Energia z wody i przykłady jej wykorzystania w Wielkopolsce

Transkrypt

1 Energia z wody i przykłady jej wykorzystania w Wielkopolsce Ewa Malicka Małe Elektrownie Wodne Władysław Malicki Towarzystwo Rozwoju Małych Elektrowni Wodnych Forum Międzynarodowe Lisków, 28 listopada 2012

2 Małe Elektrownie Wodne W. Malicki MEW Kalisz MEW Namyślin

3 Potencjał hydroenergetyczny Polski Potencjał teoretyczny Pozostałe GWh/rok Potencjał techniczny GWh/rok Potencjał techniczny GWh/rok Potencjał ekonomiczny GWh/rok Potencjał niewykorzystany GWh/rok Potencjał ekonomiczny GWh/rok Potencjał obecnie wykorzystywany GWh/rok

4 Potencjał hydroenergetyczny Polski (nie-) wykorzystanie

5 Od młyna wodnego do elektrowni wodnej

6 Potencjał hydroenergetyczny Polski Obiekty wykorzystujące energię wody w Polsce : 8100 obiektów hydroenergetycznych (młyny, tartaki, kaszarnie, elektrownie ) szacunki mówią o ok. 25tys. siłowni wodnych; 1953: 7230 obiektów wykorzystujących energię wody (6330 w eksploatacji) (prof. A. Hoffman) 1981/82 : 2131 obiektów hydroenergetycznych (300 w eksploatacji) potencjalnych miejsc instalacji na istniejących lub planowanych obiektach hydrotechnicznych (studium ENERGOPROJEKTu) małych elektrowni wodnych (< 10 MW) o łącznej mocy 270 MW, od roku 1983 przybyło 370 obiektów o łącznej mocy około 120 MW elektrowni wodnych, w tym 728 Małych Elektrowni Wodnych (o mocy poniżej 10 MW) (URE, czerwiec 2012)

7 Potencjał hydroenergetyczny Wielkopolski Obiekty wykorzystujące energię wody w Wielkopolsce Przywilej lokacyjny Poznania, w którym nadano prawo budowania młynów na Warcie, po obu jej brzegach, na odcinku 1 mili. (A. Kaniecki, Dzieje miasta wodą pisane.) młyny wodne w Poznaniu i najbliżej okolicy (A. Kaniecki, Dzieje miasta wodą pisane.) XVIII w. 27 młynów wodnych w Poznaniu i najbliżej okolicy (J. Gołaski, Atlas rozmieszczenia młynów wodnych w dorzeczach Warty, Brdy i części Baryczy w latach ) młynów wodnych w Rejencji Poznańskiej (W. Szulc, Rozwój młynarstwa na Polskich ziemiach zach. i pn. w XIX i na pocz. XX w.) młynów wodnych w Rejencji Poznańskiej (W. Szulc, Rozwój młynarstwa na Polskich ziemiach zach. i pn. w XIX i na pocz. XX w.) istniejących elektrowni wodnych o łącznej mocy zainstalowanej 53 MW + 96 potencjalnych miejsc instalacji na istniejących lub planowanych obiektach hydrotechnicznych o potencjale 32 MW (144 GWh/rok), (Studium ENERGOPROJEKT-u) istniejących elektrowni wodnych w woj. wielkopolskim o łącznej mocy 11,422 MW (Urząd Regulacji Energetyki) 40 istniejących elektrowni wodnych na rzekach administrowanych przez RZGW Poznań + 27 lokalizacji MEW na istniejących obiektach hydroenergetycznych na rzekach administrowanych p przez RZGW Poznań (w tym 4 lokalizacje wskazane dla RZGW) (RZGW Poznań)

8 Elektrownie wodne w Wielkopolsce

9 Energia Wód Płynących Definicja 1m³/1s/1m = od 6,9 do 8,8 kw Potencjał energetyczny wody P = Qpgh [W] Moc elektrowni wodnej P = 9,81Qhn [kw] Roczna produkcja energii w elektrowni wodnej E (kwh) P (kw) x 4500 (h) P - moc Q objętość wody [m³/s] p gęstość wody [kg/m³] ~ 1000 g przyśpieszenie ziemskie [m/s²] = 9,81 h wysokość spadu [m] n sprawność maszyn [%] E produkcja energii

10 Produkcja energii w MEW Produkcja energii elektrycznej w przykładowej MEW w poszczególnych miesiącach (lata )

11 Elektrownie wodne - lokalizacje

12 Elektrownie wodne - podział Ze względu na źródło energii wody wykorzystujące energię wód śródlądowych wykorzystujące energię wód morskich (pływów i fal) wykorzystujące zarówno wody śródlądowe, jak i morskie

13 Elektrownie wodne - podział Ze względu na sposób działania przepływowe regulacyjne/zbiornikowe - podszczytowe - szczytowe - szczytowo pompowe

14 Elektrownie wodne - podział przyjazowe przyzaporowe derywacyjne pływające Ze względu na usytuowanie budowli

15 Elektrownie wodne - podział Ze względu na wysokość i rodzaj spadu VLH very low head (<3,2 m) niskospadowe (<20 m) średniospadowe ( m) wysokospadowe (>150 m)

16 Elektrownie wodne - podział Ze względu na osiąganą moc Mikro elektrownie wodne - do 300 kw Mini elektrownie wodne - od 300 KW do 1MW Małe elektrownie wodne - do 5/10 MW Elektrownie wodne (duże) - powyżej 5MW

17 Usytuowanie małej elektrowni wodnej i jazu na rzece MEW: przyjazowa przepływowa

18 Usytuowanie i elementy elektrowni wodnej zbiornikowej Usytuowanie małej elektrowni wodnej i jazu na rzece MEW: przyjazowa przepływowa

19 Elektrownie wodne - elementy konstrukcyjne Przykładowy schemat konstrukcji małej elektrowni wodnej z turbiną w układzie lewarowym

20 Elektrownie wodne - elementy konstrukcyjne - turbiny Turbiny akcyjne wykorzystujące siłę prądu wody, stosowane w dużych elektrowniach reakcyjne wykorzystujące różnicę ciśnień w komorze turbin, stosowane w małych elektrowniach wirnik turbiny Francisa wirnik turbiny Peltona wirnik turbiny Kaplana

21 Elektrownie wodne - elementy konstrukcyjne - turbiny Turbina wodna wykorzystuje energię kinetyczną i potencjalną spiętrzonych wód płynących i przetwarza ją w energię obrotową. Ruch obrotowy wirnika jest przenoszony na wał, na którego końcu umieszczona jest przekładnia przenosząca ruch obrotowy wału na wał generatora, wytwarzającego prąd elektryczny. Parametry turbiny - przełyk turbiny [m³/s] - średnica turbiny - moc turbiny - prędkość obrotowa wirnika - sprawność mechanizm kierowniczy wirnik z łopatami

22 Elektrownie wodne - elementy konstrukcyjne turbiny wirnik w kształcie śmigła Turbina Kaplana wynaleziona w 1913 r. przez austriackiego profesora Viktora Kaplana używana przy niskich spadach i dużych przepływach regulacja łopatek wirnika i mechanizmu kierowniczego

23 Elektrownie wodne - elementy konstrukcyjne - turbiny Turbiny Kaplan typy konstrukcji Bevel wheel turbine S-bulb turbine

24 Elektrownie wodne - elementy konstrukcyjne - turbiny wirnik Turbina Francisa Wynalazek Jamesa B. Francisa z ok.1848 r. zakres pracy przy spadach od kilku do kilkuset metrów możliwość regulacji wyłącznie łopatek wirnika

25 Elektrownie wodne - elementy konstrukcyjne - turbiny Turbina Francisa wlot w kształcie spirali

26 Elektrownie wodne - elementy konstrukcyjne - turbiny Turbina Peltona Wynaleziona przez Lestera Allana Peltona w latach 70-tych XIX w

27 Elektrownie wodne - elementy konstrukcyjne - turbiny Turbina Peltona

28 Elektrownie wodne - elementy konstrukcyjne - generatory

29 Elektrownie wodne - elementy konstrukcyjne systemy automatyki

30 Elektrownie wodne - elementy konstrukcyjne kraty i czyszczarki

31 Rola elektrowni wodnych

32 Rola elektrowni wodnych redukcja zanieczyszczeń do atmosfery oraz oszczędność węgla, zwiększenie retencji powierzchniowej i gruntowej wody ograniczenie ryzyka związanego z powodzią, czyszczenie rzek, dotlenianie wody i monitoring jej jakości, konserwacja rzek w obrębie cofki, jazu i dolnej wody, zatrzymanie erozji (procesów niszczenia dna i brzegów rzek), poprawa parametrów sieci elektroenergetycznych na tzw. końcówkach mocy oraz obniżenie kosztów modernizacji sieci elektroenergetycznych poprawa bezpieczeństwa energetycznego kraju (dywersyfikacja systemu) obniżanie strat związanych z przesyłem energii elektrycznej, wysoki współczynnik zwrotu energii tworzenie miejsc wypoczynku działania szkoleniowo edukacyjne tworzenie nowych miejsc pracy niewielkie wymagania związane z zajmowanym terenem

33 Funkcjonowanie elektrowni wodnych w środowisku - konieczność przegrodzenia rzeki Środki zapobiegawcze i rekompensujące: - przepławki dla ryb, - bariery odstraszające ryby, - przepływ nienaruszalny, - redukcja hałasu, - zarybianie, - turbiny przyjazne rybom.

34 Małe elektrownie wodne - przepławki dla ryb

35 Małe elektrownie wodne bariery odstraszające ryby

36 Elektrownie wodne turbiny przyjazne rybom Turbiny VLH very low head

37 Elektrownie wodne turbiny przyjazne rybom Turbiny śrubowe (ślimakowe/archimedesa)

38 Bariery rozwoju energetyki wodnej kwestie lokalizacyjne bariery administracyjne, prawo, ustawa o OZE??? klimat inwestycyjny, lobbing, organizacje ekologiczne sprzeczności pomiędzy Ramową Dyrektywą Wodną a Dyrektywą o Odnawialnych Źródłach Energii aspekty finansowe

39 Jak zbudować małą elektrownię wodną? Przewodnik inwestora

40 Warsztaty ABC Małych Elektrowni Wodnych

41 Studia podyplomowe Zrównoważona energetyka wodna Więcej informacji: Prof. Bernhard PELIKAN

42 Projekt RESTOR Hydro inwentaryzacja niewykorzystanego potencjału hydroenergetycznego w UE poprzez zebranie danych na temat aktualnego stanu historycznych obiektów piętrzących wodę i możliwości ich wykorzystania Mapa Młynów ( obiektów w Europie, w tym lokalizacji w Polsce); stworzenie modelu lokalnej współpracy i zainicjowanie wzorcowych przedsięwzięć, których celem będzie odbudowa zinwentaryzowanych obiektów z wykorzystaniem współczesnych technologii (w tym poradniki na temat procedur uzyskiwania pozwoleń, finansowania oraz rozwiązań technologicznych związanych z odbudową); kampania informacyjna mająca na celu wzrost świadomości społecznej na temat małych elektrowni wodnych oraz wzmacniająca przyjazny wizerunek małych hydroelektrowni (Dni Młynów Wodnych). RESTOR Hydro

43 Dziękuję za uwagę.