Ειςαγωγι ςτθν Ενεργειακι Σεχνολογία

Ειςαγωγι ςτθν Ενεργειακι Σεχνολογία Ενζργεια και περιβάλλον Αλεξάνδρα Κατςίρθ Σομζασ Τδατικϊν Πόρων και Περιβάλλοντοσ Εκνικό Μετςόβιο Πολυτεχνείο Ακινα 2010 Περιβαλλοντικζσ επιπτϊςεισ θλεκτρικισ ενζργειασ το ςθμείο εφαρμογισ μπορεί να κεωρθκεί «κακαρι» Π.χ. θλεκτρικά αυτοκίνθτα, θλεκτρικζσ ςυςκευζσ δεν εκλφουν οςμζσ, καυςαζρια ρφπουσ το ςθμείο παραγωγισ απαιτείται θ μετατροπι άλλων μορφϊν ενζργειασ ςε θλεκτρικι ενζργεια, Η διαδικαςία μετατροπισ ζχει απϊλειεσ ενζργειασ με ςθμαντικζσ επιπτϊςεισ ςτο περιβάλλον Ηλεκτρική ενέργεια Ενέργεια κκασσίμο Ε E el in 1

Ανάλυςθ Κφκλου ηωισ Επιπτϊςεισ ςε όλα τα ςτάδια παραγωγισ ενόσ αγακοφ Αλλαγι πρϊτων υλϊν Πιο αποδοτικζσ μζκοδοι παραγωγισ πρϊτων υλϊν και προϊόντων Ανάκτθςθ, ανακφκλωςθ, επαναχρθςιμοποίθςθ υλικϊν και ενζργειασ Είναι ζνα εργαλείο εκτίμθςθσ των περιβαλλοντικϊν επιβαρφνςεων που ςυνδζονται με κάποιο προϊόν, μια διεργαςία ι μια δραςτθριότθτα προςδιορίηοντασ και ποςοτικοποιϊντασ τθν ενζργεια και τα υλικά που χρθςιμοποιοφνται, κακϊσ και τα απόβλθτα που απελευκερϊνονται ςτο περιβάλλον. Πθγι: http://www.nist.gov/mel/msid/dpg/lifecycle.cfm Αρχι διατιρθςθσ μάηασ Η μάηα δεν δθμιουργείται οφτε καταςτρζφεται Σαχφτθτα παραγωγισ μάηασ = 0 Συπικι εφαρμογι ςε τεχνολογικά προβλιματα ι περιβαλλοντικά ςυςτιματα είναι θ ιςορροπία μαηϊν Είςοδοσ μάηασ = ζξοδοσ μάηασ + αποκικευςθ μάηασ Ροι μάηασ ςτο ςφςτθμα Αποκθκευμζνθ μάηα Εκροι μάηασ από το ςφςτθμα 2

Παράδειγμα 1: Ιςορροπία μαηϊν Μια βιομθχανία διακζτει 100 kg/d υγρϊν αποβλιτων ςε μία μικρι λίμνθ. Από μετριςεισ βρζκθκε ότι 1 kg/d διαφεφγει ςτα υπόγεια νερά από τον πυκμζνα τθσ λίμνθσ κα 2 kg/d εξατμίηονται ςτθν ατμόςφαιρα. Να υπολογιςκεί ο βακμόσ ςυςςϊρευςθσ του αποβλιτου ςτθ λίμνθ. Λφςθ Για το ςφςτθμα «λίμνθ» υπάρχει μία είςοδοσ και δφο ζξοδοι. Εφαρμόηοντασ τθσ εξίςωςθ τθσ ιςορροπίασ μαηϊν ζχουμε: 100 kg/d = (1 kg/d + 2 kg/d ) + ρυκμόσ ςυςςϊρευςθσ αποβλιτου Ρυκμόσ ςυςςϊρευςθσ = 100 3 = 97 kg/d Αρχι διατιρθςθσ ενζργειασ Η ενζργεια δεν δθμιουργείται οφτε καταςτρζφεται Σαχφτθτα παραγωγισ ενζργειασ = 0 Περίπλοκθ εφαρμογι ςε τεχνολογικά και περιβαλλοντικά ςυςτιματα λόγω των μετατροπϊν τθσ ενζργειασ ςε διάφορεσ μορφζσ Η ροι ενζργειασ είναι ςτενά ςυνδεδεμζνθ με τθν ροι μάηασ Είςοδοσ ενζργειασ = ζξοδοσ ενζργειασ+ αποκθκευμζνθ ενζργεια Ροι ενζργειασ ςτο ςφςτθμα Αποκθκευμζνθ ενζργεια Εκροι ενζργειασ από το ςφςτθμα 3

Παράδειγμα 2: Εφαρμογι αρχισ διατιρθςθσ ενζργειασ τακμόσ θλεκτροπαραγωγισ παράγει ετθςίωσ 30 εκατομμφρια kw-hr θλεκτρικισ ενζργειασ καίγοντασ κάποιο καφςιμο. Η ςυνολικι ροι ενζργειασ από το καφςιμο ςτο ςτακμό είναι 100 εκατομμφρια kw-hr Άρα θ ςυνολικι ροι ενζργειασ προσ το περιβάλλον με τθ μορφι κερμότθτασ είναι: (100-30) x 10 6 = 70 x 10 6 kw-hr Περιβαλλοντικζσ επιπτϊςεισ ορυκτϊν καυςίμων Ορυκτά καφςιμα προζρχονται από τθν αποςφνκεςθ οργανικισ φλθσ Πετρζλαιο Λικάνκρακεσ, γαιάνκρακεσ (Κωκ, Λιγνίτθσ, τφρφθ) Φυςικό αζριο Αποτελοφνται από άνκρακα (C), υδρογόνο (H), και άλλα ςτοιχεία ςε ίχνθ, όπωσ κείο (S), άηωτο (N), οξυγόνο (O), ςτάχτθ και όταν καίγονται αποδίδουν κερμότθτα Αςφαλτοφχοσ άνκρακασ (κωκ, λικάνκρακασ) Θερμογόνοσ δφναμθ είναι το ποςό τθσ ενζργειασ που αποδίδεται κατά τθν ςτοιχειομετρικι καφςθ μιασ οριςμζνθσ ποςότθτασ καυςίμου, kj/kg ι kcal/kg (1 kcal = 4,184 kj) 4

Πίνακασ 1. Συπικι ςφςταςθ ορυκτϊν καυςίμων υςτατικά καυςίμων Θερμογόνοσ δφναμθ, kj/kg φςταςθ % Αςφαλτ ουχοσ άνκρακ ασ Τποαςφαλτοφ χοσ άνκρακασ Λιγνίτθσ (Πτολεμαϊ δασ) Βενηίνθ Αργο πετρζλαιο Φυςικό αζριο 28.400 19.400 8.455 45.200 42.500 54.400 Άνκρακασ 67 48,2 14.5 87,2 85,6 74,1 Τδρογόνο 5 3,3 12,5 9,7 23,9 Θείο 1,5 0,4 0.5 0,3 2,3 0,0 Άηωτο 1,5 0,7 0,02 1,2 1,7 Οξυγόνο 8,7 11,9-0,8 0,3 τάχτθ 9,8 5,3 5.3-0,1 - Τγραςία 6,7 30,2 62.0-0,3 - Παράδειγμα 3: Εκτίμθςθ ποςότθτασ καυςίμου Θερμοθλεκτρικόσ ςτακμόσ παραγωγισ ενζργειασ ιςχφοσ 500 MW καίει αςφαλτοφχο άνκρακα. Η απόδοςθ μετατροπισ ςε θλεκτρικι ενζργεια είναι 36%. Η τυπικι ετιςια παραγωγι του ςτακμοφ είναι 65% τθσ δυναμικότθτασ. Να εκτιμθκεί θ ετιςια κατανάλωςθ καυςίμου κακϊσ και ποςότθτεσ τζφρασ και κείου που ειςζρχονται με το καφςιμο. Λφςθ 1. Η μζγιςτθ δυναμικότθτα παραγωγισ ενζργειασ του ςτακμοφ είναι: kw hr d 9 500 MW1000 24 365 4,3810 kw - h/yr MW d yr 2. H πραγματικι παραγωγι ενζργειασ είναι 0.65 9 9 4.3810 2.84710 kw - h/yr 5

3. Από τθν εξίςωςθ: Παράδειγμα 3: Λφςθ E E el in 2.84710 kw hr 0.36 E 4. Γνωρίηοντασ ότι 1 watt = 1 joule/sec 9 in E in 7.90810 kw hr 9 E in 9 kw - hr 9 kj - hr sec 13 7.90810 7.90810 3600 2.847 10 kj yr yr sec - yr hr 5. H ενζργεια αυτι κα προκφψει από τθν καφςθ λικάνκρακα με κερμογόνο δφναμθ ΑΘΔ = 28400 kj/kg E in 13 2 9.84710 kj/yr 28400 kj/yr m m 1.00210 kg/yr coal 3. Η ποςότθτα του κείου και τθσ τζφρασ m sulfur m ash.5 100.8 100 coal 9 1.00210 1.5010 kg/yr 1 7 9 1.00210 9.8210 kg/yr 9 7 Ατμοςφαιρικζσ εκπομπζσ κερμοθλεκτρικϊν ςτακμϊν Κφριοι αζριοι ρφποι που εκπζμπονται από κερμοθλεκτρικοφσ ςτακμοφσ είναι: Διοξείδιο του άνκρακα, CO 2 Διοξείδιο του κείου, SO 2 Οξείδια του αηϊτου, NΟ x Κονιορτόσ ι ςωματίδια, PM Εξαρτάται από το μζγεκοσ τθσ μονάδασ και το χρθςιμοποιοφμενο καφςιμο (λιγνίτθσ, φυςικό αζριο) 6

Πίνακασ 2: Εκπομπζσ αερίων ρφπων από μεγάλεσ εγκαταςτάςεισ καφςθσ και Εκνικοί ςτόχοι Εκπομπζσ t/year Τφιςτάμενεσ (2002) τόχοσ 2008-2015 τόχοσ 2016-2017 τόχοσ Μετά το 2018 SO 2 264.410 105.390 105.390 105.390 NO x 68.140 92.120 44.780 44.780 Κονιορτόσ 34.635 18.051 18.051 18.051 Πθγι: Η.Π. 33437/1904/Ε103 (ΦΕΚ Β1634/14-08-2008) Εκνικό ςχζδιο μείωςθσ εκπομπϊν ρφπων από υφιςτάμενεσ μεγάλεσ εγκαταςτάςεισ καφςθσ Πίνακασ 3: υντελεςτζσ εκπομπισ αερίων ρφπων από μεγάλεσ εγκαταςτάςεισ καφςθσ ςφμφωνοι με τθν οδθγία 81/2001/ΕΚ (g/gj) Ρφποσ Ιςχφσ (MW) Λικάνκρακεσ Λιγνίτεσ Πετρζλαιο Diesel Βενηίνθ Φυςικό αζριο SO 2 >500 144 177 112 110 9,5 100-500 720-144 888-177 474-112 469-110 9,5 50-100 720 888 474 469 9,5 NΟ x >500 180 222 112 110 54,5 50-500 216 266 126 124 81,6 Πίνακασ 4: Οριακζσ τιμζσ εκπομπϊν ρφπων (1), mg/nm 3 Ρφποσ Ιςχφσ (MW) Λικάνκρακεσ και γαιάνκρακεσ Πετρζλαιο SO 2 >500 400 400 Φυςικό αζριο Νζεσ εγκαταςτάςεισ 200 (2) 100-500 2000-400 1700-400 35 200 400 (3) 50-100 2000 1700 850 NΟ x >500 500 400 200 200 (2) 50-500 600 450 300 400 (3) Σζφρα >500 50 50 30 (4) 5 50-500 100 50 50 (5) (1) ΚΤΑ 29459/1510 (ΦΕΚ Β992/14-7-2005 Κακοριςμόσ ανωτάτου ορίου εκπομπϊν για οριςμζνουσ ατμοςφαιρικοφσ ρφπουσ ςε ςυμμόρφωςθ με τισ διατάξεισ τθσ οδθγίασ 81/2001/ΕΚ (2) >300 ΜW (3) 100-300 ΜW (4) >100 ΜW (5) 50-100 ΜW 7

Πίνακασ 5: Μζγιςτεσ επιτρεπόμενεσ ςυγκεντρϊςεισ αερίων εκπομπϊν ςε ng/j (1) ςτισ ΗΠΑ Σφποσ καυςίμου SO 2 NO x PM Λικάνκρακασ /Γαιάνκρακασ 520 300 43 Πετρζλαιο 340 129 - Φυςικό αζριο - 86 - (1) ng/j = νανογραμμάρια ρφπου ανά Joule ειςαγόμενθσ ενζργειασ ςτον καυςτιρα. Πίνακασ 6: Εκπομπζσ αερίων ρφπων ςτθν Ευρϊπθ ανάλογα με το τφπο του καυςίμου - 2007 Ρφποσ Αςφαλτοφχοσ άνκρακασ Λιγνίτθσ Βαρφ πετρζλαιο (Νο 6) Diesel Φυςικό αζριο CO 2 (g/gj) 94600 101000 77400 74100 56100 SO 2 (g/gj) 765 1361 1350 228 0.68 NO x (g/gj) 292 183 195 129 93.3 CO (g/gj) 89.1 89.1 15.7 15.7 14.5 Πτθτικά οργανικά (g/gj) 4,92 7,78 3,70 3,24 1,58 Ιπτάμενθ τζφρα (g/gj) 1203 3254 16 1.91 0.1 υνολικόσ όγκοσ καυςαερίων (m 3 /GJ) 360 444 279 276 272 Πθγι: ΕΕΑ technical report No 4/2008 Air pollution from electricity-generating large combustion plants Copenhagen: EEA, 2008 8

χθματιςμόσ διοξειδίου του άνκρακα Αποτελεί το κφριο τελικό προϊόν τθσ τζλειασ καφςθσ του άνκρακα ςφμφωνα με τθν αντίδραςθ: C O 2 CO 2 Αντίςτοιχα από τθν καφςθ του υδρογόνου παράγονται υδρατμοί. Για τθν καφςθ φυςικοφ αερίου, που ιδεατά απεικονίηεται ςαν κακαρό μεκάνιο, ιςχφςει θ αντίδραςθ: CH4 2O2 CO2 2H2O Αντίςτοιχεσ εξιςϊςεισ ιςχφουν για όλα τα ορυκτά καφςιμα εφόςον είναι γνωςτι θ χθμικι τουσ ςφςταςθ Η παραγωγι καυςαερίων υπολογίηεται ςε όρουσ μάηας CO 2 /μονάδα παραγόμενθς ενζργειας και ζτςι είναι δυνατι θ ςφγκριςθ μεταξφ των διάφορων τφπων καυςίμων Παράδειγμα 4: Παραγωγι CO 2 από τθν καφςθ άνκρακα και φυςικοφ αερίου Να υπολογιςτοφν οι εκπομπζσ CO 2 από τθν καφςθ αςφαλτοφχου άνκρακα και φυςικοφ αερίου ανά μονάδα παραγόμενθσ ενζργειασ, με βάςθ τα ςτοιχεία του πίνακα 1. Λφςθ: 1. Από τθν εξίςωςθ καφςθσ του άνκρακα ζχουμε 12+2(16) = 44, Δθλαδι 12 kg άνκρακα παράγουν 44 kg CO 2 2. Ο αςφαλτοφχοσ άνκρακασ ζχει περιεκτικότθτα ςε άνκρακα 67.0% άρα 1 kg ςτερεοφ καυςίμου περιζχει 0,67 kg άνκρακα και παράγει 0,67x44/12 = 2.46 kg CO 2 /kg καυςίμου 3. Κάκε kg ςτερεοφ καυςίμου ζχει κερμογόνο δφναμθ 28400 kj, άρα θ παραγωγι CO 2 ανά kj είναι (CO 2 ) coal = 2,46/28400 = 86,5 x 10-6 kg CO 2 /kj 4. Αντίςτοιχα για το φυςικό αζριο προκφπτει (CO 2 ) gas = 49.9 x 10-6 kg CO 2 /kj 5. Κατά ςυνζπεια το φυςικό αζριο παράγει πολφ λιγότερα καυςαζρια ανά kj κερμογόνου δφναμθσ και ςυγκεκριμζνα 49,9 x 10-6 /98,5 x 10-6 = 0,58 9

Παράδειγμα 5: Παραγωγι SO 2 κερμοθλεκτρικοφ ςτακμοφ Να υπολογιςτοφν οι εκπομπζσ SO 2 από το κερμοθλεκτρικό ςτακμό του παραδείγματοσ 3. Να λθφκεί υπόψθ ότι το 97% του περιεχόμενου κείου ςτο καφςιμο μετατρζπεται ςε SO 2. Να ςυγκρικεί θ εκπομπι με το επιτρεπόμενο όριο του πίνακα 5. Λφςθ: 1. Από τθν εξίςωςθ καφςθσ του κείου ζχουμε S + O 2 = SO 2 32+2(16) = 64 Δθλαδι 32 kg κείου παράγουν 64 kg SO 2 2. Ο αςφαλτοφχοσ άνκρακασ ζχει περιεκτικότθτα ςε κείο 1,5% άρα 1 kg ςτερεοφ καυςίμου περιζχει 0.015 kg κείου και παράγει 0,97 x 0.015 x 64/32 = 0,0291 kg SO 2 /kg καυςίμου 3. Η ετιςια παραγωγι SO 2 είναι = 0,0291 x 1.002 x 10 9 = 2,91 x 10 7 kg SO 2 /year 4. Η ςυγκεκριμζνθ μονάδα χρθςιμοποιεί 1,002 x 10 9 kg/year καφςιμα με κερμογόνο δφναμθ 2,85 x 10 13 kj /year. Εκφράηοντασ το αποτζλεςμα ςε όρουσ εκπομπζσ ανά μονάδα ενζργειασ ειςαγόμενου καυςίμου ζχουμε (SO 2 )/E in = 0.0291 x 1.002 x 10 9 /2.85 x 10 13 = 1.02 x 10-6 kg SO 2 /kj = 1.02 x 10-6 x 10 9 ng/j = 1020 ng/j 5. Κατά ςυνζπεια οι εκπομπζσ κείου υπερβαίνουν το επιτρεπόμενο όριο των 520 ng/j και κα απαιτθκεί αποκείωςθ του καυςίμου πριν τθ χριςθ του. χθματιςμόσ τζφρασ Βαςικι πρόςμιξθ των ςτερεϊν ορυκτϊν καυςίμων είναι αδρανι, άκαυςτα ςυςτατικά ι τζφρα. Η τζφρα περιζχει ίχνθ ςιδιρου, πυριτίου και βαρζων μετάλλων Σο πετρζλαιο και το φυςικό αζριο δεν περιζχουν ςτάχτθ Η ςτάχτθ διαφεφγει με τα αζρια καφςιμα, ωσ ιπτάμενθ τζφρα (flyash) ι κονιορτόσ Η τζφρα ςυλλζγεται από τα θλεκτροςτατικά φίλτρα 10

Παράδειγμα 6: Εκπομπζσ ιπτάμενθσ τζφρασ κερμοθλεκτρικοφ ςτακμοφ Να υπολογιςτεί ο βακμόσ απόδοςθσ των θλεκτροςτατικϊν φίλτρων που κα εγκαταςτακοφν ςτο ςτακμό του παραδείγματοσ 3 ϊςτε να επιτυγχάνεται το όριο PM του πίνακα 4 για νζεσ εγκαταςτάςεισ (13 ng/j). Να κεωρθκεί ότι το 80% τθσ τζφρασ διαφεφγει με τα καυςαζρια ενϊ το 20% ςυλλζγεται ωσ ςτερεό απόβλθτο (ςχιμα 1). Λφςθ 1. Ιπτάμενθ τζφρα είναι το 80% τθσ ςυνολικισ τζφρασ του ειςερχόμενου καυςίμου: 0,80 x 9,82 x 10 7 kg/year = 7.856 x 10 7 kg/year 2. Η εκπομπζσ ανά μονάδα ενζργειασ: 7.856 x 10 7 kg/year /2.85 x 10 13 kj/year = 2.76 x 10-6 kg/kj = 2760 ng/j 3. Ο απαιτοφμενοσ βακμόσ απόδοςθσ των φίλτρων είναι Ε = (2760 13)/2760 x 100 = 99.53% χιμα 1. χθματικό διάγραμμα τζφρασ Εκπομπζσ Ηλεκτροςτατικό φίλτρο Βακμόσ απόδοςθσ? Ειςαγόμενθ τζφρα με το καφςιμο Καυςτιρασ καυςίμου Ιπτάμενθ τζφρα τερεό υπόλειμμα 11

χθματιςμόσ οξειδίων του αηϊτου (ΝΟ x ) Σα οξείδια του αηϊτου ςυνίςτανται κυρίωσ από μονοξείδιο του αηϊτου (ΝΟ) και διοξείδιο του αηϊτου (ΝΟ 2 ). Σο διοξείδιο του αηϊτου ζχει χρϊμα καφεκόκκινο και είναι τοξικό ςε πολφ υψθλζσ ςυγκεντρϊςεισ. ε χαμθλότερεσ ςυγκεντρϊςεισ, όπωσ αυτζσ ςτθν ατμόςφαιρα αςτικϊν περιοχϊν προκαλεί ερεκιςμοφσ του αναπνευςτικοφ, πχ βρογχίτιδα. Κατά τθν καφςθ των ςτερεϊν καυςίμων ςε υψθλζσ κερμοκραςίεσ παράγεται ΝΟ, κυρίωσ από το άηωτο που περιζχεται ςτο καφςιμο και το οξυγόνο του αζρα. το ΝΟ, εκλυόμενο ςτθν ατμόςφαιρα οξειδϊνεται ςταδιακά από το ατμοςφαιρικό οξυγόνο ςε ΝΟ 2 Η ςτοιχειομετρία ςχθματιςμοφ των ΝΟ x είναι πολφπλοκθ γι αυτό ςυνικωσ θ εκτίμθςθ τθσ ποςότθτασ ςτο καυςαζρια γίνεται με μετριςεισ.` Άλλεσ επιπτϊςεισ του κφκλου ηωισ Επιπτϊςεισ κατά τθν εκςκαφι των κοιταςμάτων (ςυνικωσ επιφανειακι ) Ρφπανςθ νερϊν, αλλαγι τοπίου, ςυςςϊρευςθ ςτείρων, κακιηιςεισ Επιπτϊςεισ των αγωγϊν μεταφοράσ φυςικοφ αερίου Διαρροζσ Επιπτϊςεισ από τισ γραμμζσ μεταφοράσ του θλεκτρικοφ ρεφματοσ Αιςκθτικι όχλθςθ, θλεκτρομαγνθτικά κφματα 12

Περιβαλλοντικζσ επιπτϊςεισ άλλων μορφϊν ενζργειασ Μορφι ενζργειασ Γεωκερμία Βιομάηα Ηλιακι Αιολικι Ενζργεια από κφματα Επιπτώςεισ Εκπομπζσ υδρόκειου; Σοπικζσ ςειςμικζσ δονιςεισ; Θόρυβοσ,; Χριςεισ γθσ; Μεγάλεσ εκτάςεισ γθσ; οικολογικζσ ςυνζπειεσ; Απϊλεια βιοποικιλότθτασ; Αυξθμζνθ χριςθ λιπαςμάτων; Εκπομπζσ αερίων κατά τθ ςοδειά και τθ μετατροπι Μεγάλεσ εκτάςεισ γθσ; Προβλθματικι διάκεςθ των χρθςιμοποιθμζνων κυττάρων Μεγάλεσ εκτάςεισ γθσ; Αιςκθτικι όχλθςθ; Ηλεκτρομαγνθτικζσ παρεμβολζσ; Επιπτϊςεισ ςτα πουλιά Αιςκθτικι όχλθςθ; Παρεμβολζσ ςτθ ναυςιπλοΐα; Επιπτϊςεισ ςτθν κυκλοφορία του νεροφ με αντίκτυπο ςτθν ποιότθτα του νεροφ ; Διαταράξεισ του οικοςυςτιματοσ Ζργο, κερμότθτα και ενζργεια Σο ζργο και θ κερμότθτα είναι μορφζσ ενζργειασ Θερμότθτα είναι θ ενζργεια που μεταφζρεται από ζνα ςϊμα ςτο άλλο λόγω διαφοράσ κερμοκραςίασ Ζργο είναι θ ενζργεια που απαιτείται για τθν ανφψωςθ ενόσ φορτίου ι τθ μεταφορά μιασ μάηασ ενάντια ςε μια αντίςταςθ Σο ζργο μπορεί να μετατραπεί πλιρωσ ςε κερμότθτα ενϊ μόνο ζνα μζροσ τθσ κερμότθτασ μπορεί να μετατραπεί ςε ζργο (2 οσ Νόμοσ Θερμοδυναμικισ) Ο θλεκτριςμόσ είναι μορφι ενζργειασ με τθν ζννοια του ζργου 13

Ζνταςθ, Ηλεκτρικό δυναμικό, ιςχφσ και αντίςταςθ Ηλεκτρικό ρεφμα, Ι, είναι θ ροι θλεκτρονίων δια μζςου ενόσ αγωγοφ, (φορτίο ανά μονάδα χρόνου) Σο Ηλεκτρικό δυναμικό, V, είναι το ζργο που παράγεται κατά τθ μετακίνθςθ μοναδιαίου θλεκτρικοφ φορτίου από το ςθμείο αυτό ωσ το άπειρο, (ζργο ανά μοναδιαίο φορτίο) Η ιςχφσ, W, είναι το γινόμενο του θλεκτρικοφ δυναμικοφ επί τθν ζνταςθ του ρεφματοσ (ζργο ανά μονάδα χρόνου) H Ενζργεια, Ε, είναι το γινόμενο τθσ ιςχφοσ επί το χρόνο Θεμελιϊδεισ μθχανιςμοί που προκαλοφν κίνθςθ θλεκτρονίων και άρα θλεκτρικό ρεφμα Κινθτιριοσ μθχανιςμόσ Ηλεκτρομθχανικόσ Ηλεκτροχθμικόσ Φωτοβολταϊκόσ Θερμοθλεκτρικόσ Θερμοϊονικόσ Πιεηοθλεκρικόσ Αρχι λειτουργίασ Κίνθςθ αγωγοφ ςε κατεφκυνςθ κάκετθ προσ το μαγνθτικό πεδίο Δφο ανόμοιοι αγωγοί βυκιςμζνοι ςε θλεκτρολφτθ, Διζγερςθ θλεκτρονίων ςε θμιαγωγοφσ με βομβαρδιςμό φωτονίων από το θλιακό φωσ ι άλλθ πθγι φωτόσ Διαφορά κερμοκραςίασ μεταξφ τθσ ςυμβολισ και των ελεφκερων άκρων δφο ανόμοιων μετάλλων Θζρμανςθ αγωγϊν υψθλισ κερμοκραςίασ Πίεςθ που αςκείται ςε οριςμζνα κρυςταλλικά ορυκτά χιμα 2 Μπαταρίεσ, fuel cells 14

Ηλεκτρομθχανικζσ γεννιτριεσ ρεφματοσ Σο κφριο ηθτοφμενο είναι ο μθχανιςμόσ περιςτροφισ του πθνίου μζςα ςτο μαγνθτικό πεδίο ϊςτε να δθμιουργθκεί το θλεκτρικό ρεφμα χιμα 2α Σα θλεκτρόνια κινοφνται κάκετα προσ τθν κατεφκυνςθ του μαγνθτικοφ πεδίου και τθ γραμμικι ταχφτθτα περιςτροφισ του πθνίου Κακϊσ θ ταχφτθτα του πθνίου αλλάηει διεφκυνςθ κακϊσ περιςτρζφεται, αλλάηει και θ κατεφκυνςθ τθσ ροισ του ρεφματοσ και ζτςι παράγεται το εναλλαςςόμενο ρεφμα Η ςυχνότθτα με τθν οποία το ρεφμα αλλάηει διεφκυνςθ εξαρτάται από τθν ταχφτθτα περιςτροφισ του πθνίου, Αυτι είναι 60 κφκλοι ανά sec (60 Hertz) ςτθν Αμερικι και 60 Hertz ςτθν Ευρϊπθ και άλλα μζρθ του κόςμου Οι εμπορικζσ γεννιτριεσ περιλαμβάνουν μεγάλο αρικμό πθνίων ικανϊν να παράγουν πολφ υψθλζσ τάςεισ (Volt). Ζνα μζροσ τθσ παραγόμενθσ ενζργειασ χρθςιμοποιείται για τθ δθμιουργία του μαγνθτικοφ πεδίου Οι γραμμζσ μεταφοράσ μεταφζρουν το ρεφμα ςε υψθλι τάςθ ςτουσ τοπικοφσ ςτακμοφσ διανομισ όπου θ τάςθ μεταςχθματίηεται ςτα 220 V για χριςθ ςτισ αςτικζσ καταναλϊςεισ. τρόβιλοι (τουρμπίνεσ) και πθγζσ ενζργειασ Η τουρμπίνα παρζχει το μθχανιςμό και τθν ενζργεια για τθν περιςτροφι του πθνίου Μία ςχθματικι τουρμπίνα φαίνεται ςτο ςχιμα 3α Η κινθτιρια δφναμθ μπορεί να είναι νερό (υδροθλεκτρικά), αζρασ (ανεμογεννιτριεσ) ι ατμόσ (κερμοθλεκτρικά) ι καυςαζριο Οι μοντζρνοι ατμοςτρόβιλοι που κινοφνται με υπζρκερμο ατμό είναι πολφπλοκεσ καταςκευζσ ςχιμα 3β Ο υπζρκερμοσ ατμόσ είναι τουλάχιςτον 100 φορζσ πιο αποδοτικόσ από το νερό Οι υδρατμοί που παράγονται ςτουσ λζβθτεσ με υψθλι κερμοκραςία και υψθλι πίεςθ διοχετεφονται πάνω ςτα πτερφγια του τροχοφ, όπου θ κερμικι τουσ ενζργεια μετατρζπεται ςε κινθτικι. Ακολοφκωσ οι υδρατμοί περνοφν διαδοχικά από δεφτερο και τρίτο ατμοςτρόβιλο που αρχίηουν και αυτοί να περιςτρζφονται. Οι ατμοςτρόβιλοι αυτοί είναι εφαρμοςμζνοι ςτον ίδιο κεντρικό άξονα ζτςι που θ περιςτροφικι τουσ κίνθςθ προςτίκεται ς` αυτόν. Ο ατμόσ μπορεί να παραχκεί με τθ χριςθ μεγάλθσ ποικιλίασ καυςίμων 15

Ενεργειακό περιεχόμενο ατμοφ Σο ενεργειακό περιεχόμενο ι ενκαλπία εξαρτάται από τθ κερμοκραςία και τθν πίεςθ του ατμοφ Εναλλακτικά μπορεί να χρθςιμοποιθκεί ο όροσ ειδικι κερμότθτα, c p που είναι θ κερμότθτα που απαιτείται για να αυξθκεί θ κερμοκραςία μιασ μοναδιαίασ μάηασ κατά 1 C. Όταν μία μάηα m υφίςταται μια μεταβολι κερμοκραςίασ από T 1 ςε T 2 τότε θ μεταβολι τθσ ενκαλπίασ εκφράηεται από τθ ςχζςθ: H 2 H 1 = m c p (T 2 - T 1 ) Σο μζγεκοσ h = H/m ονομάηεται ειδικι ενκαλπία και είναι ιδιότθτα τθσ κάκε ουςίασ Η μεταβολι τθσ ειδικισ ενκαλπίασ μιασ ουςίασ είναι ευκζωσ ανάλογθ τθσ μεταβολισ τθσ κερμοκραςίασ h 2 h 1 = c p (T 2 - T 1 ). Ενεργειακό περιεχόμενο ατμοφ τθν πίεςθ των 101,33 kpa (ατμοςφαιρικι) ςε κερμοκραςία 100 C θ ειδικι ενκαλπία του νεροφ είναι 419,1 kj/kg. Κατά τθν εξάτμιςθ του νεροφ θ κερμοκραςία παραμζνει ςτακερι αλλά θ ειδικι ενκαλπία αυξάνεται ςε 2676 kj/kg, όπου 2257 είναι θ λανκάνουςα κερμότθτα εξάτμιςθσ kj/kg. Μόλισ ολοκλθρωκεί θ εξάτμιςθ θ κερμοκραςία του ατμοφ αρχίςει να αναβαίνει και παράλλθλα θ ειδικι ενκαλπία του. Κορεςμζνο υγρό είναι θ κατάςταςθ του νεροφ μόλισ αρχίςει θ εξάτμιςθ, με ενκαλπία h f ενϊ κορεςμζνοσ ατμόσ είναι θ κατάςταςθ του ατμοφ μόλισ ολοκλθρωκεί θ εξάτμιςθ και θ αντίςτοιχθ ενκαλπία είναι h g Γενικά 1 kg υπερκερμου ατμοφ ςτουσ 560 C και ςε πίεςθ 15 MPa ζχει ενζργεια ίςθ με 3472,1 kj/kg που είναι 7000 φορζσ μεγαλφτερθ από τθν ενζργεια που παράγει 1 kg νεροφ ςε ζνα τυπικό υδροθλεκτρικό ζργο. Σιμζσ τθσ ειδικισ ενκαλπίασ ςτουσ παρακάτω πίνακεσ http://www.engineeringtoolbox.com/saturated-steam-properties-d_101.html 16

Πίνακασ 7: Ενκαλπία υπζρκερμου ατμοφ(kj/kg) Pressure (bar) Saturation Temperature ( o C) Temperature ( o C) Saturation 200 250 300 350 400 450 15 198.3 2792 2796 2925 3039 3148 3256 3364 20 212.4 2799 2904 3025 3138 3248 3357 30 233.8 2809 2858 2995 3117 3231 3343 40 250.3 2801 2963 3094 3214 3330 Μετατροπι ενκαλπίασ ςε ζργο Η μετατροπι τθσ κερμικισ ενζργειασ ςε μθχανικι δεν μπορεί να ζχει 100% απόδοςθ (2 οσ Νόμοσ Θερμοδυναμικισ) Για τθ μεγιςτοποίθςθ του ζργου που «αποςπάται» από τον ατμό με τθ βοικεια του ςτροβίλου απαιτείται θ αφξθςθ τθσ ενκαλπίασ του ατμοφ με τθν αφξθςθ τθσ κερμοκραςίασ και τθσ πίεςθσ Σα όρια πίεςθσ και κερμοκραςίασ ειςόδου του ατμοφ περιορίηονται από τον τρόπο και το υλικό καταςκευισ του ςτροβίλου και των πτερυγίων Ωσ προσ τθ κερμοκραςία εξόδου περιορίηεται από τθν ανάγκθ να μθν γίνει υγροποίθςθ του ατμοφ γιατί τότε επζρχεται ταχεία διάβρωςθ του ςτροβίλου 17

Ιδεατι απόδοςθ μετατροπισ κερμικισ ενζργειασ ςε μθχανικι Κφκλοσ Carnot Η μζγιςτθ κεωρθτικι απόδοςθ μετατροπισ κερμικισ ενζργειασ ςε μθχανικι εξαρτάται από τισ απόλυτεσ κερμοκραςίεσ ειςόδου T και εξόδου του νεροφ ςτο περιβάλλον, T 0. η max = 1 T 0 /T Για τα δεδομζνα του παραδείγματοσ 7 ιςχφει Θερμοκραςία ατμοφ ςτθν είςοδο: 450 + 273 = 723 Κ Θερμοκραςία ατμοφ ςτθν ζξοδο: 20 + 273 = 293 Κ η max = 1 (293/723) = 0,5948 ή 59,5% Παράδειγμα 7: Απόδοςθ ενόσ ιδεατοφ ςυςτιματοσ ανοιχτοφ κφκλου Ατμόσ ειςζρχεται ςε ατμοςτρόβιλο ςε κερμοκραςία 450 C και πίεςθ 15 Μpa και εξζρχεται ςαν κορεςμζνοσ ατμόσ. Σι μζροσ τθσ ειςερχόμενθσ ενζργειασ αποςπάται από το ςτρόβιλο? Λφςθ 1. Από τον πίνακα 7 θ ειδικι ενκαλπία του ειςερχόμενου ατμοφ είναι 3364 kj/kg και του εξερχόμενου (100 C είναι 2675 kj/kg). 2. H ενέργεια ποσ αποσπά ο στρόβιλος είναι : Ε στροβ = h in h out = 3364-2675 = 689 kj/kg 3. Σο ποςοςτό τθσ αρχικισ ενζργειασ είναι Ε στροβ / h in =689/3364 = 0,2048 ή 20,48% 18

Ο κφκλοσ του Rankine Η απόδοςθ ενόσ ατμοςτροβίλου μπορεί να αυξθκεί ςθμαντικά με τθ χριςθ κλειςτοφ κυκλϊματοσ νεροφ με ζνα ςυμπυκνωτι που επιτυγχάνει ψφξθ του νεροφ μετά τθν ζξοδο από το ςτρόβιλο (ςχιμα 4). Εξ αιτίασ τθσ υποπίεςθσ που δθμιουργείται ςτο ςυμπυκνωτι (ςχιμα 5 α ), θ κερμοκραςία ςτθν ζξοδο του ςτροβίλου πζφτει κάτω από τουσ 100 C χωρίσ να επζλκει υγροποίθςθ των ατμϊν. Ο κφκλοσ του Rankine εκτόσ από το ςτρόβιλο και τον ςυμπυκνωτι, περιλαμβάνει ακόμα, ζνα λζβθτα για τθν παραγωγι του υπζρκερμου ατμοφ. Η ειςερχόμενθ ενζργεια που παρζχεται από το καφςιμο ςυμβολίηεται με E in και θ αντίςτοιχθ κερμότθτα που παρζχεται με Q in. Ο κφκλοσ του Rankine - ςυνζχεια Σο τελευταίο ςυςτατικό του κφκλου είναι θ αντλία που αντλεί τον υγροποιθμζνο ατμό ςτον λζβθτα υπό υψθλι πίεςθ. Η αντλία καταναλϊνει ζνα μικρό μζροσ τθσ παραγόμενθσ ενζργειασ. Ο βακμόσ απόδοςθσ ενόσ κφκλου Rankine δίνεται από τθν ακόλουκθ ςχζςθ, όπου E elec θ παραγόμενθ θλεκτρικι ενζργεια (αφοφ ζχει αφαιρεκεί θ ενζργεια τθσ αντλίασ): η cycle = E elec /Qin Για το ςυνολικό βακμό απόδοςθσ κα πρζπει να λθφκεί υπόψθ και θ απόδοςθ του boiler, η boiler ςτθ μετατροπι τθσ ενζργειασ του καυςίμου ςε κερμικι. Οι ςθμερινοί λζβθτεσ ζχουν απόδοςθ 88% H ςυνολικι απόδοςθ του ςτακμοφ, η gross, ιςοφται με η gross = η cycle x η boiler 19

Παράδειγμα 8: Απόδοςθ ατμοθλεκτρικοφ ςτακμοφ Η ςυνολικι δυναμικότθτα ενόσ ατμοθλεκτρικοφ ςτακμοφ είναι 500 MW. Ο ςτακμόσ τροφοδοτείται με αςφαλτοφχο άνκρακα με ρυκμό 47,5 kg/s. Σο νερό ειςζρχεται ςτον λζβθτα ςαν κορεςμζνο νερό με πίεςθ 15 Mpa και εξζρχεται από το λζβθτα ςαν υπζρκερμοσ ατμόσ με πίεςθ 15 Mpa και κερμοκραςία 450 C. Η παροχι του νεροφ είναι 642 kg/s. Να υπολογιςτοφν (α) Ο βακμόσ απόδοςθσ του λζβθτα και (β) ο βακμόσ απόδοςθσ του κφκλου του Rankine και (γ) ο ολικόσ βακμόσ απόδοςθσ. Λφςθ παραδείγματοσ 8: 1. Η ειςαγόμενθ ενζργεια του καυςίμου ςτο ςφςτθμα είναι: E in = m fuel (HV) = (47.5 kg/s)(28400 kj/kg) = 1,349 x 10 6 kj/s 2. Η ενζργεια που μεταφζρεται ςτον ατμό είναι Q in = m ατμού (h out h in ) Η ενκαλπία του ειςερχόμενου νεροφ για πίεςθ 15000 kpa είναι: h in = h f = 1610 kj/s Η ενκαλπία του εξερχόμενου ατμοφ για πίεςθ 15000 kpa και κερμοκραςία 560 είναι h out = 3472,1 kj/s Q in = (642)(3472,1-1611) = 1,195 x 10 6 kj/s 3. Άρα θ απόδοςθ του λζβθτα είναι: η boiler = Q in / E in = 1,195 x 106 / 1,349 x 106 kj/s = 0,8856 ή 88,6% 4. Η απόδοςθ του κφκλου του Rankine η cycle λαμβάνοντασ υπόψθ ότι 1MW = 1000 kj/s είναι: η cycle = E elec /Q in = 500,000 / 1,195 x 106 = 0.4184 ή 41,84% 5. Ο ςυνολικόσ βακμόσ απόδοςθσ είναι η gross = η cycle x η boiler = 0,4184 x 0,8856 = 0,371 ή 37,1% 20

Μζτρα για τθ μείωςθ των επιπτϊςεων ςτο περιβάλλον Τπάρχουν τρεισ προςεγγίςεισ ςτο πρόβλθμα 1. Εφαρμογι τεχνολογιϊν απομάκρυνςθσ των ρφπων από τα απόβλθτα πριν τθ διάκεςθ τουσ ςτο περιβάλλον ( end of pipe approach) Ουςιϊδθσ μζκοδοσ με ευρεία εφαρμογι 2. Εφαρμογι «πράςινων» τεχνολογιϊν για τθν αφξθςθ τθσ απόδοςθσ τθσ παραγωγισ ενζργειασ και ςυνεπϊσ τθ μείωςθ του μεγζκουσ ι τθσ ζκταςθσ των επιπτϊςεων Εφαρμογι μόνο ςε νζεσ εγκαταςτάςεισ 3. Εφαρμογι «κακαρότερων» μορφϊν ενζργειασ ι τεχνολογιϊν Ανανεϊςιμεσ πθγζσ Η περίπτωςθ ενόσ κερμοθλεκτρικοφ ςτακμοφ που καίει λιγνίτθ Σεχνολογίεσ ελζγχου εκπομπϊν SO 2 NΟ x Ιπτάμενθ Σζφρα Θερμότθτα Τγροί ρφποι Σζφρα και ςτερεά απόβλθτα Εικόνεσ ολοκλθρωμζνθσ εγκατάςταςθσ παραγωγισ θλεκτρικισ ενζργειασ (ςχιμα 9, ςχιμα 10, ςχιμα 11) 21

Ζλεγχοσ εκπομπϊν ςωματιδίων (τζφρασ) Ηλεκτροςτατικό φίλτρο EPS(Electrostatic precipitator) χιμα 6 Αρχι λειτουργίασ: Ηλεκτρικό πεδίο ςυνεχοφσ ρεφματοσ εφαρμόηεται μεταξφ ενόσ θλεκτρικοφ ςφρματοσ και δφο παράλλθλων οριηοντίων πλακϊν που αιωροφνται ςτθ ροι του αζρα - χιμα 7 Σα ςωματίδια τθσ τζφρασ βομβαρδίηονται με θλεκτρόνια και αποκτοφν αρνθτικό θλεκτρικό φορτίο Σα φορτιςμζνα ςωματίδια ζλκονται από τισ κετικά φορτιςμζνεσ πλάκεσ όπου και ςυγκρατοφνται Κατά περιόδουσ το θλεκτρικό πεδίο μειϊνεται και τα ςωματίδια πζφτουν ςτον κωνικό πυκμζνα του φίλτρου όπου και ςυλλζγονται Σα εμπορικά φίλτρα περιζχουν μεγάλο αρικμό παράλλθλων πλακϊν για τθν αφξθςθ τθσ απόδοςθσ Απόςταςθ 20-30 cm Βακμόσ απόδοςθσ > 99,9% Υψοσ 3-10 m Απόδοςθ θλεκτροςτατικοφ φίλτρου Η απόδοςθ του φίλτρου η EPS μπορεί να εκφραςτεί ωσ mpm, out ESP 1 mpm, in όπου: m PM, out = θ μάηα των ςωματιδίων που εξζρχονται m PM, in = θ μάηα των ςωματιδίων που ειςζρχονται Η απόδοςθ δίνεται από τθ ςχζςθ: 1,667 A n A 1 1 w G ln όπου: ESP 1 e 1 G w ESP Α = θ ςυνολικι επιφάνεια των πλακϊν (m 2 ) G = θ παροχι των καυςαερίων (m 3 /s) w = θ ταχφτθτα κακίηθςθσ των ςωματιδίων (κάκετα προσ τθ ροι των καυςαερίων) (m/s) n = ςυντελεςτισ που εξομοιϊνει τα φυςικά ςωματίδια προσ ςφαιρικά =0.60 22

Παράδειγμα 9: Τπολογιςμόσ επιφάνειασ θλεκτροςτατικϊν φίλτρων Ο ςτακμόσ του παραδείγματοσ 3 κα πρζπει να εγκαταςτιςει θλεκτροςτατικά φίλτρα απόδοςθσ 99,53% προκειμζνου να ςυμμορφωκεί με τα όρια για τα ςωματίδια (παράδειγμα 6). Να υπολογιςκεί θ απαιτοφμενθ επιφάνεια των φίλτρων αν θ ροι των καυςαερίων είναι 750 m 3 /s και το w = 0.28 m/s Λφςθ Η απαιτοφμενθ επιφάνεια μπορεί να υπολογιςτεί από τθ ςχζςθ: A 1 1 ln G w 1 A 58,67 ESP 1,667 1 0.28 3 2 s/m 750m /s 44.000 m 1 ln 1 0,9953 Άρα θ απαιτοφμενθ επιφάνεια είναι 44.000 1,667 58,67 m/s 1 Ζλεγχοσ διοξειδίου του κείου Ο κφριοσ παραγωγόσ διοξειδίου του κείου είναι τα ςτερεά ορυκτά καφςιμα και το αργό πετρζλαιο (πίνακασ 1) Αν θ απαιτοφμενθ μείωςθ είναι μικρι, μπορεί να επιτευχκεί με αλλαγι του καυςίμου Εναλλακτικά κα πρζπει να εγκαταςτακοφν μονάδεσ αποκείωςθσ των καυςαερίων Η διαδικαςία που ακολουκείται περιλαμβάνει τον καταιονιςμό μίγματοσ νεροφ με υδράςβεςτο ςτο ρεφμα των καυςαερίων ςε μια ςυςκευι που ονομάηεται πλυντρίδα (Scrubber). Σο διοξείδιο του κείου απομακρφνεται ςφμφωνα με τθν ακόλουκθ αντίδραςθ. Μια μικρι ποςότθτα οξυγόνου ειςάγεται ςτο μίγμα για το ςχθματιςμό του γφψου Ο βακμόσ απόδοςθσ τθσ αντίδραςθσ κυμαίνεται ςτθν πράξθ από 95-99% 1 CaCO 2H O O CO CaSO. 2H O SO 2 3 2 2 2 4 2 2 Τδράςβεςτοσ Γφψοσ 23

Παράδειγμα 10 χεδιαςμόσ μονάδασ αποκείωςθσ καυςαερίων Ο ςτακμόσ του παραδείγματοσ 3 κα πρζπει να εγκαταςτιςει μονάδα αποκείωςθσ για τθ μείωςθ των εκπομπϊν κείου κατά 95%. Ή ποςότθτα τθσ υδραςβζςτου που κα απαιτθκεί κα είναι κατά 3% αυξθμζνθ ςε ςχζςθ με τθ ςτοιχειομετρικι. Να υπολογιςτοφν οι ετιςιεσ εκπομπζσ SO 2 μετά τθν εφαρμογι των μζτρων και θ απαιτοφμενθ ποςότθτα υδραςβζςτου ετθςίωσ. Λφςθ 1. Από το παράδειγμα 5 γνωρίηουμε ότι οι ςθμερινζσ εκπομπζσ SO 2 ανζρχονται ςε 2,91 x 10 7 kg SO 2 /year. Η ποςότθτα του SO 2 που κα απομακρυνκεί και οι εκπομπζσ ςτα καυςαζρια κα είναι: 0,95 x 2,91 x 10 7 = 2,765 x 10 7 kg SO 2 /year kg SO 2 /year 0,05 x 2,91 x 10 7 = 1,46 x 10 6 kg SO 2 /year kg SO 2 /year 2. Από τθν ςτοιχειομετρία τθσ αντίδραςθσ προκφπτει ότι απαιτείται 1 mol Ca για κάκε mol SO 2. Άρα ςε λόγουσ μάηασ ζχουμε: mcaco mol Ca 100 kg CaCO 1.03 SO mol SO 2 64 kg SO m 2 2 3. Η απαιτοφμενθ μάηα υδραςβζςτου είναι m CaCO 3 3 3 7 7 1,6094 2,765 10 4,4510 kg CaCO 3 / year kg CaCO 1,6094 kg SO 2 3 Χειριςμόσ τζφρασ Μεγάλεσ ποςότθτεσ τζφρασ, από τον πυκμζνα του λζβθτα και ιπτάμενθ τζφρα ςυλλζγονται από τουσ ςτακμοφσ παραγωγισ. 130 εκατ. τόνοι ςτθν Αμερικι από τουσ 460 ΘΑ 10 εκατ. τόνοι ςτθν Ελλάδα Σα κφρια ςυςτατικά τθσ τζφρασ είναι το διοξείδιο του πυριτίου και το οξείδιο του αςβεςτίου Αρχικά θ τζφρα ςυλλζγεται ςε λίμνεσ κατακράτθςθσ και αφοφ αποξθρανκεί μεταφζρεται ςε χϊρουσ απόκεςθσ Σα τελευταία χρόνια ζχουν ερευνθκεί πολλοί τρόποι για τθν επαναχρθςιμοποίθςθ τθσ τζφρασ αν ςυςτατικό του τςιμζντου (ΦΕΚ 551/2007 ορίηει τισ προδιαγραφζσ) κυροδζματα για μεγάλεσ δομικζσ καταςκευζσ (Φράγματα, τοίχοι υψθλοφ βάρουσ κτλ) κυροδζματα όπωσ π.χ. τφπου New Jersey, ςκυροδζματα για οδοποιία Προ-καταςκευαςμζνα προϊόντα όπωσ π.χ. κυβόλικοι διάςτρωςθσ πεηοδρομίων, πάςςαλοι, ςωλινεσ, υλικά γλαςτρϊν κ.τ.λ. τακεροποίθςθ εδαφϊν, βάςεων και υπό-βάςεων δρόμων Τποςτθρικτικά αναχϊματα με διάφορεσ τεχνικζσ τθν Ελλάδα το ποςοςτό επαναχρθςιμοποίθςθσ δεν ξεπερνά το 10% 24

χιμα 2: Απλι γεννιτρια θλεκτρικοφ ρεφματοσ Πθγι: Introduction to Engineering and the Environment, E.S. Rubin, McGraw-Hill, 2001. χιμα 2 α χθματικι διάταξθ γεννιτριασ 25

χιμα 3α - χθματικι διάταξθ ςτροβίλου Πθγι: Introduction to Engineering and the Environment, E.S. Rubin, McGraw-Hill, 2001 χιμα 3β φγχρονοσ αεριοςτρόβιλοσ χιμα 4: Ο κφκλοσ του Rankine 26

χιμα 5: Ο κφκλοσ του Rankine χιμα 5α: υμπυκνωτισ χιμα 6: Βελτιωμζνοσ κφκλοσ Rankine 27

χιμα 7: Ηλεκτροςτατικά φίλτρα Πθγι: widyaprasetya.blogspot.com χιμα 8: Αρχι λειτουργίασ θλεκτροςτατικϊν φίλτρων Πθγι: Introduction to Engineering and the Environment, E.S. Rubin, McGraw-Hill, 2001 28

χιμα 9: χθματικι διάταξθ ατμοθλεκτρικοφ ςτακμοφ παραγωγισ θλεκτρικισ ενζργειασ Πθγι: Introduction to Engineering and the Environment, E.S. Rubin, McGraw-Hill, 2001 χιμα 10: Απεικόνιςθ ατμοθλεκτρικοφ ςτακμοφ παραγωγισ θλεκτρικισ ενζργειασ Πθγι: power4georgians.com 1 Cooling tower 8 Surface condenser 15 Coal hopper 22 Combustion air intake 2 Cooling water pump 9 Int/diate pressure steam turbine 16 Coal pulverizer 23 Economiser 3 transmission line (3-phase) 10 Steam Control valve 17 Boiler steam drum 24 Air preheater 4 Step-up transformer (3 -phase) 11 High pressure steam turbine 18 Bottom ash 25 Precipitator 5 Electrical generator (3-phase) 12 Deaerator 19 Superheater 26 Induced draught (draft) fan 6 Low pressure steam turbine 13 Feedwater heater 20 Forced draught (draft) fan 27 Flue gas stac 7 Condensate pump 14 Coal conveyor 21 Reheater 29

χιμα 11: Απεικόνιςθ ατμοθλεκτρικοφ ςτακμοφ παραγωγισ θλεκτρικισ ενζργειασ 30