2. Podstawowe definicje i jednostki w energetyce

2.
Podstawowe definicje i jednostki w energetyce
energia uŜytkowa – energia potrzebna człowiekowi do
podtrzymywania Ŝycia i rozwijania aktywności; wyróŜnia się następujące postacie energii uŜytkowej:
-
energia chemiczna Ŝywności i paszy,
-
ciepło,
-
światło,
-
praca mechaniczna
-
dźwięk
-
energia chemiczna materiałów (surowce energetyczne i paliwa przetworzone)
energia pierwotna – energia czerpana z przyrody w postaci
odnawialnej i nieodnawialnej
energia odnawialna – energia promieniowania słonecznego,
energia wodna, energia geotermiczna, energia wiatru, energia maremotoryczna (energia fal i pływów) i maretermiczna
(energia cieplna mórz i oceanów), energia biomasy;
jej zasoby nie zmniejszają się mimo korzystania z nich
energia nieodnawialna – energia chemiczna paliw stałych,
ciekłych i gazowych oraz energia paliw rozszczepialnych;
jej zasoby ulegają wyczerpywaniu w miarę ich wykorzystywania
1
Schemat przemian energii
Energia pierwotna
Przetwarzanie energii na postacie pochodne
Wtórne nośniki energii
Przesyłanie
i przetwarzanie ostateczne w odbiornikach
energetycznych
Energia uŜytkowa
2
Źródła energii pierwotnej (surowce energetyczne)
1.)
paliwa pierwotne (organiczne):
• węgiel kamienny
• węgiel brunatny
• ropa naftowa
• gaz ziemny
2.)
paliwa jądrowe:
uran
tor
1.)
energia promieniowania słonecznego
2.)
energia wiatrowa
3.)
energia wodna
4.)
energia geotermalna (energia gorącej wody i pary z
wnętrza Ziemi)
5.)
energia fal i pływów
6.)
energia cieplna mórz i oceanów
7.)
torf
8.)
drewno
9.)
biomasa
Uwaga: Obecnie ciągle jeszcze zasadniczym rodzajem wykorzystywanej energii jest
3
praca:
A[J]
energia – charakteryzuje stan ciała pod względem jego zdolności do wykonywania pracy [ J ]
moc:
P=A/t [W]
podstawowa jednostka energii: 1 J = 1 W • 1 s
(A=P•t)
inne stosowane jednostki energii:
kWh (1 kWh = 1000 W • 3600 s = 3.6 MJ)
t p.u. – tona paliwa umownego
t o.e. – tona oleju ekwiwalentnego
1 t p.u. = 29.3076 GJ = 8.141 MWh = 0.7 t o.e.
1 t o.e. = 41.86 GJ = 11.6278 MWh = 1.4286 t p.u.
Wartość opałowa : ilość energii jaką moŜna praktycznie uzyskać przy spalaniu paliw.
Paliwo umowne : wysokowartościowy węgiel o wartości opałowej 29.3 GJ / t
Wielokrotności jednostek :
exa
peta
tera
giga
mega
kilo
hekto
deka
E
P
T
G
M
k
h
d
10 18
10 15
10 12
10 9
10 6
10 3
10 2
10 1
4
10
36
[J]
1033
10
27
10
24
21
10
1PJ=10
1TJ=10
Energia słoneczna kierowana
na Ziemię w ciągu doby
1,49*10 J
ZuŜycie energii pierwotnej
na świecie w 1978r.
2,86*10 J
ZuŜycie energii pierwotnej
w Polsce w 1983r.
4,9*10 J
32
22
20
18
18
15
12
1GJ=10
9
1MJ=106
1kJ=10
3*10 J
30
10
1EJ=10
Energia wypromieniowana
przez Słońce w ciągu doby
3
-1
1J
1t paliwa umownego
2,93*10 J
Roczna ilość energii
w Ŝywności na 1M
4*10 J
10
9
1 kilowatogodzina
3,6*10 J
1 kaloria
4,184J
1 dŜul = 1W * 1s
6
1J
Wartości energii spotykane na świecie
5
η
1,0
Wielka prądnica w elektrowni
Wielki kocioł parowy
DuŜy silnik elektryczny
0,9
0,8
0,7
0,6
Kotłownia c.o. opalana gazem ziemnym
Akumulator samochodowy
Mały silnik elektryczny
Kotłownia c.o. opalana węglem
0,5
Piec węglowy indywidualny
Największa sprawność elektrowni cieplnej
0,4
Silnik wysokopręŜny (Diesel)
Średnia sprawność elektrowni w Polsce
0,3
Silnik gaźnikowy (Otto)
0,2
0,1
Świetlówka
Lokomotywa parowa
śarówka oświetleniowa
0
Sprawności urządzeń energetycznych
6