Digitální učební materiál Autor: Ing. Pavel Horlivý Předmět/vzdělávací oblast: Elektrotechnický základ Tematická oblast: Elektromagnetická indukce Téma: Výroba elektrické energie - vodní elektrárna Ročník: 3. – 4. Datum vytvoření: červen 2013 Název: VY_32_INOVACE_15.1.04. ELE Anotace: Aplikace pohybové energie. Princip a využití jednoho zdroje energie – vodní síly. Prezentace je určena pro výuku žáků oboru Telekomunikace. Využitím grafických možností sady Microsoft Office 2010 se materiál stává inovativním zejména přehledností výkladu odborného tématu. Využití multimediálních prostředků zvyšuje názornost výuky, usnadňuje porozumění tématu i u slabších žáků a žáků se SPU, udržuje jejich pozornost, podporuje jejich zájem a aktivitu. Metodický pokyn: Materiál je určen pro výuku, vyžaduje použití PC a dataprojektoru. Prezentace primárně slouží pro výklad v hodině, ale může být využita i k samostudiu a pro distanční formu vzdělávání. Materiál vyžaduje použití multimediálních prostředků – PC a dataprojektoru.

VÝROBA ELEKTRICKÉ ENERGIE VODNÍ ELEKTRÁRNA

Vodní elektrárny Vodní elektrárna vyrábí elektrickou energii přeměnou z potenciální energie vody. Voda roztáčí vodní turbínu, která pohání elektrický generátor.

Vodní elektrárny podle konstrukce   Jezové (průtočné), jejichž spád je vytvořen jezem. Derivační (náhonové), jejichž spád je vytvořen umělým kanálem (náhonem). Přehradní (akumulační), jejichž spád je vytvořen pomocí přehrady. Přečerpávací, které slouží k vyvažování energetických špiček v rozvodné síti. Přílivové, které využívají energii mořského přílivu.

Podle spádu se vodní elektrárny dělí na: Nízkotlaké (do 20 m), u nichž voda přitéká do budovy elektrárny přivaděčem s volnou hladinou. Přičemž tyto elektrárny mají minimální akumulaci vody a hltnost jejich turbín je menší než přítok vody. Pracují v základním režimu zatěžovacího diagramu, tedy asi 6000 h ročně.   Středotlaké (do 100 m), u nichž je přívod vody před budovou elektrárny proveden nejčastěji potrubím se spádem. Hltnost jejich turbín je menší než maximální přítok vody a pracují okolo 4500 h za rok. Vysokotlaké (nad 100 m), u nichž je přívod vody před budovou elektrárny proveden tlakovým potrubím se spádem. Budují se v oblastech s možností velké akumulace vody, hltnost turbín je větší než maximální přítok a jsou využívány ročně asi 1000 h.

Podle způsobu provozu se vodní elektrárny dělí na: Přítočné (bez akumulace), které využívají řečištěm protékající množství vody až do úplné hltnosti turbín, na něž je elektrárna dimenzována. Takové elektrárny pracují vždy v základní části diagramu denního elektrického zatížení. Akumulační s přirozenou akumulací (regulační), jež jsou schopny udržovat a regulovat vodní průtoky. Voda pro turbíny se odebírá z nádrží, v nichž lze s vodou hospodařit. Voda k turbínám se přivádí potrubím. Špičkové, akumulační s umělou akumulací (přečerpávací), v těchto elektrárnách se voda přečerpává v dobách mimo elektrickou špičku (v noci, v poledne) do výše položené nádrže, z níž se pak ve špičkách odebírá pro pohon vodních turbín vyrábějících elektrickou energii.

Rozdělení podle výkonu Mikrozdroje – pro výkony: P≤100 kW (při spádu H=1,5÷10 m; průtoku: Q=0,25÷2 m3.s-1) Malé – pro výkony P≤10 MW Střední – pro výkony P≤100 MW Velké – pro výkony P>100 MW (zatím maximální výkon jednotky je cca 500 MW). Toto rozdělení má pouze orientační charakter.

Schéma vodní elektrárny A - hladina přehradní nádrže B - budova elektrárny C - turbína, kolem ní rozváděcí kolo a pod ní odtokový kanál D - generátor na společné ose s turbínou E – česla a uzávěr F - přívodní kanál G - transformátor napojující elektrárnu do rozvodné sítě H - odtok

Rozdělení turbín Podle způsobu přenosu energie vody: rovnotlaké přetlakové Podle polohy hřídele oběžného kola: horizontální vertikální šikmé

Základní typy turbín Francisova: spirální kašnová reversní Kaplanova: přímoproudá Peltonova: další turbíny: Bánkiho Deriázova Vírová

Francisova Reversní Průměr kola: 6 m Výkon: 198.6 MW Spád: 120 m

Kaplanova Přímoproudá Průměr kola: 3,95 m Výkon: 8,672MW Spád: 10m

Peltonova Průměr kola: 1,53 m Výkon: 9,46 MW Spád: 370 m

Vodní elektrárny (hydroelektrárny) Alternátor je poháněn vodní turbínou a soustrojí turboalternátoru má zpravidla svislou osu. Frekvence otáčení je zde menší než u parních turbín. Proto se používají alternátory, jejichž rotor tvoří elektromagnet s více póly, nebo se mezi turbínu a alternátor zařazuje mechanický převod, který upravuje frekvenci otáčení rotoru alternátoru.

Kontrolní otázky Jak rozdělujeme vodní elektrárny podle konstrukce? Jak dělíme vodní elektrárny podle výšky spádu? Vyjmenuj základní druhy turbín. Jak dělíme vodní elektrárny podle způsobu provozu?

Použité zdroje Obrázky: TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006, 623 s. ISBN 80-867-0613-3. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Pavel Horlivý. Obrázky: KARELJ. Wikipedia.cz [online]. [cit. 20.6.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Orl%C3%ADk_2.jpg TOMIA. Wikipedia.cz [online]. [cit. 20.6.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hydroelectric_dam-letters.svg STAHLKOCHER. Wikipedia.cz [online]. [cit. 20.6.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Francis_Turbine_High_flow.jpg AUTOR NEUVEDEN. Wikipedia.cz [online]. [cit. 20.6.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:%C4%8CKD_Blansko_turb%C3%ADna.jpg SIEGELE, Roland. Wikipedia.cz [online]. [cit. 20.6.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kartell_Kraftwerk,_Pelton_Turbine.jpg