Przedmowa 9

Wykaz pojęć 11

1. Wprowadzenie do wytwarzania rozproszonego energii elektrycznej i ciepła 15

1.1. Przyczyny rozwoju wytwarzania rozproszonego, definicje i klasyfikacja 15

1.2. Technologie generacji rozproszonej 21

Silniki spalinowe (ze spalaniem wewnętrznym) 22

Turbiny gazowe 22

Mikroturbiny 23

Ogniwa paliwowe 23

Układy skojarzone 23

Małe elektrownie wodne 24

Elektrownie wiatrowe 24

Elektrownie geotermiczne (geotermalne) 24

Systemy fotowoltaiczne 25

Układy heliotermiczne 25

Źródła wykorzystujące biomasę 26

Zasobniki energii 26

1.3. Generacja rozproszona a system elektroenergetyczny 27

1.4. Aktualny i prognozowany stan rozwoju wytwarzania rozproszonego 33

1. Rozproszone źródła energii z wykorzystaniem silników tłokowych, turbin i mikroturbin gazowych oraz silników Stirlinga 38

2.1. Wykorzystanie silników tłokowych 38

2.2. Charakterystyka turbin oraz mikroturbin gazowych 43

2.3. Silniki Stirlinga 49

2.4. Przykłady rozwiązań rozproszonych źródeł energii z silnikami tłokowymi, turbinami gazowymi i silnikami Stirlinga 53

1. Wykorzystanie odnawialnych zasobów energii w energetyce rozproszonej 58

3.1. Małe elektrownie wodne 58

3.2. Elektrownie wiatrowe 69

3.3. Elektrownie słoneczne 88

3.4. Elektrownie na biomasę, geotermiczne i inne 105

Wykorzystanie biomasy i biogazu 105

Elektrownie geotermiczne 110

Wykorzystanie energii mórz i oceanów 116

4. Ogniwa paliwowe jako źródła energii elektrycznej i ciepła 122

4.1. Ogniwa galwaniczne, ogniwa paliwowe, akumulatory 122

4.2. Budowa, zasada działania i rodzaje ogniw paliwowych 130

4.3. Wykorzystanie ogniw paliwowych 136

5. Skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła w źródłach rozproszonych 140

5.1. Idea wytwarzania skojarzonego w źródłach rozproszonych 140

5.2. Wytwarzanie skojarzone z wykorzystaniem turbin gazowych i silników tłokowych 144

5.3. Wytwarzanie skojarzone z wykorzystaniem biomasy 148

5.4. Wytwarzanie skojarzone z wykorzystaniem ogniw paliwowych i energii geotermalnej 154

5.5. Efektywność energetyczna i ekonomiczna elektrociepłowni małej mocy opalanych ga­zem ziemnym oraz biomasą 157

6. Hybrydowe systemy wytwórcze w energetyce rozproszonej 160

6.1. Definicja hybrydowego systemu wytwórczego 160

6.2. Rodzaje hybrydowych systemów (układów) wytwórczych 162

6.3. Wykorzystanie w układach (systemach) hybrydowych zasobników energii 165

Superkondensatory 167

Nadprzewodzące magnetyczne zasobniki energii elektrycznej 168

Baterie akumulatorów 169

Systemy magazynowania energii wykorzystujące sprężone powietrze 170

Systemy magazynowania energii z masą wirującą (koła zamachowe) 173

6.4. Przykłady rozwiązań układów hybrydowych 177

Elektrownia słoneczna z baterią akumulatorów 177

Elektrownia słoneczna z generatorem wiatrowym 178

Elektrownia słoneczna z turbozespołem wiatrowym i generatorem prądu przemiennego z silnikiem Diesla 178

Elektrownia słoneczna z ogniwem paliwowym 179

Elektrownie wiatrowe z zasobnikiem energii 180

7. Sterowanie, nadzór, układy energoelektroniczne i mikrosieci w energetyce rozproszonej 184

7.1. Problemy sterowania i nadzoru w układach rozproszonych źródeł energii elektrycznej i ciepła 184

7.2. Urządzenia i układy energoelektroniczne stosowane w energetyce rozproszonej 187

7.3. Wykorzystanie mikrosieci do integracji źródeł rozproszonych 189

Sterowanie wytwarzaniem mocy czynnej i biernej 195

Regulacja napięcia 196

Regulacja mocy czynnej w funkcji częstotliwości 197

Mikrosieć jako odbiór sterowalny 198

8. Aspekty formalno-prawne energetyki rozproszonej 200

8.1. Regulacje prawne 200

Regulacje Unii Europejskiej 200

Regulacje krajowe 201

8.2. System wsparcia i promocji energii ze źródeł odnawialnych 208

Podstawowe założenia mechanizmu „zbywalnych” świadectw pochodzenia 209

Dotychczasowy system wsparcia źródeł odnawialnych 210

Uzyskanie koncesji na wytwarzanie energii ze źródeł odnawialnych 211

Wysokość kary za niewypełnienie obowiązku zakupu 211

Wysokość opłaty zastępczej i kary za niewypełnienie obowiązku przedstawienia do umorzenia świadectw pochodzenia (ŚP) lub uiszczenia opłaty zastępczej 212

Koszty dotychczasowego systemu wsparcia dla energii ze źródeł odnawialnych 212

Nowy system wsparcia dla odnawialnych źródeł energii 213

8.3. System wsparcia i promocji wytwarzania skojarzonego 217

Uzyskanie koncesji na wytwarzanie energii w kogeneracji 220

Warunki uzyskania świadectwa pochodzenia 220

Wysokość opłaty zastępczej 221

Wysokość kary 222

Koszty systemu wsparcia dla wysokosprawnej kogeneracji 222

9. Aspekty ekonomiczne rozproszonych źródeł energii 223

9.1. Metodyka obliczania kosztów wytwarzania energii elektrycznej i/lub ciepła w źródłach rozproszonych 223

Długookresowy jednostkowy koszt produkcji 223

Metoda Międzynarodowej Unii Producentów i Dystrybutorów Energii Elektrycznej (UNIPEDE) 224 Metoda zastosowana przez Komisję Europejską 225

Metoda stosowana przez Międzynarodową Agencję Energetyczną i Organizację Współpracy Gospodarczej i Rozwoju (OECD) 226

9.2. Podstawowe dane i koszty wytwarzania w rozproszonych źródłach energii 226

9.3. Metodyka oceny ekonomicznej projektów inwestycyjnych rozproszonych źródeł energii 234

Metoda stopy zwrotu 235

Metoda okresu zwrotu kapitału 236

Test pierwszego roku 236

Metoda wartości zaktualizowanej netto 236

Metoda wskaźnika wartości zaktualizowanej 237

Metoda wewnętrznej stopy zwrotu 237

Modyfikacja wewnętrznej stopy zwrotu i wartości zaktualizowanej netto 237

Próg rentowności 238

9.4. Propozycja zintegrowanej metodyki oceny efektywności odnawialnych źródeł energii 238

10. Wybrane zagadnienia pracy rozproszonych źródeł energii w systemie elektroenerge­tycznym 242

10.1. Przyłączanie rozproszonych źródeł energii do systemu elektroenergetycznego 242

10.2. Wymagania techniczne i warunki pracy źródeł rozproszonych według instrukcji ruchu i eksploatacji sieci (IRiESP i IRiESD), na przykładzie farm wiatrowych 249

Regulacja mocy czynnej i częstotliwości 251

Regulacja napięcia i mocy biernej 254

Sygnały pomiarowe i parametry rejestrowane 256

Jakość energii elektrycznej (jakość napięcia) 257

Ekspertyza oddziaływania przyłączanego źródła na sieć elektroenergetyczną 257

10.3. Praca rozproszonych źródeł energii w systemie elektroenergetycznym 260

10.4. Inne aspekty rosnącego udziału generacji rozproszonej 265

11. Programy RETScreen i HOMER jako narzędzia wspomagające obliczenia z zakresu OZE, generacji rozproszonej i efektywności energetycznej 277

11.1. Wstęp 277

11.2. Ilustracja możliwości wykorzystania programu RETScreen Expert 277

11.3. Ilustracja możliwości wykorzystania programu HOMER 284

12. Uwagi końcowe 290

Literatura 292

• Title: Rozproszone źródła energii
• Author: Józef Paska
• Translation: 294
• ISBN: 978-83-815-6080-1, 9788381560801
• Date of issue: 2020-10-09
• Format: Ebook
• Item ID: e_1rz7
• Publisher: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej