"# $ Woda jest odnawialnym ródłem energii.

Transkrypt

1 !

2 "# $ Woda jest odnawialnym ródłem energii. Siłownie wodne, a wród nich elektrownie wodne, znane s ju od dawna i nale do energetyki konwencjonalnej. Wykorzystanie energii wody ma wiele aspektów w ramach gospodarki wodnej: energetyczny, rolniczy, sanitarny, przeciwpowodziowy. W niejednym przypadku aspekt energetyczny odgrywa rol drugorzdn.

3 PROMIENIOWANIE SŁONECZNE A CYKL HYDROLOGICZNY W cyklu hydrologicznym uczestniczy około 23 % energii promieniowania słonecznego. Odparowanie wody do atmosfery ziemskiej. Współdziałanie cyklu hydrologicznego i cyklu powietrznego

4 BILANS ENERGII PIERWOTNEJ W POLSCE W bilansie energii pierwotnej w Polsce energetyka wodna mieci si w obszarze Inne, w którym s take pozostałe odnawialne ródła energii. 1) Due elektrownie wodne: Moc zainstalowana wiksza ni 5 MW 2) Małe elektrownie wodne: Moc zainstalowana - do 5 MW

5 ELEKTROWNIE WODNE W BILANSIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ W POLSCE

6 ROZWÓJ ENERGETYKI WODNEJ NA ZIEMIACH POLSKICH

7 ELEKTROWNIE WODNE W BILANSIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ W POLSCE - 1 1) Udział w rocznej produkcji energii elektrycznej ,5 % 2) Due elektrownie wodne (energetyka zawodowa) Moc zainstalowana w duych EW - łcznie MW (Jest to około 6,5% mocy zainstalowanej w polskim systemie elektroenergetycznym) w tym: - elektrownie zbiornikowe MW - elektrownie przepływowe MW - elektrownie szczytowo-pompowe MW 3) Małe elektrownie wodne (MEW) i mikroelektrownie Moc zainstalowana w MEW - łcznie ~ 36 MW (w ponad 400 obiektach - w wikszoci - w dyspozycji włacicieli prywatnych)

8 CIEK WODNY - Dobór mocy elektrowni do mocy cieku Moc projektowanej elektrowni wodnej i jej dobór do zmiennoci mocy cieku wodnego

9 ELEKTROWNIE WODNE W BILANSIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ W POLSCE - 3 Rola elektrowni wodnych w systemie elektroenergetycznym 1) Due elektrownie wodne (energetyka zawodowa) Oddziaływuj na cały krajowy system elektroenergetyczny w zakresie bilansu mocy i energii oraz w zakresie regulacji parametrów eksploatacyjnych całego systemu (np.: regulacja napicia w sieciach przesyłowych) 3) Małe elektrownie wodne (MEW) i mikroelektrownie Maj mał moc zainstalowan. Uzupełniaj lokalny bilans mocy i energii. Ich oddziaływanie jest na skal lokaln (niewielki region, osiedle mieszkaniowe, pojedyncze budynki i gospodarstwa),.

10 LOKALIZACJA ELEKTROWNI WODNYCH W POLSCE

11 Elektrownie Gda skiej Kompanii Energetycznej 1) Juszkowo (Radunia) 0,231 MW 2) Kunice (Radunia) 0,78 MW 3) Predzieszyn (Radunia) 0,87 MW 4) Straszyn (Radunia) 2,41 MW 5) Białkowo (Radunia) 8 MW 6) Łapino (Radunia) 2,44 MW 7) Rutki (Radunia) 0,54 MW 8) Pruszcz Gdaski (Radunia) 0,11 MW 9) Stocki Młyn (Wierzyca) 0,37 MW 10) Kolincz (Wierzyca) 0,41 MW 11) Owidz (Wierzyca) 0,18 MW 11) Czarnociskie Piece (Wierzyca) 0,14 MW

12 Elektrownie wodne przepływowe - 1 Pracuj prac cigł - tak moc, jak w danej chwili dostarcza ciek wodny. Pracuj u podstawy wykresu obcienia. Mog w niewielkim zakresie regulowa wytwarzan moc elektryczn. Elektrownia moe by budowana tam, gdzie pitrzenie wody jest potrzebne do celów eglugowych. Elektrownia obcina przepływy wiksze od swojego przełyku.

13 Elektrownie wodne przepływowe - 2 Cechy charakterystyczne elektrowni przepływowych bez zbiornika: Górny poziom wody jest prawie stały. Dolny poziom wody moe ulega znacznym wahaniom w zalenoci od przepływu.wody. Uyteczny spad wody H - moe ulega zmianie. Dla elektrowni niskospadowych - przy duym przepływie wody Q - moe si okaza, e uyteczny spad wody jest tak mały, e moc elektrowni P - spada do zera. Jest to tzw. efekt zatopienia elektrowni Dla elektrowni wysokospadowych - nie grozi efekt zatopienia elektrowni

14 Elektrownie wodne przepływowe - 3 a) b) Zmiana mocy elektrowni wodnych przepływowych w zalenoci od zmiany przepływu a) dla elektrowni na rzekach nizinnych (małe spitrzenie wody) b) dla elektrowni o duym spadzie wody

15 Elektrownie wodne zbiornikowe - 1 2) Elektrownie wodne zbiornikowe Woda jest gromadzona w zbiorniku - w jego pojemnoci uytecznej. Moc zainstalowana elektrowni jest wiksza, ni moc cieku wodnego. Elektrownia moe pracowa z tzw. okresem wyrównawczym - dobowym (!), - tygodniowym, - miesicznym,... Praca elektrowni zbiornikowych - w dolinie obcienia systemu elektroenergetycznego - gromadzenie wody w zbiorniku, - w szczycie obcienia - produkcja energii elektrycznej, - take: praca interwencyjna

16 Elektrownie wodne zbiornikowe - 4 Obliczanie mocy elektrowni zbiornikowej Do obliczenia mocy zainstalowanej naley zna okres wyrównawczy. W poniszym przykładzie zilustrowane jest obliczanie mocy elektrowni pracujcej z wyrównaniem dobowym z wykorzystaniem wykresu całkowego trwania obcie.

17 Elektrownie wodne zbiornikowe - 5 Obliczanie mocy elektrowni zbiornikowej objanienia do rysunku P sr rednia (dobowa) moc cieku wodnego przeliczona na poziom wytworzonej energii elektrycznej A e - energia elektryczna (dobowa) wytworzona z cieku wodnego. Równie: energia elektryczna oddana do systemu elektroenergetycznego w okresie obcienia szczytowego P els moc szczytowa elektrowni wodnej zbiornikowej T d - długo okresu wyrównawczego. W tym przypadku T d = 24 h. Cele stosowania elektrowni wodnych zbiornikowych 1) Cel wyłcznie energetyczny Zbiornik wodny jest napełniany w okresie małych obcie (np. noc) albo w okresie tzw. wielkiej wody (np. wiosenne roztopy). Jest opróniany w okresie duych obcie (np. szczyty wieczorne) albo w czasie pracy interwencyjnej (pokrycie duego wzrostu mocy odbiorów, regulacja mocy biernej w systemie przesyłowym,... )

18 Elektrownie wodne zbiornikowe - 6 2) Cel eglugowy Zbiornik górny jest napełniany w okresie wielkiej wody a opróniany jest w okresie małych stanów wody w dolnym korycie rzeki. Wytworzona energia elektryczna jest tu produktem ubocznym 3) Cel przeciwpowodziowy Zbiornik jest napełniany w okresie wód powodziowych a opróniany jest w okresach przedpowodziowym lub midzypowodziowym w celu uzyskania w zbiorniku pojemnoci bezpieczestwa przeciwpowodziowego. Na ten zasadniczy cykl pracy zbiornika jest nałoony drugi cykl - energetyczny (praca szczytowa w okresie małej i redniej wody oraz praca w podstawie obcie w okresie wielkiej wody)

19 Elektrownie wodne zbiornikowe - 7 Znakomity przykład zagospodarowania rzeki Radunia. Jest to zabezpiecze- nie przeciwpowo- dziowe Gdaska oraz jednoczesne energetyczne zagospodarowanie rzeki. Radunia ma charakter rzeki górskiej!!!

20 WSPÓŁPRACA ELEKTROWNI WODNYCH W KASKADZIE Elektrownie wodne w kaskadzie musz ze sob cile współpracowa ze wzgldu na: 1) uzalenienie przepływu wody w kolejnych stopniach od aktualnej pracy elektrowni, - Ilo pobranej wody w danym stopniu wodnym jest zalena od zrzutów wody w stopniach poprzednich. - Po zmianie obcienia elektrowni w dolnym zbiorniku powstaje fala zrzutowa, która wdruje w dół rzeki z okrelon prdkoci. Zmiana mocy elektrowni na niszych stopniach moe nastpi po dotarciu fali zrzutowej. - Zmiany obcienia elektrowni nie mog spowodowa odchylenia poziomów luster wody od wartoci dopuszczalnych 2) utrzymanie stosunków wodnych w kolejnych odcinkach kaskady,...

21 Elektrownie szczytowo-pompowe - 1 Woda jest gromadzona w zbiorniku górnym. W okresie najmniejszego obcienia systemu elektroenergetycznego (dolina nocna i dolina południowa) - magazynowanie energii - pompowanie wody ze zbiornika dolnego do zbiornika górnego (praca pompowa). Produkcja energii elektrycznej - w okresie szczytowego obcienia systemu elektroenergetycznego, - w okresie gwałtownych zmian obcienia systemu. Regulacyjny charakter pracy elektrowni szczytowo-pompowych - wyrównanie obcie dobowych (praca pompowa + praca generatorowa), - praca interwencyjna: - pokrycie ostrych i niespodziewanych wzrostów obcienia, - szybka rezerwa dla krótkotrwałych stanów awaryjnych w elektrowniach cieplnych, - praca buforowa przy zmianie obcie duych bloków w elektrowniach cieplnych, - praca w szczycie obcienia systemu elektroenergetycznego, - praca w zakresie regulacji parametrów pracy systemu (regulacja napicia i mocy biernej poza szczytem obcienia)

22 Elektrownie szczytowo-pompowe - 2 Graficzna (uproszczona) ilustracja pracy elektrowni wodnych w systemie elektroenergetycznym. Wykres dobowego obcienia systemu elektroenergetycznego ma szczyt poranny i szczyt wieczorny oraz dwie doliny obcienia: południow i nocn. Na rysunku przebieg zmian obcienia jest przedstawiony w postaci gładkiego wykresu. W rzeczywistoci ten przebieg jest bardzo zrónicowany

23 Elektrownie szczytowo-pompowe - 3 PRZYKŁAD GRAFIKU OBCIE ELEKTROWNI WODNYCH SZCZYTOWO-POMPOWYCH W SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM

24 Elektrownie szczytowo-pompowe - 5 SPRAWNO ELEKTROWNI SZCZYTOWO-POMPOWYCH Ilo wyprodukowanej energii elektrycznej w elektrowniach pompowych - A e - jest mniejsza od iloci energii pobranej na pompowanie A p. Pomidzy pompowaniem a produkcj energii elektrycznej s straty energii. Dla elektrowni szczytowo-pompowych okrelamy: 1) Sprawno małego cyklu pompowania -, Sprawno małego cyklu pompowania dotyczy tylko samej elektrowni. η ' cp = 0,7 2) Sprawno duego cyklu pompowania - η cp która uwzgldnia dodatkowo połczenie elektrowni pompowej z systemem elektroenergetycznym

25 Elektrownie szczytowo-pompowe - 6

26 Elektrownie szczytowo-pompowe - 7 η l η Tr η s η p η r η t η g sprawno linii łczcej elektrowni z systemem elektroenergetycznym sprawno transformatorów (blokowych) sprawno silnika napdzajcego pomp sprawno pompy sprawno rurocigów wodnych sprawno turbiny sprawno generatora

27 PRAMETRY RUCHOWE ELEKTROWNI PORÓWNANIE - 1 ELEKTROWNIE CIEPLNE (wglowe, olejowe, gazowe, jdrowe) Due bloki energetyczne (moc 100 MW i wiksza): - szybko zmiany obcienia: 2-3 MW/min., - czas uruchomienia ze stanu zimnego do pełnego obcienia: godzin Bloki energetyczne o mocy do 50 MW: - szybko zmian obcienia - dwukrotnie/trzykrotnie wiksza ni dla duych bloków, ale kosztem znacznego obnienia sprawnoci energetycznej (!!!) W okresie obcienia szczytowego (szczyt przedpołudniowy i szczyt wieczorny) s włczane do ruchu mniejsze bloki energetyczne o mniejszej sprawnoci - o zwikszonej szybkoci zmiany obcienia. W rezultacie w okresach obcienia szczytowego koszt wytwarzania energii elektrycznej jest wikszy ni w dolinie obcienia.

28 PRAMETRY RUCHOWE ELEKTROWNI PORÓWNANIE - 2 ELEKTROWNIE WODNE Szybko zmian obcienia bardzo dua Elektrownie przepływowe lub zbiornikowe - czas uruchomienia ze stanu zimnego do pełnego obcienia: 1-2 minut (!!!) - due bloki energetyczne, - czas pełnego uruchomienia małych bloków energetycznych : - poniej minuty! Elektrownie szczytowo-pompowe - czas przejcia od pracy pompowej pełn moc do pracy turbinowej pełn moc 1-5 min, - uruchomienie tylko do pracy pompowej pełn moc 0,5-2 min., - uruchomienie tylko do pracy turbinowej pełn moc 1-2 min.