MAŁE ELEKTROWNIE WODNE JAKO ŹRÓDŁO ENERGII ODNAWIALNEJ

Podobne dokumenty
MEW Z WYSOKOSPRAWNYM GENERATOREM SYNCHRONICZNYM WZBUDZANYM MAGNESAMI TRWAŁYMI

MAŁE ELEKTROWNIE WODNE JAKO ŹRÓDŁO ENERGII ODNAWIALNEJ

MAŁE ELEKTROWNIE WODNE JAKO ŹRÓDŁO ENERGII ODNAWIALNEJ

Mała elektrownia wodna z wysokosprawnym generatorem synchronicznym wzbudzanym magnesami trwałymi

Opis wyników projektu

Lokalne systemy energetyczne

f r = s*f s Rys. 1 Schemat układu maszyny dwustronnie zasilanej R S T P r Generator MDZ Transformator dopasowujący Przekształtnik wirnikowy

*Woda biały węgiel. Kazimierz Herlender, Politechnika Wrocławska

Parametry elektryczne i czasowe układów napędowych wentylatorów głównego przewietrzania kopalń z silnikami asynchronicznymi

GENERATORY SYNCHRONICZNE Z MAGNESAMI TRWAŁYMI DEDYKOWANE DLA MAŁYCH ELEKTROWNI WODNYCH

Maszyny elektryczne. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego.

Gdansk Possesse, France Tel (0)

Z powyższej zależności wynikają prędkości synchroniczne n 0 podane niżej dla kilku wybranych wartości liczby par biegunów:

OFERTA W ZAKRESIE ZAPROJEKTOWANIA, OPRACOWANIA, WYKONANIA ORAZ BADAŃ NAPĘDÓW ELEKTYRYCZNYCH DO WSZELKIEGO TYPU POJAZDÓW

UKŁADY NAPĘDOWE POMP I WENTYLATORÓW - OSZCZĘDNOŚĆ ENERGII. Mgr inż. Adam Tarłowski TAKOM Sp. z o.o.

Maszyny elektryczne. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W10) Szkoły Policealnej Zawodowej.

Wykorzystanie ciepła odpadowego dla redukcji zużycia energii i emisji

Elektryczne napędy główne na statkach

MAŁA PRZYDOMOWA ELEKTROWNIA WIATROWA SWIND 3200

HYDROENERGETYKA PRĄDNICE ELEKTRYCZNE. Ryszard Myhan WYKŁAD 5

Wpływ mikroinstalacji na pracę sieci elektroenergetycznej

Sala Konferencyjna, Inkubator Nowych Technologii IN-TECH 2 w Mielcu, ul. Wojska Polskiego 3.

ZAŁĄCZNIK A DO WNIOSKU

Zapytanie ofertowe: NR 1/2015 dotyczące wyboru podwykonawcy, któremu zostanie zlecona część prac merytorycznych projektu.

Obliczenia polowe silnika przełączalnego reluktancyjnego (SRM) w celu jego optymalizacji

AEROCOPTER 450 posiada deklarację zgodności z dyrektywami Unii Europejskiej i został oznakowany znakiem CE.

1. Oznaczenie wnioskodawcy:

Doświadczenia praktyczne z eksploatacji samochodów elektrycznych

Mała przydomowa ELEKTROWNIA WIATROWA SWIND 6000

UDZIAŁ FARM WIATROWYCH W REGULACJI NAPIĘCIA W SIECI DYSTRYBUCYJNEJ

Rozwój sterowania prędkością silnika indukcyjnego trójfazowego

HYDROENERGETYKA UKŁADY AUTOMATYKI MAŁEJ ELEKTROWNI WODNEJ. Ryszard Myhan WYKŁAD 6

Prognoza rozwoju MEW w perspektywie 2050 roku

Zasilanie silnika indukcyjnego poprzez układ antyrównoległy

Temat: ŹRÓDŁA ENERGII ELEKTRYCZNEJ PRĄDU PRZEMIENNEGO

MAŁE TURBINY WIATROWE Cz. 1 KOMEL. Instytut Napędów i Maszyn Elektrycznych. Artur Polak

ELASTYCZNY SYSTEM PRZETWARZANIA I PRZEKSZTAŁCANIA ENERGII MAŁEJ MOCY DLA MASOWEGO WYKORZYSTANIA W GOSPODARCE ENERGETYCZNEJ KRAJU

MAKSYMALNIE SPRAWNA TURBINA AEROCOPTER 450

Załącznik nr 5. do Umowy nr ND-D/W/ /. z dnia o świadczenie usług. dystrybucji. zawartej pomiędzy. RWE Stoen Operator Sp. z o.o.

Instalacje grzewcze, technologiczne i przesyłowe. Wentylacja, wentylacja technologiczna, wyciągi spalin.

ZAAWANSOWANE ROZWIĄZANIA TECHNICZNE I BADANIA EKSPLOATACYJNE MIEJSKIEGO SAMOCHODU OSOBOWEGO Z NAPĘDEM ELEKTRYCZNYM e-kit

w instalacjach budynkowych, w małych instalacjach przemysłowych i w lokalnych sieciach wiejskich

PRACA RÓWNOLEGŁA PRĄDNIC SYNCHRONICZNYCH WZBUDZANYCH MAGNESAMI TRWAŁYMI

ZASTOSOWANIE MASZYNY INDUKCYJNEJ PIERŚCIENIOWEJ W ELEKTROWNI WIATROWEJ

V kw. Turbina na każde warunki

Lekcja 10. Temat: Moc odbiorników prądu stałego. Moc czynna, bierna i pozorna w obwodach prądu zmiennego.

42 Przekształtniki napięcia stałego na napięcie przemienne topologia falownika napięcia, sterowanie PWM

Wytwarzanie energii elektrycznej w MPWIK S.A. w Krakowie

Rys. 1. Krzywe mocy i momentu: a) w obcowzbudnym silniku prądu stałego, b) w odwzbudzanym silniku synchronicznym z magnesem trwałym

Doktorant: Mgr inż. Tomasz Saran Opiekun naukowy: Prof. dr hab. inż. Piotr Kacejko

Maszyna indukcyjna jest prądnicą, jeżeli prędkość wirnika jest większa od prędkości synchronicznej, czyli n > n 1 (s < 0).

Optymalizacja rezerw w układach wentylatorowych spełnia bardzo ważną rolę w praktycznym podejściu do zagadnienia efektywności energetycznej.

Technologia Godna Zaufania

Wykład 7. Regulacja mocy i częstotliwości


Hydroenergetyka. liwości intensyfikacji wykorzystania potencjału hydroenergetycznego w ramach gospodarki wodnej kraju.

INNOWACYJNE I PRAKTYCZNE PROJEKTY Z ZAKRESU WYTWARZANIA ENERGII ELEKTRYCZNEJ Z OZE ORAZ SPOSOBY JEJ WYKORZYSTANIA - SAMOCHODY ELEKTRYCZNE

INSTRUKCJA LABORATORYJNA NR 4-EW ELEKTROWNIA WIATROWA

AEROCOPTER 450 posiada deklarację zgodności z dyrektywami Unii Europejskiej i został oznakowany znakiem CE.

V kw Turbina na każde warunki

Małe elektrownie wodne w Małopolsce

MMB Drives 40 Elektrownie wiatrowe

Seria Jubileuszowa. Rozwiązania informatyczne. Sprężarki śrubowe Airpol PRM z przetwornicą częstotliwości. oszczędność energii. ochrona środowiska

Silniki indukcyjne. Ze względu na budowę wirnika maszyny indukcyjne dzieli się na: -Maszyny indukcyjne pierścieniowe. -Maszyny indukcyjne klatkowe.

Technologie Oszczędzania Energii. w kooperacji z OSZCZĘDNOŚĆ TO NAJLEPSZY SPOSÓB NA ZARABIANIE PIENIĘDZY

ZAŁĄCZNIK NR 5. do Umowy nr ND-D/W/ /. z dnia o świadczenie usług. dystrybucji. zawartej pomiędzy. innogy Stoen Operator Sp. z o.o.

KOMPENSACJA MOCY BIERNEJ W ELEKTROWNIACH WIATROWYCH Z MASZYNAMI INDUKCYJNYMI

Konferencja: Własność intelektualna w innowacyjnej gospodarce

Jednofazowy przekształtnik DC/AC dedykowany do współpracy z odnawialnymi źródłami energii

SZCZEGÓŁOWE WYMAGANIA TECHNICZNE DLA JEDNOSTEK WYTWÓRCZYCH PRZYŁĄCZANYCH DO SIECI ROZDZIELCZEJ

BADANIA MOCY W MODELU ELEKTROWNI WIATROWEJ Z GENERATOREM ASYNCHRONICZNYM DWUSTRONNIE ZASILANYM

Modelowe ISE dla Resortu Turystyki SPA

Napęd elektryczny. Główną funkcją jest sterowane przetwarzanie energii elektrycznej na mechaniczną i odwrotnie

Savonius. Turbina wiatrowa Savoniusa do zastosowań przydomowych w ramach energetyki rozproszonej. Projekt

Moce interwencyjne we współczesnym systemie elektroenergetycznym Wojciech Włodarczak Wartsila Polska Sp. z o.o.

Specjalista w chłodnictwie, wentylacji i trójgeneracji Na rynku od 1989 roku.

60 więcej na

MMB Drives 40 Elektrownie wiatrowe

Układ kaskadowy silnika indukcyjnego pierścieniowego na stały moment

Energetyka przemysłowa.

dr inż. ANDRZEJ DZIKOWSKI mgr inż. MAREK HEFCZYC mgr inż. JERZY ZDRZAŁEK Instytut Technik Innowacyjnych EMAG

TRENDY MODERNIZACYJNE W KRAJOWYCH ELEKTROWNIACH WODNYCH ŚREDNIO- I NISKOSPADOWYCH CZĘŚĆ I

Silnik indukcyjny - historia

Nowoczesna produkcja ciepła w kogeneracji. Opracował: Józef Cieśla PGNiG Termika Energetyka Przemysłowa

Wykorzystanie energii naturalnej.

Maszyny elektryczne Electrical machines. Energetyka I stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólnoakademicki / praktyczny)

Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie Laboratorium z Elektrotechniki z Napędami Elektrycznymi

Wykorzystanie farm wiatrowych do operatywnej regulacji parametrów stanów pracy sieci dystrybucyjnej 110 kv

Wypieranie CO 2 z obszaru energetyki WEK za pomocą technologii OZE/URE. Paweł Kucharczyk Pawel.Kucharczyk@polsl.pl. Gliwice, 28 czerwca 2011 r.

Wniosek: Odpowiedź: Wniosek: Odpowiedź: Wniosek: Odpowiedź:

UKŁADY PRACY GENERATORÓW STOSOWANYCH W ELEKTROWNIACH WIATROWYCH

PROPOZYCJE TEMATÓW PRAC DYPLOMOWYCH INŻYNIERSKICH NA ROK AKADEMICKI 2011/2012

Tytuł Aplikacji: Aplikacja wentylatora 400kW i związane z tym oszczędności

Progi mocy maksymalnych oraz wymogi ogólnego stosowania NC RfG. Jerzy Rychlak Konstancin-Jeziorna

MODERNIZACJA NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO WIRÓWKI DO TWAROGU TYPU DSC/1. Zbigniew Krzemiński, MMB Drives sp. z o.o.

V82-1,65 MW Mniejsze nakłady większe korzyści

Zarządzanie systemem rozproszonych źródeł i magazynów energii na przykładzie Centrum Energii Odnawialnej w Sulechowie

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

OCENA PARAMETRÓW JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ DOSTARCZANEJ ODBIORCOM WIEJSKIM NA PODSTAWIE WYNIKÓW BADAŃ

TURBINY WIATROWE POZIOME Turbiny wiatrowe FD oraz FD - 800

Transkrypt:

MAŁE ELEKTROWNIE WODNE JAKO ŹRÓDŁO ENERGII ODNAWIALNEJ mgr inż. Paweł Pistelok dr inż. Robert Rossa INSTYTUT NAPĘDÓW I MASZYN ELEKTRYCZNYCH KOMEL Zarządzanie Energią i Teleinformatyką ZET 2014 ZET 2104, Nałęczów, 19-21 luty 2014r.

Małe elektrownie wodne W polskich warunkach hydrologicznych, energia wodna może być wykorzystywana głównie w mikro hydroelektrowniach o mocy do 100 kw i mini hydroelektrowniach o mocach do kilkuset kw. Moc i sprawność turbin wodnych są uzależnione od trzech parametrów: prędkości obrotowej turbiny, wysokości spadu wody oraz natężenia przepływu wody; Zasada działania elektrowni wodnej - zbiornikowej Zasada działania elektrowni wodnej szczytowo pompowej Zasada działania elektrowni wodnej wykorzystującej energię pływów ZET 2104, Nałęczów, 19-21 luty 2014r.

Małe elektrownie wodne cd. Turbiny śmigłowe, przy zadanej prędkości obrotowej, uzyskują wysoką sprawność tylko przy ściśle określonych wartościach spadu wody i natężenia przepływu. Już stosunkowo niewielkie odchyłki któregoś z tych parametrów od wartości optymalnych dla danej prędkości powodują znaczny spadek sprawności turbiny. W celu utrzymania wysokiej sprawności wytwarzania energii elektrycznej przez hydrozespół z tanią turbiną śmigłową, niezależnie od aktualnych warunków wodnych, w jakich działa elektrownia, konieczna jest regulacja prędkości obrotowej tej turbiny. Regulacja prędkości nie jest jednak możliwa do przeprowadzenia w przypadku klasycznego rozwiązania hydroelektrowni z generatorem asynchronicznym wpiętym bezpośrednio do sieci. W większości aktualnie działających w kraju małych hydroelektrowniach stosowane są trójfazowe generatory asynchroniczne z wirnikami klatkowymi, które w obecnych rozwiązaniach hydroelektrowni są podłączone do sieci energetycznej bezpośrednio, prostym odłącznikiem. Przykład małej elektrowni wodnej z generatorem indukcyjnym i multiplikatorem prędkości

Małe elektrownie wodne z generatorem indukcyjnym Głównymi wadami stosowanych obecnie rozwiązań mini i mikro hydroelektrowni są: praca turbiny wodnej przy stałej prędkości obrotowej i tym samym nieoptymalne, nisko sprawne wykorzystanie turbiny z uwagi na brak możliwości dostosowania jej prędkości do zmieniających się warunków pracy (zmiana natężenia przepływu lub wysokości spadu wody); wymagane przekładnie mechaniczne ograniczają dodatkowo sprawność wytwarzania energii oraz w całym układzie prądotwórczym turbina-przekładnia-generator charakteryzują się najniższą niezawodnością i koniecznością stosunkowo częstego przeprowadzania przeglądów technicznych, co podnosi koszt eksploatacji hydroelektrowni. Przekładnie mechaniczne są także istotnym źródłem hałasu w hydroelektrowniach oraz stwarzają niebezpieczeństwo skażenia wody środkami smarującymi koniecznymi przy ich eksploatacji; bezpośrednie załączanie generatorów asynchronicznych do sieci powoduje przepływ prądów rozruchowych, co wiąże się z chwilowymi znacznymi spadkami, odkształceniem i asymetrią napięć w sieci. W polskich warunkach hydrologicznych, z uwagi na brak odpowiednio dużych zbiorników gromadzących wodę, istnieje konieczność częstych łączeń generatorów do sieci, co skutkuje istotnym obniżeniem, jakości dostaw energii dla okolicznych odbiorców; brak możliwości autonomicznej pracy na wydzieloną grupę odbiorników; konieczność poboru mocy biernej z sieci lub instalacji baterii kondensatorów. ZET 2104, Nałęczów, 19-21 luty 2014r.

Nowy zespół prądotwórczy generator z magnesami trwałymi W instytucie KOMEL planuje się opracowanie koncepcji i modeli oraz przetestowanie, a w perspektywie wdrożenie do produkcji w kraju, nowoczesnego, wysokosprawnego zespołu prądotwórczego, przeznaczonego dozastosowania w małych hydroelektrowniach. Głównymi elementami nowego rozwiązania zespołu prądotwórczego będą wolnoobrotowy generator synchroniczny z magnesami trwałymi, pracujący z tą samą prędkością obrotową, co turbina wodna oraz dedykowany przemiennik częstotliwości wraz z odpowiednim oprogramowaniem sterującym całym zespołem. Podstawowymi cechami nowego rozwiązania zespołu prądotwórczego dla hydroelektrowni będzie: wprowadzenie możliwości płynnej regulacji prędkości obrotowej turbiny wodnej w szerokim zakresie, stosownie do aktualnych zmian warunków wodnych, w jakich pracuje turbina; zastąpienie generatora asynchronicznego z wirnikiem klatkowym wysokosprawnym generatorem synchronicznym z magnesami trwałymi; wyeliminowanie przekładni mechanicznej (multiplikatora prędkości) miedzy turbina wodną a generatorem; oddawanie mocy do sieci przy wysokim współczynniku mocy cosφ~1. ZET 2104, Nałęczów, 19-21 luty 2014r.

Nowy zespół prądotwórczy przemiennik częstotliwości Dzięki zastosowaniu przemienników częstotliwości sterowanych odpowiednim, nowoopracowanym oprogramowaniem (algorytmem), uzyska się m.in. następujące korzyści: możliwość regulacji prędkości turbiny; możliwość programowego sterowania współczynnikiem mocy cosφ i pracy z cosφ~1; bezproblemowe przyłączanie generatora do sieci przesyłowej (wyeliminowanie problemów związanych z koniecznością synchronizacji generatora z siecią); możliwość programowej kontroli i ograniczania zawartości wyższych harmonicznych w napięciu wyjściowym przemiennika; możliwość pracy hydroelektrowni autonomicznie w sieciach wydzielonych (zamkniętych).

Modelowy hydrozespół prądotwórczy W Instytucie Komel w ramach projektu pt. Wysokosprawne zespoły prądotwórcze dla małych hydroelektrowni, realizowanego w konsorcjum naukowo-przemysłowym w składzie Instytut KOMEL, spółka ENEL-PC oraz ZME EMIT Żychlin, zaprojektowano i wykonano modelowy hydrozespół dedykowany do pracy w małych elektrowniach wodnych z możliwością płynnej regulacji prędkości obrotowej turbiny śmigłowej stosownie do zmian warunków hydrologicznych.

Modelowy hydrozespół prądotwórczy - badania W wyniku przeprowadzenia badań laboratoryjnych modelowego hydrogeneratora otrzymano jego charakterystykę sprawności. Zestawiono ją z przykładową maszyną indukcyjną pracującą w elektrowni wodnej o porównywalnej mocy co generator wzbudzany magnesami trwałymi. Modelowy hydrogenerator został zaprojektowany z uwzględnieniem współpracy z dedykowanym przemiennikiem częstotliwości o mocy 20 kw.

Wymagania stawiane hydrogeneratorom we współpracy z przekształtnikiem energoelektronicznym W wyniku współpracy generatora wzbudzanego magnesami trwałymi z dedykowanym przemiennikiem częstotliwości koniecznym jest uwzględnienie na etapie projektowym specyficznych warunków pracy: Zaprojektowanie generatora mającego sprawność w szerokim zakresie obciążenia w zadanym zakresie prędkości obrotowej, Zaprojektowanie generatora z uwzględnieniem dopuszczalnych poziomów napięcia dla przemiennika częstotliwości w zadanym zakresie prędkości obrotowej, Praca przy współczynniku mocy rzędu cos φ ~ 0.95; Zaprojektowanie maszyny z odpowiednim zapasem cieplnym z uwagi na straty dodatkowe wynikające z wyższych harmonicznych.

Wymagania stawiane hydrogeneratorom we współpracy z przekształtnikiem energoelektronicznym cd. Przebieg czasowy napięcia (kolor niebieski) i prądu (kolor zielony) obciążenia modelowego hydrogeneratora wzbudzanego magnesami trwałymi współpracującego z dedykowanym przemiennikiem częstotliwości ZET 2104, Nałęczów, 19-21 luty 2014r.

Perspektywy rozwoju małych hydroelektrowni Na chwilę obecną w Instytucie KOMEL trwają prace projektowe nad hydrogeneratorami o mocach: 160 kw pracującego w zakresie prędkości obrotowej 170 200 obr/min wraz z dedykowanym przemiennikiem częstotliwości, 200 kw pracującego w zakresie prędkości obrotowej 195 250 obr/min, 42 i 55 kw pracującego w zakresie prędkości obrotowej 180 200 obr/min, Długi okres użytkowania hydroelektrowni o wyższej sprawności wytwarzania energii, zapewni większe korzyści ekonomiczne inwestorowi, pomimo zastosowania droższych urządzeń.

Podsumowanie Najistotniejszymi korzyściami z realizacji projektu opracowania nowych wysokosprawnych hydrozespołów będą: znaczne zwiększenie sprawności wytwarzania energii w modernizowanych lub nowobudowanych małych hydroelektrowniach; Rozpowszechnienie nowego rozwiązania przełoży się w przyszłości na znacznie efektywniejsze wykorzystanie krajowych zasobów hydroenergetycznych; Zastosowanie generatorów z magnesami trwałymi przyłączanych do sieci przesyłowej za pośrednictwem przemienników częstotliwości spowoduje znaczące podniesienie sprawności wytwarzania energii elektrycznej w małych hydroelektrowniach; zmniejszenie zużycia paliw kopalnych (np. węgla) do produkcji energii elektrycznej w kraju, co wiąże się z bezpośrednią redukcją emisji CO 2 do atmosfery.

Dziękuję za uwagę Instytut Napędów i Maszyn Elektrycznych KOMEL www.komel.katowice.pl e-mail: info@komel.katowice.pl Al. Roździeńskiego 188, 41-203 Katowice