Wytwarzanie energii elektrycznej w MPWIK S.A. w Krakowie

Transkrypt

1 Wykorzystanie promieniowania słonecznego O zaletach i wadach elektrowni fotowoltaicznych można by dyskutować bardzo długo, dlatego możliwości tego typu źródeł zostaną przedstawione na przykładzie elektrowni fotowoltaicznej zabudowanej na Oczyszczalni Ścieków Płaszów. Elektrownia ta posiada moc 60 kw, a do jej budowy użyto 240 polikrystalicznych paneli SL280 o mocy maksymalnej 280W, napięciu 36,98 V i prądzie 7,57A. Zastosowane ogniwa posiadają średnią sprawność1 4,43 %. Panele zostały ustawione w czterech rzędach po 60 szt. na specjalnie przygotowanych konstrukcjach wsporczych wykonanych z aluminium, które pozwalają na ustawieni paneli pod kątem 30 stopni. Elektrownia pracuje bezawaryjnie od połowy 2013 roku dostarczając rocznie około 70 MWh energii elektrycznej. Efektywność pracy takiego systemu jest jednak silnie uzależniona od pory roku. W tabeli 1 przedstawiono produkcję energii elektrycznej w poszczególnych miesiącach 2015 roku. L.P Energia [MWh] 1 Styczeń 1,378 2 Luty 3,257 3 Marzec 5,959 4 Kwiecień 7,528 5 Maj 7,545 6 Czerwiec 9,074 7 Lipiec 10,250 8 Sierpień 9,782 9 Wrzesień 5, Październik 5, Listopad 2, Grudzień 2,042 Razem: 70,494 Tab.1. Zestawienie wielkości produkcji energii w elektrowni fotowoltaicznej w 2015 roku. Oczywiście przedstawiony tutaj przykład dotyczy elektrowni o małej mocy wyjściowej, ale założeniem jej powstania było zebranie doświadczeń i rzeczywista ocena opłacalności tego typu źródła energii elektrycznej. Farma fotowoltaiczna posiada koncesję na wytwarzanie energii w źródle odnawialnym i jest bardzo dobrze opomiarowana. Pozwala to na wykorzystanie wszystkich zalet finansowych związanych z produkcją energii odnawialnej. Zależność mocy wyjściowej od pory roku przedstawiono na wykresach

2 Wyk. 1. Efektywność pracy farmy fotowoltaicznej w okresie lata Wyk.2. Produkcja energii elektrycznej w okresie zimowym.

3 Wpływ ekspozycji słonecznej na produkcję energii elektrycznej przedstawiono na wykresie 3. Wyk.3. Zmienność wydajności farmy fotowoltaicznej w związku ze zmianą nasłonecznienia. Wykorzystanie energii grawitacyjnego spływu wody do systemu dystrybucji Największy zakład uzdatniania wody dostarczający wodę do krakowskiego systemu dystrybucyjnego zlokalizowany jest w Dobczycach ok. 20 km od Krakowa. Z uwagi na układ terenu pierwszy odcinek to tłoczenie, a następnie grawitacyjny spływ w kierunku miasta. W najwyższym punkcie tranzytu wody zlokalizowano zbiorniki retencyjne z których woda spływa grawitacyjnie dwoma rurociągami o średnicach Ø 1000 i Ø1400 w kierunku Sierczy. Rys. 1. Układ wysokościowy grawitacyjnego spływu wody ze zbiorników w Gorzkowie do zbiorników w Sierczy.

4 Następnie poprzez zespół zbiorników w Sierczy woda płynie dalej grawitacyjnie w kierunku Nastawni Piaski Wielkie. Pomiędzy zbiornikami w Gorzkowie i Sierczy znajduje się komora KP 3 w której zabudowane są specjalne zasuwy regulacyjne służce do uzyskania wymaganego poziomu ciśnienia na napływie do zbiorników. Uwzględniając występujące nadwyżki ciśnienia postanowiono wykorzystać energię potencjalną przepływającej wody do napędu turbiny produkującej energię elektryczną. W omawianym przypadku zastosowano turbinę z łopatami o zmiennej geometrii. Uzyskano dzięki temu płynną możliwość regulacji ciśnienia, a jednocześnie turbina napędzająca generator stała się jednostką rozproszoną generującą energię elektryczną. Moc turbiny wynosi 440 kw, a średnia moc z jaką pracuje to około 300 kw. Rozwiązanie pracuje bezawaryjnie od grudnia 2012 roku. W okresie tym nie odnotowano również żadnej awarii rurociągu zasilającego ani rurociągu odpływowego. Z uwagi na fakt, iż w miejscu montażu turbiny nie ma możliwości wykorzystania wyprodukowanej energii elektrycznej jest ona sprzedawana do lokalnej sieci a energetycznego, a wpływy za energię stanowią źródło dodatkowego dochodu dla a. Widok wnętrza komory wraz z turbiną i generatorem przedstawiono na fotografii 1. Fot. 1. Widok rurociągów wody uzdatnionej wraz z zabudowaną turbiną. Zastosowanie turbiny pozwoliło na odzysk energii elektrycznej w miejscu w którym z uwagi na ukształtowanie terenu należało obniżyć ciśnienie. Jednocześnie uzyskano możliwość płynnego

5 regulowania napływem wody do zbiorników w Sierczy, a turbina stanowi doskonały element stabilizacji ciśnienia wyjściowego co korzystnie wpływa zarówno na pracę rurociągu jak i zbiorników. Wyprodukowana przez turbinę energia elektryczna stanowi około 25% energii zużytej na przepompowanie wody z ZUW Raba do zbiorników w Gorzkowie, można by powiedzieć, iż dzięki pracy turbiny jedna pompa o mocy 320 kw z pompowni Raba I pracuje zupełnie nie pobierając energii elektrycznej. Ilość wyprodukowanej energii elektrycznej pozwala na zasilanie około 100 gospodarstw domowych zakładając, iż przeciętne gospodarstwo domowe ma moc przyłączeniową około 4 kw i zużywa około 300 kwh energii na miesiąc. Podobnym rozwiązaniem może być turbina na stopniu wodnym wykorzystująca energię spadu wody do odbiornika po procesie oczyszczania. W tym przypadku nie dysponujemy dużym spadem, gdyż zwykle wynosi on kilka metrów, ale biorąc pod uwagę objętość przepływającej wody, można dzięki temu wyprodukować całkiem sporą ilość energii. W przypadku Oczyszczalni Płaszów przy średnim przepływie 160 tyś m3 na dobę turbina może mieć moc około 80 kw. Wyk. 4. Produkcja energii elektrycznej w różnych źródłach w 2015 roku w wodociągach Krakowskich dr inż. Tadeusz Żaba Miejskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji Spółka Akcyjna w Krakowie ul. Senatorska Kraków