Obnoviteln zdroje energie
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 28

Obnovitelné zdroje energie PowerPoint PPT Presentation


  • 83 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Obnovitelné zdroje energie. Energie větru. Obnovitelné zdroje. Problematika neobnovitelných zdrojů energie (uhlí, ropa, zemní plyn a uran): *zásoby se ztenčují *těžba je stále náročnější a dražší (větší hloubky, …)

Download Presentation

Obnovitelné zdroje energie

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Obnoviteln zdroje energie

Obnovitelné zdroje energie

Energie větru


Obnoviteln zdroje energie

Obnovitelné zdroje

Problematika neobnovitelných zdrojů energie (uhlí, ropa, zemní plyn a uran):

*zásoby se ztenčují

*těžba je stále náročnější a dražší (větší hloubky, …)

 cena těchto zdrojů neustále roste a do budoucna je třeba najít nové zdroje energie

Obnovitelné zdroje energie

*energie slunce*přímá výroba elektrické energie

*nepřímá výroba elektrické energie

*výroba tepelné energie

*energie větru

*energie vody – proudění vody, příliv a odliv

*geotermální energie

*energie biomasy

*jaderná energie – množivé reaktory


Obnoviteln zdroje

Obnovitelné zdroje


P edpokl dan v voj kryt pot eby elektrick energie

Předpokládaný vývoj krytí potřeby elektrické energie


Obnoviteln zdroje energie

Energie větru

Využití větrné energie má dlouhou minulost – větrné mlýny, plachetnice, větrná čerpadla.

Vznik větru: nerovnoměrným ohříváním zemské kůry vznikají různé atmosférické tlaky  proudění teplého a studeného vzduchu.

Větrné proudy jsou dány:zemskou rotací

morfologie krajiny

vodními plochami

vegetací

Pro optimální využití větrné energie jsou zpracovány větrné mapy, které vznikly na základě pravidelného proudění a dlouhodobého měření.

Všeobecně nejpříznivější podmínky mají severské přímořské státy.


Obnoviteln zdroje energie

Větrná mapa západní Evropy


Obnoviteln zdroje energie

Větrná energetika ve světě


Obnoviteln zdroje energie

Větrná mapa ČR


Obnoviteln zdroje energie

Energie větru

Hustota výkonu („měrný výkon“) při stoprocentní využití kinetické energie větru kolmo na směr proudění:

Pi = ½ *  * v3 (W/m2)

kde-hustota vzduchu (zhruba 1,3 kg/m3)

v-rychlost větru

Tento výkon nelze (ani teoreticky) využít – vítr za rotorem větrné elektrárny by musel být nulový !

Reálný výkonu odebraný proudícímu vzduchu kolmo na směr proudění:

P = ½ * cp * S *  * v3 (W)

kdecp-součinitel výkonu – závisí na míře snížení rychlosti větru za rotorem Cpmax = 0,593

S-plocha, kterou prochází rotor


Obnoviteln zdroje energie

Energie větru

Pro orientační výpočet lze použít vztah

P = k * D2 * v3 (kW;m, m/s)

kdeD-délka lopatky oběžného kola

k-konstanta zahrnuje krajinné vlivy, „stínění“, …

-pohybuje se v rozmezí (0,2 – 0,5)

Celková účinnost se pohybuje v rozsahu (35 – 45)%

Pro výkon elektrárny je tedy prioritní průměrná rychlost větru !

U velkých výkonů by mělo předcházet dlouhodobé měření rychlosti větru v dané lokalitě.

S rostoucí výškou stožáru se snižuje vliv krajinných nerovností, které výrazně snižují rychlost větru.


Obnoviteln zdroje energie

Výkonová křivka

*je závislost výkonu na rychlosti větru - P=f(v).

*vymezuje „pracovní“ rozsah větrné elektrárny

-minimální a maximální rychlost větru, při které elektrárny pracuje

-výkon při dané rychlosti větru

*s rozvojem technologie se postupně snižuje rozběhová rychlost (3 – 4 m/s) a zvyšuje maximální rychlost

(20 – 25 m/s)

*tvar výkonové křivky závisí na způsobu regulace („pitch“ a „stall“).


Obnoviteln zdroje energie

Výkonová křivka P = f(v)turbína WWD-1, výkon 1MW, průměr 56 m

Pmax= 1014 kW

vmin= 4 m/s

vn= 13 m/s

vmax= 25 m/s


Obnoviteln zdroje energie

Výkonová křivka P = f(v)Enercon E-40, 600 kW (Jindřichovice pod Smrkem)

Cp-koeficient výkonu - je dán konstrukcí úhel natočení lopatek v závislosti na velkosti větru), cpmax = 0,59


Obnoviteln zdroje energie

Aerodynamické regulační principy

1.Rotory s pevně nastavitelnými listy s autoregulací výkonu stall control

2.Rotory s nastavitelnými listypitch control

3.Kombinace obou způsobů (dnes nejrozšířenější)

 variable pitsch control, individual pitsch kontrol, …)

Stall control

*turbíny jsou mnohem jednodušší

*jednodušší údržba

*vysoká spolehlivost

*vhodnější pro menší výkony

Pitsch control

*listy mají zpětnou vazbu z výkonu generátoru  po překročení jmenovitého výkonu udržují konstantní výkon natáčením lopatek

*jednodušší start (optimální nastavení lopatek)

*při překročení maximální rychlosti větru se natočí vodorovně (zanedbatelný odpor vzduchu)  nižší nároky na dynamickou brzdu


Obnoviteln zdroje energie

Systémy větrných elektráren

1.Autonomní systémy -grid-off

systémy nezávislé na rozvodné síti

*slouží objektům, které nemají možnost připojení k veřejné síti nebo kde je připojení technicky a ekonomicky náročné

*elektrárny mají výkon (0,1 – 100) kW

*součástí systému je akumulátor a řídící elektronika, mohou být doplněny i dalším zdrojem elektrické energie (fotovoltaický článek)

*při přímém napájení je napětí zpravidla malé (12, 24 V stejnosměrných), při použití střídače může být síťové (230 V střídavých)

*měrné investiční náklady jsou vysoké, návratnost je dlouhá


Obnoviteln zdroje energie

Autonomní systémy-grid-off


Obnoviteln zdroje energie

Systémy větrných elektráren

2.Systémy připojené k síti -grid-on

systémy dodávají energii do rozvodné sítě

*slouží výhradně pro komerční výrobu elektřiny

*současný trend vede ke zvyšování průměru rotoru (až 100m), ve vnitrozemí mají elektrárny výkon do 2 MW, na moři do 5MW.

*pro vyšší efektivnost se staví více větrných elektráren v jedné lokalitě – větrné farmy.Některá technická zařízení jsou společná.

*ekonomická návratnost je podmíněna:

- výběrem vhodné lokality

-minimální garantovanou výkupní cenou na několik let dopředu, včetně postupného zvyšování vlivem inflace

-výhodnými půjčkami

-dotacemi z evropských fondů a fondů v rámci ČR


Obnoviteln zdroje energie

Technické řešení

1.Věž

*musí odolávat značnému mechanickému namáhání (nápor větru, osazená gondola, extrémní klimatické podmínky).

*konstrukceocelový tubus (v Evropě nejčastější)

příhradový stožár

betonový sloup (pouze pro malé výkony)

2.Gondola

*je umístěna na stožáru

*obsahuje generátor, převodovku, brzda, mechanismus k natáčení gondoly (podle typu působením větru nebo pomocný pohon), tlumiče, hlavní hřídel, mechanismus k natáčení listů, řídící jednotky, … (nemusí mít všechny uvedené části).


Obnoviteln zdroje energie

Technické řešení - gondola

1.ložisko

2.převodovka

3.generátor

4.natočení listů vrtule

prohlídka


Obnoviteln zdroje energie

AG

síť

Systémy výroby elektrické energie

1.Asynchronní generátor s kotvou nakrátko

*jmenovité otáčky jsou okolo 40 (1/min), čtyřpólové asynchronní generátory mají otáčky nad 1500 (1/min)

*mezi turbínou a vrtulí je jedno- nebo dvoustupňová převodovka

*asynchronní generátory bývají dvourychlostní s přepínáním počtu pólů. Používají se dvě oddělená vinutí nebo dělené vinutí (/YY).

*nutná kompenzace


Obnoviteln zdroje energie

AG

síť

měnič

Systémy výroby elektrické energie

2.Asynchronní generátor s kroužkovou kotvou a s měničem

*rotor je napájen přes frekvenční měnič, v závislosti na otáčkách rotoru  vyšší kvalita průběhu napětí

*při aktivní natáčení lopatek vrtule se zvyšuje výroba elektrické energie

*nutná kompenzace


Obnoviteln zdroje energie

G

síť

měnič

Systémy výroby elektrické energie

3.Synchronní generátor s měničem

*buzení prostřednictvím trvalých magnetů

*proměnné otáčky, bez převodovky

*nejkvalitnější průběh napětí

*mnohapólový stator  velký průměr statoru

*vhodné pro velké výkony


Obnoviteln zdroje energie

Připojení elektrárny k síti

*Prakticky všechny větrné elektrárny se připojují do distribuční soustavy

*Malé elektrárny se připojují do soustavy nn, střední a velké výkony do soustavy vn (22 kV)

*U středních a velkých výkonů musí být síť schopná přijmout nový výkon a spínací zařízení musí mít zpravidla vyšší parametry

*Optimální je dostatečný odběr v blízkosti elektrárny


Obnoviteln zdroje energie

Technické problémy větrných elektráren

*Výkon je závislý na třetí mocnině rychlosti větru  nelze zajistit konstantní výkon zdroje, Jsou známy případy, že během několika hodin ke změně výkonu v oblasti s větrnými zdroji o 3 GW

*Přetěžování sítí, zejména v úseku od větrné elektrárny do rozvodny s transformací do přenosové sítě.

*Se změnou výkonů se výrazně mění i velikost proudů  změny úbytků napětí  kolísání napětí sítě.

*Zvýšení zkratových poměrů  při zkratu dodává energii do místa zkratu.

*Současné regulační systémy využívají výkonovou elektroniku  rušení (flicker, vyšší harmonické)

*Změny výkonů v přenosové soustavě  zvýšené nároky na regulaci, vlivy na mezistátní přenosy elektřiny


Obnoviteln zdroje energie

Ekonomika větrných elektráren

*měrné investiční náklady jsou zhruba 40 000 Kč/kW

*návratnost investice je dána výběrem lokality a pohybuje se okolo 10 let

*formy dotace-minimální garantovaná výkupní cena

-nové elektrárny - 2,46 Kč/kW

-starší elektrárny- až 3,28 Kč/kW

-výhodné půjčky

-evropské fondy

*výroba v ČR 2007-125 000 MWh

*instalovaný výkon 2007-114 MW


Obnoviteln zdroje energie

Ekonomika větrných elektráren


Obnoviteln zdroje energie

video


  • Login