Energia z wody i przykłady jej wykorzystania w Wielkopolsce Ewa Malicka Małe Elektrownie Wodne Władysław Malicki www.mewmalicki.pl Towarzystwo Rozwoju Małych Elektrowni Wodnych www.trmew.pl Forum Międzynarodowe Lisków, 28 listopada 2012
Małe Elektrownie Wodne W. Malicki www.mewmalicki.pl MEW Kalisz MEW Namyślin www.namyslin.net.pl
Potencjał hydroenergetyczny Polski Potencjał teoretyczny Pozostałe 13 000 GWh/rok Potencjał techniczny 12 000 GWh/rok Potencjał techniczny 12 000 GWh/rok Potencjał ekonomiczny 8 500 GWh/rok Potencjał niewykorzystany 6 500 GWh/rok Potencjał ekonomiczny 8 500 GWh/rok Potencjał obecnie wykorzystywany 2 000 GWh/rok
Potencjał hydroenergetyczny Polski (nie-) wykorzystanie
Od młyna wodnego do elektrowni wodnej
Potencjał hydroenergetyczny Polski Obiekty wykorzystujące energię wody w Polsce. 1925-1935: 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) + 863 potencjalnych miejsc instalacji na istniejących lub planowanych obiektach hydrotechnicznych (studium ENERGOPROJEKTu) 2006 676 małych elektrowni wodnych (< 10 MW) o łącznej mocy 270 MW, od roku 1983 przybyło 370 obiektów o łącznej mocy około 120 MW 2012 756 elektrowni wodnych, w tym 728 Małych Elektrowni Wodnych (o mocy poniżej 10 MW) (URE, czerwiec 2012)
Potencjał hydroenergetyczny Wielkopolski Obiekty wykorzystujące energię wody w Wielkopolsce. 1253 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.) 1563 32 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 1790-1960) 1846 557 młynów wodnych w Rejencji Poznańskiej (W. Szulc, Rozwój młynarstwa na Polskich ziemiach zach. i pn. w XIX i na pocz. XX w.) 1907 240 młynów wodnych w Rejencji Poznańskiej (W. Szulc, Rozwój młynarstwa na Polskich ziemiach zach. i pn. w XIX i na pocz. XX w.) 1983 10 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) 2012 31 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)
Elektrownie wodne w Wielkopolsce
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
Produkcja energii w MEW 80000 Produkcja energii elektrycznej w przykładowej MEW w poszczególnych miesiącach (lata 1998-2009) 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 0
Elektrownie wodne - lokalizacje
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
Elektrownie wodne - podział Ze względu na sposób działania przepływowe regulacyjne/zbiornikowe - podszczytowe - szczytowe - szczytowo pompowe
Elektrownie wodne - podział przyjazowe przyzaporowe derywacyjne pływające Ze względu na usytuowanie budowli
Elektrownie wodne - podział Ze względu na wysokość i rodzaj spadu VLH very low head (<3,2 m) niskospadowe (<20 m) średniospadowe (20-150 m) wysokospadowe (>150 m)
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
Usytuowanie małej elektrowni wodnej i jazu na rzece MEW: przyjazowa przepływowa
Usytuowanie i elementy elektrowni wodnej zbiornikowej Usytuowanie małej elektrowni wodnej i jazu na rzece MEW: przyjazowa przepływowa
Elektrownie wodne - elementy konstrukcyjne Przykładowy schemat konstrukcji małej elektrowni wodnej z turbiną w układzie lewarowym
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
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
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
Elektrownie wodne - elementy konstrukcyjne - turbiny Turbiny Kaplan typy konstrukcji Bevel wheel turbine S-bulb turbine
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
Elektrownie wodne - elementy konstrukcyjne - turbiny Turbina Francisa wlot w kształcie spirali
Elektrownie wodne - elementy konstrukcyjne - turbiny Turbina Peltona Wynaleziona przez Lestera Allana Peltona w latach 70-tych XIX w
Elektrownie wodne - elementy konstrukcyjne - turbiny Turbina Peltona
Elektrownie wodne - elementy konstrukcyjne - generatory
Elektrownie wodne - elementy konstrukcyjne systemy automatyki
Elektrownie wodne - elementy konstrukcyjne kraty i czyszczarki
Rola elektrowni wodnych
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
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.
Małe elektrownie wodne - przepławki dla ryb
Małe elektrownie wodne bariery odstraszające ryby
Elektrownie wodne turbiny przyjazne rybom Turbiny VLH very low head
Elektrownie wodne turbiny przyjazne rybom Turbiny śrubowe (ślimakowe/archimedesa)
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
Jak zbudować małą elektrownię wodną? Przewodnik inwestora
Warsztaty ABC Małych Elektrowni Wodnych
Studia podyplomowe Zrównoważona energetyka wodna Więcej informacji: www.lllacademy.at/hydropower www.esha.be Prof. Bernhard PELIKAN pelikan@boku.ac.at
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 (50 000 obiektów w Europie, w tym 6 000 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
Dziękuję za uwagę. ewa.malicka@trmew.pl