Vodná Energia

Kurz

OBNOVITEĽNÉ ZDROJE ENERGIE

časť

VODNÁ ENERGIA

Prof. Ing. Peter Dušička, PhD.

Katedra hydrotechniky

Stavebná fakulta STU Bratislava

Členenie prednášky:

1. Čo je to vodná elektráreň?

2. Význam a funkcie vodných elektrární pre elektrizačnú sústavu

3. Hydroenergetický potenciál a jeho využívanie

4. Delenie vodných elektrární

5. Vodné elektrárne (príklady)

6. Malé vodné elektrárne (príklady)

7. Záver

Vodná elektráreň =výrobňa elektrickej energiepremieňajúca vodnú energiuvodného zdroja na energiu elektrickú(STN 75 0128 Názvoslovie využitia vodnej energie)

• súčasť viacúčelovej VS• jednoúčelová VS (len

energetické využitie)

Hlavné výrobné objekty VE:• strojovňa – časti:

– stavebná– technologická:

• strojná (turbíny, uzávery, hrablice atď.)

• elektro (generátor, rozvody atď.)• prevádzková budova• rozvodňa

2-ja prevádzkovatelia: energetický = Slovenské elektrárne – Enel a.s. vodohospodársky = Slovenský vodohospodársky podnik š.p.

VS a VE Krpeľany

na Váhu


VEHYDROLOGICKÝ

REŽIM TOKUPOTREBY

ES


Prietoky vody vo vodných tokoch:

sú premenlivé v čase

nemusia sa vyskytovať práve vtedy, keď je zvýšený dopyt po energii (energetická špička)

môžu sa vyskytovať práve vtedy, keď nie je dopyt po energii (nočné pásmo, víkendy)

Regulácia prietoku je možná nádržami VE majú zabezpečenosť dodávky EE

2. Význam a funkcie VE pre ES

Význam vodných elektrární vyplýva z ich funkcií, ktoré poskytujúpre elektrizačnú sústavu.

Energetické funkcie VE:

1. statické - výkonová služba (plánovaná)- transfer energie (možný len u PVE)

2. dynamické (len regulačné VE - je potrebný VZ)- preberanie strmých špičiek

- výkonová záloha - z kľudu: VE Gabčíkovo - cca 150 s

PVE Č. Váh - T/Č cca 120/170 sVE Madunice - 30 s (v minulosti náhradný zdroj vlastnej spotreby JE

A1)

- točivá rezerva

- regulácia frekvencie a odovzdávaného výkonu - stroje v chode- primárna do 30 s (napr. VEG 8 x 4,5 MW = 36 MW) - sekundárna do 2 min.

2. Význam a funkcie VE pre ES

výroba EE = spotreba EE + prenosové straty

Zosúladenie hydrologicko-hydraulických pomerov a požiadavkami ES

= vodohospodársko-energetický plán VE

transfer energie - PVE

Zdroje na pokrytie DDZ:

jadrové elektrárne

tepelné elektrárne

vodné elektrárne

Denný diagram zaťaženia VET28.08.2000

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00

čas [hod:min]

výko

n [M

W]

Dunaj Váh Čierny Váh Liptovská Mara

Pokrytie DDZ ES SR (s čerpaním a saldom) dňa 28.08.2000

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0:00

1:00

2:00

3:00

4:00

5:00

6:00

7:00

8:00

9:00

10:0

0

11:0

0

12:0

0

13:0

0

14:0

0

15:0

0

16:0

0

17:0

0

18:0

0

19:0

0

20:0

0

21:0

0

22:0

0

23:0

0

0:00

čas [hod:min]

výko

n [M

W]

JADROVÉ SALDO SUMA (400kV+110kV) PVE čerpadlová prevádzka ZE PPC TEPELNÉ VODNÉ PVE turbínová prevádzka

Pokrytie DDZ ES SR výkonom dňa 28.08.2000

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0:00

1:00

2:00

3:00

4:00

5:00

6:00

7:00

8:00

9:00

10:0

0

11:0

0

12:0

0

13:0

0

14:0

0

15:0

0

16:0

0

17:0

0

18:0

0

19:0

0

20:0

0

21:0

0

22:0

0

23:0

0

0:00

čas [hod:min]

výk

on

[M

W]

JADROVÉ ZE PPC TEPELNÉ VODNÉ PVE turbínová prevádzka

Pokrytie DDZ ES SR (len čerpanie a saldo) dňa 28.08.2000

-4000

-3500

-3000

-2500

-2000

-1500

-1000

-500

0

0:00

1:00

2:00

3:00

4:00

5:00

6:00

7:00

8:00

9:00

10:0

0

11:0

0

12:0

0

13:0

0

14:0

0

15:0

0

16:0

0

17:0

0

18:0

0

19:0

0

20:0

0

21:0

0

22:0

0

23:0

0

0:00

čas [hod:min]

výko

n [M

W]

SALDO SUMA (400kV+110kV) PVE čerpadlová prevádzka

Denný diagram zaťaženia VET01.09.2000

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00

čas [hod:min]

výko

n [M

W]

Dunaj Váh Čierny Váh Liptovská Mara

Pokrytie DDZ ES SR (s čerpaním a saldom) dňa 01.09.2000

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0:00

1:00

2:00

3:00

4:00

5:00

6:00

7:00

8:00

9:00

10:0

0

11:0

0

12:0

0

13:0

0

14:0

0

15:0

0

16:0

0

17:0

0

18:0

0

19:0

0

20:0

0

21:0

0

22:0

0

23:0

0

0:00

čas [hod:min]

výko

n [M

W]

JADROVÉ SALDO SUMA (400kV+110kV) PVE čerpadlová prevádzka ZE PPC TEPELNÉ VODNÉ PVE turbínová prevádzka

Pokrytie DDZ ES SR výkonom dňa 01.09.2000

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0:00

1:00

2:00

3:00

4:00

5:00

6:00

7:00

8:00

9:00

10:0

0

11:0

0

12:0

0

13:0

0

14:0

0

15:0

0

16:0

0

17:0

0

18:0

0

19:0

0

20:0

0

21:0

0

22:0

0

23:0

0

0:00

čas [hod:min]

výk

on

[M

W]

JADROVÉ ZE PPC TEPELNÉ VODNÉ PVE turbínová prevádzka

Pokrytie DDZ ES SR (len čerpanie a saldo) dňa 01.09.2000

-4000

-3500

-3000

-2500

-2000

-1500

-1000

-500

0

0:00

1:00

2:00

3:00

4:00

5:00

6:00

7:00

8:00

9:00

10:0

0

11:0

0

12:0

0

13:0

0

14:0

0

15:0

0

16:0

0

17:0

0

18:0

0

19:0

0

20:0

0

21:0

0

22:0

0

23:0

0

0:00

čas [hod:min]

výko

n [M

W]

SALDO SUMA (400kV+110kV) PVE čerpadlová prevádzka

využívanie energie vodných tokov základný zdroj získavania energie

hydroenergetický potenciál = prírodné bohatstvo každej krajiny

využíva sa vo VE a MVE

primárny technicky využiteľný hydroenergetický potenciál = HEP

HEP = súčet Er na realizovaných a technicky realizovateľných VE a MVE

vyspelé európske štáty využitie HEP na 65 až 95 %

SR využitie HEP len na 56,4 %


doteraz najväčší výrobca EE v SR = Slovenské elektrárne – Enel a.s.

HEP významný zdroj EE po 2008 zvýšenie podielu HEP (odstavenie EBO V1, parné bloky EVO, ENO) (zdroj informácií = Výročná správa SE a.s. za rok 2004)

Inštalovaný výkon v zdrojoch SE a.s. v roku 2004 (MW)

1 83827%

2 39935%

2 64038% JE

TE

VE

Výroba elektrickej energie v zdrojoch SE a.s. v roku 2004 (GWh)

4 60418%

3 93915%

17 03367%

JETEVE

celkove Pi = 6 877 MW celkove ER = 25 576 GWh


Silné stránky využívania HEP:(v porovnaní s inými energetickými zdrojmi - napr. uhlie, jadro)

1. obnoviteľný zdroj

2. vlastný zdroj (s výnimkou hraničných tokov)

3. pohotový zdroj = regulačné schopnosti

4. neznečisťuje ovzdušie a neprodukuje odpad

5. relatívne nízke prevádzkové náklady pri dlhej životnosti (50~100 rokov)

6. vyžaduje relatívne malý počet prevádzkových zamestnancov (diaľkové riadenie)

7. pri citlivom a technicky správnom riešení nespôsobuje devastáciu prírodného prostredia, transformuje ho na novú kvalitu, pričom pri celkovom

zhodnotení všetkých efektov býva využitie HEP ekologicky prínosné


Slabé stránky využívania HEPdajú vnímať z rôznych hľadísk pre SR je charakteristické:

1. rezortné hľadisko2. ekologické hľadisko3. skresľovanie bilančných hodnôt HEP

1. Rezortné hľadisko

výroba EE z vody je doteraz vo veľkej väčšine sústredená v SE a.s.,ktoré patria do rezortu Ministerstva hospodárstva SR (MH SR).Tento rezort v podstate riadi energetiku a jej ďalší rozvoj.

voda = nositeľka primárnej energie podlieha správe Slovenského

vodohospodárskeho podniku š.p. (SVP š.p.),= patril do rezortu Ministerstva pôdohospodárstva SR,= v súčasnosti rezort Ministerstva životného prostredia SR (MŽP SR).

Tieto rezorty majú rozdielny pohľad na výrobu EE z vody!


2. Ekologické hľadisko

z hľadiska ekológov negatívne vplyvy využívania HEP na okolité prírodné a životné prostredie:

1. zmena prietokových pomerov 2. zvýšenie sedimentačnej resp. eróznej činnosti toku3. zmena režimu podzemnej vody4. priechodnosť rýb a vodných živočíchov cez stupne na tokoch5. potenciálny únik mazadiel (ropných látok)6. zmena kvalitatívnych vlastností vody7. ohrozenie vodných živočíchov chodom turbín8. zmeny druhového zloženia vodných organizmov9. ovplyvnenie brehových porastov10. hlučnosť prevádzky11. záber pozemkov a zásahy do územia počas výstavby12. urbanistický zásah do okolitého krajinného prostredia13. ovplyvnenie rekreačnej plavby

väčšina týchto vplyvov sa však dá vhodnými opatreniami značne eliminovať kritika vyplýva väčšinou z neznalosti technického riešenia

a prevádzky VE alebo MVE, resp. z apriórnej zaujatosti


3. Skresľovanie bilančných hodnôt HEP

• pri hodnotení stupňa využívania HEP sa obvykle sleduje % využitia

• problém nastal s bilančnou hodnotou HEP

• pôvodne bola hodnota HEP pre územie Slovenska určená výskumnýmiprácami na 7 361 GWh/rok pri inštalovanom výkone okolo 2 575 MW

• v poslednom období sa začala publikovať „upresnená“ hodnota HEP 6 607 GWh/rok - v odbornej verejnosti sa nazýva aj ako „ekologický“ HEP

• k hodnote tohoto HEP dospeli autori tak, že od hodnoty 7 361 GWh/rok odrátali priemerné ročné výroby tých lokalít VE a MVE, proti ktorým boli zo strany ochrany prírody vznesené námietky

• nie je známe, že by lokality, ktoré sa vyradili, boli dôsledne posudzované podľa metód posudzovania vplyvu stavieb na životné prostredie, t.j. podľa Zákona o posudzovaní vplyvov na životné prostredie (predtým č.124/94, teraz č. 24/2006)

• nie sú známe ani variantné riešenia vyradených lokalít, ktoré sú pre posudzovací proces v zmysle zákona potrebné


• do roku 1997 oficiálne materiály SE a.s., MH SR, MŽP SR a pod.= hodnota HEP 7 361 GWh/rok

• „upresnená“ hodnota „ekologického“ HEP 6 607 GWh/rok Aktualizovaná energetická koncepcia pre SR do roku 2005, prijatá Uznesením vlády v 1997

• číselná hodnota „upresneného“ resp. „ekologického“ HEP 6 607 GWh/rok je nižšia ako 7 361 GWh/rok - rozdiel 754 GWh/rok prestavuje: 4,5 násobok priemernej ročnej výroby VE Žilina (najnovšej VE v SR) viac ako 1/4 priemernej ročnej výroby VE Gabčíkovo nejedná sa teda o žiadnu zanedbateľnú hodnotu!

• táto skutočnosť priamo ponúka možnosť manipulovať s tak dôležitou hodnotou pre energetickú bilanciu, akou je stupeň využitia HEP SR

• podľa dostupných údajov bol využitý HEP v roku 1997 na úrovni 4 134 GWh/rokak vztiahneme tento údaj: k pôvodnej hodnote HEP 7 361 GWh/rok = využitie HEP 56,4 % k „upresnenej“ hodnote HEP 6 607 GWh/rok = využitie HEP 62,5 %


• bez reálneho využitia HEP našich tokov = výstavby jedinej VE alebo MVE sme sa teda takto priblížili k vyspelým krajinám Európskej únie!!!

• ak sa konkrétna VE alebo MVE nemôže v súčasnosti realizovať z akýchkoľvek dôvodov: ekologických ekonomických legislatívnych a pod.

neznamená to ešte jednoznačne, že v budúcnosti pri zmene týchto podmienok nemôže byť realizovaná!!!

• nevybudovaním VE alebo MVE totiž HEP daného úseku vodného toku nezaniká!!!

• uvádzanie takto „upresnenej“ hodnoty HEP ako bilančnej hodnotysa nedá považovať za korektné a skresľuje celkovú bilanciu


4. Delenie vodných elektrární

Uplatňujú sa rôzne hľadiská:

1. podľa inštalovaného výkonu• nad 10 MW• do 10 MW – MVE (STN 73 6881)

2. podľa možností hospodárenia s vodouA. prietočnéB. regulačné a) s prirodzenou akumuláciou

b) s umelou akumuláciou c) so zmiešanou akumuláciou (prirodzenou aj umelou)

Prietočné VE (spracúvajú okamžité prietoky):• prietoky cez vzdúvacie stavby bez Vz

• pod vyrovnávacími nádržami – využitie Qn

• vodojemy - odbery• biologické prietoky (pri prepúšťaní cez vzdúvací objekt)

Regulačné VE - podľa časového hľadiska – regulácia prietoku:• krátkodobá (denná, týždenná)• sezónna (v rámci roka)• dlhodobá (viacročná)


PVE Čierny Váh

VE Gabčíkovo


stupeň Čunovo (MVE Mošoň + VE Čunovo)

stupeň Gabčíkovo (MVE S7 + VEG)

1. VE Gabčíkovo 8 x 90,0 = 720,00 MW2. VE Čunovo 4 x 6,07 = 24,28 MW3. MVE Mošoň 2 x 0,61 = 1,22 MW (+ 2 x 0,61 = 1,22 MW)4. MVE S7 2 x 0,52 = 1,04 MW5. MVE Dobrohošť 2 x 1,10 = 2,20 MW (pripravovaná)

MVE Dobrohošť

VD GABČÍKOVO


LM

BE

KR

ZA

HR

NO

LA

KO

MA

KA

OR

TV


PVE Čierny Váh


VS a VE Liptovská Mara

VS a VE Bešeňová


VS a VE Liptovská Mara


VS a VE Liptovská Mara - Bešeňová


VS a VE Hričov


VS a VE Mikšová


VS a VE Považská Bystrica


MVE – história vzniku na Slovensku• MVE vznikali na našom území už koncom 19. storočia predovšetkým

pre potrebu:• rudných baní• úpravní rúd• železiarní• ako prídavné zariadenia najmä pri mlynoch a pílach

• často boli kombinované s parnými strojmi a s tepelnými elektrárňami• už v roku 1911 bolo na Slovensku 13 MVE pre verejné zásobovanie• v roku 1930 viac ako 2 650 prevádzok, z ktorých :

– 96 malo zmiešanú prevádzku (mechanická transmisia + výroba EE) – len 49 samostatných vodných elektrární – príklady:

• z oblasti banských prevádzok = Kremnická kaskáda 3 MVE, zásobená vodou privádzačom z toku Turca (Turčekovský vodovod) + najstaršie MVE v Smolníku, Žakarovciach a Krompachoch

• z oblasti hutníckej = sústava MVE pre železiarne v Podbrezovej (Piesok, Podbrezová, Lopej, Dubová a Jasenie)

• pre lesné železnice = MVE v Ľubochni, Poprade• pre kúpele Rajecké Teplice, Korytnica, Trenčianske Teplice, Vyšné Ružbachy• pre papierne Harmanec (MVE Ulmanka, Harmanec I, Harmanec II a Jakub),

pre papiereň a celulózku MVE Ružomberok a mnoho ďalších

- po roku 1948 väčšina z nich neobstála a bola postupne zlikvidovaná

alebo aspoň vyradená z prevádzky (v mnohých prípadoch sa ešte dajú obnoviť)


MVE - stavba vodohospodárska a energetická- primárna funkcia = výroba elektrickej energie

pohľad na postavenie a funkcie MVE sa menil s historickým vývojom energetiky

vodné elektrárne = jednými z prvých elektrární na našom územídodávka EE - napred pre samostatné prevádzky

- neskôr po vybudovaní jednotnej ES boli zapojené do ES

s postupným zvyšovaním spotreby EE = budovanie nových zdrojov (vodné, tepelné alebo jadrové) výkonovo oveľa väčšie, ako 10 MW

zmena postavenia MVE = stali sa v podstate zdrojmi doplnkovými

význam MVE = predovšetkým v regionálnej energetike – lokálne vylepšujú bilanciu výroby EE


údaje Výskumného ústavu energetického:

• na Slovensku je hodnota primárneho technicky využiteľného hydroenergetického potenciálu v inštalovanom výkone pripadajúceho na MVE 340 MW

• k 31.12.2001 bolo v SR zaregistrovaných 186 MVE s inštalovaným výkonom 57,33 MW, čo predstavuje využitie len na 16,86 %


Delenie MVE z hľadiska umiestnenia výroby - 3 skupiny:

1. MVE, ktoré dodávajú všetku vyrobenú energiu do sústavy

2. MVE, ktoré sa využívajú prednostne na krytie vlastnej spotreby,iba prebytky sa dodávajú do sústavy

3. MVE, ktoré sa využívajú výlučne na krytie vlastnej spotreby a nie sú pripojené do sústavy

MVE pri Zamkovského chate (Malá studená dolina) Pi = 35 kW


MVE Liptovská Kokava - mlyn na Belej Pi = 14 kW, Er = 100 MWh


MVE Trnovec na Váhu Pi = 800 kW, Er = 3,8 GWh


MVE Turá na Hrone Pi = 1 500 kW, Er = 6,6 GWh


MVE Málinec II a MVE Málinec III


Vodná nádrž a privádzač vody v Múzeu liptovskej dediny v Pribyline


Predstava o ďalšom smerovaní pri výskume využívania HEP:

1. Využívanie HEP na jestvujúcich VE znižovanie hydraulických strát interakcia regulačnej prevádzky VE a plavby

VE Gabčíkovo dolný Váh

• úsek Kráľová – Komárno

• príprava plavby po Piešťany kritérium maximálneho zisku

2. Výskum a návrh nových VE a MVE VE Sereď MVE na hornom Váhu III (úsek Bešeňová – Krpeľany) MVE na Hrone (zatiaľ minimálne využitý)

7. Záver

rok vydania 1998 rok vydania 2003

Publikačná činnosť:

VE Ladce 1936 ~ 2006 = 70 rokov prevádzky

hať a odberný objekt Dolné Kočkovce

– prívod vody k VE Ladce

Ďakujem za pozornosť

Vodná Energia

Technology

Transcript of Vodná Energia