ENERGETICKÉ VYUŽITÍ VODNÍ ENERGIE MALÝMI VODNÍMI STROJI

Transkript

1 INOVACE ODBORNÉHO VZDĚLÁVÁNÍ NA STŘEDNÍCH ŠKOLÁCH ZAMĚŘENÉ NA VYUŽÍVÁNÍ ENERGETICKÝCH ZDROJŮ PRO 21. STOLETÍ A NA JEJICH DOPAD NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ CZ.1.07/1.1.00/ ENERGETICKÉ VYUŽITÍ VODNÍ ENERGIE MALÝMI VODNÍMI STROJI Novotný Petr TENTO DOKUMENT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY

2 Energetické využit ití vodní energie malými vodními stroji srpen

3 Hlavní znaky vodní energie 2

4 Hydroenergetický potenciál 3

5 Grafické znázorn zornění hrubého ho potenciálu 4

6 Hrubý potenciál l mezi body

7 Rozdělen lení světov tového potenciálu P A (TW) 6

8 Technicky využitelný potenciál l P T (kw) Vodní elektrárny rny na vhodných místechm Nevylučuje uje odběr r vody pro další účely Zvažuje ztráty ty při p i transformaci energie Vyhodnocuje se podle elektráren ren v provozu, ve výstavbě,, v projektu, v plánech Upřes esňuje se s růstem r účinnosti strojů 7

9 Poměr r potenciálů P A P T Bývá 0.01 aža 0.61, podle terénu (nížiny nebo hory) V ČR R je 0.256, velká část vodní energie je v malých tocích ch P T = 385 MW a P A = 1500 MW Celoroční využit ití je cca na 50% to je 190 MW Budoucnost, mikrozdroje a malé vodní elektrárny rny nemají však zásadnz sadní význam 8

10 Vodní elektrárny rny Průto točné Špičkové Přečerpávací 9

11 Nízkotlaký stroj na vodním m toku 10

12 Vysokotlaký stroj 11

13 Kaplanova turbína pro malé spády do 25m 12

14 Francisova turbína pro spády od 25 do 400m 13

15 Peltonova turbína pro velké spády nad 400m 14

16 Rozdělen lení podle výkonu 15

17 Derivační průto točná elektrárna rna (bez akumulace) 16

18 Derivační průto točná elektrárna rna (bez akumulace) 17

19 Derivační průto točná elektrárna rna (bez akumulace) 18

20 Jezová elektrárna rna 19

21 Jezová elektrárna rna 20

22 Přehradní elektrárna rna 21

23 Neznámější VE v ČR 22

24 Kaskáda na Vltavě 23

25 Výškový profil elektrárny rny Dlouhé Stráně 24

26 Dlouhé Stráně Instalovaný výkon 650 MW Výškový spád 547 m Průměr r oběž ěžného kola 4540 mm Průtok 68.1 m 3 s -1 25

27 Dlouhé Stráně 26

28 LIPNO 27

29 ORLÍK K

30 ORLÍK K

31 VE ve světě 30

32 VE ve světě - Čína 31

33 VE ve světě - Čína Tři i soutěsky sky Výška hráze m Délka hráze v koruně m Délka včetnv etně bočních hrází m Rozdíl l výšek hladin m Objem zadržen ené vody - 40 miliard m3 Délka jezera km Plocha jezera km2 Počet turbín - 26 Výkon MW 32

34 33

35 ITAIPU Brazílie lie-paraguay 34

36 ITAIPU Brazílie lie-paraguay 35

37 ITAIPU 36

38 Radiáln lně axiáln lní (Francisova)) turbína montáž 37

39 38

40 Katastrofy - St. Francis v provozu asi 2 roky 39

41 Hráz z se protrhla o půlnoci... p Povodňová vlna 56 mil až do moře Počet mrtvých asi 500 Rychlost 12 mil za hodinu 40

42 Bílá Desná 1916 objem nádrn drže: m³ m výška hráze: 13,16 m šířka paty hráze: 54 m šířka koruny hráze: 5,2 m délka hráze v koruně: : 172,80 m kóta koruny hráze: 820 m kubatura hrázov zového tělesa: t m³ m délka kaskády od bočního přelivu: p 40,00 m kóta dna nádrn drže e v nejnižší ším m místm stě údolí: : 806,34 m kóta nejvyšší hladiny vody v nádrn drži: 818,90 m 41

43 Projektování - okamžitý průtok 42

44 Závislost průtoku na výkonu 43

45 Měrná energie 44

46 Čistý spád d H (m) a hydraulický výkon 45

47 Celková účinnost P c je celkový výkon dodávaný do elektrické sítě 46

48 Rozdělen lení turbín 47

49 Malé stroje Radiáln lní turbína 48

50 Radiáln lní turbína 49

51 Radiáln lní turbína 50

52 Radiáln lně axiáln lní (Francisova)) turbína 51

53 Oběž ěžné kolo Francisova turbína 52

54 Diagonáln lní (Dériazova)) turbína 53

55 Axiáln lní (Kaplanovy) turbíny 54

56 Axiáln lní (Kaplanovy) turbíny 55

57 Tangenciáln lní ( Peltonova) ) turbína Peltonův nákres 56

58 Tangenciáln lní ( Peltonova) ) turbína 57

59 Tangenciáln lní ( Peltonova) ) turbína 58

60 Hlavní parametry turbín 59

61 Vodní kola 60

62 Vodní kolo na spodní vodu 61

63 Vodní kolo na spodní vodu 62

64 Vodní kolo na spodní vodu 63

65 Vodní kolo na spodní vodu 64

66 Vodní kolo na spodní vodu- vodní pila 65

67 Vodní kolo na středn ední vodu 66

68 Vodní kolo na horní vodu 67

69 Vodní kolo na horní vodu 68

70 Bánkiho turbína 69

71 Bánkiho turbína 70

72 Bánkiho turbína 71

73 Velmi malá mikroturbína Měří pouze 4 mm v průměru, ru, radiáln lní vtok turbínov nového kola bylo vyrobené ze silikonu za použit ití hluboce reaktivního iontového leptání 72

74 Velmi malá mikroturbína - výroba Prototyp silikonové mikroturbíny bude vyroben použit itím m polovodičových ových typů mikrovýroby na konci století. Když bude tento pokus úspěšný vývojáři i plánuj nují použít t podobnou litografickou techniku k výrobě další ších radiáln lních přítokových p turbín n ze silikonových tvrdých kovů (ohnivzdorných látekl tek). Výroba použit itím m hluboce reaktivního iontového leptání,, relativně nová metoda S minimáln lními změnami tvaru nosné plochy, bude sloužit jako odstředivý kompresor kola. 73

75 Vrtulová turbína 74

76 Peltonova turbína 75

77 Peltonova turbína - geometrie lopatky 76

78 Peltonova turbína Velké stroje mají až 6 dýz Regulace výkonu posunem jehly a deflektorem 77

79 Kaplanova turbína s diagonáln lními rozvaděč ěčem 78

80 Kaplanova turbína Rozvaděč má 24 aža 36 otočně uložených rozváděcích ch lopat Oběž ěžná kola mají 3 aža 10 lopat, nepřekrývaj ekrývají se Úhel náběhu n oběž ěžných lopat se volí od 10 až 6 do 2 aža 0 stupňů po délce d lopaty 79

81 Účinnost vodních turbín v závislosti z na měrných m otáčkách 80

82 Hydrodynamická čerpadla jako vodní turbíny Nevýhoda v turbínov novém m provozu jsou pevné statorové mříže Výhoda je nízkn zká cena Souhlasí li průtok se štítkovým tkovým údajem čerpadla bude dosaženo shodného výkonu a účinnosti Asynchronní motor jako generátor 81

83 Hydrodynamická čerpadla jako vodní turbíny, parametry pro dosažen ení maximáln lní účinnosti 82

84 Závěr Malé vodní elektrárny rny nemohou zásadnz sadně podpořit potřeby energie v ČR Velké vodní zdroje jsou vyčerp erpány Zbývají jen přečerpp erpávací elektrárny rny 83

85 děkujeme za pozornost 84