Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě

Prezentace na téma: "Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě"— Transkript prezentace:

1 Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě
Výroba elektrické energie Petr Krejčí , VŠB-TUO

2 Základní elektroenergetické pojmy
Elektrizační soustava - Soubor zařízení pro výrobu, přenos a spotřebu elektrické energie. Může být provozována samostatně nebo jako část propojené elektrizační soustavy. Elektrická síť - Souhrn vedení a stanic téhož napětí galvanicky propojených, sloužících pro přenos a rozvod elektrické energie. Nadřazená síť - Část elektrizační soustavy, která má z hlediska provozu větší důležitost než ostatní části, které napájí a jsou zpravidla nižšího napětí. Přenosová síť - Část elektrizační soustavy, tvořící přenosovou cestu pro napájení velkých stanic nebo uzlů. Rozvodná (distribuční) síť - Část elektrizační soustavy sloužící pro dodávku el. energie odběratelům.

3 Pološpičkové zatížení
Spotřeba ČR pětiminutové hodnoty, max: 8395 MW (620), min: 6992 MW (300) Špičkové zatížení Pološpičkové zatížení Základní zatížení

4 Výroba elektrické energie
V tzv. klasických tepelných elektrárnách se v kotli ohřívá voda, přeměňuje se v páru a ta uvádí do pohybu turbínu. Turína pohání alternátor, který vyrábí elektrickou energii, jež je odváděna vedeními vysokého napětí. Teplo se v tepelných elektrárnách vytváří v kotli spalováním fosilního paliva (tuhým palivem bývá černé a hnědé uhlí, kapalným palivem je ropa, oleje, mazut, plynným palivem je zemní plyn) nebo štěpením atomů. Jaderné elektrárny jsou také tepelnými elektrárnami a od elektráren na fosilní paliva se liší tím, že mají místo parního kotle reaktor, v němž v jaderném palivu probíhá řízená řetězová štěpná reakce. Jaderným palivem bývá přírodní uran, uran obohacený izotopem U235 nebo plutonium.

5 Výroba elektrické energie
Vodní elektrárny pohání voda z řek, příliv a odliv moře nebo energie mořských vln. Vodní turbíny lze spustit během několika minut. Vodní energii, která je okamžitě k dispozici, lze proto jednoduše využít při náhlém zvýšení poptávky po elektrické energii. Vodní elektrárny nejsou tak složité jako elektrárny tepelné. Nepotřebují kotelnu a mají jednodušší turbíny. Lze je ovládat i dálkově a k obsluze stačí méně zaměstnanců. Vhodně doplňují tepelné elektrárny v elektrizační soustavě. Nevýhodou je, že nemohou stát všude, pouze tam, kde je dostatečný spád vody nebo kde je možné v nádrži naakumulovat dostatečné množství vody. Přílivové a příbojové elektrárny, nebo dokonce elektrárny využívající mořského vlnění lze stavět jen na příhodných místech.  Ve světě pracují i sluneční a větrné elektrárny, ale zatím jen v zanedbatelném množství, protože sluneční a větrnou energii ještě nedokážeme dostatečně účelně využít. Sluneční a větrné elektrárny k výrobě určitého množství energie potřebují nesrovnatelně více prostoru než klasické elektrárny. Na některých vhodných místech se stavějí geotermální elektrárny, které využívají tepla z nitra Země.

6 Schéma spalovací tepelné elektrárny

7 Kondenzační elektrárna
kV kondenzační turbosoustrojí 550 °C ~ kotel oběhové čerpadlo přehřívák páry kondenzátor páry turbína potrubí spojka generátor 20 MPa

8 Teplárna blokový transformátor VN / 400 kV protitlaké turbosoustrojí
~ tepelný konzum tr, pr, ir odběr tepla

9 Jaderná elektrárna 1. Reaktor, 2. Parogenerátor, 3. Čerpadlo, 4. Turbína, 5. Generátor, 6. Kondenzátor, 7. Přívod a odvod chladící vody

10 Materiály Jaderné palivo
uran (U235, U233, U238), plutonium (Pu239), thorium (Th239) - ve formě čistých kovů (kovová paliva) - ve formě oxidů (keramická paliva) Moderátory a reflektory (zpomalují a odráží neutrony) - těžká voda, grafit, berylium, polyfenyly Chladiva - plynná (vzduch, CO2, helium) - kapalná (roztavené soli – fluorid litný, fluorid berylnatý, fluorid zirkoničitý, tekuté kovy – sodík a jeho slitiny s hořčíkem, vizmut s olovem, rtuť) Absorbční materiály (pro řízení a ochrany) - materiály obsahující bór (borité oceli, kyselina boritá), hafnium, kadmium

11 Vodní elektrárny Kaplanova turbína (pro největší průtočná množství
a nejmenší spády m)

12 Francisova turbína (pro střední průtočná množství
a střední spády m)

13 Peltonova turbína (pro nejmenší průtočná množství
a nejvyšší spády m)

14 Přečerpávací elektrárny
Elektrárny s umělou nebo smíšenou akumulací 4 strojové uspořádání (turbína, alternátor, čerpadlo, motor) 3 strojové uspořádání (alternátor pracuje i jako motor) 2 strojové uspořádání (reverzní turbína pracuje i jako čerpadlo)

15 Netradiční zdroje elektrické energie
Odhadem bylo v roce 2004 vyrobeno 400 TWh „obnovitelné elektrické energie“, z čehož více než 70% pochází z vody.

16 Větrná energie ρ je hustota vzduchu (kg.m-3) A je povrch rotoru (m2)
V je rychlost větru (m.s-1) Ce je elektrická účinnost (%)

17 Solární energie Aktivní – přeměňují sluneční záření na elektrickou energii Pasivní – přeměňují sluneční záření na teplo pomocí kolektoru Na Zem dopadá sluneční záření 1, W Solární konstanta 1370 W.m-2 (energie dopadající na povrh atmosféry) Doba svitu hodin

18 Kyslíko-vodíkový palivový článek

19 Děkuji za pozornost.