Malé zdroje energie MMZE

1. Malé zdroje energieMMZE Department of Electrical Power Engineering přednášející: Ing. Petr Mastný, Ph.D. cvičící: Ing. Petr Mastný, Ph.D. garant: Ing. Petr Mastný, Ph.D.

2. Kontakty Ing. Petr Mastný, Ph.D. tel.: 54114 9230 email: mastny@feec.vutbr.cz http://www.ueen.feec.vutbr.cz/~mastny konzultační hodiny: středa 10:00 – 11:00 čtvrtek 10:00 – 11:00

3. Hodnocení kurzu MMZE • dva semestrální projekty – 2 x 10b. (20b.) • zápočtový test 15b. • domácí práce a testy 10b. • závěrečná zkouška 55b. celkem: 100b Podmínkou udělení zápočtu je získání minimálně 20 bodů za hodnocené aktivity

4. Studijní literatura • Gabriel, P. Kučerová, J.:Navrhování vodních elektráren, ČVUT 2000 • The direct conversion of solar energy to elektricity, New York United Nations 1992 • Rychetník, V., Pavelka, J.:Větrné motory a elektrárny, ČVUT 1997 • Krbek, J., Polesný, B.:Malé kogenerační jednotky v komunální a průmyslové energetice, PC-DIR, 1999 • Bacher P.: Energie pro 21. století, Éditions Nucléon, Paris, 2000, ISBN: 80-902403-7-2 • Kadrnožka J.: Energie a globální oteplování, VUT v Brně, 2006, ISBN: 80-214-2919-4 • Dvorský E., Hejtmánková P.: Kombinovaná výroba elektrické a tepelné energie, Nakladatelství BEN, Praha 2005, ISBN: 80-7300-118-7

5. Úvod do problematiky malých zdrojů Výrobu elektřiny v ČR zajišťuje především akciová společnost ČEZ (asi 70%) a dalších více než 100 nezávislých výrobců. Kromě tepelných elektráren na fosilní paliva pracují na území ČR JE Temelín, JE Dukovany, vodní elektrárny, větrné elektrárny, solární elektrárny i elektrárny spalující biomasu. Celková roční výroba v ČR přesahuje 80 TWh elektrické energie.

6. Úvod do problematiky malých zdrojů Mezi malé zdroje energie patří: • malé vodní elektrárny • větrné elektrárny • sluneční elektrárny • kogenerační jednotky • záložní zdroje elektrické energie (akumulátorové, motor-generátorové) • nízkoenergetické stavby s vlastním zdrojem • další technologie použitelné u malých elektráren (biopaliva, Stirlingův motor, palivové články, termočlánky)

7. Zdroje energie

8. Spotřeba energie a její vývoj Obecně platí, že spotřeba energie ve všech jejích konečných uživatelských formách stoupá.

9. Spotřeba energie a její vývoj spotřeba primárních energetických zdrojů za období 1990 až 2020 by podle extrapolace současného trendu růstu spotřeby byla přibližně stejná jako spotřeba za celou dobu využívání primárních energetických zdrojů od počátku průmyslové éry až do roku 1990…

10. Spotřeba energie a její vývoj spotřeba primárních energetických zdrojů za období 1990 až 2020 by podle extrapolace současného trendu růstu spotřeby byla přibližně stejná jako spotřeba za celou dobu využívání primárních energetických zdrojů od počátku průmyslové éry až do roku 1990…

11. Prognóza a vývoj spotřeby energie prognózování v energetice vychází z prognózy ekonomického vývoje společnosti a je také přihlíženo k ekologickým dopadům A – ekonomicky nejambicióznější scénář (vysoký růst) B – střední růst C – ekologicky orientovaný vývoj

12. Skladba primárních energetických zdrojů v ČR • v současné době je v ČR nejdůležitějším energetickým zdrojem uhlí, i když se jeho podíl postupně snižuje • v porovnání s EU je podíl uhlí v ČR přibližně trojnásobný….

13. Obnovitelné zdroje energie - prognóza V některých oblastech představují obnovitelné zdroje podstatný podíl v celkových energetických bilancích. Například v Brazílii představuje vodní energie a energie využívání biomasy 60% všech primárních energetických zdrojů…

14. Úvod do problematiky malých zdrojů Energetický potenciál ČR – vodní elektrárny V ČR nejsou přírodní poměry pro budování vodních energetických děl ideální. Naše toky nemají potřebný spád ani dostatečné množství vody. Podíl výroby elektrické energie ve vodních elektrárnách na celkové výrobě v ČR - tj. na produkci uhelných elektráren, JE Dukovany a JE Temelín - poměrně nízký. V posledních letech k jeho dalšímu snížení přispělo i poškození vodních elektráren vltavské kaskády povodněmi v roce 2002.

15. Úvod do problematiky malých zdrojů Energetický potenciál ČR – větrné elektrárny V zemích střední Evropy nejsou větrné podmínky příliš příznivé, proto se zde větrné elektrárny používají jen v menším rozsahu. V ČR jsou příznivé větrné podmínky převážně pouze v horských oblastech a na vrchovinách. Podle provedeného posouzení větrné situace u nás by bylo možné vyrobit ročně větrnými elektrárnami 1 až 3 miliony MW.h, tedy jen několik málo procent vyráběné elektrické energie.

16. Úvod do problematiky malých zdrojů Energetický potenciál ČR – sluneční elektrárny V ČR je větší využití sluneční energie zatím na počátku svého rozvoje. V průběhu poslední dekády minulého století se v ČR omezilo na ostrovní systémy pro nezávislé napájení objektů a zařízení v lokalitách bez připojení na rozvodnou síť. První sluneční elektrárna o výkonu 10 kW byla uvedena do provozu až v roce 1998 na vrcholu hory Mravenečník v Jeseníkách. Technologie slunečních elektráren má však teoreticky neomezený růstový potenciál a vyspělé státy s ní do budoucna počítají. Celosvětový meziroční nárůst výroby solárních panelů se po roce 2000 pohybuje okolo 35 %. Celkový instalovaný výkon slunečních elektráren přesáhl na konci roku 2002 hranici 1,5 GW. I tak podíl fotovoltaiky na celkové produkci elektrické energie ve světě stále představuje pouze asi 0,01 %.

17. Úvod do problematiky malých zdrojů Energetický potenciál ČR – kogenerační jednotky V současné době téma kogenerace rozděluje v ČR odbornou veřejnost vzhledem k nízkým výkupním cenám elektrické energie z kogeneračních jednotek na zemní plyn a další existence výrobců těchto efektivních a ekologických zařízení. Pro další rozvoj kogenerační výroby elektrické energie a tepla byly předloženy dostupné prognózy vývoje výroby el.energie ve světe a EU. Do značné míry má velký vliv na rozvoj kogenerace růst cen plynných a kapalných paliv, stávající legislativa a cenové výměry pro výkup elektrické energie a tepla.

18. Úvod do problematiky malých zdrojů Energetický potenciál ČR – palivové články Palivové články budou pravděpodobně - podobně jako jaderné palivo - důležitým zdrojem elektrické energie v budoucnosti. Představují uskladněnou sluneční energii a lze je získávat v neomezeném množství. Účinnost palivových článků je vysoká (až 90 %), generátory elektráren na fosilní paliva dosahují pouze 35% účinnosti. Pomocí palivových článků lze získávat elektřinu pro domácnost (s výkonem 12 kW). Vyrábějí se však už baterie mnoha palivových článků s výkonem až 13 000 kW (užívají se zejména v astronautice).

19. Úvod do problematiky malých zdrojů Energetický potenciál ČR – biopaliva Dostupný potenciál a současné využití biopaliv v ČR