Bloki ciepłownicze stosowane w elektrociepłowniach

Prezentacja na temat: "Bloki ciepłownicze stosowane w elektrociepłowniach"— Zapis prezentacji:

1 Bloki ciepłownicze stosowane w elektrociepłowniach
Główne elementy: BC-50: kocioł parowy OP-230, turbina 13 P 55-0, generator TGHW-63 BC-100: OP-430, UC 100, TGH-125

2 Kocioł OP-230 Dane technologiczne:
K-ł pyłowy, opromieniony, ściany szczelne, jednowalczakowy, dwuciągowy, z nat. cyrkul., trzystopn. przegrz. pary, dwa obr. podg. pow.., parametry: - wydajność maks. trwała 63,0 kg/s (230 Mg/h) - wydajność nominalna 50,0 kg/s (180 Mg/h) - wydajność minimalna ,9 kg/s (140 Mg/h) - ciśnienie wody zasilającej ,4 MPa - ciśnienie robocze w walczaku ,0 MPa - ciśnienie pary za przegrzewaczem 13,6 MPa - temperatura wody zasilającej oC - temperatura pary przegrzanej oC - temperatura gorącego powietrza oC - temperatura spalin na wylocie oC Paliwo gwarancyjne: - wartość opałowa 20,9 MJ/kg - maks. zaw. p/w/s 18 /12 / 1 % - zużycie (wyd. max. trw.) 7,78 kg/s (28 Mg/h) - sprawność energetyczna brutto 88,0 %

3 Turbina 13 P 55-0 Charakterystyka: t-na przeciwpr., dwukadłub.,
ciepłownicza, osiowa, akcyjna, dwukadłubowa z dwustopniowym wylotem ciepłowniczym do zasilania podgrzewaczy w. s., parametry: - moc znam kW - moc oblicz kW - obroty obr/min. par. pary świeżej - ciśn. 12,75 ± 1,275 MPa - temp / -15 oC - zużycie pary świeżej (moc obl.) 65,8 kg/s jednostkowe 1,25 kg/kW

4 Blok ciepłowniczy BC-50

5 Schemat układu podgrzewaczy wody sieciowej
Charakterystyka: - dwustopniowy układ podgrz. wody siec.- – dwa jednak. wym. ciepłownicze, połączone szeregowo, - strumień masy w. s kg/s - moc cieplna 36 – 43 MW, - temp. wody: przed I podgrz. 51 oC, za I podgrz oC za II podgrz oC wymiennik rozruchowo-szczytowy: - moc cieplna 83 MW - strumień masy w.s. 750 kg/s - temp. pary (ze st. red.-schł.) 200 oC

6 Blok ciepłowniczy BC - 100 – poglądowy schemat technologiczny

7 Kocioł OP- 430 Charakterystyka: k-ł opromieniony, pyłowy, dwuciągowy,
jednowalczakowy, z naturalną cyrkulacją, komora spalania o szczelnych ścianach, na pył węglowy, z trzystopniowym przegrzewaczem pary, podgrzewacz powietrza, cztery młyny kulowo-misowe, wtryskowe regulatory temperatury pary parametry - maks. wydajność trwała 120 kg/s=430 t/h - ciśnienie pary przegrz. 13,5 MPa - temperatura pary przegrzanej oC, - temperatura spalin wylotowych 120 oC

8 Uproszczony schemat bloku ciepłowniczego BC – 100
Charakterystyka: turbina 13 UC -100, przeciwpr. ciepłownicza, osiowa, jednokadłubowa, z dwustopn. wylotem do zasilania podgrz. wody siec, do wytwarzania pary technolog I en.elektr. w gener. TGH – 125, cztery upusty do zas. odgaz. i trzech niskopr. podgrzewaczy, para przeciwprężna do zasilania podgrzewaczy wody siec..

9 Schemat układu technolog. elektrociepłowni zawodowej (Siekierki)

10 Blok energetyczny elektrowni kondensacyjnej (niezrealizowany) przystosowany do pracy ciepłowniczej

11 Elektrownie jądrowe Podział reaktorów jądrowych (kryterium onstrukcja): reaktory zbiornikowe (rdzeń zamkn. w stalowym, grubościennym zbiorniku): - reaktor wodno-ciśnieniowy PWR (Pressurized Water Reactor) bezpieczne i najb. rozpowszechnione: ok. 65% energii wytw. w EJ; zwykła woda pod ciśn. 15 MPa: moderator (spowaln. neutra.) i chłodziwo. - reaktor WWER (Wodo-Wodianoj Eniergieticzeskij Reaktor) – produkowane w b. ZSRR, ich budowa nie odbiega od PWR. - reaktor wodny wrzący BWR (Boiling Water Reactor) woda (jak w PWR) – krąży tylko w pojedynczym obiegu. reaktory kanałowe (ciśnieniowe kanały o niewielkiej średnicy): - reaktor CANDU (Canadian Deuterium Uranium) ciężka woda (moderator i chłodziwo) pozwala na stos. paliwa – niewzbogaconego uranu. - reaktor RBMK (Reaktor Bolszoj Moszcznosti Kanalnyj): grafit - moderator, pozwala na stos. naturalnego, niewzbogaconego uranu (wzgl. ekonomiczne). reaktory chłodzone gazem z moderatorem grafitowym GCR (Gas Cooled graphite-moderated Reactor)

12 Elektrownie jądrowe Dalszy podział reaktorów:
kryterium - rodzaj zastosowanego moderatora i chłodziwa wodne, ciężkowodne, gazowe, sodowe, helowe, itd., - system odprowadzania ciepła jednoobiegowy, dwuobiegowy, trójobiegowy - rodzaj zastosowanego paliwa uranowe, plutonowe, uranowo-plutonowe, torowe.  

13 Elektrownie jądrowe w świecie Największa el-nia Fukushima I. (BWR - bl
Elektrownie jądrowe w świecie Największa el-nia Fukushima I (BWR - bl. 1-6, ) 4 680 MW (ABWR - bl. 7-8, ) 2 760 MW jeszcze w ekspl. F.II (odl. 11 km) El-nie jądrowe na świecie: 442 (+ 65 w bud.) 375 GW stan na

14 Energetyka jądrowa w świecie
Rok 1993: w budowie 55, w ekspl. 430 reaktorów o mocy 337 GW, 17,5 % prod. świat. Rok 2007: w budowie 44, w ekspl. 439 reaktorów o mocy 384 GW, 2 600 TWh, 16,0 % prod. świat. Potencjał: USA, Francja, Japonia, Rosja, Niemcy, Ukraina, Wlk. Brytania Rocznie: przyrost (nowouruch.) prod. 24 TWh, ubytek (likwidacja) 48 TWh Średnio oddawano do użytku - 3,5 reaktora / rok Przeciętna moc istniej. reaktora ok. 880 MW, nowobudow. ok MW Czas budowy ok. 15 lat Wniosek: nie ma renesansu energetyki jądrowej lansowanego przez celebrytów bezpieczeństwa energetycznego

15 Moc reaktorów jądrowych w Europie

16 Elektrownie jądrowe w Europie

17 Elektrownie jądrowe w sąsiedztwie Polski
Plan. Ostrowiec, k.Grodna

18 Schemat bloku PWR

19 Przekrój bloku jądrowego –EJ Gundremmingen (1285 MW)

20 Schemat bloku BWR. nowość ECBWR Economic Simplified
Schemat bloku BWR nowość ECBWR Economic Simplified f-my GE Hitachi Nuclear Energy

21 Reaktor chłodzony gazem z moderatorem grafitowym HTGCR

22 Obieg ORC Czynnik roboczy w klasycznej siłowni parowej:
H2O - energetyka zawod.: wysokie parametry kotłowe, para nawet ~ 30 MPa, 600 oC Ocena energetyczna - obieg parowy Clausiusa – Rankine’a (w lit. anglos.: obieg Rankine’a) Niekonwencjonalne źródła energii (odnawialnej i odpadowej): na ogół średnio - i niskotemperaturowe (co najwyżej 200 ÷ 300 oC) - energetyka rozproszona - w siłowniach z takim górnym źródłem stosujemy dokładnie dobrane temperaturowo czynniki organiczne (niskowrzące): węglowodory, freony, oleje syntetyczne; dolne źródło ciepła – otoczenie (el-nie) lub system grzewczy (elektrociepłownie), czyli możliwość stosowania kogeneracji Ocena energetyczna – też obieg parowy Clausiusa – Rankine’a, ale dla podkreślenia specyfiki czynnika roboczego - Organic Rankine Cycle - ORC Pierwsza siłownia na ORC – 1967 Kamczatka – wykorzystanie wód geotermalnych Karnotyzacja obiegu ORC: regeneracja wewnętrzna

23 Siłownia kogeneracyjna - obieg ORC oparta na kotle na biomasę, P – parownik TP – turbina parowa G – generator K - kocioł

24 Schemat elektrociepłowni ORC (z regeneracją) z kotłem olejowym na biomasę

25 Siłownia kogeneracyjna w układzie kombinowanym - - spalinowy silnik tłokowy i obieg ORC

26 Siłownia kogeneracyjna w układzie kombinowanym - - zespół turbiny gazowej i obieg ORC

27 Elektrownie na sprężone powietrze
Obok el-ni szczytowo -pompowych dojrzałość technologiczna akumulacji energii w sprężonym powietrzu CAES (Compressed Air Energy Storage) Prosty proces sprężania powietrza - łączna sprawność procesu sprężania i rozprężania odniesiona do energii elektrycznej osiąga wartość ok. 40 %. Huntorf (D -1978): 2 kawerny ( m ppt) á 150 tys. m3, MPa, moc el. - wejśc. 60 MW x 8 h, -wyjśc. 290 MW x 2 h Huntorf η = 42 % wejście: el ,83 kWh gaz -1,56 kWh wyjście: el ,00 kWh

28 Elektrownie na sprężone powietrze
Wykorzystanie GZ do podgrzewania powietrza podawanego na turbinę umożliwia regulację mocy wytwarzanej i zwiększenie mocy elektrowni McIntosh (USA 1991) – poj. kawerna (kop. soli) 560 tys.m3, (450 – 750 m ppt) 4,5 - 7,4 MPa, moc wyjśc. 110 MW x 26 h Elektrownie na sprężone powietrze McIntosh η = 54 % wejście: el ,69 kWh gaz -1,17 kWh wyjście: el ,00 kWh Wykorzystanie ciepła odpadowego spalin - regeneracja poprzez rekuperator, umożliwia osiąganie sprawności %. Akumulacja – dod. zasobnik ciepła odpadowego przy sprężaniu –sprawność ok. 70 %

29 Ogniwa paliwowe Ogniwa galwaniczne (akumulatory, baterie) wytwarzanie energii elektr. - szereg reakcji chemicznych - zmiana składu elektrolitu lub elektrod Ogniwo paliwowe (fuel cell) - energia elektr. z reakcji utleniania stale dostarczanego paliwa, bez zmiany chemicznej natury elektrod oraz elektrolitu Najpopularniejsze - ogniwo wodorowe: wodór na anodzie, tlen na katodzie, produkt spalania - para wodna Zastosowania ogniw paliwowych: - energetyka - sondy i statki kosmiczne (produkcja wody pitnej) - dostarczanie energii w miejscach pozbawionych dostępu do sieci - urządzenia mobilne - tel. komórkowe, notebooki, palmtopy - roboty (mobilne) samochody na wodór: Honda FCX Clarity, Nissan X-Trail FCV (Fuel Cell Vehicle), Toyota FCHV (Fuel Cell Hybrid Vehicle). Ford - Focus FCEV Hybrid, - motocykl ENV f-my Intelligent Energy - zbudowany pod kątem zastosowania OP

30 Ogniwa paliwowe Zasada działania ogniw wodorowych: Schemat budowy OP
- odkryta 1838 : niemiecko-szwajcarski chemik Christian Friedrich Schoebein - opublikowana "Philosophical Magazine" - sir Wiliam Grave (Walia) zbudował pierwsze działające ogniwo paliwowe; - bez praktycznego zastosow. aż do lat 60-tych XX w.: Gemini 5, seria Apollo, Skylab Schemat budowy OP 1 - wodór 2 - przepływ elektronów 3 - odbiornik energii 4 - tlen 5 - katoda 6 - elektrolit 7 - anoda 8 - woda 9 - jony hydroksylowe

31 Ogniwa paliwowe Rodzaje ogniw paliwowych (fuel cell bateria OP - stos
- z membraną do wymiany protonów PEMFC (Proton-exchange membrane fuel cell), - odwracalne RFC (Reversible Fuel Cell) - bezpośrednie ogniwo metanolowe DMFC (Direct-methanol fuel cell) - z zestalonym elektrolitem tlenkowym SOFC (Solid-oxide fuel cell), ze stopionym węglanem MCFC (Molten-carbonate fuel cell), z kwasem fosforowym PAFC (Phosphoric-acid fuel cell) - alkaliczne AFC (Alkaline fuel cell) Paliwo: wodór, metan, metanol Utleniacz: tlen, powietrze Różne elektrolity Efekty: prąd, woda, ciepło

32 Schemat przepływu reagentów i jonów w różnych typach OP

33 Hydroelektrownie Zasoby hydroenergetyczne Polski - 13,7 TWh/rok (wykorzyst. w 12 %): 45,3 % przypada na Wisłę, 43,6 % - na dorzecza Wisły i Odry, 9,8 % - na Odrę, ,8 % - na rzeki Pomorza. Zawodowe elektrownie wodne w Polsce - moc 2042 MW. elektrownie szczytowo-pompowe MW , łącznie 7,3 % mocy KSE. Przyszłościowe rej. dla hydroenerg.: Mazury, Pomorze, Sudety i Karpaty. Całkowity potencjał hydroenerg. Polski - ok. 11,0 GW mocy w el. zawodowych, ok. 1,2 GW mocy w el. wodnych. Polska – 18 hydroelektrowni o mocy większej niż 5 MW. Największe polskie hydroelektrownie: El-nia Żarnowiec MW, r. ur elektrownia pompowo-szczytowa El-nia Porąbka Żar 500 MW, r. ur elektrownia pompowo-szczytowa El-nia w Solinie MW, r. ur elektrownia pompowo-szczytowa El-nia Włocławek MW, r. ur elektrownia przepływowa El-nia Żydowo MW, r. ur elektrownia pompowo-szczytowa ,

34 Hydroelektrownie Elektrownie wodne Podział el-ni wodnych
zamieniają energię potencjalną (energię spadku wód) i kinetyczną wody na energię mechaniczną w turbinie wodnej, a następnie na energię elektryczną w prądnicy napędzanej przez turbinę wodną. Podział el-ni wodnych - elektrownie przepływowe - wykorzystują naturalny, ciągły przepływ cieku wodnego (nie mają zbiornika do magazynowania wody); np.: El. Włocławek, Dębe - elektrownie zbiornikowe - wyposażone w zbiorniki wody dla lepszego wykorzystania cieku wodnego; Rożnów, Tresna, Porąbka, Czchów. Otmuchów - elektrownie pompowe (szczytowo-pompowe) – w okresach małego obciążenia systemu elektroenergetycznego woda jest przepompowywana ze zbiornika dolnego do górnego; Porąbka-Żar, Żarnowiec - elektrownie zbiornikowe z członem pompowym - zbiorniki górne są częściowo napełniane przez dopływy naturalne, a częściowo (w okresach małych obciążeń) uzupełniane wodą tłoczoną przez pompy ze zbiorników dolnych Solina, Niedzica

35

36 Hydroelektrownie: Żarnowiec, Włocławek, Solina

37 Hydroelektrownie: Porąbka-Żar, Solina, Żydowo, Dobczyce

38 Schemat hydroelektrowni przepływowej

39 Turbiny wodne i ich podział
Turbina wodna (silnik wodny rotodynamiczny, turbina hydrauliczna) silnik przetwarzający mechaniczną energię przepływającej przezeń wody na użyteczną pracę mechaniczną. Podział turbin: kierunek przepływu wody - turbiny wodne: osiowe, diagonalne (skośne), promieniowe i styczne, przetwarzanie energii turbiny: - akcyjne - przetwarzające tylko energię kinetyczną wody, - reakcyjne - poza energią kinetyczną przetwarzają także energię ciśnienia. Wybór turbiny - wysokość spadu i ilości wody danej lokalizacji Turbiny akcyjne - stosowane zazw. do el-ni o wysokim spadzie (rzadkie w P.), np. turbina Peltona Turbiny reakcyjne - dla niższych spadów, - przy średnio wysokim spadzie (od kilkunastu do kilkuset metrów) - np. najpopularniejsza i najstarsza turbina Francisa, - przy spadach niskich (do kilkunastu metrów) – wyposażona w ruchome łopatki, skomplikowana turbina Kaplana

40 Turbiny wodne Peltona i Francisa (z generatorem, mały i duży przepływ)

41 Elektrownia Wodna Żarnowiec
Największa w Polsce: E.W. Szczytowo - Pompowa Żarnowiec SA, bud. 1976/83, 4 hydrozespoły Francisa, średnica wirnika 6 m, 166,7 rpm. praca: turb. 4 ∙ 179 MW = 716 MW, praca pomp. 4 ∙ 200 MW = 800 MW, η =0,90 zakres regul. 60 ÷ 716 MW, 3000 rozruchów/a, zb. g. Czymanowo 122 ha, 13,6 mln m3, Jez. Żarnowieckie (rynnowe dł. 7,5 km), rz. Piaśnica, 1470 ha, 121 mln.m3, głęb. 19,4 m, rurociągi derywacyjne 4 ∙Ф7100/5400, dług m, maks. przepł. 700 m3/s siłownia – wys. budynku 60 m, 2/3 pod ziemią, 26 m ppm.

42 Energia wiatru Energia wiatru - jedno z OŹE
Turbiny wiatrowe: energia wiatru - energia mechaniczna - energia elektryczna Pierwsze wzmianki o wiatrakach - w kodeksie Hammurabiego: pompowanie wody i melioracja pól - oś pionowa Oś pionowa dominowała przez 2 500 lat; dopiero w 1105 r. powstał pierwszy opis wiatraka o poziomej osi obrotu; pierwszy zapis dot. wiatraków na ziemiach polskich: 1 271 r. - ks. Wisław z Rugii - zezwolenie zakonnikom z Białego Buku na budowę Powierzchniowa gęstość mocy (energia wiatru odniesiona do jednostki czasu i powierzchni) p = ½ ρ v3 gdzie: ρ – gęstość powietrza, [kg/m³], v – prędkość powietrza, [m/s]. Energia wiatru zależy od sześcianu prędkości v Lokalizacje – pod kątem częstości występowania silnych (7-20 m/s) wiatrów. Inne wykorzystanie energii wiatru - żaglowce

43 Energia wiatru 1-2% mocy promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni Ziemi, przekształca się w energię kinetyczną powietrza dając 2 700 TW, a po odjęciu mocy wiatrów: wiejących na dużych wysokościach nad otwartym morzem oraz w in. niedostępnych miejscach, pozostaje dostępna moc energetyczna wiatru Ziemi TW. Instalacje w świecie GW W Polsce potencjał energii wiatru PJ/rok (16,1 % dostępnych OZE) Siłownie wiatrowe - praca przy prędkościach wiatru od 3 do 30 m/s: granica opłacalności - średnioroczna prędk. wiatru 5 m/s - (turbina śmigłowa 1 MW) granica bezpiecznej pracy - ok. 25 m/s Polska - średnia prędkość wiatrów : lato 2,8 m/s i zima 3,8 m/s. przeważa cisza wiatrowa - wiatry h/a tylko w niewielu miejscach sezonowo prędkość wiatru przekracza 4 m/s,

44 Siłownie i elektrownie wiatrowe
Siłownie wiatrowe (wiatraki) w turbinie powietrznej, zamieniają energię kinetyczną wiatru na użyteczną energię mechaniczną (napęd urządzeń mechanicznych: - napęd młynów – mielenie ziarna, - napęd pomp – tereny depresyjne, - nap. generatorów – lok. prod. en. el.) Elektrownie wiatrowe na energię mechaniczną a następnie na energię elektryczną w prądnicy napędzanej przez turbinę powietrzną

45 Typy wiatraków (wg konstrukcji):
1- koźlak (budynek wiatraka wraz ze skrzydłami obracalny – dyszlem - wokół pionowego, drewnianego słupa, osadzonego na nieruchomym koźle; napęd przez wał skrzydłowy z osadzonym na nim kołem palecznym, na żarna) 2- holenderski (nieruchomy korpus, spoczywająca na nim obracalna kulista bryła dachu; napęd: obrót skrzydeł przez wał skrzydłowy, na koło paleczne i dalej na pionowy wał przechodzący przez wszystkie kondygnacje do napędu zestawów młyńskich) 3- paltrak zw. rolkowym (ścięty ostrosłup - ala koźlak - na planie prostokąta, dach dwuspadowy, obrót budynku wraz ze skrzydłami na łożysku kołowym znajd. na podmurówce) - wiatrak sokólski (zbliżony do koźlaków konstrukcją budynku i mechanizmów wewnętrznych, z palem pionowym osadzonym w kamiennym fundamencie – stożek ścięty) 4- wiatrak czerpakowy (koźlak, typowe skrzydła ale z innym mechanizmem – krążące czerpaki do przenoszenia wody do rynnami i dalej do śluz między stronami młyna) 5- wiatrak turbinowy (nieruchomy budynek z kołem wiatrowym lub turbiną osadzoną na niewysokim maszcie ustawianym do kierunku wiatru).

46 Oscar Claude Monet (1840 – 1926)

47 Jean Baptiste Cammille Carrot ( ), Jan van Goyen ( ) Charles Leickert ( ), Vincent Willem van Gogh ( )

48 Farmy wiatrowe – widok ogólny

49 Największa farma wiatrowa
Techachapi Pass Wind Farms - Kalifornia Płd.; od lat 70 – 80 ub. w. kż. górski grzbiet między Pustynią Mohave a Doliną Centralną wykorzystano do zainstal. ok turbin o łączn. mocy 562 MW

50 Największa farma wiatrowa w Europie
East Renfrewshire Wind Farm Renfrewshire, Szkocja 140 turbin o mocy 332 MW Do r. 2012 jeszcze dalszych 75 turbin, moc całkowita docelowo 539 MW

51 Największa turbina wiatrowa
zainstalowana turbina Producent DK - firma Vestas Wind Systems A/S. : trójpłatowy turbozespół V 120 średnica rotora 120 metrów, gondola na wys. 90 m (wieża) prędkość wiatru m/s nominalna moc 4.5 MW (12 m/s) prądnica - napięcie znam. 6 kV.

52 Energetyka wiatrowa w Polsce
Energetyka wiatrowa rozwija się od początku lat 90. XX wieku Pierwsza siłownia wiatrowa – 150 kW przy EW Żarnowiec, obecnie jt. farma Lisewo 10,8 MW Pierwsza przemysłowa farma wiatrowa – kwiecień 2001 – Barzowice: 6 turbin V52 (Vertas) kż. 850 kW, łączna moc 5 MW, wieża 86 m, wirnik śr.52 m Największa (2010) Karścin I (pow. Kołobrzeg) bud. 2007/8 Ibedrola: 46 turbin 1,5 MW, 69 MW, wieża 100 m, wirnik śr. 80 m i dalsza inwestycja K. II Największa koniec 2010 – Margonin (pow. Chodzież) 60 turbin 2 MW, 120 MW Pierwsza dekada lat XXI wieku - dynamiczny rozwój energetyki wiatrowej Moc zainstalowana wzrosła od ,3 MW w 2005 roku do 1181 MW w styczniu 2011 r.

53 Lokalizacja większych siłowni wiatrowych w Polsce na tle stref energetycznych

54 Przegląd ważniejszych farm wiatrowych Barzowice - pierwsza w kraju
Lokalizacja Województwo Moc w budowie Barzowice zach.-pom. 5,1 MW Pelplin pom. 48 MW Cisowo zach.-pom. 18,0 MW Gołdap w-m. 69 MW Zagórze zach.-pom. 30,0 MW Taciewo podl. 30 MW Lisewo pomorskie 10,8 MW Skrobotowo z-p. 26 MW Tymień zach.-pom. 50,0 MW Golice lub. 38 MW Puck pomorskie 22,0 MW Kisielice warm.-maz. 40,5 MW Kamieńsk łódzkie 30,0 MW Jagniątkowo zach.-pom. 30,6 MW  1181 MW - stan URE Karścino I zach.-pom.   69,0 MW  Łebcz  pomorskie  8,0 MW prod. en. el-nej Łebcz  pomorskie ,0 MW  2009 r GWh (0,69 % kraj.) Suwałki podlaskie  41,4 MW 2010 r GWh (0,96 % kraj.) Margonin wlkpolskie , 0 doc.240 MW

55 Liczba i moc zainstalowanych instalacji wiatrowych Instalacje OZE
347 jednostek el-ni wiatrowych o sumie mocy zainstal. 1005, 6 MW PSEW - stan Wydano war. przyłączenia dla dalszych MW, w tym 80 % na przestarzałe D, DK o mocy poniżej 500 kW

56 Udział generacji wiatrowej w krajowym zużyciu energii elektrycznej:
- 2004: 0,10 % ( 142,0 GWh / 144 TWh) : 0,09 % ( 135,0 GWh / 145 TWh) : 0,26 % ( 388,4 GWh / 149 TWh) : 0,32 % ( 494,2 GWh / 154 TWh) : 0,51 % ( 790,2 GWh / 153 TWh) : 0,69 % (1029,0 GWh / 149 TWh) : 0,96 % (1485,0 GWh / 155 TWh) URE: marzec koncesjonowanych źródeł (o mocy pow. 1 MW) o łącznej zainstalowanej mocy MW stanowiącej 3,3 % całkowitej zainstalowanej mocy systemu elektroenerg MW

57 Przebieg przyłączy farm morskich i linii przesyłowych do Szwecji – wizja do 2030 r.
bez negatywnego wpływu na środowisko

58 Główne elementy turbiny wiatrowej
Turbina wiatrowa - wirnik składający się z łopat i piasty umieszczone na przedniej części gondoli ustawionej na wiatr; wirnik - osadzony na główn. wale opartym na łożyskach; energia kinetyczna wiatru - energia obrotów wału przenoszona przez przekładnię do generatora –en.elektr. Budowa turbiny: 1. Fundament 2. Wyjście do sieci elektroenergetycznej 3. Wieża 4. Drabinka wejściowa 5. Serwomechanizm kierunkowania elektrowni 6. Gondola 7. Generator 8. Wiatromierz 9. Hamulec postojowy 10. Skrzynia przekładniowa 11. Łopata wirnika 12. Siłownik mechanizmu przestawiania łopat 13. Piasta

59 Uproszczony schemat budowy typowej siłowni wiatrowej
wirnik obr/min generator ponad 1500 obr/min prędkość wiatru m/s,

60 Budowa turbiny wiatrowej VESTAS V80 (2 MW) wieża 60 - 100 m, średnica 80 m
1) sterownik piasty 2) cylinder syst. sterowania łopatami 3) oś główna 4) chłodnica oleju 5) skrzynia przekładniowa 6) sterownik z konwerterem 7) hamulec postojowy 8) dźwig serwisowy 9) transformator 10) piasta wirnika 11) łożysko łopaty 12) łopata 13) układ blokowania wirnika 14) układ hydrauliczny 15) tarcza układu hydraulicznego 16) pierścień układu kierowania 17) rama 18) kola zębata układu kierowania 19) chłodnica generatora 20) generator

61 Klasyfikacja turbin wiatrowych
Turbiny stało- i zmiennoobrotowe (wyższa efekt.); konieczny przekształtnik tyrystorowy prądu (stałe napięcie i częstotliwość) Mikro elektrownie wiatrowe – ich moc nominalna nie przekracza 1 kW stos.: zasilanie obwodów wydzielonych, poprzez ładowanie akumulatorów. Małe turbiny wiatrowe – moc nominalna wynosi od 1 do 100 kW stos.: zasilanie większej ilości urządzeń w wydzielonych obwodach, generacja energii do sieci elektroenergetycznej. Duże turbiny wiatrowe - moc nominalna wynosi powyżej 100 kW stos.: generacja energii odprowadzanej bezpośrednio do sieci elektroenerg. większe zespoły turbin - farmy wiatrowe morskie (off shore) do ok. 3 MW, lądowe do ok. 4,5 MW

62 Rodzaje turbin wiatrowych - konstrukcja
Turbiny o osi poziomej HAWT : jedno -, dwu -, trój - i wielopłatowe (Horizontal Axis Wind Turbine) wykorzystujące efekt Magnusa z dyfuzorem

63 Rodzaje turbin wiatrowych
Turbiny o osi pionowej VAWT (Vertical Axis Wind Turbine) Savonius Turbina Darrieus’a H – rotor t-na świderkowa

64 Małe elektrownie wiatrowe (MEW)
Małe przydomowe elektrownie wiatrowe: turbiny o poziomej lub pionowej osi obrotu i mocy do 10 kW (niekiedy do 20 kW). Zasilanie: - domów farmerskich i budynków gospodarczych, domków letniskowych - przyczep kempingowych - pól namiotowych i biwakowych - jachtów - domów położonych w miejscach trudnodostępnych - biwaków - wszędzie tam, gdzie nie można lub nie opłaca się podłączać do sieci energetycznej. MEW - można, a nawet należy łączyć z innymi ekologicznymi źródłami energii np.z fotoogniwami: ładowanie akumulatorów z dwóch niezależnych źródeł. Cena (2010) przydomowych el-ni : W ok zł 2-5 kW - ponad zł 15 kW ok zł

65 Walory ekonomiczne i ekologiczne różnych technologii produkcji energii elektrycznej

66 Krajowa produkcja energii elektrycznej przez poszczególne technologie OZE w latach 2005 - 2009

67 Rozliczenie obowiązku produkcji energii wg URE
Narzucony rozporządzeniem Ministra Gospodarki. procentowy udział produkcji energii elektrycznej z OZE w stosunku do całkowitej produkcji zrealizowany opłata zastępcza i jej procentowy udział obowiązek w % w zrealizowanym obowiązku , , GWh 8,43 % , , , , , ,03 , , ,81 ,4 ok. 80 % celu indykatywnego , , , , , , , , ,7 

68 6. Przegląd systemów konwersji energii
Konwersja energii chemicznej zawartej w paliwach kopalnych lub biomasie na energię elektryczną - pośrednio: poprzez ciepło, energię mechaniczną - tylko poprzez ciepło - bezpośrednio Konwersja energii odnawialnej na energię elektryczną energii mechanicznej (wiatr, woda) – na energię elektryczną energii geotermalnej na energię elektryczną poprzez ciepło i en. mech. energii promieniowania słonecznego bezpośrednio na energię elektryczną Konwersja niekonwencjonalnych zasobów energii nieodnawialnej - energii promienistej bezpośrednio na energię elektryczną - energii wiązań chemiczn. paliw wodorowych bezpośrednio na en. elektryczną

69 Konwersja energii chemicznej w elektryczną (elektrociepłownia parowa)

70 Konwersja energii chemicznej w elektryczną (elektrociepł. spalinowa)

71 Konwersja energii chemicznej w elektryczną (elektrociepłownia gazowo-parowa)

72 Konwersja energii chemicznej w elektryczną elektrociepłownia z silnikiem tłokowym zintegrowanym ze zgazowaniem biomasy, też z kotłem wodnym KW

73 Konwersja energii chemicznej w elektryczną elektrociepłownia ORC z kotłem na biomasę

74 Konwersja energii chemicznej w elektryczną elektrociepłownia z ogniwami paliwowymi OP na gaz ziemny
1 – odsiarczanie, 2 – reaktor reformingu, 3 –CO-shift, CO+H2O→ CO2 +H2 4 – dopalanie (katalityczne), 5 – falownik, 6 – wspomagający kocioł gaz. 7,8 – wymienniki ciepła, OP – ogniwo paliwowe, Sp – spaliny, OD – odbiornik ciepła, E – energia elektryczna, Q - strumienie ciepła, S – sprężarka

75 Konwersja energii chemicznej w elektryczną elektrownia MHD na gaz ziemny
B - indukcja pola magnet. pole elektr. w x B napięcie obw. elektr. Uo = w B h

76 Konwersja energii odnawialnej w elektryczną elektrociepłownia geotermalna

77 Schematy konwersji energii
energia chemiczna: pal. kop. i biomasy spalanie energia silnik energia prądnica energia cieplna cieplny mechaniczna elektryczna wymiana ciepła Silnik cieplny: - spalinowy: silnik tłokowy, silnik wirnikowy (TG) energia parowy: siłownia parowa klasyczna i ORC, odpadowa i odnawialna: prom. słon., geoterm. energia komora energia generator energia chemiczna: spalania cieplna mhd elektryczna węgiel, gaz

78 Schematy konwersji energii
energia odnawialna: turbina wiatrowa energia generator energia wiatr, woda turbina wodna mechaniczna en. el elektryczna energia wiąz. chemicznych ogniwa energia paliw węglowodorowych paliwowe elektryczna energia odnawialna: ogniwo energia promieniowanie słoneczne fotowoltaiczne elektryczna energia promienista: radioizotopowy energia rozpad promieniotwórczy generator termoelektryczny elektryczna Izotopów 238Pu,244Cm,90Sr rozpad promieniotwórczy piezoelektryczny energia izotopu 63Ni generator radioizotopowy elektryczna promieniowanie β bateria energia Izotopów 238Pu, 63Ni jądrowa elektryczna

79 7. Podsumowanie Przedstawiono krajowe zasoby kopalin
ze szczególnym uwzględnieniem gazu Dokonano przeglądu technologii i źródeł energii elektrycznej Podano charakterystykę techniczną ważniejszych źródeł Szczegółowo opisano technologię siłowni parowych i gazowych Scharakteryzowano budowę i działanie odn. źródeł energii Wskazano uwarunkowania i specyfikę produkcji energii elektrycznej z OZE Podano rozliczenie i udział produkcji en. elektrycznej z OZE - Przypomniano typowe schematy konwersji energii

80 Dziękuję za uwagę Piotr Kubski

81