DANE INFORMACYJNE

2. DANE INFORMACYJNE Nazwa szkoły: Zespół Szkół w Kołczygłowach ID grupy: 96_71_MP_G2 Kompetencja: Matematyczno Przyrodnicza Temat projektowy: „Małe pstryk” Semestr/rok szkolny: IV/2011

3. Wielkości charakteryzujące prąd elektryczny

4. Napięcie prądu elektrycznego Napięcie prądu to stosunek pracy wykonanej nad ładunkiem przy przesuwaniu go w polu elektrycznym. W – praca prądu U – napięcie prądu q - przepływający ładunek Jednostka napięcia prądu elektrycznego: V – wolt J – dżul C - kulomb

5. Praca prądu elektrycznego Praca prądu elektrycznego to iloczyn napięcia, natężenia i czasu przepływu. W – praca prądu U – napięcie prądu I – natężenie prądu t - czas Jednostka pracy prądu elektrycznego: J - dżul V – wolt A – amper s - sekunda

6. Moc prądu elektrycznego Moc jest to iloczyn napięcia i natężenia prądu. P – moc prądu U – napięcie prądu I – natężenie prądu Jednostka mocy prądu elektrycznego: J - dżul V- wat A – amper

7. Opór elektryczny Opór elektryczny stosunek napięcia do natężenia prądu. Jednostka oporu elektrycznego: R – opór elektryczny U – napięcie I - natężenie - om V - volt A - amper

8. Natężenie prądu elektrycznego Natężenie prądu (nazywane potocznie prądem elektrycznym) jest wielkością fizyczną charakteryzującą przepływ prądu elektrycznego zdefiniowaną jako stosunek wartości ładunku elektrycznego przepływającego przez wyznaczoną powierzchnię do czasu przepływu ładunku. Jednostka natężenia prądu elektrycznego: I - natężenie q - wartość ładunku t - czas A – amper C – kulomb s - sekunda

9. Źródła nieodnawialne

10. Nieodnawialne źródła energii to wszelkie źródła energii, które nie odnawiają się w krótkim okresie. Ich wykorzystanie jest znacznie szybsze niż uzupełnianie zasobów. Ich przeciwieństwem są odnawialne źródła energii.

11. Ropa naftowa Ropa naftowa (olej skalny, czarne złoto) – ciekła kopalina, złożona z mieszaniny naturalnych węglowodorów gazowych, ciekłych i stałych (bituminów), z niewielkimi domieszkami azotu, tlenu, siarki i zanieczyszczeń. Ma podstawowe znaczenie dla gospodarki światowej jako surowiec przemysłu chemicznego, a przede wszystkim jako jeden z najważniejszych surowców energetycznych.

12. Uran Uran-pierwiastek chemiczny z grupy aktynowców w układzie okresowym. W uranie naturalnym występuje głównie izotop 238U (około 99,3%), któremu towarzyszy 235U (około 0,7%) i ślady 234U. Izotop 235U ulega rozszczepieniu spontanicznemu oraz pod wpływem neutronów termicznych (rozszczepieniejądra atomowego) . Izotop 238U pochłania neutrony i następnie przekształca się w 239Pu (pluton), który jest rozszczepialny. Syntetyczny izotop 233U jest rozszczepialny, otrzymuje się go przez bombardowanie 232Th neutronami

13. Torf Torf – skała osadowa powstała w wyniku zachodzących w szczególnych warunkach przemian obumarłych szczątków roślinnych, najmłodszy węgiel kopalny. Zawiera mniej niż 60% węgla.

14. Węgiel kamienny Węgiel kamienny – skała osadowa pochodzenia roślinnego, zawierająca 75-97% pierwiastka węgla, powstała głównie w karbonie (era paleozoiczna) ze szczątków roślinnych, które bez dostępu tlenu uległy uwęgleniu. Ma czarną barwę, matowy połysk, czarną rysę.

15. Węgiel brunatny Węgiel brunatny – skała osadowa pochodzenia organicznego roślinnego powstała w neogenie, w erze kenozoicznej ze szczątków roślin obumarłych bez dostępu powietrza. Zawartość węgla 62-75%. Często stosowany jako paliwo. Jego wartość opałowa waha się od 7,5 do 21 MJ/kg.

16. Gaz ziemny Gaz ziemny zwany również błękitnym paliwem – rodzaj paliwa kopalnego pochodzenia organicznego, gaz zbierający się w skorupie ziemskiej w pokładach wypełniających przestrzenie, niekiedy pod wysokim ciśnieniem. Pokłady gazu ziemnego występują samodzielnie lub towarzyszą złożom ropy naftowej lub węgla kamiennego.

17. Odnawialne źródła energii

18. Odnawialne źródła energii - źródła energii, których używanie nie wiąże się z długotrwałym ich deficytem - ich zasób odnawia się w krótkim czasie. Przeciwieństwem ich są nieodnawialne źródła energii, czyli źródła, których wykorzystanie postępuje znacznie szybciej niż naturalne odtwarzanie. Energii odnawialnej nie należy mylić z energią przyjazną dla środowiska naturalnego, gdyż instalacje do jej produkcji mogą (choć nie muszą) powodować szkody ekologiczne.

19. Alternatywne źródła energii.Przez alternatywne źródła energii należy rozumieć - zasoby energetyczne wód morskich- ciepło skorupy ziemskiej- energie słoneczną i wiatrowa- biomasę (odpady rolnicze oraz przemysłowe i komunalne, które poprzez spalanie lub poddanie działaniu bakterii wytwarzają biogaz, przetwarzany w metan, a wiec gaz o bardzo dużej wartości energetycznej)- lupki i paski bitumiczneDo produkcji energii elektrycznej wykorzystuje się sile pływów, prądów i fal morskich, sile wiatru. Na świecie powstało dużo elektrowni słonecznych, cieplnych czy wodnych.

20. energie wody, energie słoneczna, energie wiatru, biomasę, biogaz, energie fal, pływów morskich, energie geotermalna, energie cieplną oceanu, Odnawialne źródła energii dzielimy na:

21. Energia wodna Energia wodna – wykorzystywana gospodarczo energia mechaniczna płynącej wody. Współcześnie energię wodną zazwyczaj przetwarza się na energię elektryczną (hydroenergetyka, często oparta na spiętrzeniach uzyskanych dzięki zaporomwodnym). Można ją także wykorzystywać bezpośrednio do napędu maszyn – istnieje wiele rozwiązań, w których płynąca woda napędza turbinę lub koło wodne. Przed wynalezieniem maszyn elektrycznych i upowszechnieniem elektroenergetyki energię wodną powszechnie wykorzystywano do napędu młynów, foluszów, kuźni, tartaków i innych zakładów przemysłowych. W latach 30. XIX wieku, w szczytowym okresie Rozwoju transportu rzecznego, napęd wodny stosowano przy przemieszczaniu barek po Pochylniach pomiędzy odcinkami Kanałów na różnych poziomach. Dzięki przepływowi wody wynikającemu z różnicy poziomów powstaje energia kinetyczna, która jest wykorzystywana do produkcji prądu.

22. Energia słoneczna • Elektrownie słoneczne (helioelektrownie) mogą opierać się na różnych, procesach konwersji energii. Można tego dokonać: • - bezpośrednio w ogniwie fotowoltaicznym, • pośrednio przetwarzając promieniowanie słoneczne na ciepło, a ciepło na energię elektryczną,

23. Energia wiatru Energia wiatru jest jednym z odnawialnych źródeł energii. Współcześnie stosowane turbiny wiatrowe przekształcają ją na energię mechaniczną, która dalej zamieniana jest na elektryczną.

24. Biomasa Poprzez fotosyntezę energia słoneczna jest akumulowana w biomasie, początkowo organizmów roślinnych, później w łańcuchu pokarmowym także zwierzęcych. Energię zawartą w biomasie można wykorzystać dla celów człowieka. Polega to na przetwarzaniu na inne formy energii poprzez spalanie biomasy lub spalanie produktów jej rozkładu. W wyniku spalania uzyskuje się ciepło, które może być przetworzone na inne rodzaje energii, np. energię elektryczną. • Do celów energetycznych wykorzystuje się najczęściej: • drewno o niskiej jakości technologicznej oraz odpadowe • odchody zwierząt (np: kał) • osady ściekowe • słomę, makuchy i inne odpady produkcji rolniczej • wodorosty uprawiane specjalnie w celach energetycznych • odpady organiczne np. wysłodki buraczane, łodygi kukurydzy, trawy, lucerny • oleje roślinne i tłuszcze zwierzęce.

25. Biogaz Biogaz, gaz wysypiskowy – gaz palny, produkt fermentacji anaerobowej związków pochodzenia organicznego (Np. ścieki, m.in. ścieki cukrownicze, odpady komunalne, odchody zwierzęce, gnojowica, odpady przemysłu rolno-spożywczego, biomasa) a częściowo także ich rozpadu gnilnego, powstający w biogazowni. W wyniku spalania biogazu powstaje wbrew przekonaniom tyle samo tlenków azotu, co w przypadku spalania paliw kopalnych.

26. Zastosowanie biogazu Biogaz ma szerokie zastosowanie, wykorzystuje się go głównie w Indiach, Chinach, Szwajcarii, Francji, Niemczech i USA jako paliwo dla generatorów prądu elektrycznego (ze 100 m3 biogazu można wyprodukować około 540-600 kWh energii elektrycznej), jako źródło energii do ogrzewania wody, a po oczyszczeniu i sprężeniu jako paliwo do napędu silników (instalacje CNG).

27. Energia fal, pływów morskich Energia pływów. Pływy są źródłem Energii o mniejszym potencjale (szacuje się, że możliwe do wykorzystania jest 200 GW) niż prądy morskie, ale za to Bezpieczniejszym i lepiej poznanym. Energia falowania. Moc fal ocenia się na 3 TW, jednak wykorzystanie tej energii sprawia pewne trudności, pomimo iż opracowano wiele teoretycznych metod konwersji energii falowania na energię elektryczną. Największym problemem jest zmienność wysokości fal i wytrzymałość elektrowni. Najważniejsze sposoby konwersji energii fal na elektryczną: elektrownie pneumatyczne – fale wymuszają w nich ruch powietrza, które napędza turbinę, elektrownie mechaniczne – wykorzystują siłę wyporu do poruszania się prostopadle do dna, co powoduje obracanie się wirnika połączonego z prądnicą, elektrownie indukcyjne – wykorzystują ruch pływaków do wytwarzania energii elektrycznej poprzez zastosowanie poruszających się wraz z pływakami cewek w polu magnetycznym, elektrownie hydrauliczne – w których przez ścianki nieruchomego zbiornika przelewają się jedynie szczyty fal, a woda wypływająca ze zbiornika napędza turbinę.

28. Energia geotermalna Energia geotermalna (energia geotermiczna, geotermia) - jeden z rodzajów odnawialnych źródeł energii. Polega na wykorzystywaniu cieplnej energii wnętrza Ziemi, szczególnie w obszarach działalności wulkanicznej i sejsmicznej. Woda opadowa wnika w głąb ziemi, gdzie w kontakcie z młodymi intruzjami lub maktywnymi ogniskami magmy, podgrzewa się do znacznych temperatur. W wyniku tego wędruje do powierzchni ziemi jako gorąca woda lub para wodna. Odwiert geotermalny w okolicach Reykjavíku

29. Energia cieplna oceanu Energia cieplna oceanu - technologia mająca odzyskiwać energię cieplną zgromadzoną w wodach oceanów, a dokładnie wykorzystać różnicę temperatur między chłodniejszymi wodami z głębin a cieplejszymi z wód powierzchniowych. Do tego celu służy silnik cieplny, który zamienia energię termiczną (cieplną) energię mechaniczną lub elektryczną. Możliwości wykorzystania OTEC ( ang. Ocean Thermal Energy Conversion )

30. Rodzaje elektrowni

31. Elektrownia cieplna Elektrownia cieplna (konwencjonalna lub jądrowa) – zespół urządzeń produkujący energię elektryczną wykorzystując do tego celu szereg przemian energetycznych, wśród których istotne znaczenie odgrywa ciepło. Energia cieplna pochodzi zwykle ze spalania paliwa w kotle parowym. Służy ona do podgrzania i odparowania wody oraz przegrzania pary wodnej. W turbinie następuje zamiana energii cieplnej pary na energię mechaniczną odprowadzaną wałem do generatora elektrycznego, w którym zamieniana jest na energię elektryczną. W elektrowni wykorzystującej układ turbiny gazowej ciepło dostarczane jest w komorze spalania (układ otwarty), bądź w wymienniku ciepła (układ zamknięty).

32. Elektrownia Cieplna Zalety: -posiada nowoczesne technologie, -dostarczają dużo energii, dlatego są zlokalizowane w pobliżu miejsc o dużym zapotrzebowaniu na energię elektryczną, -tańszy prąd, -w czasie wytwarzania energii nie ma hałasu. Wady:-w razie awarii bardzo dotkliwie skaża środowisko, -stanowi doskonały cel ataków terrorystycznych., -emisja do atmosfery dwutlenku węgla co powoduje efekt cieplarniany. -zanieczyszczenie powietrza jako konsekwencja procesu spalania paliw kopalnych

33. Elektrownia Jądrowa Elektrownia jądrowa – obiekt przemysłowo-energetyczny (elektrownia cieplna), wytwarzający energię elektryczną poprzez wykorzystanie energii pochodzącej z rozszczepienia jąder atomów, najczęściej uranu (uranu naturalnego lub nieco wzbogaconego w izotop U235), w której ciepło konieczne do uzyskania pary wodnej, jest otrzymywane z reaktora jądrowego.

34. Schemat cieplny elektrowni jądrowej z reaktorem wodnym ciśnieniowym. 1. Blok reaktora 2. Komin chłodzący 3. Reaktor 4. Pręty kontrolne 5. Zbiornik wyrównawczy ciśnienia 6. Generator pary 7. Zbiornik paliwa 8. Turbina 9. Prądnica 10. Transformator 11. Skraplacz 12. Stan gazowy 13. Stan ciekły 14. Powietrze 15. Wilgotne powietrze 16. Rzeka 17. Układ chłodzenia 18. I obieg 19. II obieg 20. Para wodna 21. Pompa

35. Elektrownia Jądrowa Zalety: -duża wydajność- niskie ceny uzyskiwanej energii elektrycznej- nie zanieczyszczają środowiska pyłami czy gazami- przy odpowiedniej eksploatacji są prawie zupełnie nieszkodliwe Wady: - wysokie koszty budowy i eksploatacji- trudności z bezpiecznym składowaniem odpadów promieniotwórczych- obawy społeczeństwa o bezpieczeństwo reaktorów atomowych- groźba skażeń w razie awarii przy braku właściwych układów bezpieczeństwa

36. Elektrownia Wodna Elektrownia wodna to zakład przemysłowy zamieniający energię spadku wody na elektryczną. Elektrownie wodne dzieli się na "duże" i "małe", przyjmując, że małe elektrownie wodne (określane skrótem MEW) to te o mocy poniżej 5 MW. Podział ten jest dość umowny (w Skandynawii i Szwajcarii granicą są 2 MW, a w USA 15 MW), ale dość ważny, gdyż MEW są zaliczane do niekonwencjonalnych, odnawialnych i ekologicznych źródeł energii. Natomiast duże elektrownie wodne są tak na świecie rozpowszechnione (15% światowej produkcji energii elektrycznej (2008) ), że traktowane są często jako konwencjonalne źródło energii, a duży stopień ingerencji w środowisko naturalne powstrzymuje wielu badaczy od nazywania dużych elektrowni wodnych ekologicznymi. Wątpliwości te nie dotyczą małych elektrowni wodnych, których wpływ na środowisko jest znikomy.

37. A – zbiornik wodny, B – elektrownia, C – turbina, D – generator, E – pobór wody, F – korytarz wodny, G – linie wysokiego napięcia, H – rzeka

38. Elektrownia Wodna Zalety: - możliwość szybkiego zatrzymywania i uruchamiania elektrowni- sztuczne zbiorniki wodne gromadzą wodę, zmniejszając ryzyko powodzi- małe problemy przy utrzymywaniu i eksploatacji Wady: - deformacja - w pewnym stopniu - krajobrazu naturalnego- duże koszty produkcji i budowy- duży nakład finansowy- konieczność zalania dużych obszarów i przesiedlenia ludzi- lokalne zmiany klimatyczne

39. Elektrownia Szczytowo-pompowa Elektrownia szczytowo-pompowa - zakład przemysłowy, którego zadaniem jest przemiana energii elektrycznej w energię grawitacyjną wody pompowanej do górnego zbiornika oraz proces odwrotny. W elektrowni szczytowo pompowej zamienia się energię elektryczną na energię potencjalną grawitacji poprzez wpompowanie wody ze zbiornika dolnego do górnego w okresie nadwyżki produkcji nad zapotrzebowaniem na energię elektryczną (np. w nocy), a następnie, w godzinach szczytu, następuje odwrócenie procesu. Na tym też opiera się ekonomika działania tych elektrowni. Energia elektryczna jest skupowana w okresie kiedy jest najtańsza, a oddawana do systemu (sprzedawana) w okresie najwyższego zapotrzebowania i za wysoką cenę

40. Elektrownia szczytowo-pompowa Zalety: -energia wody to odnawialne źródło energii-budowanie sztucznych zbiorników pomniejsza ryzyko powodzi-niewielkie koszta eksploatacyjne-pełną moc elektrownia może osiągnąć w kilka minut Wady: -działanie niektórych elektrowni ma wpływ na lokalne zmiany klimatyczne-elektrownie często są zależne od opadów deszczów

41. Elektrownia Słoneczna Do Ziemi dociera promieniowanie słoneczne zbliżone widmowo do promieniowania ciała doskonale czarnego o temperaturze ok. 5700 K. Przed wejściem do atmosfery moc promieniowania jest równa 1367 W/m² powierzchni prostopadłej do promieniowania słonecznego. Część tej energii jest odbijana i pochłaniana przez atmosferę, do powierzchni Ziemi w słoneczny dzień dociera około 1000 W/m²[potrzebne źródło]. Ilość energii słonecznej docierającej do danego miejsca zależy od szerokości geograficznej oraz od czynników pogodowych. Średnie roczne nasłonecznienie obszaru Polski wynosi ok. 4000 MJ*m-2*rok-1 (~1100 kWh*m-2*rok-1) dla powierzchni zorientowanej poziomo[1].

42. Elektrownia Słoneczna Zalety: -ogniwa słoneczne nie wymagają szczególnej konserwacji poza czyszczeniem- ogniwa słoneczne są niezawodne Wady: brak pobierania energii w nocy- wysokie koszty magazynowania energii- stosunkowo wysoka cena ogniw słonecznych- zmienność dobowa i sezonowa promieniowania słonecznego

43. Elektrownia Wiatrowa Elektrownia wiatrowa to zespół urządzeń produkujących energię elektryczną, wykorzystujących do tego turbiny wiatrowe. Energia elektryczna uzyskana z wiatru jest uznawana za ekologicznie czystą, gdyż, pomijając nakłady energetyczne związane z wybudowaniem takiej elektrowni, wytworzenie energii nie pociąga za sobą spalania żadnego paliwa.

44. Elektrownia Wiatrowa Zalety: -nieskomplikowana budowa urządzeń i eksploatacja Wady: -hałas- deformacja - w pewnym stopniu - krajobrazu naturalnego- duże koszty produkcji i budowy- duży nakład finansowy- zapotrzebowanie na wielkie powierzchnie terenu

45. Elektrownia geotermiczna Elektrownia geotermicznainaczej geoelektrownia. Wytwarza prąd elektryczny z energii geotermicznej (ciepło wnętrza Ziemi). Pierwsze elektrownie geotermiczne pracują już w wielu krajach świata, i uzyskują sprawność około 25%. Największe to: The Geysers Fields w USA (908MW) Larderello we Włoszech (420MW) Wairakei w Nowej Zelandii (293MW)

46. Energia Geotermiczna Zalety:-odnawialne źródło energii-można ją wybudować prawie w każdym miejscu na Ziemi-niskie koszta eksploatacji Wady: -wysokie koszta budowy elektrowni i instalacji-łatwo skazić środowisko, wraz z geotermalną energią na powierzchnię Ziemi wydobywa się siarkowodór, duże ilości dwutlenku węgla, sód, potas, rożnego rodzaju chlorkami

47. Pozytywne i negatywne strony w budowie elektrowni atomowej.

48. Elektrownia jądrowa Obiekt przemysłowo-energetyczny (elektrownia cieplna), wytwarzający energię elektryczną poprzez wykorzystanie energii pochodzącej z rozszczepienia jąder atomów, najczęściej uranu (uranu naturalnego lub nieco wzbogaconego w izotop 235U), w której ciepło konieczne do uzyskania pary wodnej, jest otrzymywane z rektora jądrowego.

49. Elektrownie jądrowe na świecie. Najczęściej używanymi reaktorami są reaktory wodne ciśnieniowe PWR (65%) oraz wodne wrzące BWR (22%). W dalszej kolejności wykorzystuje się reaktory ciężko wodne, grafitowe, chłodzone gazem, prędkie i inne.Oprócz reaktorów działających w elektrowniach jądrowych, w 56 krajach świata, działa 250 reaktorów naukowych i eksperymentalnych, które oprócz służenia nauce, wytwarzają radioizotopy szeroko wykorzystywane w medycynie.W światowych wodach i na ich powierzchni pływa 220 reaktorów, które napędzają łodzie podwodne, lotniskowce i lodołamacze. Tylko US Navy może pochwalić się 5400 reaktorolat doświadczenia w tym obszarze. Ponadto małe reaktory jądrowe stanowią źródło energii dla statków kosmicznych i sond.W grudniu 2009 na świecie budowano 53 reaktory o łącznej mocy 50 GWe. Najwięcej w Chinach, Rosji, Indiach i Korei Południowej. W Europie nowe reaktory budują Francja, Finlandia i Słowacja. Kolejnych 136, o łącznej mocy 136 GWe jest w planach.

50. Mity na temat energii jądrowej a) Elektrownie jądrowe szkodzą środowisku naturalnemu. Elektrownie jądrowe mają mniej szkodliwy wpływ na środowisko naturalne niż inne powszechnie wykorzystywane źródła energii - nie wytwarzają gazów cieplarnianych, nie uwalniają do atmosfery żadnych zanieczyszczeń, a odpady, które powstają w trakcie wytwarzania energii są składowane w bezpiecznych miejscach i znajdują się pod ścisłą kontrolą. Często można zaobserwować duże kłęby dymu unoszące się z kominów elektrowni atomowych, jednakże jest to zupełnie nieszkodliwa dla środowiska para wodna, wolna od dodatkowych zanieczyszczeń. Ponadto energetyka jądrowa nie wykorzystuje cennych surowców, które mogłyby być użyte w innych celach. Oprócz tego, na niewielkiej powierzchni są w stanie zapewnić dużą moc.