Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě

19
Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě Výroba elektrické energie Petr Krejčí 21. 12. 2010, VŠB-TUO

description

Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě. Výroba elektrické energie Petr Krejčí 21. 12. 2010, VŠB-TUO. Základní elektroenergetické pojmy. - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě

Page 1: Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě

Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě

Výroba elektrické energie

Petr Krejčí

21. 12. 2010, VŠB-TUO

Page 2: Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě

Základní elektroenergetické pojmy

Elektrizační soustava - Soubor zařízení pro výrobu, přenos a spotřebu elektrické energie. Může být provozována samostatně nebo jako část propojené elektrizační soustavy.

Elektrická síť - Souhrn vedení a stanic téhož napětí galvanicky propojených, sloužících pro přenos a rozvod elektrické energie.

Nadřazená síť - Část elektrizační soustavy, která má z hlediska provozu větší důležitost než ostatní části, které napájí a jsou zpravidla nižšího napětí.

Přenosová síť - Část elektrizační soustavy, tvořící přenosovou cestu pro napájení velkých stanic nebo uzlů.

Rozvodná (distribuční) síť - Část elektrizační soustavy sloužící pro dodávku el. energie odběratelům.

Page 3: Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě

Spotřeba ČR - 16.4.2003- pětiminutové hodnoty,

max: 8395 MW (620), min: 6992 MW (300)

MWhdttPWT

9801857240720073507650804077507450762079608050*38270*2818082008330*2810073707050*271807240)(0

minut)(154,8max GWP

Špičkové zatížení

Pološpičkové zatížení

Základní zatížení

minut)(157min GWP

GWT

WPstr 75,7

24

185980

Page 4: Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě

Výroba elektrické energie

V tzv. klasických tepelných elektrárnách se v kotli ohřívá voda, přeměňuje se v páru a ta uvádí do pohybu turbínu. Turína pohání alternátor, který vyrábí elektrickou energii, jež je odváděna vedeními vysokého napětí.

Teplo se v tepelných elektrárnách vytváří v kotli spalováním fosilního paliva (tuhým palivem bývá černé a hnědé uhlí, kapalným palivem je ropa, oleje, mazut, plynným palivem je zemní plyn) nebo štěpením atomů.

Jaderné elektrárny jsou také tepelnými elektrárnami a od elektráren na fosilní paliva se liší tím, že mají místo parního kotle reaktor, v němž v jaderném palivu probíhá řízená řetězová štěpná reakce. Jaderným palivem bývá přírodní uran, uran obohacený izotopem U235 nebo plutonium.

Page 5: Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě

Výroba elektrické energie Vodní elektrárny pohání voda z řek, příliv a odliv moře nebo

energie mořských vln. Vodní turbíny lze spustit během několika minut. Vodní energii, která je okamžitě k dispozici, lze proto jednoduše využít při náhlém zvýšení poptávky po elektrické energii. Vodní elektrárny nejsou tak složité jako elektrárny tepelné. Nepotřebují kotelnu a mají jednodušší turbíny. Lze je ovládat i dálkově a k obsluze stačí méně zaměstnanců. Vhodně doplňují tepelné elektrárny v elektrizační soustavě. Nevýhodou je, že nemohou stát všude, pouze tam, kde je dostatečný spád vody nebo kde je možné v nádrži naakumulovat dostatečné množství vody. Přílivové a příbojové elektrárny, nebo dokonce elektrárny využívající mořského vlnění lze stavět jen na příhodných místech. 

Ve světě pracují i sluneční a větrné elektrárny, ale zatím jen v zanedbatelném množství, protože sluneční a větrnou energii ještě nedokážeme dostatečně účelně využít. Sluneční a větrné elektrárny k výrobě určitého množství energie potřebují nesrovnatelně více prostoru než klasické elektrárny.

Na některých vhodných místech se stavějí geotermální elektrárny, které využívají tepla z nitra Země.

Page 6: Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě

Schéma spalovací tepelné elektrárny

Page 7: Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě

Kondenzační elektrárna

~

kotel

oběhové čerpadlo

přehřívákpáry

kondenzátor páry

turbína

potrubíspojka

generátor

20 MPa

kondenzační turbosoustrojí

10 - 15 kV

550 °C

Page 8: Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě

Teplárna

protitlakéturbosoustrojí

~

tepelnýkonzum

tr, pr, ir

blokovýtransformátorVN / 400 kV

odběr tepla

Page 9: Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě

Jaderná elektrárna

1. Reaktor, 2. Parogenerátor, 3. Čerpadlo, 4. Turbína, 5. Generátor, 6. Kondenzátor, 7. Přívod a odvod chladící vody

Page 10: Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě

Materiály Jaderné palivo

uran (U235, U233, U238), plutonium (Pu239), thorium (Th239)

- ve formě čistých kovů (kovová paliva)

- ve formě oxidů (keramická paliva) Moderátory a reflektory (zpomalují a odráží neutrony)

- těžká voda, grafit, berylium, polyfenyly Chladiva

- plynná (vzduch, CO2, helium)

- kapalná (roztavené soli – fluorid litný, fluorid berylnatý, fluorid zirkoničitý,

tekuté kovy – sodík a jeho slitiny s hořčíkem, vizmut s olovem, rtuť) Absorbční materiály (pro řízení a ochrany)

- materiály obsahující bór (borité oceli, kyselina boritá), hafnium, kadmium

Page 11: Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě

Vodní elektrárny

Kaplanova turbína (pro největší průtočná množství

a nejmenší spády 2 - 80m)

Page 12: Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě

Francisova turbína(pro střední průtočná množství

a střední spády 17 - 400m)

Page 13: Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě

Peltonova turbína(pro nejmenší průtočná množství

a nejvyšší spády 400 - 1700m)

Page 14: Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě

Přečerpávací elektrárny

Elektrárny s umělou nebo smíšenou akumulací

4 strojové uspořádání

(turbína, alternátor, čerpadlo, motor)

3 strojové uspořádání

(alternátor pracuje i jako motor)

2 strojové uspořádání

(reverzní turbína pracuje i jako čerpadlo)

Page 15: Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě

Netradiční zdroje elektrické energie

Odhadem bylo v roce 2004 vyrobeno 400 TWh „obnovitelné elektrické energie“, z čehož více než 70% pochází z vody.

Page 16: Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě

Větrná energie

ρ je hustota vzduchu (kg.m-3)

A je povrch rotoru (m2)

V je rychlost větru (m.s-1)

Ce je elektrická účinnost (%)

3...2

1VACP eel

Page 17: Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě

Solární energie

Aktivní – přeměňují sluneční záření na elektrickou energii

Pasivní – přeměňují sluneční záření na teplo pomocí kolektoru

Na Zem dopadá sluneční záření 1,8.1017 W Solární konstanta 1370 W.m-2

(energie dopadající na povrh atmosféry) Doba svitu 1600 - 2200 hodin

Page 18: Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě

Kyslíko-vodíkový palivový článek

Page 19: Tematický workshop pro studenty SPŠ stavební v Opavě

Děkuji za pozornost.