Mała Elektrownia Wodna przepływowa, Kanada

Prezentacja na temat: "Mała Elektrownia Wodna przepływowa, Kanada"— Zapis prezentacji:

1 Mała Elektrownia Wodna przepływowa, Kanada
Małe Elektrownie Wodne Ocena projektu Szkolenie w zakresie oceny projektów Czystej Energii Mała Elektrownia Wodna przepływowa, Kanada Zdjęcia: SNC-Lavalin © Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

2 Zagadnienia Podstawy systemów Małych Elektrowni Wodnych (MEW)
Prezentacja kluczowych kwestii w analizie projektów MEW Wprowadzenie do modułu MEW programu RETScreen® © Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

3 Co zapewniają systemy MEW?
Energia elektryczna dla Centralnej sieci elektroen. Sieci wydzielonej Zasilania urządzeń zdalnych …ale również… Niezawodność Bardzo niskie koszty eksploatacyjne Zmniejszenie uzależnienia od zmieniających się cen energii Zdjęcie: Robin Hughes/ PNS © Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

4 Układ Małej Elektrowni Wodnej
Zbiornik górny Tama i przelew Spad (m) Budynek elektrowni Krata Transformator Rurociąg Linie przesyłowe Stacja rozdzielcza Przepływ (m3/s) Generator Rera ssąca Turbina Moc w kW ≈ 7 x Spad x Przepływ Kanał odpływowy

5 „Małe” Elektrownie Wodne
„Małe” nie jest określeniem jednoznacznym Wielkość elektrowni nie zależy jedynie od mocy elektrycznej ale również od wielkości przepływu i spadku wody Typowa Moc RETScreen® Przepływ RETScreen® Średnica wirnika Micro < 100 kW < 0,4 m3/s < 0,3 m Mini 100 to kW 0,4 to 12,8 m3/s 0,3 to 0,8 m Małe 1 to 50 MW > 12,8 m3/s > 0,8 m © Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

6 Typy MEW Typ sieci Typ prac hydrotechnicznych
Centralna sieć elektroenergetyczna Sieć wydzielona lub praca poza siecią Typ prac hydrotechnicznych Elektrownia przepływowa Bez magazynowania wody Moc uzależniona od aktualnego przepływu wody w rzece: mniej stabilna wydajność Elektrownia zbiornikowa Większa stabilność pracy w ciągu roku Zwykle wymagana budowa zapory 17,6 MW Elektrownia przepływowa, Massachusetts, USA Zdjęcie: PG&E National Energy Group/ Low Impact Hydropower Institute 4,3 MW Elektrownia przepływowa, Oregon, USA Zdjęcie: Frontier Technology/ Low Impact Hydropower Institute © Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

7 Elementy MEW: Prace hydrotechniczne
Zwykle stanowią 60% kosztów początkowych Tama wodna lub jaz Niskie zapory o prostej konstrukcji Betonowe, drewniane, murowane Sam koszt zapory może być przeszkodą w realizacji projektu Kanał wodny Ujęcie wody z kratą i zasuwą; kanał odpływowy na wyjściu z elektrowni Kanał, tunel podziemny i/lub rurociąg zasilający Zawory/zasuwy odcinające na wejściu i wyjściu turbiny, umożliwiające jej konserwację Hala maszyn Turbiny, wyposażenie techniczne i elektryczne Zdjęcie: Ottawa Engineering © Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

8 Elementy MEW: Turbina Mniejsze wersje modeli dużych turbin wodnych
Osiągalna sprawność na poziomie 90% W elektrowniach przepływowych przepływ jest zmienny Turbina powinna dobrze funkcjonować przy różnym zakresie natężenia przepływu lub należy zastosować układ turbin Reakcyjne: Francisa, z kierownicą stałą, Kaplan’a Dla zastosowań przy małym i średnim spadku wody Turbiny zanurzone wykorzystują ciśnienie wody i energię kinetyczną Akcyjne: Peltona, Turgo, krzyżowa Dla dużych spadków Wykorzystują energię kinetyczną strumienia wody o dużej prędkości Turbina Peltona Zdjęcie: PO Sjöman Hydrotech Consulting Turbina Francisa Zdjęcie: PO Sjöman Hydrotech Consulting © Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

9 Elementy: Urządzenia elektryczne i inne
Generator Asynchroniczny Musi być połączony z innymi generatorami Używany do zasilania dużych sieci Synchroniczny Może pracować niezależnie od innych generatorów Stosowany w systemach samodzielnych i w sieci wydzielonej Pozostałe wyposażenie Przekładnia łącząca turbinę z generatorem Zawory, elektronika, urządzenia zabezpieczające Transformator © Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

10 Potencjał techniczny (TWh/rok)
Wodne zasoby światowe Bilans opadów na kontynentach jest dodatni Dla równowagi woda opadowa trafia do rzek, które z kolei wpływają do mórz i oceanów Potencjał techniczny (TWh/rok) Wykorzystanie% Afryka 1 150 3 Południowa Azja i Bliski Wschód 2 280 8 Chiny 1 920 6 Kraje byłego Związku Radzieckiego 3 830 6 Ameryka Północna 970 55 Ameryka Południowa 3 190 11 Ameryka Centralna 350 9 Europa 1 070 45 Australia i Oceania oraz część Azji 200 19 Źródło: Renewable Energy: Sources for Fuels and Electricity, 1993, Island Press. © Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

11 Procent czasu występowania przepływu wymaganego lub wyższego (%)
Loklane zasoby wodne Duża specyfika miejscowa: konieczne jest określenie warunków hydrologicznych rzeki! Zmiana poziomu rzeki na krótkim odcinku (spadek) Dopuszczalne zmiany przepływu w czasie: krzywa przepływów charakterystycznych Przepływ nienaruszalny zmniejsza przepływ do produkcji energii Wyznaczanie krzywej przepływów bazuje na Pomiarach przepływu w okresach czasu Rozmiar zlewni, specyfika odpływu oraz kształt krzywej okresowej przepływów Krzywa okresowa przepływów 50,0 40,0 30,0 Przepływ (m3/s) 20,0 10,0 0,0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Procent czasu występowania przepływu wymaganego lub wyższego (%) © Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

12 Zdjęcie: Ottawa Engineering
Koszty MEW Koszty MEW w 75% zależą od specyfiki terenu Wysokie koszty początkowe Jednak budowle wodne i urządzenia mogą służyć nawet powyżej 50 lat Bardzo niskie koszty pracy i konserwacji Zwykle wystarcza jeden niepełnoetatowy pracownik Okresowa konserwacja podstawowych urządzeń, zlecana jest na zewnątrz Rozwój elektrowni o dużym spadku prowadzi do obniżenia kosztów Typowy przedział: $ do $ za kW mocy zainstalowanej Zdjęcie: Ottawa Engineering © Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

13 Uwarunkowania systemów MEW
Utrzymanie niskiego poziomu kosztów dzięki prostej konstrukcji, nieskomplikowana budowa Możliwość wykorzystania istniejących zapór, jazów i innych budowli wodnych Czas wdrożenia projektu od 2 do 5 lat Badania hydrologiczne i środowiskowe: zezwolenia Cztery etapy projektowania: Wstępne pomiary/badania hydrauliczne Studium celowości Studium wykonalności Planowanie systemu i inżynieria projektu Zdjęcia: Ottawa Engineering © Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

14 MEW Uwarunkowania środowiskowe
Rozwój MEW może powodować zmiany w Środowisku naturalnym ryb Krajobrazie Rekreacji i żegludze Wpływ na środowisko i wymagania środowiskowe zależą od lokalizacji i typu elektrowni: Elektrownia przepływowa na istniejącej zaporze : relatywnie mniejsze Elektrownia przepływowa w terenie niezagospodarowanym: zapora/jaz/przelew Zbiornik wodny: im projekt o większej skali tym mocniejszy wpływ na środowisko © Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

15 Przykłady: Słowacja, Kanada i USA MEW pracujące na sieć centralną
Elektrownie przepływowe będą zasilały sieć przy odpowiednim przepływie wody Przedsiębiorstwo energetyczne lub niezależny producent energii z długoterminową umową na sprzedaż energii elektrycznej Mała Elektrownia Wodna, Southeastern, USA Zdjęcie: CHI Energy 2,3 MW, 2 Turbiny, Jasenie, Słowacja Budowa MEW, Newfoundland, Kanada Zdjęcie: Emil Bedi (Foundation for Alternative Energy)/ Inforse Zdjęcie: CHI Energy © Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

16 Przykłady: USA i Chiny MEW w sieci wydzielonej
Odosobnione zgrupowania ludzkie Odseparowane budynki mieszkalne i przemysłowe Generatory w MEW, Chiny Zdjęcie: International Network on Small Hydro Power Wysoka cena energii elektrycznej Elektrownie przepływowe z jednej strony wymagają zapasowego źródła energii natomiast okresowe przyrosty przepływu nie przynoszą korzyści MEW King Cove o mocy 800 kW, Miasteczko z 700 mieszkańcami Zdjęcie: Duane Hippe/ NREL Pix © Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

17 RETScreen® Moduł MEW Analiza produkcji energii w dowolnym miejscu na świecie, koszt w okresie żywotności i redukcja emisji gazów cieplarnianych Sieć centralna, wydzielona i poza siecią Od pojedynczych mikro turbin w mikro elektrowni wodnej do układów turbin w małych elektrowniach wodnych “Formuła” metoda kalkulacji kosztów Obecnie model nie ma zastosowania dla: Pracy na sieć wydzieloną uwzględniającej sezonowe zmiany obciążenia Zmiany spadku w systemach zbiornikowych (wartość średnia zdefiniowana przez użytkownika) © Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

18 RETScreen® MEW Obliczenia Energetyczne
Krzywa okresowa obciążenia Krzywa okresowa przepływów Wyznaczenie krzywej sprawności turbiny Obliczenie wydajności elektrowni Wyznaczenie krzywej okresowej mocy Obliczenie możliwej do wykorzystania energii wody Sprawdź e-Podręcznik Ocena projektów w zakresie Czystej Energii: RETScreen® Projektowanie i Przykłady Rozdział: Małe Elektrownie Wodne Obliczenie ilości dostarczonej energii (sieć wydzielona i poza siecią) Obliczenie ilości dostarczonej energii (sieć centralna)

19 Przykład weryfikacji modelu RETScreen® Małe Elektrownie Wodne
Sprawność turbiny Porównano z danymi producenckimi dla 7 MW turbiny GEC Alsthom Francis Zdolność produkcyjna i moc wyjściowa Porównano z HydrA dla terenów Szkocji Rozbieżność wyników 6,5% 100% Producent 80% RETScreen 60% Sprawność (%) 40% Krzywa sprawności turbiny: 20% RETScreen a Dane producenta 0% 0% 20% 40% 60% 80% 100% Procent natężenia przepływu Metoda kalkulacji kosztów - Formuła Porównano z RETScreen®, czego wynikiem jest 11% różnica w oszacowaniu dokładnego kosztu dla elektrowni o mocy 6 MW w Nowej Funlandii © Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

20 Wnioski Małe Elektrownie Wodne (do 50 MW) mogą dostarczać energię elektryczną do centralnej sieci elektroenergetycznej, sieci wydzielonej czy zasilać osobne urządzenia Elektrownie przepływowe: Niższy koszt i mniejsze oddziaływanie na środowisko Ale wymagane zapasowe źródło energii przy pracy w sieci wydzielonej W porównaniu do pozostałych OZE koszty początkowe są wyższe i w 75% zależą od specyfiki terenu RETScreen® oszacowuje wydajność, moc gwarantowaną, wyjściową i koszty w oparciu o charakterystykę lokalizacji terenu jak krzywa przepływów charakterystycznych i spad RETScreen® znacznie obniża koszty opracowania wstępnego studium wykonalności © Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.

21 Pytania? www.retscreen.net Małe Elektrownie Wodne
RETScreen® International Ocena projektów Czystej Energii Dla uzyskania dodatkowych informacji zapraszamy do odwiedzenia strony © Ministerstwo Zasobów Naturalnych Kanady 2001–2006.