoneczne. Energia słoneczna może być również wykorzystywana w chemicznych reaktorach słonecznych, wytwarzających np. paliwo wodorowe. Kominy słoneczne to inny sposób pozyskiwania ciepła, gdzie podgrzane powietrze unosząc się do góry w kominie napędza umieszczoną w nim turbinę lub turbiny powietrzne napędzające generatory elektryczne. Taki projekt został zrealizowany w Hiszpanii. Kilka lat temu było głośno o kominie o wysokości 1 km, który miał być zrealizowany w Australii.
Stawy słoneczne to inny sposób gromadzenia ciepła, są to swoiste kolektory. W takim urządzeniu występują trzy niemieszające się warstwy wody o różnej koncentracji soli. Pierwsza warstwa jaką jest zwykła woda, jest warstwą przepuszczającą promieniowanie słoneczne i ma za zadanie izolowanie tak wykonanego kolektora ciepła. Na dnie stawu znajduje się absorber przejmujący ciepło od trzeciej warstwy wody o największym stężeniu soli. Temperatura czynnika roboczego może dochodzić do 80 st. C, a praktycznie wybudowana instalacja osiąga moc 150 kW.
Innym sposobem produkcji energii elektrycznej bezpośrednio bez zastosowania pośrednika jakim jest ciepło są ogniwa fotowoltaiczne, wykonane jako monokrystaliczne, polikrystaliczne i amorficzne. Najbardziej sprawne są jak dotychczas układy monokrystaliczne, które osiągają sprawność ok. 15 %. Obecnie oprócz urządzeń fotowoltaicznych do zastosowań domowych buduje się duże farmy ( elektrownie fotowoltaiczne ), o mocach dochodzących nawet do kilkuset MW. Przykładem takiej instalacji są Gujarat Solar Park w Indiach o mocy 605 MW, Golmud Solar Park o mocy 200 MW w Chinach, czy Agua Caliente Solar Projekt w USA o mocy 100 MW. Również nasi sąsiedzi Ukraińcy mają elektrownię solarną Perovo o mocy 100 MW, a Niemcy położony w Brandemburgii Briest Solarpark o mocy 91 MW. Bardzo mocno rozwijają się elastyczne ogniwa słoneczne, tj. cienkowarstwowe fotoogniwa naniesione na folię. Nowością fotowoltaiki są ogniwa oparte o polimery półprzewodzące. Fotowoltaika dyspersyjno-koncentrująca, to nowy pomysł na wykorzystanie całego pasma światła poprzez zespół fotoogniw przystosowany do przetwarzania na prąd elektryczny niewielkiej szerokości pasma promieniowania docierającego na ziemię ze słońca, ale pokrywający zespołowo całe pasmo. Dzięki temu sprawność takich urządzeń ma być daleko większa od klasycznych fotoogniw. Aby zwiększyć sprawność fotoogniw stosuje się specjalnie wykonane soczewki Fresnela. Osiągnięto przy zastosowaniu takich układów soczewek sprawność ogniw dochodzącą do 42,4% przy skoncentrowaniu światła słonecznego około 400 razy.
Ludzkość potrafi czerpać energię z wiatru od setek, jeśli nie tysięcy lat. Ostatnio budowane nowoczesne elektrownie wiatrowe są już bardzo dużymi obiektami. Największa z nich o mocy 7,58 MW posiada wirnik o średnicy 126 m. Często elektrownie wiatrowe zgrupowane są w tzw. farmach wiatrowych. Największa lądowa farma w Alta w USA ma moc 1020 MW, a usytuowana na morzu angielska farma Walenty 367 MW. Spotyka się również pomysły pozyskiwania energii z wiatru na dużych wysokościach, gdzie energia wiatru jest większa niż w pobliżu powierzchni ziemi. Koncepcja takich źródeł to inaczej „latająca elektrownia” na uwięzi znajdująca się na wysokości nawet kilku kilometrów, gdzie moc wiatru wynosi nawet kilka kW z 1 m2 powierzchni turbiny wiatrowej. Ciekawą propozycją jest pomysł wkomponowania turbin wiatrowych w konstrukcje bardzo wysokich budynków.
Elektrownie wodne mogą być również potężnymi źródłami energii. Przykładem niech będzie elektrownia „Trzech przełomów” w Chinach o mocy 18,2 GW, czy elektrownia ITAIPU w Paragwaju o mocy 12,6 GW.
Myśli się również o praktycznym wykorzystaniu energia pływów, falowania wody, a w Norwegii energii osmozy. Na zakończenie tego bardzo interdyscyplinarnego wystąpienia miała miejsce ożywiona dyskusja.
Kolejnym ciekawym tematem miał być referat „Samochód z napędem elektrycznym produkowany w Polsce” przygotowany przez przedstawiciela firma Arkus & Romet Group z Dębicy. Niestety ze szkodą dla uczestników TDE wykład ten z przyczyn niezależnych od organizatorów został odwołany. Miejmy nadzieję, że w przyszłości firma, która zamierza produkować samochody z napędem elektrycznym zagości na TDE.
Zgodnie już z planowanym porządkiem TDE, referat „Wykorzystanie biogazu na przykładzie generatora pracującego w Tarnowie” został wygłoszony przez mgr inż. Marcina Szymczyka pracownika TAURON Dystrybucja S.A. Oddział w Tarnowie. Biogaz jest gazem palnym powstającym podczas fermentacji ścieków, odpadów komunalnych, odchodów zwierzęcych, gnojowicy, odpadów przemysłu rolno-spożywczego i biomasy. Biogaz jest mieszaniną różnych gazów zależną od źródła pochodzenia i zawiera 55-75 % metanu CH4, 25-45 % dwutlenku węgla CO2, 0-0,3 %, azotu N2, 1-5 %, wodoru H2, 0-3 % siarkowodoru H2S, i 0,1¬0,5 % tlenu O2. Biogaz tworzony jest zasadniczo w trojaki sposób – na składowiskach odpadów komunalnych i wtedy nazywany jest biogazem wysypiskowym, na torfowiskach i wtedy jest nazywany gazem błotnym lub gnilnym i w ospodarstwach rolnych w gnojowicy czy oborniku i wtedy nazywany jest biogazem rolniczym. Biogaz może być stosowany do napędu generatorów elektrycznych ( ze 100 m3 biogazu można wytworzyć 540-600 kWh energii elektrycznej ), jako źródło ciepła do podgrzewania wody i jako paliwo do napędu silników spalinowych zasilanych gazem zwanym pod nazwą handlową CNG. Wartość opałowa biogazu kształtuje się w granicach 17-27 MJ/m3 i zależy od wielkości zawartego w nim metanu i jest mniejsza od wartości opałowej gazu ziemnego, którego wartość opałowa wynosi ok. 32 MJ/m3. Wydajność dobrze przygotowanego złoża odpadów komunalnych może wynosić w granicach 350-400 m3/h, co odpowiada 140-160 m3/h gazu ziemnego. Biogaz jest źródłem zagrożenia dla ludzi poprzez swoją toksyczność i wybuchowość, jest materiałem palnym o niskiej temperaturze zapłonu, która wynosi ok. 215 0C, może powodować niedotlenienie i wydziela nieprzyjemny zapach, jest również zagrożeniem dla wód gruntowych powodując ich degradację i stwarza zagrożenie dla atmosfery ponieważ jest mieszaniną gazów również cieplarnianych ( metan ). Biogaz wysypiskowy wytwarzany jest w beztlenowym procesie rozkładów fizykochemicznych i biologicznych, na składowiskach odpadów organicznych i nieorganicznych, które powstają w ugniecionym i przykrytym warstwą ziemi składowisku.
Bioelektrownia w Tarnowie została zlokalizowana na terenie Zakładu Składowania Odpadów Komunalnych w Tarnowie Krzyżu, którego powierzchnia wynosi 20 ha, z których 6,5 ha stanowią 4 zamknięte sektory składowania, które zostały już zrekultywowane. Sektor czynny składowiska ma powierzchnię ok. 2,6 ha, zaś jego wysokość wynosi 14-16 m nad poziom otocznia. Wokół składowiska odpadów znajdują się zbiorniki wód ociekowych, z których jest przepompowywana woda nawadniająca składowisko. Składowisko otacza również pas zieleni, który zapobiega przedostawaniu się nieprzyjemnych zapachów do otoczenia.
W zrekultywowanym w składowisku zostały wykonane tzw. studnie gazowe. Tarnowskie składowisko posiada 37 studni, które tworzą system odgazowania składowiska. Każda z nich jest otworem o średnicy 50 cm powstałym poprzez przewiercenie składowiska na całą jego głębokość. W studni odgazowującej znajduje się rura perforowana o średnicy 63 mm obsypana tłuczniem lub żwirem o granulacji od 16-32 mm. Studnie zakończone są głowicą, z uchwytami do podnoszenia. Do każdej ze studni jest podłączony rurociąg instalacji odprowadzającej biogaz. Temperatura w złożu wynosi 65-80 0C. Biogaz podczas transportu rurami ułożonymi w ziemi ochładza się wskutek czego staje się gazem mokrym. Zanim biogaz dotrze do generatora przechodzi przez odwadniacz grzebieniowy, gdzie jest osuszany.
Moduł technologiczny bioelektrowni składa się pomieszczenia sprężarkowi, gdzie znajduje się kolektor ssący, filtry, sprężarka ssąco-tłocząca i zbiornik gazowy, skąd biogaz trafia do generatora gazowego i z pomieszczenia sterowania i automatyki, w której znajdują się czujniki stężenia gazu i tlenu i cała automatyka, która służy do sterowania procesami bioelektrowni. Bioelektrownia pracuje w trybie automatycznym i jest dozorowana zdalnie przez obsługę, która sygnałami SMS informowana jest o stanach jej pracy. W początkowym okresie na tarnowskim wysypisku zabudowane zostały dwa generatory o mocy 380 kW każdy. Okres pracy bioelektrowni przewidziany jest na 10 do 15 lat. Jednak ze względu na zmniejszenie się ilości produkowanego gazu przez wysypisko, co nastąpiło na skutek prowadzenia w pierwszym okresie czasu niezbyt umiejętnego prowadzenia gospodarki na składowisku, dwa istniejące generatory zostały zastąpione jednym o mocy 360 kW. Automatyka sterująca generatorem posiada zabezpieczenia zwarciowe i przeciążeniowe, umożliwia automatyczną synchronizację generatora z siecią energetyczną, oraz uniemożliwia pracę na tzw. wyspę. Dla nowej jednostki turbogeneratora gazowego zainstalowano urządzenie odsiarczania biogazu. Kolejnym modułem jest moduł elektroenergetyczny składający się ze stacji trafo 15/0,4 kV o mocy 1000 kVA, układów pomiarowych mocy czynnej i biernej, automatycznej baterii kondensatorów i linii energetycznej kablowo-napowietrznej łączącej bioelektrownię z siecią energetyczną.
Ważnym elementem bioelektrowni jest tzw. pochodnia gazowa przeznaczona do spalania nadwyżki produkowanego przez wysypisko gazu. Zasadniczo wykorzystywana jest w przypadku napraw zespołu prądotwórczego lub wyłączeń sieci energetycznej, kiedy to generator nie pobiera biogazu, jak również może być stosowana w przypadku przekroczenia ilości metanu w gazie wysypiskowym przesyłanym do generatora, która powinna kształtować się w granicach 45-60 %. Spalanie pozwala zredukować zawartość metanu w biogazie.
Oprócz wytwarzania energii elektrycznej bioelektrownia wytwarza ciepło na potrzeby pomieszczeń sprężarkowi, pomieszczeń sterowania i automatyki, generatora prądotwórczego i pomieszczeń socjalnych.
Na zakończenie wystąpienia miały miejsce pytania dotyczące kosztów budowy, które wyniosły w 2005 roku ok. 3 mln zł, o okresie spłaty inwestycji, który wynosi wg. prelegenta 8-10 lat. Czas pracy bioelektrowni przewidziany jest na 15 lat. Pytano również o kwestie wybuchowości na tego rodzaju obiektach – wg. prelegenta takie obiekty są bezpieczne, chociaż na początku miał miejsce incydent samozapłonu złoża, które ugaszono polewając go wodą przez okres około pół roku – skutkiem tego pożaru w związku z zalaniem złoża, było zmniejszenie produkcji gazu wysypiskowego.
Współpraca pomiędzy bioelektrownią, a zakładem dystrybucyjnym energię elektryczną regulowana jest instrukcją współpracy. Oprócz dochodu uzyskiwanego z wyprodukowanej energii elektrycznej właściciel bioelektrowni uzyskuje dodatkowy dochód z tzw. zielonych certyfikatów, które sprzedawane są na giełdzie energii lub są umarzane.
Kolejny referat „Spalarnia odpadów komunalnych w Tarnowie – czy powstanie ?” wygłosił Leszek Cichy z MPEC-u w Tarnowie. Na początku zostały przedstawione prawne założenia dotyczące składowania odpadów biodegradowalnych, wynikające z dyrektyw UE. Według nich Polska jest zobowiązana do 2013 roku zredukować składowanie odpadów o 50 % i o 65 % w roku 2020, z limitem określonym na rok 1995. W lipcu ubiegłego roku została wprowadzona ustawa o utrzymaniu czystości i porządku w gminach, która przenosi powyższe limity z dyrektywy europejskiej do polskiego systemu prawnego, wymuszając w ten sposób działania na gminach i samorządach miejskich. Odpady komunalne muszą według tych przepisów być utylizowane w województwie, gdzie zostały one wytworzone. W związku z tym powstają zamysły budowy spalarni odpadów, gdzie uzyska się z nich ciepło. Również możliwe jest wytwarzanie tą drogą energii elektrycznej, która w 42 % posiada cechy energii zielonej, co daje wytwórcy dodatkowy zysk w postaci sprzedaży tzw. certyfikatów. Również spalarnie nie są ograniczone limitami emisji CO2 do atmosfery. W Europie jesteśmy krajem, w którym wytwarza się mniej niż 300 kg odpadów na głowę mieszkańca, co sytuuje nasz kraj na jednym z ostatnich chlubnych miejsc, ale ponad 90 % tych odpadów jest składowanych co stawia nas w europejskiej czołówce. W Polsce kompostuje się poniżej 10 % odpadów komunalnych, zaś czołówka europejska kompostuje ok. 30 % takich odpadów. W Europie istnieje wiele spalarni odpadów komunalnych. W naszym kraju funkcjonuje jedna spalarnia w Warszawie, która spala 40 tyś. ton śmieci na rok. Najwięcej spalarni znajduje się we Francji, która wg. danych z 2009 roku posiadała 130 spalarni, w których spalano 13,7 mln ton odpadów, zaś sąsiednie Niemcy mają 70 spalarni, w których spala się 19,1 mln ton śmieci rocznie. W Europie planuje się budowę dalszych 60-80 spalarni, w których będzie można spalić 17 mln ton odpadów komunalnych ( w tym w Polsce 10 obiektów, które spalą dodatkowe 2 do 2,4 mln ton odpadów komunalnych ).
Funkcjonująca w Warszawie spalarnia o mocy elektrycznej 3 MW produkuje rocznie 21 mln KWh energii elektrycznej. Jeszcze do niedawna w Polsce planowano budowę 12 spalarni, jednak z różnych powodów liczba ta spadła do kilku, również z powodów trudności uzgodnień lokalizacyjnych i protestów lokalnych społeczności.
W listopadzie 2009 roku MPEC podpisał w Gminą Miasta Tarnowa umowę współpracy w zakresie koncepcji utworzenia spalarni w Tarnowie. 4 lipca 2011 roku podpisano porozumienie z okolicznymi 40 gminami, na których terenie mieszka łącznie ok. 560 tyś mieszkańców, a które są zainteresowane spalaniem śmieci w spalarni w Tarnowie. Porozumienie w zakresie współpracy gospodarowania odpadami komunalnymi, poprawia założenia ekonomiczne warunków działania spalarni. Planowany obszar, z którego jak się projektuje będą spalane śmieci w Tarnowie pokrywa się z terenem byłego województwa tarnowskiego. Program budowy spalarni został poprzedzony konsultacjami społecznymi, podczas, których odbyły się dwie wizyty studialne w Centrum Recyklingu w Wiedniu i w spalarni odpadów komunalnych w Pfaffenau. Jak dotychczas przeprowadzono prace studialne dotyczące lokalizacji spalarni w Tarnowie, których autorem jest firma Socotec Polska Sp. z o.o. Jednocześnie MPEC przeprowadził spotkania z mieszkańcami dzielnicy Chyszów, Krzyż i Paskówka i ogólne spotkanie z mieszkańcami miasta Tarnowa i przedstawicielami zainteresowanych instytucji. Spośród trzech proponowanych lokalizacji, za najkorzystniejszą została uznana lokalizacja w Krzyżu opodal istniejącego wysypiska śmieci ze względu na najbardziej dogodny układ komunikacyjny i najmniejszą uciążliwość dla mieszkańców. W końcu ubiegłego roku wystąpiono o uzyskanie decyzji środowiskowej dla tej inwestycji. W tarnowskiej spalarni jak się projektuje, będą również spalane osady ściekowe z oczyszczalni ścieków. W referacie przedstawiono także gospodarkę odpadami z termiczną utylizacją.
Zgodnie z nową ustawą dotyczącą zagospodarowania odpadów komunalnych będą naliczane opłaty za odpady na jeden z trzech sposobów – od liczby mieszkańców posesji lub mieszkania, od powierzchni mieszkania, albo od zużywanej wody. Na marginesie trzeba zauważyć, że żaden z tych sposobów naliczania nie jest korzystny i nie jest wprost zależny od „faktycznej ilości produkowanych śmieci” w gospodarstwach domowych, a proponowane w ustawie sposoby naliczania spowodują zwyżkę opłat za wywożenie śmieci.
Po spaleniu odpadów komunalnych pozostaje ok. 5 % odpadów niebezpiecznych. Jak się przewiduje w tarnowskiej spalarni będzie spalanych 153 tyś ton odpadów komunalnych o wartości opałowej 8 MJ/kg i 65 tyś ton osadów ściekowych o wartości opałowej 0,9 MJ/kg. Wartość energii zawartej w paliwie szacuje się na 1 280 000 GJ/rok. Projektowana spalarnia posiadająca dwie linie spalania o wydajności 22,66 t/h wytworzy 7500 ton popiołów i 42500 ton żużli na rok. Jak się przewiduje żużle zostaną wykorzystane do budowy dróg, zaś popioły trafią na składowiska odpadów niebezpiecznych. Również w bliżej nieokreślonej przyszłości nowoczesne technologie umożliwią pozyskiwanie z nich metali ciężkich.
Ze spalonych odpadów przewiduje się w ciągu roku produkcję i sprzedaż energii cieplnej o wielkości 576 000 GJ oraz 60 000 MWh energii elektrycznej. Dla zobrazowania skali przedsięwzięcia podano, że obecnie sprzedaż roczna energii cieplnej przez MPEC wynosi ok. 1 100 000 GJ.
Został również przedstawiony schemat ideowy spalarni odpadów komunalnych. Celem działania tarnowskiego MPEC-u jest wejście na nowy rynek usług termicznej utylizacji odpadów, wykorzystanie zamiast paliwa kopalnego jakim jest węgiel paliwa odnawialnego, za jaki w 42 % uznaje się, że nimi są odpady komunalne, ustabilizowanie cen produkowanego ciepła w długiej perspektywie czasowej, ograniczenie emisji CO2 i wzrost wartości spółki.
Planuje się, że projektowana instalacja mogłaby zacząć pracować w styczniu 2018 roku. W związku z tym prowadzi się działania przygotowawcze formalno-prawne i finansowe. Istniej również ustalony harmonogram działań. Wybudowanie spalarni ze względu na koszty budowy zwiększy ceny utylizacji odpadów w porównaniu z metodą tradycyjną tj. składowaniem odpadów. Na zakończenie wywiązała się bardzo ożywiona wymiana zdań, padły różne pytania, na które odpowiadał zaproszony prelegent. Podczas nich poruszano różne kwestie, m.in. emisji pyłów i innych związków powstałych podczas procesu spalania w tym również dioksyn, kontroli procesów w spalarni i jej bezpieczeństwa dla środowiska. Ten nasz lokalny temat podzielił w opiniach uczestników spotkania. Końcowym akcentem był zaprezentowany 15 minutowy film dotyczący budowy spalarni odpadów komunalnych w Tarnowie.
Ostatni referat kończący tegoroczne TDE „Panele fotowoltaiczne, elektrownie wiatrowe dla każdego ?” – przedstawił Marcin J.Dąbrowski z firmy Fluorosave. W swoim wystąpieniu prelegent przedstawił szkicowo problemy budowy i eksploatacji takich elektrowni. Również poruszył problemy produkcji energii elektrycznej do sieci przez małych odbiorców – na marginesie istniejące prawo praktycznie uniemożliwia budowę i eksploatację takich mikroelektrowni. Z kolei produkcja z tych źródeł na własne potrzeby jest utrudniona, ze względu na problem akumulacji energii. Podczas wystąpienia zostały również przedstawione innowacyjne rozwiązania techniczne, tzw. reduktory mocy dla oświetlenia ulicznego, adaptery dla świetlówek, które pozwalają zaoszczędzić ok. 30 % energii zwiększając cos 9 z ok. 0.7 do ok. 0.9. Adaptery te są pewnego rodzaju przetwornikami za pomocą, których zasilane są świetlówki napięciem wysokiej częstotliwości. Również tematem wystąpienia były lampy ksenonowe i lampy indukcyjne.
W podsumowaniu trzeba powiedzieć, że tematyka tych dwóch dni była bardzo różnorodna i zapewne poprzez to ciekawa, również ze względu na przyjętą konwencję i formę. Frekwencja w tym roku była większa niż w roku ubiegłym, choć zapewne organizatorzy chcieliby widzieć znacznie więcej członków SEP-u. Ale za to dopisała jak zwykle nasza tarnowska młodzież.
