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 2005 2006 2007 2008 1USA9 14911 60316 81825 170 2Německo18 41520 62222 24723 903 3Španělsko10 02811 61515 14516 740 4Čína1 2602 6046 05012 210 5Indie4 4306 2708 0009 587 6Itálie1 7182 1232 7263 736 7Francie7571 5672 4543 404 8Velká Británie1 3321 9632 3893 288 29Česká republika2850116150 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 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

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