Výroba elektrické energie

Prezentace na téma: "Výroba elektrické energie"— Transkript prezentace:

1 Výroba elektrické energie
Elektrotechnika 1 Výroba elektrické energie

2 výroba elektrické energie
dynamo mění mechanickou energii na elektrickou energii vyrábí stejnosměrný elektrický proud a napětí činnost založena na elektromagnetické indukci budící proud ve statorovém vinutí vyvolá ve statoru magnetický tok ve vinutí rotoru se otáčením v magnetickém poli indukuje střídavé elektrické napětí napětí se komutátorem, upevněným na hřídeli rotoru, mění na napětí stejnosměrné z komutátoru se napětí odvádí kartáči na svorkovnici stroje ze svorkovnice se odebírá potřebný elektrický proud

3 výroba elektrické energie
alternátor mění energii mechanickou v energii elektrickou při využití točivého magnetického pole zdrojem střídavého proudu a napětí, které má vyrábět s frekvencí 50 Hz v budícím vinutí rotoru prochází stejnosměrný proud – vzniká točivé magnetické pole magnetické pole, vyvolá (indukuje) v trojfázovém vinutí statoru trojfázové střídavé napětí druhé točivé magnetické pole vyvolá střídavý proud proud začne procházet trojfázovým vinutím statoru při připojení alternátoru ke spotřebiči synchronní - obě točivá magnetická pole se otáčejí se stejnými otáčkami asynchronní - obě točivá magnetická pole se neotáčejí se stejnými otáčkami

4 výroba elektrické energie
fázování alternátoru úprava parametrů vyrobené elektrické energie nutné pro připojení k elektrizační soustavě přesné fázování (přesná synchronizace) alternátor musí dávat stejně velké napětí, jako je napětí v síti nesmí být mezi oběma fázový posun kmitočet a sled fází napětí alternátoru musí odpovídat napětí sítě asynchronní fázování (samosynchronizace) nenabuzený alternátor se roztočí na otáčky blízké synchronním alternátor se zapne na síť a okamžitě se přibudí sám se vtáhne do synchronismu

5 výroba elektrické energie
transformátor slouží k přeměně elektrické energie jednoho napětí na elektrickou energii napětí jiného (vyššího nebo nižšího) při stejném kmitočtu blokové uspořádání elektrárny elektrárenský blok samostatná energetická jednotka skládá se z parního kotle (nebo reaktoru a parogenerátoru) a turbogenerátoru několik bloků tvoří s dalšími potřebnými zařízeními elektrárnu nejrozšířenější bloky v České republice mají výkon 110 a 200 MW společné zařízení bloků správní budova uhelné hospodářství, vodní hospodářství komín společná elektrická síť za blokovými transformátory, do které dodávají vyrobenou energii

6 Význam a výhody výroby elektrické energie
energie ve formě elektrického proudu a elektrického napětí nejužívanější sekundární energie podstatou je tok volných elektronů při vodivém spojení míst s rozdílným elektrickým potenciálem výhody nevýhody čistota univerzálnost možnost přenosu na dálku snadný rozvod vázanost výroby na spotřebu nemožnost skladování předpokládaná spotřeba v ČR denní spotřeba v ČR

7 druhy elektráren tepelné elektrárny uhelné elektrárny
jaderné elektrárny                                vodní elektrárny údolní vodní elektrárny přečerpávací elektrárny příbojové elektrárny elektrárny využívající obnovitelné zdroje větrné elektrárny sluneční elektrárny elektrárny na bioplyn geotermální elektrárny

8 uhelná elektrárna 1 – pásový dopravník 2 - zásobník uhlí
3 - mlecí zařízení 4 - úložiště popílku 5 – kotel 6 – hořáky 7 – parní buben 8 – přehřívač páry 9 – napájecí čerpadlo 10 – turbína 11 – elektrický generátor 12 – chladicí věž 13 – kondenzátor 14 – komín 15 – elektrostatický odlučovač popílku 16 – chladicí voda 17 – čerpadlo 18 – technologická voda splavovací 19 – ventilátor 20 – dýmový ventilátor

9 uhelná elektrárna spalováním uhlí se získává tepelná energie, která se předává vodě pára, ta roztáčí parní turbínu zase alternátor vyrábějící elektřinu na stejném principu pracují i elektrárny spalující mazut nebo zemní plyn typy elektrárna kondenzační slouží pouze k výrobě elektrické energie veškerá pára přivedená do turbíny po vykonání práce zkondenzuje na vodu v kondenzátoru základní výrobny elektrické energie teplárna dodávají kromě elektrické energie i energii tepelnou na vytápění, ohřev vody apod. horká pára je z turbíny vedena dále k tepelným spotřebičům výhoda - vyšší hospodárnost nevýhoda - el. výkon závisí na okamžitém množství páry odebírané tepelnými spotřebiči lze je budovat pouze v místech koncentrovanější spotřeby tepla

10 uhelná elektrárna provoz elektrárny technologické okruhy okruh paliva
okruh vzduchu okruh kouřových plynů okruh strusky a popela okruh vody a páry okruh výroby elektřiny VZDUCH přiváděn do spalovací komory spolu s rozemletým uhlím ventilátory množství přiváděného vzduchu závisí na chemickém složení paliva pro výrobu 1 kWh elektřiny se spotřebuje asi 1 kg paliva, z něhož vznikne 7m3plynů

11 uhelná elektrárna UHLÍ
dopravuje se pásovými dopravníky, po železnici nebo loděmi spotřeba závisí na jeho výhřevnost před použitím se musí nejprve upravit v drticí stanicí a uhelných mlýnech se mele na jemný prášek sušení – před mletím nebo při něm ventilátory pak uhelný prášek spolu se vzduchem vhánějí do hořáků kotle ve spalovací komoře palivo shoří část popela padá do spodního prostoru ohniště jako struska, chladí se vodou, ukládá se na odkališti část popela ve spalinách – oddělován v elektroodlučovačích oddělení splodin síry a dusíku typy ohnišť roštové ohniště – vhodné pro elektrárny s omezeným výkonem práškové ohniště – až o 55% vyšší účinnost fluidní spalování – spalování ve vznosu – rychlé a účinné

12 uhelná elektrárna VODA A PÁRA
obíhá v hlavním uzavřeném okruhu kotel - turbína - kondenzátor – kotel chemicky upravená – nesmí obsahovat žádné zbytky minerálů, aby nepůsobila korozi oceli do kotle dodávána napájecími čerpadly v kotli se ohřívá při tlaku dosahujícím až 20 MPa a vypařuje se pára se dále ohřívá v přehřívácích – teplota 550°C → ostrá pára ostrá pára proudí potrubím do turbíny – odevzdává energii odvod do kondenzátoru z kondenzátoru se voda – kondenzát – odvádí čerpadly zpět do kotle kondenzační teplo se odvádí z okruhu do řeky nebo chladicích věží druhy kotlů válcový kotel - nýtovaný buben o velkém průměru (do 2,5 m) a délce (do 10 m) plamencový kotel – větší výhřevná plocha ( kamenec - vlnitá trouba umístěná do vnitřku kotle ) trubkový ( žárotrubný ) kotel - velký vodní obsah a naopak malá výhřevná plocha průtlačný kotel – nucený oběh nebo průtok vody fluidní kotel

13 uhelná elektrárna parní turbína
přeměna tepelné (vnitřní) a (nebo) kinetické energie pracovní látky ( páry ) na energii mechanickou (rotace hřídele) je roztáčena pracovní látkou proudící přes lopatky turbíny umístěna na společné hřídeli s elektrickým generátorem - dohromady tvoří tzv. turbogenerátor. rozdělení turbín: podle pracovní látky: vodní, parní, plynové podle směru průtoku oběžným kolem: radiální, axiální, diagonální podle způsobu zpracování energetického spádu: přetlaková, rovnotlaká podle dělení energetického spádu: jednostupňová, vícestupňová Lavalova turbína rovnotlaká - tlak páry při průchodu oběžným kolem turbíny nemění Parsonsova turbína přetlaková, reakční - pára částečně expanduje v oběžném kole

14 uhelná elektrárna turbogenerátor kondenzátor chladicí věž
elektrický stroj poháněn turbínou mění energii mechanickou v energii elektrickou při využití točivého magnetického pole kondenzátor tepelný výměník na trubkách protékaných chladicí vodou kondenzuje pára z parní turbíny kondenzační teplo se odvádí chladicí vodou chladicí věž tepelný výměník předává teplo chladicí vody z kondenzátoru do okolního vzduchu druhy chladicích věží s nuceným prouděním vzduchu, tzv. ventilátorové s přirozeným tahem, tzv. komínové, většinou hyperbolického tvaru

15 teplárna

16 systém čištění spalin odlučovač síry odlučovač popílku

17 jaderná elektrárna 1 – jaderný reaktor
2 – regulační kazety 3 – jaderné palivo 4 – štěpná reakce 5 – kompenzátor objemu 6 – sprchy kompenzátoru objemu 7 – barbotážní nádrž 8 – parogenerátor 9 – horká část cirkulační slučky primárního okruhu 10 – studená část cirkulační slučky primárního okruhu 11 – hlavní cirkulační čerpadlo 12 – hlavní uzavírací armatura 13 – hlavní parní potrubí 14 – vysokotlaká regulace 15 – hlavní napájecí potrubí 16 – napájecí zařízení 17 – separátor a přehřívač páry 18 – turbína 19 – kondenzátor 20 – nízkotlaká regenerace 21 – kondenzační čerpadlo 1.stupně 22 – kondenzační čerpadlo 1.stupně 23 – elektrický generátor 24 – transformátor 25 – chladicí věž 26 – čerpadlo chladicí vody

18 jaderná elektrárna palivo elektrárna tepelná
počínaje turbínou pohánějící generátor je jaderná elektrárna vlastně stejná jako klasická elektrárna uhelná rozdíl ve zdroji tepla - teplo vzniká jaderným štěpením palivo oxid uraničitý směs oxidů uranu a plutonia plutonium uran plutonium

19 jaderná elektrárna součásti jaderného reaktoru palivo
malé tabletky paliva naskládané na sebe – proutek svazek proutků – palivová kazeta chráněné povlakem ze slitiny na bázi zirkonia u některých reaktorů – palivo ve formě koulí palivo se spouští do aktivní zóny reaktoru montáž palivové kazety moderátor voda, grafit nebo těžká voda (D2O) - u reaktoru, kde štěpení obstarávají pomalé neutrony chybí u reaktorů, které pracují na bázi rychlých neutronů (tj. štěpitelným izotopem je uran 238 nebo plutonium), moderátor chybí. absorbátor materiál účinně pohlcující neutrony ( bór nebo kadmium ) ve formě regulačních tyčí ( havarijní tyče – víc absorbátoru ) chladivo médium, které odvádí teplo voda, těžká voda, oxid uhličitý, helium, sodík a některé soli nebo slitiny jeden nebo více chladicích okruhů

20 jaderná elektrárna jednookruhové schéma elektrárny
reaktoru se varem vody vytvoří pára, která se vede k turbíně po ochlazení v kondenzátorech se voda vrací zpět do reaktoru voda z reaktoru může být radioaktivní → tento způsob se již nepoužívá jaderný reaktor dvouokruhové schéma elektrárny voda z reaktoru koluje v tzv. primárním okruhu trubky primárního okruhu procházejí výměníkem ( parogenerátorem) - ohřev vody sekundárního okruhu v sekundárním okruhu vzniká pára sekundární okruh mimo reaktor tříokruhové schéma elektrárny 1. Pohon svazkové řídící tyče 2. Víko tlakové nádoby reaktoru 3. Vývody vnitroreaktorového měření 4. Ochranná trubka svazkové tyče 5. Palivové kazety 6. Plášť aktivní zóny 7. Tlaková nádoba reaktoru rychlé množivé reaktory chladivo v primárním okruhu tekutý kov

21 jaderná elektrárna konstrukce jaderného reaktoru
Reaktor s tlakovou nádobou objem paliva je přibližně stejně velký jako objem moderátoru průměr bývá okolo 7 metrů a výška až 23 metrů speciální nerezavějící ocel Reaktor s tlakovými trubkami objem moderátoru je mnohem větší než objem paliva palivo je umístěno v trubkách obklopených bloky moderátoru celý systém je umístěn v betonové budově Reaktor s nádobou ze železobetonu u jaderných reaktorů používajících ke zpomalování neutronů grafit reaktorové nádoby se budují přímo na staveništi vnitřní rozměry dosahují desítek metrů velmi odolné proti tlaku

22 jaderná elektrárna typy jaderného reaktoru
Tlakovodní reaktor PWR (ruský typ VVER ) nejrozšířenější typ pro svou vysokou bezpečnost používány i k pohonu jaderných ponorek palivo - obohacený uran ve formě tabletek oxidu uraničitého uspořádaných do palivových tyčí výměna paliva probíhá při odstaveném reaktoru zpravidla jednou za 1 až 1 a půl roku nahradí se 1/3 vyhořelých článků moderátorem i chladivem je obyčejná voda primární i sekundární okruh

23 jaderná elektrárna typy jaderného reaktoru Varný reaktor BWR
druhý nejrozšířenější typ palivo - mírně obohacený uran ve formě válečků oxidu uraničitého uspořádaných do palivových tyčí výměna paliva probíhá při odstaveném reaktoru zpravidla jednou za 1 až 1 a půl roku nahradí se 1/3 vyhořelých článků moderátorem i chladivem je obyčejná voda voda se ohřívá až do varu přímo v tlakové nádobě, v horní části reaktoru se hromadí pára pára zbavená vlhkosti se žene přímo k turbíně jednookruhová elektrárna

24 jaderná elektrárna typy jaderného reaktoru Těžkovodní reaktor CANDU
dnes pracuje asi 35 takových reaktorů palivo - přírodní uran ve formě oxidu uraničitého chladivem a moderátorem těžká voda D2O aktivní zóna je v nádobě tvaru ležícího válce, která má v sobě vodorovné průduchy pro tlakové trubky těžká voda z prvního chladicího okruhu předává své teplo obyčejné vodě v parogenerátoru

25 jaderná elektrárna typy jaderného reaktoru
Plynem chlazený reaktor Magnox GCR ve Velké Británii a v Japonsku palivo - přírodní kovový uran ve formě tyčí po krytých oxidem magnezia aktivní zóna - grafitové blok\ (moderátor), kterými prochází několik tisíc kanálů, do každého se umísťuje několik palivových tyčí aktivní zóna je uzavřena v kulové ocelové tlakové nádobě se silným betonovým stíněním palivo se vyměňuje za provozu chladivo – oxid uhličitý dva okruhy

26 jaderná elektrárna typy jaderného reaktoru
Pokročilý plynem chlazený reaktor AGR výhradně ve Velké Británii, kde pracuje 14 takových reaktorů palivo - uran obohacený izotopem U235 ve formě oxidu uraničitého moderátor - grafit chladivem je oxid uhličitý – primární okruh sekundární okruh - voda

27 jaderná elektrárna typy jaderného reaktoru Rychlý množivý reaktor FBR
palivo - plutonium ve směsi oxidu plutoničitého a uraničitého během provozu vyprodukuje více nového plutoniového paliva, než kolik sám spálí nemá moderátor, pracuje na rychlých neutronech aktivní zóna tvořená svazky palivových tyčí je obklopena "plodícím" pláštěm z uranu chladivo – tekutý sodík v reaktoru je výměník, kde sodík předává teplo druhému chladicímu okruhu, ve kterém proudí také roztavený sodík sodík sekundárního obvodu v parogenerátoru ( třetí okruh ) ohřívá vodu na páru

28 jaderná elektrárna typy jaderného reaktoru Reaktor typu RBMK
reaktor v Černobylu – nyní už se nestaví palivo - přírodní nebo slabě obohacený uran ve formě oxidu uraničitého palivové tyče jsou vloženy v kanálech, kudy proudí chladivo obyčejná voda v tlakových kanálech přímo vzniká pára, která po oddělení vlhkosti pohání turbínu moderátor – grafit obklopující kanály jeden okruh

29 jaderná elektrárna typy jaderného reaktoru Vysokoteplotní reaktor HTGR
velmi perspektivní typ - výborné bezpečnostní parametry vysoká teplota na výstupu z reaktoru – teplo lze využít i v průmyslu palivo - vysoce obohacený uran - malé kuličky oxidu uraničitého (0,5 mm v průměru ) jsou povlékané třemi vrstvami karbidu křemíku a uhlíku kuličky jsou rozptýlené v koulích z grafitu, velkých asi jako tenisový míček palivové koule se volně sypou do aktivní zóny, na dně jsou postupně odebírány chladivo – hélium, proháněné aktivní zónou - může být vedeno přímo do průmyslových a chemických proces sekundární okruh - voda

30 jaderná elektrárna reakce v reaktoru štěpná reakce
jádro atomu štěpitelného prvku (uranu, thoria, plutonia) se může po nárazu letícího neutronu za příznivých okolností rozštěpit vzniknou dvě nová jádra štěpné produkty a dva až tři nové neutrony štěpné produkty - velmi vysoká kinetická energie - nárazy do okolních jader → ohřev prostředí nové neutrony letí dál a mohou štěpit další jádra – řetězová reakce štěpná reakce

31 jaderná elektrárna další reakce v reaktoru radiační záchyt
jádro pohltí přilétající neutron a získá tak energii, kterou může částečně vyzářit ve formě záření gama častá reakce jádra izotopu uranu 238 ( v palivu - více než 90 % ) rozptyl neutronu neutron se po nárazu na jádro odrazí a letí dál jiným směrem reakce jader uranu s neutrony o vysoké energii záchyt neutronu jádro jiného prvku než uranu neutron pohltí energeticky využít můžeme pouze spolehlivě ovládané a řízené štěpení

32 jaderná elektrárna řízená štěpná reakce základní stavy v reaktoru
1. podkritický stav vysoká hustota absorbéru neutrony vznikající ve štěpné reakci jsou plně pohlcovány není vyvoláno štěpení dalších jader – reakce zaniká tento stav se vytvoří ponořením regulačních nebo havarijních tyčí do aktivní zóny snižuje se výkon reaktoru nebo se reaktor odstaví 2. kritický stav hustota absorbéru ( počet tyčí ) a paliva vhodně vyrovnána ze 2 až 3 neutronů vzniklých při štěpení paliva vždy jen 1 vyvolá další štěpnou reakci řetězová reakce stále pokračuje - nerozrůstá se, ani nezaniká běžný provoz reaktoru při stálém výkonu 3. nadkritický stav roste počet neutronů štěpících jádra → roste jaderná štěpná reakce zvýšení výkonu reaktoru

33 jaderná elektrárna bezpečnost
vznikající radioaktivní materiál a záření se nikdy nesmí dostat do vnějšího prostředí musí odolat země třesení i jiným živelním pohromám, pádu letadla, teroristickým útokům, technickým závadám i selhání obsluhy Bariéry jaderných elektráren První bariéra krystalická struktura nejčastěji používaného oxidu uraničitého UO2 má sama schopnost udržet při normálním provozu reaktoru 99 % vznikajících radioaktivních štěpných produktů Druhá bariéra hermetický obal palivové tyče - zachytí zbylé asi 1 % plynných produktů štěpení Třetí bariéra ochranná obálka neboli kontejnment další zvýšení bezpečnosti reaktory mají autoregulaci prostor primárního okruhu moderních jaderných elektráren uzavřen pod ochranný železobetonový obal – kontejnment

34 vodní elektrárna 1 – přívodní kanál 2 - česle
3 – vzdouvací zařízení - hráze 4 – vtoková hradidla 5 – tlakový přivaděč 6 – montážní jeřáb 7 – generátor 8 – rotor 9 – hřídel 10 – vodní turbína 11 – sací roura 12 – odpadní kanál

35 vodní elektrárna využívá především v oblastech prudkých toků s velkými spády v České republice jsou možnosti využití energie vody vzhledem k přírodním podmínkám dosti omezené Rozdělení vodních elektráren malé vodní elektrárny (MVE) (do 10 MW včetně) vodní elektrárny přečerpávací vodní elektrárny přílivové elektrárny rozdělení podle spádu nízkotlaké průtočné – spád 10 až 20m, na jezech středotlaké – spád 100m, na přehradách vysokotlaké – spád vyšší než 100m

36 vodní elektrárna princip
mechanická energie proudící vody se mění na energii elektrickou voda roztáčí turbínu turbína je na společné hřídeli s elektrickým generátorem - turbogenerátor výhody neznečišťují ovzduší, nedevastují krajinu a povrchové či podzemní vody těžbou a dopravou paliv a surovin, jsou bezodpadové, nezávislé na dovozu surovin a vysoce bezpečné vyžadují minimální obsluhu i údržbu a lze je ovládat na dálku mohou startovat během několika sekund - špičkový zdroj k pokrytí okamžitých nároků na výrobu elektrické energie nevýhody značná cena a čas výstavby nutnost zatopení velkého území závislost na stabilním průtoku vody Štěchovice

37 vodní elektrárna Vodní turbíny Francisova turbína přetlaková turbína
používá se pro velký rozsah spádů i průtoků pracovní kapalina mění tlak během své cesty strojem pro udržení toku vody jsou nutné rozváděcí lopatky vstupní potrubí se postupně zužuje pomocí rozváděcích (automaticky stavěných regulátorem) lopatek je voda směřována na rotor rotor turbíny se nachází mezi vysokotlakým přívodem a nízkotlakou savkou většinou v patě přehrady

38 vodní elektrárna Vodní turbíny Kaplanova turbína
přetlaková axiální turbína s velmi dobrou možností regulace využívá se především v místech, kde není možné zajistit stálý průtok, nebo spád vyšší účinnost než Francisova turbína výrazně složitější a dražší pro spády od 1 do 70,5 m a průtoky 0,15 až několik desítek m3/s

39 vodní elektrárna Vodní turbíny Peltonova turbína
rovnotlaká turbína s parciálním tangenciálním ostřikem voda proudí tečně na obvod rotoru pomocí trysek rozvaděčem je dýza na přívodním potrubí voda z ní vystupuje kruhovým paprskem a dopadá na lopatky lžičkovitého tvaru každá z lopatek se postaví proti směru toku vody a tak otočí její směr používá se pro větší výkony, velký spád a menší průtok vody

40 vodní elektrárna přečerpávací elektrárna
slouží ke skladování elektrické energie prostřednictvím kinetické energie vody dvě vodní nádrže, jedna z nich je v níž položeném míste, druhá na vyšším místě spojeny spádovým potrubím o velkém průměru v noci se využívá přebytečná energie v rozvodné síti a voda se přečerpává z dolní nádrže do horní potřeba většího množství energie – voda se pustí z horní nádrže do dolní přes turbínu a elektrická energie spotřebovaná na její přečerpání se vrátí zpět do rozvodné sítě Dalešice Dlouhé Stráně Štěchovice

41 vodní elektrárna přílivová elektrárna
pro roztočení turbín využívá periodického opakování přílivu a odlivu moře a tím nepřímo kinetickou energii rotující Země zabraňuje přirozenému vodnímu proudění a transportu horninových částí znemožňuje migraci biosféry a má i negativní estetické dopady na krajinu

42 vodní elektrárna vlnová elektrárna Plovoucí vlnová elektrárna
Cockerellovy plovoucí trámy - pontony 1- zadní stabilizační část elektrárny 2- střední část se strojovnou, vodním motorem a alternátorem 3- přední nárazová část plavidla Princip vlnové elektrárny Dam - Atol umělý ostrov, na kterém by byla umístěna přehrada má být kruhová o průměru 76 m lopatky zvláštního tvaru - přívod vody z moře do středu elektrárny → mohutný vír, který by otáčel lopatkami turbíny

43 vodní elektrárna příbojová elektrárna ve stádiu počátečního vývoje
k přeměně energie mořského vlnění na elektrickou energii použito kolísajícího vodního sloupce v betonové šachtě vodní sloupec pracuje jako píst, střídavě protlačuje a nasává vzduch přes speciální Wellsovu vzduchovou turbínu výkon příbřežních mořských vln: 40 až 80 kW na 1 m délky Wellsova vzduchová turbína lopatky tvoří části válcové plochy s osou rovnoběžnou s osou turbíny funkce nezávisí na směru přicházejícího větru

44 sluneční elektrárna 1 – sluneční energie 2 – sluneční kotel
3 – sluneční elektrárna věžová 4 – tepelný akumulátor 5 – oběhové čerpadlo 6 – turbína 7 – elektrický generátor 8 – kondenzátor 9 – čerpadlo chladicí vody 10 – chladicí voda 11 – chladicí věž 12 – systém armatur

45 sluneční elektrárna způsoby získání elektrické energie ze sluneční energie přímá přeměna využívá fotovoltaického jevu v látce se působením světla (fotonů) uvolňují elektrony může nastat v některých polovodičích (např. křemíku, germaniu, sirníku kadmia systém pracuje automaticky dopad sluneční energie v ČR za rok v MJ/m2 nepřímá přeměna založena na získání tepla teplo získáváme snadno pomocí slunečních sběračů ohřev vody nebo vzduchu účinnost elektrárny – 10 %

46 sluneční elektrárna Fotovoltaická elektrárna fotovoltaický článek
tenká destička nařezanou z polovodičového materiálu z jedné strany obohacena atomy trojmocného prvku (např. bóru) z druhé strany atomy pětimocného prvku (např. arzenu) při dopadu fotonů se uvolňují záporné elektrony → vznik kladně nabitých děr po přiložení elektrod probíhá elektrický proud typy články z amorfního křemíku monokrystalické křemíkové články polykrystalické (multikrystalické) křemíkové články tenkovrstvé články články z arzenidu galia

47 sluneční elektrárna Fotovoltaická elektrárna solární panel
vzniká propojením a zapouzdřením fotovoltaických článků propojením panelů pak vzniká fotovoltaická řada (pole) články zapojené sériově – pro dosažení potřebného napětí ( jeden článek = 0,5V ) články zapojené paralelně – pro dosažení potřebného proudu výroba elektřiny získává se stejnosměrná elektřina přímo se spotřebovává, nebo se uchovává v bateriích mění na střídavou a dodává do distribuční sítě přeměnu realizuje mikroprocesorem řízený měnič (střídač) Akumulace energie - tam, kde se doba potřeby energie nekryje s dobou, kdy se energie vyrábí

48 sluneční elektrárna tepelná elektrárna
fototermický článek ( sluneční kolektor ) pracuje na principu skleníkového efektu teplo se zachytává pod skleněným (nebo jiným průsvitným) krytem v absorbéru absorbér se ohřívá a odevzdává teplo teplonosnému médiu ( voda, vzduch, olej ) absorbéry - vyráběny z mědi anebo hliníku skupiny kolektorů kapalinové vzduchové fotovoltaické řez trubicí kolektoru

49 sluneční elektrárna tepelná elektrárna solární systém
jeden kolektor nám ohřeje denně přibližně 100l vody, na teplotu cca 60ºC vhodné na rodinný dům, chtatu ohřev vody v bazénu

50 větrná elektrárna využívá obnovitelný zdroj energie - vítr
vhodné lokality – rychlost větru alespoň 5m/s Rozdělení větrných elektráren podle výkonu vhodné lokality podle koncepce větrné elektrárny zařízení s vertikální osou rotace zařízení s horizontální osou rotace podle řešení větrné elektrárny větrné elektrárny s vrtulí větrné elektrárny s lopatkovými koly podmínky úspěšné instalace větrné elektrárny správná volba lokality dostatečná síla větru 3 – 26m/s pravidelnost větrného proudění správná volba typu zařízení a dispozičního řešení vlastní spotřeba vyrobené elektrické energie nebo její dodávka do veřejné sítě

51 větrná elektrárna výhody
při vlastní spotřebě elektrické energie se vyhneme přenosovým ztrátám při výrobě nejsou produkovány žádné škodlivé emise (SO2, CO2, NOx, popel) přebytky vyrobené elektrické energie může výrobce prodávat do veřejné rozvodné sítě nevýhody poměrně vysoká hlučnost (nutné snížit hlučnost na úroveň pod 45 dB) nestabilní zdroj poměrně časově a finančně náročná předrealizační fáze poměrně vysoké investiční náklady méně než 4m/s 4-5 m/s 5 - 6 m/s větrná mapa ČR více než 6 m/s

52 větrná elektrárna Části větrné elektrárny typy rotoru vrtule
Darrieův rotor Části větrné elektrárny typy rotoru vrtule rychloběžný typ počet listů 1 až 4 výroba třífázového proudu účinnost max. 45 % lopatkové kolo pomaloběžný typ počet lopatek bývá 12 a 24 výroba elektrického proudu pro vlastní spotřebu účinnost 20 – 43 % Darrieův rotor 2 či více křídel, které rotují kolem vertikální osy účinnost je až 38 %. výroba stejnosměrného i střídavého proudu Savoniův rotor 2 plochy ve tvaru půlválců - vzájemně přesazeny účinnost až 23 % vrtule lopatkové kolo 1 – vrtule 2 – brzda rotoru 3 - převodovka 4 – řídící elektronika 5 – generátor 6 – mechanické natáčení 7 – stožár 8 – elektrická přípojka 9 – rotorová hlavice Savoniův rotor

53 větrná elektrárna Části větrné elektrárny převodovka
používá se tam, kde je velký rozdíl mezi jmenovitými otáčkami rotoru a generátoru generátor přeměna mechanické energie větru na elektrickou energii skupiny generátorů stejnosměrné generátory vhodné pro malé větrné elektrárny synchronní generátory vhodné pro střední a velké větrné elektrárny velkou účinnost schopny pracovat s velkým rozsahem rychlostí větru záložní zdroje elektrické energie asynchronní generátory připojené k síti připojovací systém pouze sleduje otáčky a rozhoduje o okamžiku připojení k síti

54 větrná elektrárna systém natáčení do směru větru ocasní plocha
boční pomocné rotory natáčení pomocnými motory regulace závisí na velikosti a stupni vybavení větrné elektrárny ovládací a kontrolní prvky systém řízení a brzdění vrtule kontrolní systém jednotlivých částí elektrárny systém natáčení strojovny do směru větru systém připojení k síti

55 geotermální elektrárna
staví se zejména ve vulkanicky aktivních oblastech využívají k pohonu turbín horkou páru stoupající pod tlakem z gejzírů a horkých pramenů nebo teplonosné médium, které se vtlačuje do vrtů, v hloubi země ohřívá a ohřáté vyvádí na povrch na některých místech je teplotní spád více než 55 stupňů Celsia na 1 km hloubky podíl těchto elektráren v rámci celé Evropy je minimální

56 elektrárna na biomasu biomasa - hmota organického původu
bioplyn – vzniká rozkladem organických látek za nepřístupu vzduchu suchá - dřevo mokrá - kejda