Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zdalne modelowanie i walidacja projektów hybrydowych instalacji fotowoltaicznych wspomaganych ogniwami paliwowymi

Grzesiak W., Maćków P., Maj T., Radziemska E., Grzesiak P.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2013

|

Vol. 54, nr 6

62-64

PL

W artykule zaprezentowano opracowany i wykonany w Instytucie Technologii Elektronowej wielofunkcyjny demonstrator systemu, który pozwala na zdalne modelowanie, monitorowanie i walidację projektów hybrydowych instalacji fotowoltaicznych wspomaganych ogniwami paliwowymi oraz prowadzenie różnorodnych eksperymentów i badań naukowych. Dostępność do systemu za pośrednictwem sieci Ethernet lub GSM pozwala również na zdalne prowadzenie prac praktycznie z dowolnego miejsca, w którym zapewniony jest dostęp do sieci internetowej lub komórkowej. Zastosowanie w systemie większości komponentów wyposażonych w interfejs RS 232 pozwala na pełny jego monitoring oraz zdalną zmianę ich nastaw. Precyzyjny multimetr cyfrowy wyposażony w 20 kanałowy skaner pozwala na szybkie, dogodne i częste zbieranie informacji o pracy systemu oraz na ich archiwizację. Zastosowane rozwiązania dają możliwość korzystania z systemu przez użytkowników zewnętrznych.

EN

The paper presents developed and manufactured at the Institute of Electron Technology multi-functional system demonstrator that enables the modeling, monitoring and validation of hybrid photovoltaic projects supported by fuel cells, as well as conducting experiments and research. Availability of the system via Ethernet or GSM allows conducting remote work wherever there is access to the internet. The use of the system components, most of which are equipped with an RS-232 interface, allows for complete remote monitoring and settings change. Precise digital multimeter with a 20-channel scanner offers a convenient way to collect data during operation of the system and provides storage. Anticipated result of research it to allow sharing system capabilities with external users.

2

Automatyzacja procesu obliczeń efektywności różnych termodynamicznych wariantów pracy układów ORC

Lewandowski W.M., Pyś T., Radziemska E., Ryms M.

Postępy Nauki i Techniki

|

2011

|

nr 10

99-112

PL

Artykuł poświęcony jest opisowi możliwości automatyzacji podstawowych obliczeń w procesie projektowania instalacji na bazie układów ORC. Już na etapie początkowym projektu niezbędne jest prawidłowe oszacowanie możliwości związanych z parametrami źródła dostępnej energii oraz dokonanie wyboru odpowiednich wariantów pracy układów. Każdorazowe wykonywanie schematycznego procesu obliczeń w stosunku do każdego spośród dużej ilości potencjalnych, dostępnych na rynku, czynników roboczych może być nie tylko czasochłonne ale też problematyczne, ze względu na dużą różnorodność baz czynników, poziomów odniesienia ich parametrów oraz konieczność poszukiwań w różnych źródłach. Istniejące aktualnie na rynku oprogramowanie zoptymalizowane jest pod kątem podstawowego dotychczas zadania jakim były obliczenia stosowane w chłodnictwie. Istnieje zatem realne zapotrzebowanie na oprogramowanie zoptymalizowane pod kątem układów ORC, pozwalające w szybki i prosty sposób ocenić parametry takie jak sprawność projektowanego układu, parametry potrzebne do doboru wymienników, skraplaczy, czy turbin. Zaprezentowany program obliczeniowy ORCcalc ma w założeniu być odpowiedzią na to zapotrzebowanie. Dzięki zastosowaniu oprogramowania można zaoszczędzić czas i efektywniej przeprowadzać analizę wielu wariantów jednocześnie, biorąc jako kryterium np. sprawność projektowanego układu.

EN

The article describes a potential possibility of automating the calculation process in ORC-based system design. At an early stage of the project it is necessary to correctly estimate the values associated with parameters of the available energy sources and the selection of appropriate options of the working system. Performing the schematic calculation process for every potential working fluid available on the market may not only be time-consuming but also may prove difficult because of a wide range of fluid databases, their performance benchmarking and a necessity of a wide-spread search. The software currently existing on the market is optimized for basic tasks implemented in the calculation of cooling processes. Therefore, there is need for an ORC-optimized software, allowing quick and easy evaluation of parameters such as efficiency of the proposed system, the parameters needed for the selection of heat exchangers, condensers, and turbines. The ORCcalc software presented in this manuscript is a response to this demand. The use of this software allows time-saving and an effective analysis of many configurations simultaneously, choosing different criteria i.e. efficiency of the proposed system.

3

Modern methods of thermochemical biomass conversion into gas, liquid and solid fuels

Lewandowski W., Radziemska E., Ryms M., Ostrowski P.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2011

|

Vol. 18, nr 1

39-47

EN

Biomass utilization through direct- or co-combustion with coal, based on coal, hydrogen and oxygen compounds’ chemical energy conversion into heat in boilers, is simultaneously the cheapest and - according to experts - economically least effective solution. In case of heat and electricity production in cogeneration process in biomass fueled heat and power stations (wood, straw, energetic plants, RDF etc), investment costs are little higher, but considering fluidized combustion, combined heat and power (CHP) cogeneration systems, combined heating cooling and power generation (CHCP) trigeneration systems, ORC systems etc. the efficiency increases as well as the economical and ecological effects improve. Therefore, the most effective economical, and technical alike, methods of biomass conversion are: partial oxidation, gasification, thermal decomposition (pyrolisis) and biocarbonization processes. This paper includes review of present modern technologies taking advantage of these processes in gas, liquid and solid fuels production.

PL

Wykorzystanie biomasy do produkcji ciepła w procesach bezpośredniego spalania lub współspalania z węglem, polegające na konwersji zawartej w niej energii chemicznej związków węgla, wodoru i tlenu w energię cieplną w kotłach, jest najtańszym, lecz - zdaniem wielu ekspertów - najmniej efektywnym i ekonomicznie najmniej opłacalnym rozwiązaniem. W przypadku łącznej produkcji energii cieplnej i elektrycznej w elektrociepłowniach opalanych biomasą (drewnem, słomą, surowcem z plantacji energetycznych, RDF-em itd.) nakłady inwestycyjne są trochę wyższe, ale dzięki spalaniu fluidyzacyjnemu, kogeneracyjnym układom skojarzonym, trigeneracji, układom ORC itd. sprawność konwersji rośnie, a także poprawia się efekt ekonomiczny i ekologiczny. Najkorzystniejszą jednak zarówno z punktu widzenia ekonomicznego, jak i technicznego metodą przetworzenia biomasy jest jej częściowe utlenienie, zgazowanie i piroliza, pod kątem produkcji paliw płynnych, z ewentualnym wykorzystaniem syntezy Fischer-Tropscha, uwodornienia i hydrokrakingu w odniesieniu do produktów termicznego rozkładu biomasy. Niniejszy artykuł zawiera przegląd obecnie stosowanych, nowoczesnych technologii wykorzystujących te procesy do produkcji biopaliw gazowych, ciekłych i stałych.

4

Obróbka chemiczna, termiczna oraz laserowa w recyklingu ogniw i modułów fotowoltaicznych z krystalicznego krzemu

Radziemska E., Ostrowski P., Cenian A., Sawczak M.

Proceedings of ECOpole

|

2010

|

Vol. 4, No. 1

181--185

PL

W ostatnich latach systemy fotowoltaiczne stają się bardzo popularne na całym świecie jako korzystne dla środowiska rozwiązanie problemów energetycznych. Zagadnienie zagospodarowania zużytych elementów systemów fotowoltaicznych, których ilość w przyszłości może być znaczna, nie zostało do tej pory opracowane. Konieczne jest znalezienie optymalnej metody recyklingu i ponownego wykorzystania wycofanych z użycia elementów składowych systemów PV. W artykule przedstawiono wybrane sposoby prowadzenia recyklingu zużytych lub uszkodzonych modułów i ogniw fotowoltaicznych oraz praktyczne wyniki prac eksperymentalnych z wykorzystaniem metod: chemicznych, termicznych oraz techniki laserowej. Opisano wady i zalety stosowanych technik, pomocne przy optymalizowaniu metody recyklingu dla zastosowań komercyjnych. Proces recyklingu modułów PV wymaga zastosowania dwóch zasadniczych etapów: separacji ogniw PV i oczyszczania ich powierzchni. W procesie separacji ogniwa wchodzące w skład modułu PV zostają rozdzielone w efekcie zastosowania procesów termicznych lub chemicznych. W następnej fazie ogniwa poddaje się procesowi, w którym usuwa się niepożądane warstwy: antyrefleksyjną, metalizację oraz złącze n-p, aby uzyskać podłoże krzemowe, nadające się do powtórnego zastosowania. Etap oczyszczania powierzchni krzemowych ogniw PV prowadzono z zastosowaniem obróbki chemicznej oraz techniki laserowej.

EN

In recent years, photovoltaic power generation systems have been gaining unprecedented attention as an environmentally beneficial method to solve the energy problem. From the economic point view the pure silicon, which can be recapture from the used cells, is the most important material due to its cost and shortage. In the article selected methods of used or damaged module and cells recycling and experimental results are presented. Advantages and disadvantages of these techniques are described, what could be helpful during the optimization of the method. The recycling process of PV module consists of two main steps: separation of cells and its refining. During the first step cells are separated due to the thermal or chemical methods usage. Next, the separated cells are refining. During this process useless layers are removed: antireflection, metallization and p-n junction layer, for silicon base - ready to the next use - gaining. This refining step was realized with the use of chemical and laser treatment as well.

5

Nowoczesne metody termochemicznej konwersji biomasy w paliwa gazowe, ciekłe i stałe

Lewandowski W. M., Radziemska E., Ryms M., Ostrowski P.

Proceedings of ECOpole

|

2010

|

Vol. 4, No. 2

453--547

PL

Wykorzystanie biomasy do produkcji ciepła w procesach bezpośredniego spalania lub współspalania z węglem, polegające na konwersji zawartej w niej energii chemicznej związków węgla, wodoru i tlenu w energię cieplną w kotłach, jest jednocześnie najtańszym, lecz - zdaniem wielu ekspertów - najmniej efektywnym i ekonomicznie najmniej opłacalnym rozwiązaniem. W przypadku łącznej produkcji energii cieplnej i elektrycznej w elektrociepłowniach opalanych biomasą (drewnem, słomą, surowcem z plantacji energetycznych, RDF-em itd.) nakłady inwestycyjne są trochę wyższe, ale dzięki spalaniu fluidyzacyjnemu, kogeneracyjnym układom skojarzonym, trigeneracji, układom ORC itd. sprawność konwersji rośnie, a także poprawia się efekt ekonomiczny i ekologiczny. Najkorzystniejszą jednak, zarówno z punktu widzenia ekonomicznego, jak i technicznego, metodą przetworzenia biomasy jest jej częściowe utlenienie, zgazowanie i piroliza pod kątem produkcji paliw płynnych, z ewentualnym wykorzystaniem syntezy Fischer-Tropscha, uwodornienia i hydrokrakingu w odniesieniu do produktów termicznego rozkładu biomasy. Niniejszy artykuł zawiera przegląd obecnie stosowanych, nowoczesnych technologii wykorzystujących te procesy do produkcji biopaliw gazowych, ciekłych i stałych.

EN

Biomass utilization through direct- or co-combustion with coal, based on coal, hydrogen and oxygen compounds’ chemical energy conversion into heat in boilers, is simultaneously the cheapest and - according to experts - economically least effective solution. In case of heat and electricity production in cogeneration process in biomass fueled heat and power stations (wood, straw, energetic plants, RDF etc.), investment costs are little higher, but considering fluidized combustion, combined heat and power (CHP) cogeneration systems, combined heating cooling and power generation (CHCP) trigeneration systems, ORC systems etc. the efficiency increases as well as the economical and ecological effects improve. Therefore, the most effective economical, and technical alike, methods of biomass conversion are: partial oxidation, gasification, thermal decomposition (pyrolisis) and biocarbonization processes. This paper includes review of present modern technologies taking advantage of these processes in gas, liquid and solid fuels production.

6

Badania właściwości fizykochemicznych kopolimeru pod kątem recyklingu modułów fotowoltaicznych

Radziemska E., Ostrowski P., Janik H., Leszkowski K., Sielicki P.

Proceedings of ECOpole

|

2010

|

Vol. 4, No. 1

187--192

PL

Ogniwa fotowoltaiczne zamyka się w warstwach ochronnych, chroniących je przed szkodliwym oddziaływaniem atmosferycznym. Proces umieszczania ogniw PV w warstwie ochronnej określa się mianem laminowania modułu. Obecnie w procesie laminowania ogniw wykorzystuje się tworzywa sztuczne, polimery (termoplasty). Najczęściej stosowany jest do tego celu kopolimer etylenu z octanem winylu (EVA), który wytwarzany jest w postaci cienkiej folii o grubości nieprzekraczającej kilkuset mikrometrów. Chroni on ogniwa przed szkodliwym oddziaływaniem czynników atmosferycznych. W celu przeprowadzenia recyklingu - odzyskania i powtórnego zastosowania krzemu, z którego wytworzono ogniwa PV - należy oddzielić je z warstw ochronnych. Przed recyklingiem ogniw PV konieczny jest zatem proces umożliwiający delaminację (oddzielenie) ogniw od kopolimeru EVA. W celu opracowania wydajnego i taniego procesu delaminowania wyeksploatowanych, uszkodzonych lub niespełniających wymagań jakościowych modułów PV przeprowadzono badania właściwości fizycznych, chemicznych i mechanicznych tego kopolimeru. Rozważono dwa sposoby usuwania warstwy EVA z ogniw PV: obejmujące procesy chemiczne oraz termiczne.

EN

Solar cell modules employ ethylene vinyl-polymer acetate (EVA) as a sealant. It is used in the form of foil of the thickness less than several hundred micrometers. The process of fixing cells in the protective layer is called encapsulation. To fulfil the recycling process of silicon for the second use during the production of solar modules, cells have to be released from the EVA layer - the degradation of copolymer is needed. The protective layer has to fulfil several basic functions. These include providing structural support and physical isolation of the solar cells, to maintain electrical isolation and to be highly transparent in a selected spectral region, according to the cell technology used. For the devising of efficient and cheap method for EVA degradation, the examination of the copolymer properties was carried out with the special attention given to the optical and mechanical properties. Two methods of EVA layer were considered: with the use of chemical and thermal treatment.

7

Technika MPPT sposobem maksymalizacji wykorzystania energii elektrycznej generowanej przez moduły fotowoltaiczne

Grzesiak W., Radziemska E.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 5

42-49

PL

Wprowadzenie techniki MPPT (Maximum Power Point Tracking) w systemach fotowoltaicznych umożliwia zwiększenie efektywności przetwarzania energii słonecznej w elektryczną. Technika ta polega na wprowadzeniu do instalacji fotowoltaicznej stosownej, sterowalnej przetwornicy DC/DC, która w połączeniu z odpowiednim algorytmem bądź algorytmami wyszukiwania punktu mocy maksymalnej zapewnia odpowiednie dopasowanie energetyczne modułów PV do obciążenia. W pracy przedstawiono zagadnienia teoretyczne związane z tą problematyką oraz zaprezentowano zastosowania techniki MPPT zwłaszcza w regulatorach ładowania przeznaczonych do autonomicznych systemów PV. Przedstawiono również możliwości badawcze i osiągnięcia autorów związane z tą tematyką.

EN

The introduction of MPPT (Maximum Power Point Tracking) techniques in solar photovoltaic systems enables to increase the efficiency of solar energy conversion into electricity. In the existing MPPT schemes a controllable DC/DC converter is introduced, which in combination with suitable algorithms for maximum power point searching provides adequate fitting of PV modules' power to the load. The paper presents the theoretical issues related to this problem and the application of MPPT technology, especially for charge controllers for stand alone PV systems. Also the research abilities and achievements of authors associated with this topic have been presented.

8

Badania eksperymentalne wpływu częściowego zacierania modułu fotowoltaicznego na generowaną moc elektryczną

Radziemska E., Piekarska K., Grzesiak W.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 6

175-178

PL

Zacienienie wpływa znacząco na parametry pracy modułu fotowltaicznego. Kiedy część modułu jest zacieniona, niektóre ogniwa są spolaryzowane w kierunku zaporowym i zachowują się jak obciążenie, a nie jak generator. Miękkie źródła zacienienia, takie jak konary drzew, elementy konstrukcyjne budynku czy kominy, które rozpraszają i załamują światło, znacząco ograniczają ilość promieniowania, docierającego do powierzchni modułu, podczas gdy twarde źródła, znajdujące się bezpośrednio na powierzchni (odchody ptaków, śnieg, liście) zatrzymują światło całkowicie. W literaturze nie ma wielu doniesień na temat charakterystyk komercyjnie produkowanych modułów fotowoltaicznych, pracujących w warunkach częściowego zacienienia. W artykule przedstawiojno wyniki badań eksperymentalnych, ze szczególnym uwzględnieniem wpływu natężenia padającego promieniowania oraz częściowego zacienienia, uzyskanego poprzez zacienianie różnych części modułu, na generowaną moc elektryczną. Przedstawiono wyniki obliczeń spadku mocy maksymalnej dla niektórych konfiguracji zacienienia.

EN

Photovoltaic modules are very sensitive to shading. When a part of photovoltaic module is shaded some of its cells become reverse biased, acting as loads instead of generators.The soft sources of shading (tree branch, roof vent, chimney or other item from which shadow is diffuse or dispersed) significantly reduce the amount of light reaching the cells of the module. Hard sources of shading obstructions, sitting directly on the top of the glass (bird droppings, snow, leafs) stop light reaching the cells.There is still a lack of information related to the behaviour of commercial photovoltaic modules operating in case of partial shading. In the experiments it has been stressed the influence of the irradiation and the amount of shaded cells by shading different portions of the cells. As an example, a calculation of power loses has been performed for some confogurationg of shaowing. It can be observed that power losses can change from 19% (1/4 of the celi completely shaded) to 60% (9 cells completely shaded).

9

Analiza możliwości wytwarzania energii elektrycznej w instalacjach fotowoltaicznych w warunkach klimatycznych polski północnej

Radziemska E., Meler P., Rosińska A.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 5

32-36

PL

W pracy przedstawiono wyniki analizy wielomiesięcznych danych pomiarowych ze stacji fotowoltaicznej i meteorologicznej z systemem nadążnym, zainstalowanej na dachu budynku Chemii C Politechniki Gdańskiej. Celem analizy było określenie potencjalnych możliwości generowania energii elektrycznej za pomocą modułów fotowoltaicznych w warunkach geograficznych Polski Północnej poprzez: obliczenie energii padającego promieniowania słonecznego w roku pomiarowym dla miasta Gdańska oraz wyznaczenie ilości energii elektrycznej, jaką można uzyskać przy pomocy instalacji modułów fotowoltaicznych z monokrystalicznego i polikrystalicznego krzemu z systemem nadążnym w warunkach geograficznych Gdańska.

EN

In this paper the long-term analysis of the Sun tracking photovoltaic system performance is presented. The system, located on the roof of a four-storey building, was designed and built at the Gdansk University of Technology in 2005. The amount of absorbed solar radiation energy and energy generated by the photovoltaic system strongly depends on the incident angle of the solar radiation, therefore an automatic two axes mechanism, by means of a computer controlled electric drive, was designed. The required value of the angle of slope and the surface azimuth angle of the tracking modules' surfaces have to be calculated continuously. Global irradiation and produced electrical energy in the form of monthly and yearly sums was measured and analysed for the horizontal and optimally inclined modules. The ambient temperature and wind velocity was continuously monitored as well. For the aim of comparison results of mentioned above calculations were presented for the nominal power system of 1 kWp.

10

Chemical, thermal and laser processes in recycling of photovoltaic silicon solar cells and modules

Radziemska E., Ostrowski P., Cienian A., Sawczak M.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2010

|

Vol. 17, nr 3

385-391

EN

In recent years, photovoltaic power generation systems have been gaining unprecedented attention as an environmentally beneficial method to solve the energy problem. From the economic point of view the pure silicon, which can be recapture from the used cells, is the most important material due to its cost and shortage. In the paper selected methods of used or damaged module and cells recycling and experimental results are presented. Advantages and disadvantages of these techniques are described, what could be helpful during the optimization of the method. The recycling process of PV module consists of two main steps: separation of cells and its refining. During the first step cells are separated due to the thermal or chemical methods usage. Next, the separated cells are refining. During this process useless layers are removed: antireflection, metallization and p-n junction layer, for silicon base - ready to the next use - gaining. This refining step was realized with the use of chemical and laser treatment as well.

PL

W ostatnich latach systemy fotowoltaiczne stają się bardzo popularne na całym świecie jako korzystne dla środowiska rozwiązanie problemów energetycznych. Zagadnienie zagospodarowania zużytych elementów systemów fotowoltaicznych, których ilość w przyszłości może być znaczna, nie zostało do tej pory opracowane. Konieczne jest znalezienie optymalnej metody recyklingu i ponownego wykorzystania wycofanych z użycia elementów składowych systemów PV. W artykule przedstawiono wybrane sposoby prowadzenia recyklingu zużytych lub uszkodzonych modułów i ogniw fotowoltaicznych oraz praktyczne wyniki prac eksperymentalnych z wykorzystaniem metod: chemicznych, termicznych oraz techniki laserowej. Opisano wady i zalety stosowanych technik, pomocne przy optymalizowaniu metody recyklingu dla zastosowań komercyjnych. Proces recyklingu modułów PV wymaga zastosowania dwóch zasadniczych etapów: separacji ogniw PV i oczyszczania ich powierzchni. W procesie separacji ogniwa - wchodzące w skład modułu PV - zostają rozdzielone w efekcie zastosowania procesów termicznych lub chemicznych. W następnej fazie ogniwa poddaje się procesowi, w którym usuwa się niepożądane warstwy: antyrefleksyjną, metalizację oraz złącze n-p, aby uzyskać podłoże krzemowe, nadające się do powtórnego zastosowania. Etap oczyszczania powierzchni krzemowych ogniw PV realizowano z zastosowaniem obróbki chemicznej oraz techniki laserowej.

11

Systematic and Selection Criteria for ORC System Working Fluid Used for a Determined Amount of Excessive Energy

Lewandowski W., Radziemska E., Ryms M., Kubski P.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2010

|

Vol. 17, nr 11

1493-1503

EN

Increasing the efficiency of technological processes is considered as an important element of sustainable development concept in the decrease in greenhouse gas emissions and renewable energy utilization. The following paper reaches out against the market demands, showing ways of contributing into this trend. In technological processes, waste heat energy is often an unsolved problem. Attempts of utilizing that heat, especially in petrochemical industry, have come across many problems, such as low egzergy level, great dispersement, wide parameter range and the cost-efficiency of potential modernization. One of promising technologies of utilizing this heat is through Organic Rankine Cycle (ORC) system implementation. The following paper shows a global approach into the problem of achieving maximum efficiency of ORC. A complex review of thermodynamic fluids, available for use in ORC has been prepared, the fluids has been described in terms of temperature source range, safety of use, price and environmental impact. Guidelines in designing ORC, based on experience in introducing unconventional solutions in industry, are described. According to the results acquired, choosing these installations for excessive heat utilization enables not only an increase in efficiency of technological processes but also elevates the proecological image of the company.

PL

Poprawa sprawności energetycznej procesów technologicznych stanowi obecnie – obok ograniczenia emisji gazów cieplarnianych i wykorzystania alternatywnych źródeł do produkcji energii – najważniejszy element idei zrównoważonego rozwoju. Niniejsza praca wychodzi naprzeciw rynkowym oczekiwaniom. wskazując możliwości wpisania się w ten trend. W procesach technologicznych ciepło odpadowe stanowi nie zawsze do końca rozwiązany problem. Zagospodarowanie tego ciepła. szczególnie w przemyśle rafineryjnym i petrochemicznym, napotyka na wiele trudności związanych z niską egzergią, znacznym rozproszeniem, dużym zróżnicowaniem parametrów i opłacalnością potencjalnej modernizacji. Jedną z obiecujących technologii utylizacji tego ciepła jest zastosowanie układu ORC. Niniejsza praca przedstawia globalne podejście do problemu uzyskania optymalnej sprawności układów ORC. z uwzględnieniem sprawności termodynamicznej. Przeprowadzono kompleksowy przegląd czynników termodynamicznych. możliwych do zastosowania w układzie ORC ze względu na zakres temperatury źródeł, bezpieczeństwo, cenę i ochronę środowiska. Stanowi ona zbiór ogólnych wytycznych przy wykorzystaniu literatury przedmiotu i doświadczenia badawczego zdobytego przy projektowaniu dla zakładów przemysłowych niekonwencjonalnych rozwiązań dotyczących zagospodarowania zasobów energii odpadowej. Jak się oczekuje. wykorzystanie instalacji do zagospodarowania energii odpadowej zapewni nie tylko poprawę wydajności procesów technologicznych. ale również poprawi proekologiczny wizerunek przedsiębiorstwa.

12

Nowa metoda regeneracji modułów fotowoltaicznych z amorficznego krzemu

Grzesiak W., Radziemska E.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2009

|

R. 85, nr 11

129-131

PL

Efekt degradacyjny Staeblera-Wrońskiego powoduje spadek sprawności ogniw fotowoltaicznych z amorficznego krzemu do 40% wartości początkowej. Stosunkowo skuteczną metodą regeneracji modułów z amorficznego krzemu jest metoda termiczna, polegająca na podgrzewaniu czynnej substancji fotowoltaicznej modułu do określonej temperatury w ciągu określonego czasu. Oba te ostatnie parametry nie zostały jak dotąd zoptymalizowane zarówno z racji nowości idei, jak i braku skutecznie i racjonalnie działającego oprzyrządowania. Przedsięwzięcia techniczne i wysiłki zainicjowane niniejszym opracowaniem mają na celu wytyczyć ramy termicznej metody regeneracyjnej modułów PV, odsłonić jej perspektywy i ograniczenia.

EN

Photoconductivity and dark conductivity of a-Si:H decrease as a result of prolonged exposure to light. This effect, discovered by Staebler and Wronski, is reversible and the original conductivities could be recovered by annealing. The process of annealing can be performed by application of small flat heaters above the surface of modules. This way a substantial regeneration degree of degraded modules efficiency can be achieved. The degree of efficiency recovery is a function of temperature and time of exposure to heating. Thermal annealing of modules at lower temperature (90 ÷ 110oC) is possible. This annealing process lasts at least 12 – 15 hours. The method looks to be energetically efficient and practically applicable.

13

Zagospodarowanie proszku krzemowego odzyskanego w procesach produkcji recyklingu uszkodzonych ogniw fotowoltaicznych

Radziemska E., Ostrowski P.

Proceedings of ECOpole

|

2009

|

Vol. 3, No. 1

191--197

PL

Krystaliczny krzem pozostaje nadal dominującym materiałem do produkcji ogniw fotowoltaicznych na całym świecie. Uwzględniając takie czynniki, jak: straty w procesie wzrostu kryształu, straty na etapie topnienia, straty podczas mielenia, odrzuty na etapie kontroli jakości produktu, około 70% stanowi użyteczny materiał. Przyjmując straty, powstające podczas cięcia na płytki na poziomie 35%, ilość odpadu krzemowego w postaci proszku wynosi 8,6 Gg rocznie. Proszek krzemowy, który można odzyskać z wyeksploatowanych, zużytych czy mechanicznie uszkodzonych ogniw i modułów fotowoltaicznych z krystalicznego krzemu, może znacząco zwiększyć ilość obecnie wykorzystywanego odpadu krzemowego w postaci proszku, powstającego przy cięciu. Obecnie wyeksploatowane i zużyte moduły PV trafiają na składowiska komunalne. Od kilku już lat rozwój rynku fotowoltaicznego utrzymuje się na poziomie 30% rocznie. Energetyczne urządzenia fotowoltaiczne projektowane są na 25-30-letni okres eksploatacji i po tym okresie staną się opadem nie tyle groźnym dla środowiska, co zawierającym cenne materiały, między innymi aluminium, srebro i dużej czystości krzem. W artykule przedstawiono wyniki analizy proszku krzemowego różnego pochodzenia i wskazano możliwości technologiczne zagospodarowania proszku krzemowego: jako podstawowego surowca do produkcji nowych ogniw fotowoltaicznych, jako dodatku do stali stopowych, poprawiających ich właściwości mechaniczne (twardość, wytrzymałość na rozciąganie, udarność) oraz jako materiału do wytwarzania ceramiki, z proszków niemetali.

EN

Crystalline silicon continues to be the dominant material for PV production worldwide. Two of the main issues for the silicon photovoltaic industry there are need to solve are: the cost per watt of power generated and the energy payback for PV systems. This cost could be considerably reduced if losses in the sawing process could be reduced or the silicon waste powder (kerf) could be reused, what required special, cost-effective technology. Allowing for factor such as: crystal growth yield loss, unusable melt scrap, grinding losses and recycling of single crystal rejects as feedstock for the PV industry, it is estimated that about 70% of produced silicon represents valuable PV material. Estimating sawing kerf loss produced by wafering silicon ingots on the level of 35%, the amount of silicon waste is about 8,6 Gg p.a. Significant share, which could be in the nearest future carried in to the silicon waste powder, is silicon powder from the recycled solar cells and modules. Within the last few years a strong growth of the photovoltaic market can be observed worldwide. In the paper the results of silicon powder properties analysis are presented. Technological possibilities in the field of reuse of the silicon waste powder of the different origin are indicated. Silicon powder could be utilized as: the raw material in the photovoltaic industry, the addition to alloy steel, improving their mechanical properties (hardness, tensile strength, impact strength) and as the material for ceramic, based on non-metal powders manufacturing.

14

Optymalizacja temperatury, stężeń i typów roztworów usuwających metalizację z fotowoltaicznych ogniw krzemowych w recyklingu modułów PV

Radziemska E., Ostrowski P., Lewandowski W. M., Ryms M.

Proceedings of ECOpole

|

2009

|

Vol. 3, No. 2

495--500

PL

Producenci modułów PV stosują ogniwa monokrystaliczne i polikrystaliczne krzemowe, wyprodukowane w różnej technologii, a tym samym różniące się między sobą. Różnice widoczne są zwłaszcza dla kontaktów elektrycznych. Producenci ogniw wykonują metalizację z zastosowaniem past Al, Ag lub przy jednoczesnym użyciu Al/Ag. Najwłaściwszym podejściem jest dążenie do opracowania uniwersalnych mieszanin trawiących, będących w stanie usuwać poszczególne warstwy z ogniw, w tym: metalizację, warstwę ARC i złącze p-n. Aby zmniejszyć koszty prowadzonej obróbki chemicznej, należy do minimum ograniczyć ilość stosowanych substancji do przygotowania kompozycji trawiących. Większa ilość i różnorodność użytych odczynników zwiększa problem późniejszego zagospodarowania, unieszkodliwienia, recyklingu stosowanych mieszanin trawiących. Podczas wyboru substancji i przygotowania mieszanin należy wziąć pod uwagę wskaźniki związane nie tylko z wydajnością, ekonomicznością, ale także rozszerzyć je o wskaźniki bezpieczeństwa i oddziaływania na środowisko. Należy dążyć również do częściowej lub całkowitej automatyzacji etapu obróbki chemicznej w procesie recyklingu modułów PV. W artykule przedstawiono wyniki dotychczasowych badań nad opracowaniem optymalnej mieszaniny trawiącej.

EN

Photovoltaic solar modules manufacturers use monocrystalline and polycrystalline silicon solar cells, produced in different technologies, which - in the effect - vary between them. Differences are evident particularly for metallization. When making crystalline Si solar cells, Al, Ag metallization and Ag/Al are widely used in order to reduce the electrical resistance of the contact fingers. For the reusability of silicon crystalline solar cells from the used or damaged modules the most important stage, due to requested high quality of materials - is chemical treatment. The process regimes had to be developed in such a way that the high electric properties of the silicon were conserved. In case of crystalline silicon cells, the metallization, antireflective coating and p/n-junction could be removed subsequently by etching. Consequently there is no universal recipe which could be applied generally. The etching recipes have to be adapted to different cell technologies. The main point of the chemical treatment of the thermally separated solar cells and of solar silicon wastes lies in the development of resources protection and environmentally-friendly cleaning processes. The organization of the process conditions arises as a scientific aim from it in line with the economy of the disposal of the applied chemicals. In this article the results of the newer etching mixtures examinations for the silicon crystalline cells have been presented.

15

Wpływ wariantów termodynamicznych układów ORC i systemów trigeneracyjnych na poprawę ich sprawności

Lewandowski W. M., Ryms M., Kołoła R., Kubski P., Radziemska E., Ostrowski P.

Prace Instytutu Nafty i Gazu

|

2009

|

nr 162

102-107

PL

Nadrzędnym celem w procesie projektowania instalacji opartej o układy ORC (Organic Ranking Cycle) i systemy trigeneracyjne jest uzyskanie najwyższej możliwej sprawności lub maksymalnej mocy układu. Z drugiej strony naturalną barierą wdrażania nowych, często kosztownych technologii, są przesłanki natury ekonomicznej. Niedoceniany również bywa w takich przypadkach efekt ekologiczny ewentualnej modernizacji. Niniejsza praca przedstawia systemowe podejście do problemu uzyskania optymalnej sprawności układów ORC, przy uwzględnieniu jako kryterium zarówno sprawności termodynamicznej, ekologicznego wpływu czynnika termodynamicznego na środowisko oraz kryteriów doboru rodzaju czynnika z punktu widzenia jego ceny i temperaturowych warunków pracy.

EN

A primary objective in designing installations based on ORC (Organic Ranking Cycle) and Trigeneration Systems is to maximize the installation's work efficiency. On the other hand, ecological factors are commonly considered a natural barrier in introducing new, often very expensive technologies. Ecological effect of a potential modernization is in this case very frequently underestimated. The following paper shows a global approach into the problem of achieving maximum efficiency of ORC system, taking into consideration the thermodynamic efficiency, ecological impact of the working medium on the environment and the criteria of choosing the right medium, based on its cost and work conditions.

16

Aspekty ekologiczne i ekonomiczne recyklingu krzemowych ogniw i modułów fotowoltaicznych - efektywne wykorzystanie zasobów energetycznych

Radziemska E., Ostrowski P., Lewandowski W. M., Ryms M.

Prace Instytutu Nafty i Gazu

|

2009

|

nr 162

258-262

PL

Stale rosnący udział modułów fotowoltaicznych (PV) w światowej produkcji energii elektrycznej powoduje, iż zwiększająca się ilość odpadów - w postaci zużytych lub uszkodzonych ogniw i modułów PV - spowoduje w najbliższych latach konieczność bardziej racjonalnego ich zagospodarowania. W artykule przedstawiono doświadczenia i wnioski autorów z realizacji badań, związanych z recyklingiem ogniw i modułów fotowoltaicznych z krystalicznego krzemu. Opisano korzyści ekonomiczne i środowiskowe, wynikające z ponownego wykorzystania materiałów, odzyskanych z uszkodzonych lub wyeksploatowanych ogniw i modułów PV.

EN

An increasing role of photovoltaic (PV) modules in the world electricity production causes the problem of more and more waste, in form of damaged solar cells and PV modules, which in the future will require developing of more rational utilization methods. The following article presents the authors' experience and conclusions based on the research on recycling silicon photovoltaic solar cells and modules. Economic and environmental benefits resulting from the re-use of materials recovered from damaged and exploited solar cells and PV modules have been described.

17

Analiza aspektów energetycznych produkcji i eksploatacji RME w indywidualnym gospodarstwie rolnym

Radziemska E., Lewandowski W. M., Ciunel K., Meler P., Ryms M.

Prace Instytutu Nafty i Gazu

|

2009

|

nr 162

90-94

PL

Ze względu na niestabilną sytuację ekonomiczną w Polsce i na świecie, w społeczeństwach obserwuje się tendencję do obniżania kosztów własnych. Jedną z metod redukcji tych kosztów przez rolników jest wdrażanie indywidualnej produkcji ekologicznego paliwa na pokrycie własnych potrzeb energetycznych. Proces ten jest wieloetapowy, a jego optymalizacja wymaga zbilansowania udziałów energetycznych poszczególnych substratów i produktów. W niniejszej pracy przedstawiono bilans energetyczny cyklu produkcji estrów metylowych oleju rzepakowego w gospodarstwie rolnym. Bilans ten obejmuje nakłady energetyczne, związane z uprawą nasion rzepaku, pozyskiwaniem z nich oleju rzepakowego, produkcją biodiesla oraz jego wykorzystaniem w eksploatowanych maszynach rolniczych.

EN

The unstable financial situation in Poland and all around the world causes a tendency within societies to minimize individual costs. One of the methods of reducing these costs in agricultural regions is introducing individual ecological fuel production for fulfilling the producer's own energetic needs. This is a multi-staged process and its optimization requires proper balancing of the substrates and products which have an energetic share in it. The following paper describes an energy balance of individual rapeseed oil methyl esters production in an agricultural household. This balance includes rapeseed cultivation, obtaining oil from seeds as well as biodiesel production and utilization.

18

Supercapacitors in stand-alone PV systems with instantaneous high output energy pulses

Grzesiak W., Maj T., Radziemska E.

Materiały Elektroniczne

|

2009

|

T. 37, nr 1

107-116

EN

Supercapacitors (SCs) as the energy storing devices find their way into contemporary electrical power engineering. While exhibiting certain properties of the batteries, they are distinguished by the ability of rapid charging and discharging as well as by the much higher durability and maintenance-free operation. The possible application range includes automotive systems, self-contained and mains-free energy sources as well as pulsed operation. This work is especially focused on the stand-alone photovoltaic (PV) systems fitted with batteries, but designed to periodically supply instantaneous energy pulses, which cannot be provided by the battery itself owing to its high internal resistance. Another subject matter of this work are the PV systems fitted with the supercapacitors, only. The paper discusses special methods of assembling the series supercapacitor banks in order to obtain elevated voltages. These methods consist in using sophisticated circuits, whose role is to ensure proper charging and discharging processes. The role of stabilising DC/DC and DC/AC output voltage of inverters used under changing supercapacitor voltage conditions is explained. The results of investigations are presented for the single and 6 - unit 3000 F 2.7 V supercapacitors. Some results were obtained and verified by means of the MATHCAD software. Practical solutions of ancillary electronic circuits are demonstrated.

PL

Superkondensatory (SC) jako akumulatory energii są aktualnie wprowadzane do współczesnej elektroenergetyki. Wykazując pewne cechy konwencjonalnych akumulatorów wyróżniają się one możliwościami szybkiego ładowania i rozładowania, jak i znacznie wyższą trwałością i bezobsługową eksploatacją. Zakres ich zastosowań wiąże się głównie z motoryzacją, ze źródłami autonomicznymi odseparowanymi od sieci, a także z eksploatacją impulsową. Niniejsza praca poświęcona jest szczególnie autonomicznym instalacjom fotowoltaicznym (PV) wyposażonym w akumulatory, lecz przeznaczonym do okresowego, chwilowego dostarczania impulsów energii, niemożliwych do uzyskania z samych akumulatorów z powodu ich za dużej rezystancji wewnętrznej. Obiektem zainteresowań pracy są także instalacje PV wyposażone wyłącznie w superkondensatory. Praca omawia specjalne metody, niezbędne przy formowaniu szeregowych baterii superkondensatorów celem pozyskiwania wyższych napięć. Metody te bazują na specjalizowanych układach, nadzorujących symetryzację napięć w warunkach ładowania i rozładowania. Wyjaśniono rolę stabilizujących napięcie wyjściowe przetwornic DC/DC i DC/AC, stosowanych w warunkach zmienności napięcia superkondensatorów. Przedstawiono rezultaty badań pojedynczego oraz sześciu szeregowych superkondensatorów 3000 F 2,7 V. Niektóre wyniki pozyskano i zweryfikowano za pomocą komputerowego programu MATHCAD. Pokazano praktyczne układy elektroniki, towarzyszącej bateriom superkondensatorów.

19

Recykling krzemu w przemyśle fotowoltaicznym

Radziemska E., Ostrowski P.

Ekologia i Technika

|

2009

|

R. 17, nr 2

47-52

PL

Krzem jest obecnie materiałem najchętniej używanym do produkcji urządzeń fotowoltaicznych, będących w stanie przetwarzać energię promienlowania słonecznego w sposób bezpośredni na energię elektryczną. Problemem są jednak nadal wysokie koszty wytwarzania krzemu, odpowiedniego do zastosowań w przemyśle fotowoltaicznym. Opracowanie efektywnych metod, umożliwiających skuteczne zagospodarowanie powstających na każdym etapie produkcji odpadów, pozwala na odzysk surowców wtórnych. Ponowne wykorzystanie odzyskanych materiałów pozwala na osiągnięcie ekologicznych i ekonomicznych korzyści oraz poprawę bilansu surowcowo-materiałowego, umożliwiając oszczędności energetyczne w odniesieniu do materiałów, wytwarzanych z surowców pierwotnych, a także zaspokojenie ciągle zwiększającego się zapotrzebowania na krzem przy jednoczesnej oszczędności surowca pierwotnego.

EN

Currently, silicon is the most commonly used material for the photovoltaic devices to directly convert the such energy into electricity. However, the problem is in the high cost pure silicon, suitable for the photovoltaic industry. Devising the effective methods for the efficient waste management, which are generated at every stage of production, allows the recyclable materials recovering. Re-use of recycled materials will give ecological and economic benefit, improving balance of raw materials. Repeated use of recyclable materials allows to energy saving and to cover the still increasing demand for silicon, saving the primary material.

20

Bilans ekonomiczny produkcji biopaliwa rzepakowego (biodiesla) w indywidualnym gospodarstwie rolnym

Radziemska E., Meler P., Ciunel K.

Ekologia i Technika

|

2009

|

R. 17, nr 3

109-113

PL

Z punktu widzenia chemii, biodiesel jest mieszaniną estrów metylowych długołańcuchowych kwasów tłuszczowych pozyskiwanych z odnawialnych surowców olejarskich. Pod względem ekologii, biodiesel jest biodegradowalnym, nietoksycznym paliwem, którego zastosowanie pozwala na zmniejszenie emisji głównych szkodliwych składników w spalinach silnikowych. W kwestii zastosowania, paliwo to ma zbliżoną charakterystykę pozyskiwania mocy oraz ekonomiki eksploatacji do oleju napędowego o obniżonej zawartości siarki. Stosowanie biodiesla zapewnia również polepszone smarowanie elementów silnika w porównaniu do konwencjonalnego oleju napędowego. Przemysł produkcji biodiesla jest wciąż relatywnie mały - wraz z jego dalszym wzrostem oraz rozwojem infrastruktury, koszty produkcji i rozprowadzania biopaliwa mogą maleć. Jednak kluczem do świetlanej przyszłości biodiesla jest opracowanie taniej technologii produkcji, możliwej do wykorzystania w indywidualnych gospodarstwach rolnych. Opłacalność takiej technologii będzie zależała od wielu czynników, począwszy od wielkości areału upraw rzepaku, czasu jego dojrzewania oraz wielkości plonu nasion, poprzez wydajność pozyskiwania surowego oleju rzepakowego, a kończąc na wydajności reakcji transestryfikacji uzyskanego oleju.

EN

From a chemical point of view, biodiesel is a mixture of monoalkyl esters of long chaln fatty acids derived from renewable lipid sources. Environmentally, biodiesel is biodegradable, non-toxic, and its utilization reduces most major engine exhaust emissions. Operationally, it performs very similar to low sulfur diesel in terms of power, torque, and fuel economy. Biodiesel also offers improved lubricity characteristics compared to conventional diesel fuel. The Biodiesel industry is still young and relatively small - as it grows to a larger scale and an infrastructure is developed, the costs of producing and marketing biodiesel may decrease. A key to a bright future for Biodiesel is finding an inexpensive production technology which can be used by farmers. Cost benefits scenario will depend on various factors such as area of rape plantation, the length of maturing period and rapeseed yield, as well as raw oil yield during oil extraction and the estrification process effectiveness.