Dr inż. Grzegorz Raniszewski p. 121 c Laboratorium analizy mikroskopowej Laboratorium nanotechnologii grzegorz.raniszewski@p.lodz.pl Przydatne dane Dr inż. Grzegorz Raniszewski Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych p. 121 c grzegorz.raniszewski@p.lodz.pl www.raniszewski.imsi.pl www.imsi.pl godziny przyjęć: poniedziałek 14.00-15.00 środa 10.00-11.00 Zasady Początek zajęć 16:15 (lub 15:15)?? Nie wolno w sali spożywać posiłków. Nie wolno wnosić napojów Źle będzie widziane zajmowanie się czymś innym na komputerze. Obecność obowiązkowa Kurtki, płaszcze, parasole należy zostawić w szatni Zaliczenie Wykład: zaliczenie pisemne Ćwiczenia i laboratorium: Praca pisemna i prezentacja Zaliczenie Praca zespołowa zespoły maksymalnie 2 osobowe Praca na zajęciach i postępy w pisaniu pracy pisemnej Praca pisemna Prezentacja Przykładowe tematy 1. Paliwo z odpadów organicznych 2. Zgazowanie węgla 3. Energia z wysypisk 4. Energia z oczyszczalni ścieków 5. Energia z biomasy 6. Energia z odpadów medycznych 7. Energia ze spalania odpadów komunalnych 8. Plazmowa piroliza odpadów 1
Przykładowe tematy 9. Przetworzenie CO2 10. Samochód elektryczny 11. Samochód na ogniwa paliwowe 12. Silnik na wodór 13. Silnik na gaz CNG 14. Odzysk surowców z azbestu, odzysk surowców 15. Likwidacja freonów i innych gazów cieplarnianych 16. Przetwarzanie pyłów hutniczych na 17. Utylizacja odpadów chromowych 18.. Przykładowe zagadnienia Energetyczne wykorzystanie odpadów Utylizacja azbestu Utylizacja gleb i gruntów Utylizacja popiołów ze spalarni odpadów technologie uzyskiwania paliw z odpadów przemysłowych i komunalnych Utylizacja odpadów promieniotwórczych Utylizacja odpadów in-situ Plazmowe technologie utylizacji odpadów Ekonomiczne aspekty gospodarki odpadami Utylizacja odpadów kolejowych Czyste technologie energetyczne Czyste technologie energetyczne to przede wszystkim systemy umożliwiające przetwarzanie np. energii słonecznej w energię cieplną lub elektryczną, zdolne do pozyskiwania tej energii o kosztach porównywalnych z technologiami tradycyjnymi (opartymi na paliwach kopalnych). Czyste technologie energetyczne kluczowe zagadnienia Technologie zwiększające efektywność wytwarzania energii elektrycznej. Technologie spalania węgla do efektywnego i niskoemisyjnego wytwarzania energii elektrycznej. Technologia zgazowania węgla do wysokoefektywnej produkcji energii i paliw. Technologie energetyki odnawialnej, w tym alternatywnej. Technologie zwiększające efektywność wytwarzania energii elektrycznej i ciepła przykładowe zagadnienia koncepcja i modelowanie procesów odzysku i akumulacji ciepła odpadowego bloku energetycznego oraz wykorzystanie go do podgrzewania powietrza wlotowego, wody zasilającej kocioł i suszenia węgla brunatnego; integracja odzysku ciepła z systemem wychwytu CO2; wpływ schładzania spalin wylotowych bloku na procesy odsiarczania, powstawania osadów i korozji wymienników ciepła i kanałów wylotowych; Technologie zwiększające efektywność wytwarzania energii elektrycznej i ciepła przykładowe zagadnienia modelowanie i badania współpracy bloku energetycznego w czystej technologii węglowej z systemem elektroenergetycznym; program technologiczny współ spalania biomasy; technologie skojarzonego wykorzystania ciepła i elektryczności. 2
Technologie oksyspalania węgla do efektywnego i niskoemisyjnego wytwarzania energii elektrycznej. przykładowe zagadnienia kryteria przydatności węgli do procesu oksyspalania; optymalizacyjne symulacje numeryczne oraz analizy systemowe oksyspalania fluidalnego i pyłu węglowego w bloku energetycznym; koncepcja i badania pilotażowe ciśnieniowego oksyspalania węgla; technologie usuwania CO2 ze strumienia spalin po procesach oksyspalania; optymalizacja procesu wytwarzania tlenu. Technologia zgazowania węgla do wysokoefektywnej produkcji energii i paliw przykładowe zagadnienia procesy zgazowania węgla w zależności od jego właściwości; nowe techniki przygotowania węgla i mieszanek węgiel biomasa do procesu zgazowania; badania pilotażowe opracowanego ciśnieniowego procesu zgazowania węgla; testowanie procesów oczyszczania i konwersji gazu syntezowego; technologie zgazowania węgla do zastosowań w syntezie chemicznej. Technologie energetyki odnawialnej, w tym alternatywnej przykładowe zagadnienia zintegrowane systemy wytwarzania gazów syntezowych do produkcji paliw płynnych z wykorzystaniem energii źródeł odnawialnych; rozwój technologii energetycznego wykorzystania biomasy, m.in. w spalarniach odpadów komunalnych, oraz biopaliw; koncepcje i instalacje pilotażowe skojarzonych układów mikrogeneracji pracujących w mikrosieciach, m.in. nowej generacji siłowni wiatrowych i małych elektrowni wodnych; generowanie energii w ekologicznie czystych siłowniach słonecznych, w tym opracowanie polimerowych ogniw fotowoltaicznych oraz silników o cyklu C R (Claussius Rankine); Technologie energetyki odnawialnej, w tym alternatywnej przykładowe zagadnienia nowe materiały i technologie układów magazynowania energii elektrycznej uzyskiwanej z ekologicznych, odnawialnych rozproszonych siłowni (m. in. słonecznych); technologie wodorowe (wytwarzanie i magazynowanie wodoru, ogniwa paliwowe); nadprzewodnikowe zasobniki oraz superkondensatory. Materiały, technologie i wiedza niezbędne do budowy samowystarczalnych domów mieszkalnych, dostosowanych do warunków lokalnych. Zapewniają one także energię dla ogrzewania, chłodzenia i gotowania oraz energię elektryczną do oświetlenia. To część technologii budowy tzw. domów pasywnych W zakresie zmniejszenia energochłonności gospodarki przez rozwój i wdrażanie rozwiązań energooszczędnych w przemyśle, usługach oraz gospodarstwach domowych kluczowe zagadnienie badawcze to: Zwiększenie efektywności użytkowania energii finalnej. 3
W zakresie nowoczesnych konstrukcji, technologii i materiałów w budownictwie komunikacyjnym, mieszkaniowym i użyteczności publicznej z uwzględnieniem recyklingu kluczowe zagadnienia badawcze to: Konstrukcje i materiały o wysokiej trwałości dla infrastruktury komunikacyjnej; Materiały budowlane pochodzące z odpadów; Materiały budowlane o wysokiej wytrzymałości i trwałości wytwarzane z wykorzystaniem nowoczesnych technologii, np.: nanotechnologii, mikrotechnologii, biotechnologii do modyfikacji struktury materiałów; Konstrukcje budowlane oraz materiały do izolacji cieplnej; Utylizacja zużytych materiałów budowlanych; Zeroemisyjne materiały i wyroby budowlane Konstrukcje i materiały o wysokiej trwałości dla infrastruktury komunikacyjnej; W zakresie zapewnienie bezpieczeństwa, niezawodności i trwałości obiektów budowlanych kluczowe zagadnienia badawcze to: Bezpieczeństwo, trwałość, użytkowalność i niezawodność obiektów budowlanych; Energooszczędne technologie budowy, przebudowy i remontu obiektów budowlanych; Metody zapewnienia bezpieczeństwa pożarowego obiektów budowlanych; Metody przebudowy obiektów zabytkowych z zachowaniem ich bezpieczeństwa i użytkowalności Pojazdy hybrydowe i transport niekonwencjonalny Bezpieczne, efektywne i ekologiczne środki transportu. nowoczesne systemy zarządzania transportem i infrastrukturą transportową Kluczowe zagadnienia: Konstrukcje i systemy chroniące użytkowników i ratujące ich w przypadku awarii; Inteligentny pojazd oraz inteligentna infrastruktura dostarczające i przetwarzające dane o stanie pojazdu lub infrastruktury, warunkach ruchu, zagrożeniach, zachowaniach użytkowników pojazdów i infrastruktury; Pojazdy hybrydowe i transport niekonwencjonalny Pojazdy hybrydowe to pojazdy dostępne dla masowego odbiorcy z zasilaniem łączącym silnik spalinowy z innym źródłem energii. Te same zagadnienia technologiczne dotyczą pojazdów elektrycznych z różnymi typami ogniw, będących źródłem prądu elektrycznego. Pojazdy hybrydowe i transport niekonwencjonalny Bezpieczne, efektywne i ekologiczne środki transportu. nowoczesne systemy zarządzania transportem i infrastrukturą transportową Kluczowe zagadnienia: Materiały i systemy pozwalające na zmniejszanie emisji zanieczyszczeń; Rozwój i eksploatacja czystych pojazdów zbiorowego transportu miejskiego, wykorzystujących energie odnawialne; Niezawodność i trwałość statków powietrznych 4
Miejskie sieci czujników chemicznych, biologicznych, radiologicznych i nuklearnych Budowa sieci czujników CBRN w dużych miastach w celu wczesnego ostrzegania przed zagrożeniem bezpieczeństwa publicznego i zdrowia obywateli w wyniku wypadku, ataku, lub wystąpienia naturalnych niebezpiecznych zjawisk. Nanokompozyty zamiast dotychczas stosowanych biocydów i innych środków dezynfekcyjnych (promieniowanie, temperatura, chlor) czyli środki: Nieszkodliwe dla środowiska Nieszkodliwe dla ludzi i zwierząt Nie jest trucizną (chemia) Permanentne działanie Woda: oczyszczanie mikrobiologiczne zainfekowanych zbiorników i rurociągów wody pitnej i technologicznej Powietrze: oczyszczanie powietrza wychodzącego z zakładów produkcyjnych i hodowlanych oczyszczanie powietrza wewnątrz obiektów z grzybów, pleśni,bakterii i wirusów eliminacja odorów i wyziewów ze zbiorników gnilnych i oczyszczalni ścieków zapobieganie nadmiernej emisji wyziewów ze zbiorników gnojowicowych (lagun) Energooszczędne oświetlenie oparte o nanotechnologie Nowe materiały i katalizatory dla energii z wodoru z odnawialnych źródeł Membrany ceramiczne o porach nanoskopowych Nanotechnologie w kolektorach słonecznych. Folie do ogniw słonecznych Termoelektryczność Termofotowoltaika Odzysk metali ODZYSK ZŁOTA Z ODPADÓW ELEKTRONICZNYCH ODZYSK SREBRA ODZYSK PALLADU ODZYSK PLATYNY ODZYSK CHROMU Z ODPADÓW CHROMOWYCH ODZYSK METALI ZIEM RZADKICH ODZYSK CYNKU ODZYSK METALI Z TELEFONÓW KOMÓRKOWYCH ODZYSK PALIWA PRZY UTYLIZCJI PLAZMOWEJ ODZYSK MATERIAŁÓW Z BATERII I AKUMULATORÓW ODZYSK KADMU 5
Odzysk energii Inne Paliwo z odpadów organicznych Zgazowanie węgla Energia z wysypisk Energia z oczyszczalni ścieków Energia z biomasy Energia z odpadów medycznych Energia ze spalania odpadów komunalnych Plazmowa piroliza odpadów Nowe technologie ukladów magazynowania energii elektrycznej uzyskiwanej z ekologicznych, odnawialnych silowni (np. słonecznych) Nadprzewodnikowe zasobniki energii Superkondensatory w napędach pojazdów Polimerowe ogniwa fotowoltaiczne Czujniki chemiczne oparte o nanotecnologie Nowoczesne oświetlenie wykorzystujace nanotechnologie Rozwój i eksploatacja czystych pojazdów zbiorowego transportu miejskiego, wykorzystujących energie odnawialne Zawartość pracy pisemnej i prezentacji Trzeba uwzględnić w pracy pisemnej i prezentacji: Krótkie wprowadzenie opisujące o czym jest praca Uzasadnienie wyboru tematu Wstęp teoretyczny, opis tematu, opis rozwiązań konkurencyjnych Analiza SWOT/TOWS BAT Uwzględnienie kosztów/zysków Analiza opłacalności Literatura Co należy mieć na uwadze przy wyborze i pisaniu pracy? Charakterystyka działalności/przedsięwzięcia. Charakterystyka problemu, który jest do rozwiązania i który dany pomysł może rozwiązać. Charakterystyka rynku (m.in. kto jest odbiorcą, podział odbiorców/klientów) Jakie są potrzeby/oczekiwania społeczności? Rynku? Czy zaprezentowane rozwiązanie odpowiada na te potrzeby? Czy do istniejącej sytuacji coś można dodać, zmienić? Czy popyt w danej dziedzinie jest rosnący czy malejący? Co należy mieć na uwadze przy wyborze i pisaniu pracy? Czy rynek ma charakter sezonowy/okresowy? Jaka jest konkurencja na rynku? W jakim zakresie prezentowane rozwiązanie jest lepsze, a w jakim gorsze od istniejących powszechnie na rynku? Jeśli wnosimy jakąś innowacje to co by było nowością? Co jest potrzebne do realizacji pomysłu? Czy dany pomysł poprawia konkurencyjność na rynku? Czy dany projekt wprowadza lub ulepsza nowe produkty? Jak wpływa na środowisko naturalne? Etapy prac po każdym etapie krótka prezentacja postępów prac Szukanie materiałów i ostateczny wybór tematu Stworzenie ogólnego planu pracy, przegląd technologii, rynku i konkurencji Analiza SWOT/TOWS Analiza BAT, ewentualny wpływ na środowisko Analiza ekonomiczna, Źródła finansowania Plan prezentacji, oddanie pracy pisemnej Prezentacja, zaliczenie 6
terminy Zaliczenie wykładu: na ostatnich zajęciach Oddanie prac pisemnych: najpóźniej tydzień przed ostatnimi zajęciami na których będą prowadzone prezentacje 7