ALTERNATIVNÍ ZDROJE ENERGIE

Transkript

1 ALTERNATIVNÍ ZDROJE ENERGIE Využití energie slunce Na zemský povrch dopadá průměrně 0,2 kw/m 2 V ČR dopadne na 1 m 2 přibližně 1000 kwh energie ročně Je několik možností, jak přeměnit energii slunečního záření na jinou, pro nás použitelnou formu. Solární systémy aktivní přeměna sz * na teplo pomocí kapalinových kolektorů vzduchových přeměna sz na elektrickou energii fotovoltaickými články solárně termická pasivní přeměna sz na teplo vhodným architektonickým návrhem budovy Přeměna slunečního záření na elektrickou energii a) Solárně termická cesta využívá klasického principu známého z tepelných elektráren. Sluneční záření se soustřeďuje pomocí zrcadel na absorbér, jímž protéká teplonosná kapalina, například voda. Zde se voda zahřívá na vysoké teploty, vytvoří se přehřátá pára a ta pohání parní turbínu. b) Fotovoltaické články Sluneční záření dopadá na polovodičový fotovoltaický článek. Na rozhraní polovodičů typu P a N vzniká elektrické pole vysoké intenzity, toto pole pak uvádí do pohybu volné nosiče náboje vznikající absorpcí světla. Vzniklý elektrický proud (ss) odvádějí z článku elektrody. Účinnost takové přeměny je asi %

2 Schéma polovodičového fotovoltaického článku Přeměna slunečního záření na teplo Sluneční záření ohřívá teplonosnou látku (většinou voda, pro celoroční provoz doplněná nemrznoucí směsí) Jednookruhový systém

3 Dvoukruhový systém 1..sluneční kolektor 2..zásobník 3..vstup studené vody 4..výstup teplé vody (užitková voda, ústřední vytápění) 5..oběhové čerpadlo 6..tepelný výměník Účinnost kolektorů je %

4 Energie větru Podle odhadů lze teoreticky výrobou el. energie z energie větru pokrýt asi 3 6 % současné spotřeby České republiky. Podle údajů z čidel rychlosti a směru větru natáčíme lopatky vrtule, nebo celou elektrárnu. Vítr má stochastický charakter a tudíž je nutné regulovat otáčky rotoru a frekvenci. Otáčky regulujeme natáčením lopatek, popř. přibržděním. Rotor je spojen s rotorem generátoru přes spojku a planetovou převodovku. Orientační graf výkonu větrné elektrárny výkon (kw) rychlost větru (m/s)

5 Vodní energie Klasické vodní elektrárny - průtočné - akumulační - přečerpávací Přílivové elektrárny Elektrárny využívající energii mořských vln Jedním z možných řešení je, že mořské vlny stlačují v komorách stanice vzduch a pohánějí speciální turbíny s generátory Elektrárny Vltavské kaskády jsou uvedeny níže v tabulce, Název elektrárny Rok uvedení do provozu Instalovaný výkon [MW] Typ turbíny Objem akumulační nádrže [10 6 m 3 ] Lipno I x 60 Francis 306 Lipno II x 1,5 Kaplan 1,68 Hněvkovice x 4,8 Kaplan 22,2 Kořensko x 1,9 Kaplan 2,8 Orlík x 91 Kaplan 720 Kamýk x 10 Kaplan 12,8 Slapy x 48 Kaplan 270 Štěchovice x 11,25 Kaplan 11,2 Štěchovice II x 45 Francis Přečerpávací Vrané x 6,94 Kaplan 11,1 Štvanice x 1,89 Kaplan Průtočná

6 Kromě elektráren na Vltavě provozuje ČEZ a.s. ještě dvě významné přečerpávací vodní elektrárny uvedené níže, Název elektrárny Rok vedení do provozu Instalovaný výkon [MW] Typ turbíny Spád Objem horní akumulační nádrže [10 6 m 3 ] Dalešice x 112,5 Francis Dlouhé x 325 Francis 510,7 2,72/3,4 Stráně Celkový instalovaný výkon vodních elektráren v ČR je 1987 MW, z toho ČEZ a.s MW. Rozdíl pokrývají vodní elektrárny postavené na různých menších tocích a provozované různými provozovateli.

7 Tepelná čerpadla Používají se pouze jako zdroj tepla. Teplo je čerpáno z prostředí o velkém objemu a relativně nízké teplotě do menšího prostoru -> dosáhneme vyšší teploty 1..výparník 2..okolní prostředí 3..kompresor 4..škrtící ventil 5..topný systém v objektu 6..kondenzátor Kompresor je poháněný el. energií, tep. čerpadlo dodá 3-4 krát více energie než spotřebuje -> nehovoříme o účinnosti, ale o topném faktoru (= 3-4) Možnosti získávání tepla: - okolní vzduch - odpadní vzduch - povrchové vody - hlubinné vrty - půda

8

9 Biomasa Biomasa spalování chemické přeměny chemické přeměny ve vodním prostředí pyrolýza pára el.proud zplyňování chemické biologické olej alkoholové anaerobní plyn kvašení fermentace dehet methan amoniak methanol el. proud olej ethanol methan Otázky pro samostudium 1. Vysvětlete princip sluneční tepelné elektrárny 2. Vysvětlete princip výroby elektrické energie ve fotovoltaických článcích. Jaká je účinnost této přeměny? Jak závisí účinnost článku na teplotě okolí? Jaký proud generuje článek (ss, st? Použití fotovoltaických článků. 3. Vysvětlete princip přeměny sluneční energie na teplo ve slunečních kolektorech. Jaká je účinnost této přeměny? Jak závisí účinnost článku na teplotě okolí? Kde se používá jednoa dvouokruhový systém? 4. Výroba elektrické energie z energie větru. Popište princip větrné elektrárny. Jaké typy generátorů se ve větrných elektrárnách využívají? Jak závisí výkon elektrárny na rychlosti větru? Jaké max. výkony dosahují největší větrné elektrárny. Proč způsobuje provoz větrných elektráren kolísání (rychlé změny) napětí v síti? 5. Vysvětlete princi průtočné, akumulační a přečerpávací elektrárny. Jaké vodní turbiny se v nich používají? Jak se tyto elektrárny nasazují při pokrývání denního diagramu zatížení (základní, pološpičkové, špičkové zatížení). Jaký výkon má největší přečerpávací elektrárna v ČR a kde se nachází? 6. Uveďte možnosti získávání energie z mořských vln. Popište princip přílivové elektrárny. 7. Popište princip geotermální elektrárny. 8. Jaký podíl mají obnovitelné zdroje na instalovaném výkonu v ES ČR? Jaký podíl mají vodní, JE a alternativní zdroje? 9. Vysvětlete princip tepelného čerpadla. Uveďte možnosti získávání tepla pomocí tepelných čerpadel. Jak je definováno tzn. Výkonové číslo (topný faktor) tepelného čerpadla a jakých hodnot dosahuje?

10 Zdroje informací: