NÁZEV PROJEKTU:INVESTICE DO VZDĚLÁNÍ NESOU NEJVYŠŠÍ ÚROK ČÍSLO PROJEKTU: CZ.1.07/1.5.00/ AUTOR:ING. ZUZANA KERNDLOVÁ TEMATICKÁ SADA:ELEKTROENERGETIKA PRO ŽÁKY 4. ROČNÍKŮ STŘEDNÍ ŠKOLY TÉMA:ALTERNATIVNÍ ZDROJE ENERGIE ČÍSLO MATERIÁLU:VY_52_INOVACE_03_25_KEZU

Investice do vzdělání nesou nejvyšší úrok Název projektu:Investice do vzdělání nesou nejvyšší úrok Číslo projektu:CZ.1.07/1.5.00/ Číslo a název šablony:V/2 - Inovace a zkvalitnění směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma sady:Elektroenergetika pro žáky 4. ročníků střední školy Téma:Alternativní zdroje energie Číslo materiálu:VY_52_INOVACE_03_25_KEZU Druh učebního materiálu:Prezentace Předmět:Elektroenergetika Ročník:4 Třída:Z4K Autor:Ing. Zuzana Kerndlová Datum vytvoření: Datum ověření: Ověřil:Autor Anotace:Materiál je určen pro 4. ročník SPŠEIT. Jedná se o výkladovou prezentaci k problematice výroby el. energie z alternativních zdrojů. Studenti se seznámí s výrobou energií z větru, slunce a biomasy. Klíčová slova:Větrné motory, energie větru, fotovoltaický jev, fotovoltaický článek, biomasa

ING. ZUZANA KERNDLOVÁ BRNO 2013

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 4/16

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 5/16 Obr. 2 Archimédův větrný šroub Zdroj: Obr. 3 Pole větrných elektráren Zdroj: 3. století před n.l. Egypt – zavlažování 13. století – větrné mlýny Holandsko – čerpání vody, mletí obilí, pily 19. století – rozvoj větrných motorů, hlavně v USA, první větrná elektrárna Objev a vývoj parního stroje – útlum rozvoje Současnost – „boom“ větrné energetiky z důvodu minimálního vlivu na životní prostředí

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 6/16 Odporové motory – např. větrný mlýn, plachetní větrné kolo Plocha klade odpor větru a na plochu je vyvozována síla, která je mechanicky přeměňována na rotační pohyb (teoretická účinnost 20 %). Vztlakové motory – např. vrtule, Darrieův rotor, mnoholopatkový rotor teoretická účinnost 59 % Obr.4 Vztlakové větrné turbíny Zdroj: Obr.5 Vztlakové motory Zdroj:

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 7/16 Obr. 6 Konstrukce větrné elektrárny Zdroj:

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 8/16 Elektrárny pracující při konstantních otáčkách využívají max. výkonu větru pouze při jeho jedné rychlosti a to 13 – 15 m.s -1. Minimální rychlost větru 3 – 5,5 m.s -1. Maximální rychlost větru 25 m.s -1, potom je elektrárna odstavena. Nevýhody provozu nepravidelnost, nahodilost, nelze předpovědět směr a sílu větru, a proto elektrárny pracují 10 – 20 % dní v roce vysoké náklady na provoz(kompenzace formou státní podpory) technické problémy s regulací přenosové soustavy ( musí být řazeny záložní a rychle startující zdroje) Výhody provozu ekologický zdroj

FOTOVOLTAIKA – HISTORIE INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 9/16 Alexandre Edmont BECQUREL (1820 – 1891) 1839 objev fotovoltaického jevu William Grylls ADAMS (1836 – 1915) 1877 první selenový fotovoltaický článek Zdroj: Obr.9 Fritts Charles FRITTS (1850 – 1903) 1883 článek ze selenu a zlata, účinnost 1 % Obr.9 Czochralski Jan CZOCHRALSKI (1885 – 1953) 1916 objev výroby monokrystalu Si Obr.7 Becqurel Obr.8 Adams Zdroj:

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 10/16 Sluneční záření přímé sluneční záření difúzní sluneční záření (rozptýlené světlo o molekuly plynů a prachu) Sluneční konstanta – teoretické množství energie dopadající za jednotku času na jednotkovou plochu mimo atmosféru (hodnota 1360 Wm -2 ) Součinitel znečištění – míra zmenšení intenzity Z, závisí na příměsi a atm. tlaku Obr.10 Typické hodnoty součinitele znečištění Zdroj:

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 11/16 Obr.11 Fotovoltaický článek Zdroj: Si destička typu P pokryta vrstvou N osvětlením vzniká vnitřní fotoelektrický jev, začnou se uvolňovat elektrony na přechodu PN se vytvoří napětí cca 0,5V odebíraný proud je úměrný ozařované ploše výkon článku o ploše 1 m 2 je W účinnost od 5 do 17 %

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 12/16 Obr.12 Komponenty fotovoltaického systému Zdroj: Panely – většinou výkonem Wp (watt peak) s výstupním napětím 40V a proudem 5A Invertory –mění ss proud na st proud

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 13/16 Biomasa – jakákoliv hmota organického rostlinného nebo živočišného původu. Suchá biomasa (dřevní a suchý rostlinný odpad) se zpracovává suchými procesy jako je spalování nebo zplyňování. Mokrá biomasa (tekuté a pevné výkaly hospodářských zvířat, siláž,...) se zpracovává mokrými procesy v bioplynových stanicích. Pelety – granule získané vysokotlakým lisováním dřevního odpadu (piliny, sláma, šťovík, řepka, …). Při spalování jsou emise CO 2 pohlcovány pomocí procesu fotosyntézy. Vzniklý popel je využit jako hnojivo. Obr.13 dřevěné peletyObr.14 Pelety z řepkyObr.15 Pelety ze slunečniceObr.16 Pelety ze šťovíku

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 14/16 Sušení – odstraňuje vlhkost z paliva ( v materiálu se snižuje obsah vody a začne se zahřívat). Pyrolýza – po dosažení zápalné teploty za přísunu kyslíku se organický materiál začne rozkládat na hořlavé plyny, destilační produkty a zuhelnatělý zbytek. Spalování plynné složky – postupné hoření plynné složky prodlužuje plamen a zvyšuje teplotu plynných spalin. Spalování pevných složek – dohořívají pevné látky, vzniká oxid uhelnatý, který dále oxiduje na oxid uhličitý. Obr.17 Schéma průběhu spalování Zdroj:

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 15/16 VÝHODY Relativně dobrá skladovatelnost Možnost využití odpadního materiálu Univerzálnost použití (centrální, lokální nebo sezónní zdroj) Běžná dostupnost technologií pro spalování Zvyšování zaměstnanosti Možnost úpravy paliva Dotační programy NEVÝHODY Náklady na dopravu Větší pracnost Nutnost skladovacích prostor Větší prašnost Při spalování vznikají určité emise a imise

Ing. Zuzana Kerndlová