Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Obnovitelné zdroje energie Energie větru. Obnovitelné zdroje Problematika neobnovitelných zdrojů energie (uhlí, ropa, zemní plyn a uran): *zásoby se ztenčují.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Obnovitelné zdroje energie Energie větru. Obnovitelné zdroje Problematika neobnovitelných zdrojů energie (uhlí, ropa, zemní plyn a uran): *zásoby se ztenčují."— Transkript prezentace:

1 Obnovitelné zdroje energie Energie větru

2 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

3

4 Předpokládaný vývoj krytí potřeby elektrické energie

5 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.

6

7 Větrná mapa západní Evropy

8 Stát USA Německo Španělsko Čína Indie Itálie Francie Velká Británie Česká republika Větrná energetika ve světě

9 Větrná mapa ČR

10 Energie větru Hustota výkonu („měrný výkon“) při stoprocentní využití kinetické energie větru kolmo na směr proudění: P i = ½ *  * v 3 (W/m 2 ) kde  -hustota vzduchu (zhruba 1,3 kg/m 3 ) 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 * c p * S *  * v 3 (W) kdec p -součinitel výkonu – závisí na míře snížení rychlosti větru za rotoremC pmax = 0,593 S-plocha, kterou prochází rotor

11 Pro orientační výpočet lze použít vztah P = k * D 2 * v 3 (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.

12 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“).

13 Výkonová křivka P = f(v) turbína WWD-1, výkon 1MW, průměr 56 m v min = 4 m/sv n = 13 m/sv max = 25 m/s P max = 1014 kW

14 Výkonová křivka P = f(v) Enercon E-40, 600 kW (Jindřichovice pod Smrkem) C p -koeficient výkonu - je dán konstrukcí úhel natočení lopatek v závislosti na velkosti větru), c pmax = 0,59

15 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

16 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

17 Autonomní systémy-grid-off

18 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

19 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).

20 Technické řešení - gondola 1.ložisko 2.převodovka 3.generátor 4.natočení listů vrtule prohlídka

21 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 AG síť

22 Systémy výroby elektrické energie síť AGAG měnič 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

23 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 síť G měnič

24 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

25 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

26 Ekonomika větrných elektráren *měrné investiční náklady jsou zhruba 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 MWh *instalovaný výkon MW

27

28 video


Stáhnout ppt "Obnovitelné zdroje energie Energie větru. Obnovitelné zdroje Problematika neobnovitelných zdrojů energie (uhlí, ropa, zemní plyn a uran): *zásoby se ztenčují."

Podobné prezentace


Reklamy Google