Upload
nguyenphuc
View
232
Download
5
Embed Size (px)
Citation preview
Małe elektrownie wodne w Małopolsce
EAIiEKatedra Maszyn ElektrycznychPawilon B-1 sala 4, 23 maja 2012
dr inż. Wacław Orlewski
Plan1. Korzyści z MEW
-szybkość budowy-większa retencja wód-zielona energia-ulgi inwestycyjne; pewność sprzedaży energii
2. Specifika MEW w Małopolsce-duże nachylenie terenu (w terenach górzystych), ale tez duża zmienność poziomu wody-bogactwo rzek-utrzymanie żeglugi-turystyka (tor kajakowy)-obecność wód przemysłowych
3. Budowa elektrowni-rodzaje generatorów i turbin-włączenie do sieci-kaskady-dopływ wody
4. Przykłady MEW w Małopolsce
WprowadzeniePolskie elektrownie wodne wykorzystują 16%
technicznego i około 23% ekonomicznego potencjału hydrotechnicznego kraju. Obecnie większość inwestycji dotyczy obiektów istniejących oraz budowy małych elektrowni wodnych o mocy <5 MW.
Elektrownie wodne zwiększają bezpieczeństwo energetyczne kraju. Mogą być szybkim źródłem mocy regulacyjnej umożliwiając optymalną pracę elektrowni konwencjonalnych, a także rozwój wykorzystania energii wiatrowej.
Obiekty wykorzystane przez energetykę wodną mającharakter wielofunkcyjny. Stanowią elementy ochrony przeciwpowodziowej, regulują stosunki wodne i stanowią często składnik infrastruktury drogowej.
Produkcja energii elektrycznej w elektrowni wodnej jest ekologicznie czysta.
Wykorzystanie energii wodnej na świecie
Lp. Kraj
Udział elektrowni wodnych w prod. energii el. w %
Udział MEWw prod. energii el. w %
Stopień wyk. zasobów wodnych w %
1 Austria 70,0 9,3 72
2 Czechy i Słowacja 5,7 12,6 -
3 Francja 20,0 9,2 90
4 Japonia 12,0 23,4 90
5 Niemcy 4,0 7,3 80
6 Norwegia 98,0 - 84
7 Polska 2,7 0,7 12
8 Szwajcaria 61,0 - 90
9 Szwecja 40,0 - 65
10 U S A 9,5 4,8 49
Zalety i Wady Inwestycji w MEW
Obowiązek zakupu wytworzonej w MEW energii elektrycznej. Producent energii z MEW uzyskuje zielony certyfikat, których obrót jest przeprowadzany na Towarowej Giełdzie Energii S.A.
Dotacja UE: (działanie 9.4 "Wytwarzanie energii ze źródeł odnawialnych„):Minimalna wartość projektu:10 mln zł, Max kwota wsparcia: 40 mln zł.
Wysokość dofinansowania, włącznie z przyłączami : od 30% do 70% kosztów kwalifikowanych.
Stosunkowo duży spadek rzek
Wysokie koszty inwestycyjne (7-8 mln zł za MEW o mocy 600 kW).
Skomplikowane i czasochłonne procedury administracyjno-prawne (kilka lat). Konieczne wnioski o wydanie decyzji o środowiskowych uwarunkowaniach. Uzyskanie decyzji jest konieczne dla otrzymania jakichkolwiek dalszych pozwoleń i decyzji administracyjno-prawnych. W ramach tego dokumentu może się okazaćkonieczne przeprowadzenie Oceny Oddziaływania na Środowisko.
Specyfika MEW w Małopolsce
Stosunkowo duży spadek rzek
Możliwe wykorzystanie kanałów wylotowych do innych celów (np. tory kajakowe)
Możliwość wytworzenia systemu kaskadowego (lepsze wykorzystanie cieku wodnego)
Obecność wód przemysłowych (możliwośćzbudowania MEW)
Budowa MEW
Generator
Turbina
Kanałderywacyjny
Kanałwylotowy
Dołączenie do sieci miejskiej
Jaz
Osadnik
sieć miejskaPrzepławka dla ryb
Sposoby doprowadzania wody
Sposoby doprowadzenia wody do elektrowni wodnej
Generatory: generator synchroniczny
Generator z jedną porą biegunów (szybkoobrotowy)
Generator z dwoma parami biegunów (wolnoobrotowy)
Generatory: generator asynchroniczny
Układ tworzący wirujące pole magnetyczne
Wirnik klatkowy
Częstość obrotów wirnika < od częstości wirowania pola
silnik
Częstość obrotów wirnika > od częstości wirowania pola generator
Generator asynchroniczny z kondensatorami
Połączenie generatora asynchronicznego z kondensatorami
Charakterystyka napięciowo-prądowa maszyny U(I0) w warunkach biegu jałowego i charakterystyka baterii kondensatorów Uc(I0), w jednostkach względnych.
0.0 0.1 0.2 0.3 0.40.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
nap
ięci
e ko
nden
sato
ra U
C/U
N
charakterystyka generatora
charakterystyka kondensatora
Nap
ięci
e ge
nera
tora
U/U
NPrąd biegu jałowego I0/IN
Proces samowzbudzenia generatora asynchronicznego z kondensatorami
Generator asynchroniczny z kondensatorami
-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
C=41.2 F
C=39.0 F
C=43.4 F
C=34.8 FC=32.6 F
C=37.0 FU
(V)
Io (A)
generator asynchroniczny
T G
odbiornikIc
W
C
f=const
Io
1L
G
2L
3L
W
C
cI
T
Kompensacja mocy biernej generatora asynchronicznego współpracującego z siecią
Praca samodzielna generatora asynchronicznego z kondensatorami
Turbiny
Pierwsza wzmianka o kole wodnym pochodzi z 80 r. p.n.e. z Pontu Azji Mniejszej. Młyny wodne z kołem podsiębiernym rozpowszechniły się w imperium rzymskim. Wydajniejsze koło wodne nasiębierne pojawiło się dopiero w V wieku n.e.
koło podsiębierne koło śródsiębierne koło nasiębierne
Rodzaje turbin
Turbina Francisa
Turbina Kaplana
Turbina Peltona Turbina Banki-Michella
Krajobraz małych elektrowni wodnych: Elektrownia Kościuszko
Elektrownia wodna na stopniu wodnym „Kościuszko” http://www.fund.pl/mew
Elektrownia wodna na stopniu wodnym „Kościuszko” http://www.fund.pl/mew
Krajobraz małych elektrowni wodnych: Elektrownia Kościuszko
Elektrownia wodna na stopniu wodnym „Kościuszko” http://www.fund.pl/mew
Krajobraz małych elektrowni wodnych: Elektrownia Kościuszko
Turbina wodna
Turbina elektrowni wodnej na stopniu wodnym „Kościuszko”
Krajobraz małych elektrowni wodnych: Elektrownia Kościuszko
http
://w
ww
.fun
d.pl
/mew
Wirnik turbiny w elektrowni wodnej na stopniu wodnym „Kościuszko”
Krajobraz małych elektrowni wodnych: Elektrownia Kościuszko
http
://w
ww
.fun
d.pl
/mew
Elektrownia wodna na stopniu wodnym „Kościuszko” http://www.fund.pl/mew
Krajobraz małych elektrowni wodnych: Elektrownia Kościuszko
Walory eksploatacyjne elektrowni na stopniu wodnym ”Kościuszko”
Elektrownia wodna na stopniu wodnym „Kościuszko” http://www.fund.pl/mew
Wyprodukowanie tej samej ilości energii w skali roku przez źródła zasilane paliwem stałym powoduje zanieczyszczenie pyłowo-gazowe w ilości:
»pyłu zawieszonego ogółem około 9,2 do 19,0[t] »dwutlenku siarki około 46,5 do 95,8[t] »tlenku węgla około 17,1 do 35,2[t] »dwutlenku węgla około 7,5 do 15,5[t] »tlenków azotu około 13,7 do 28,2[t] »sadzy około 6,2 do 12,7[t] »benzo(a)pirenu około 1,4 do 2,/8[t]
Elektrownia kondensacyjna „Skawina”wraz z kanałem doprowadzającym wodę
Budowę elektrowni kondensacyjnej w Skawinie realizowano etapami i oddanie pełnej mocy 550 MW dokonano w 1961 r. obecnie 590MW
Maksymalny przepływ wody kanałem wynosi 24,5 m3/s
Doprowadzana woda do elektrowni stosowana jest głównie do chłodzenia skraplaczy turbin parowych
Elektrownia wodna na stopniu wodnym „Łączany”. Stopień wodny dostarcza
wodę chłodzącą do elektrowni kondensacyjnej „Skawina”
Krajobraz małych elektrowni wodnych: Łączany
zzw-niedzica.com.pl/Łączany/otwarcie/foto
Elektrownia „Skawina”doprowadzenie pary
4
1. – doprowadzenie wody 2. – stacja pomp3. – doprowadzenie wody do skraplacza4. – skraplacz-kondensator (część obwodu turbiny kondensacyjnej)5. – odprowadzenie i schładzanie wody ze skraplacza6. – doprowadzenie wody do elektrowni z upustem awaryjnym7. – elektrownia wodna8. – rzeka odpływowa
Elektrownia wodna „Skawina II” na zrzucie wody chłodzącej
Krajobraz małych elektrowni wodnych: elektrownia „Skawina II”
Elektrownia „Skawina II”parametry robocze
W okresie badanym 2005 do 2007 roku uzyskano:•średni przepływ z roku wahał się Qr = 16,8 – 17,9 m3/s,•uzyskiwana moc średnio Pśr = 940 – 1000 kW•średnio roczna uzyskana energia Eśr = 8255 MWhco stanowi 0,3 % globalnej produkcji Elektrowni Skawina•moce uzyskane przy sprawności turbiny ηt = 0,8•sprawności generatora ηg = 0,9•średnio roczny czas pracy Tśr= 8573 godz./rok
co stanowi 97,75% wykorzystania godzin kalendarzowych
Literatura
Liteatura:
1) Orlewski W., Siwek A.: Elektrownia wodna na przepływie wody użytkowej, Rynek energii Nr 6 (91) – 2010
2) Orlewski W.: Badanie pracy generatorowej maszyny asynchronicznej wzbudzanej kondensatorami, Maszyny Elektryczne: zeszyty problemowe 2009 nr 84
3) Orlewski W., Siwek A.: Małe elektrownie wodne, GLOBEnergia, 2006 [t.] 4
4) Siwek A., Orlewski W.: Krakowskie elektrownie wodne, Ogólnopolskie Forum Odnawialnych Źródeł Energii 2005, XI Konferencja Techniczno Naukowa, Warszawa 28-30 listopada 2005
5) Orlewski W.: Stabilizacja napięcia i częstotliwości generatora asynchronicznego pracującego na wydzieloną sieć, Ogólnopolskie Forum Odnawialnych Źródeł Energii 2000, VII Konferencja naukowo techniczna 4 – 6 grudnia 2000 r. Łódź
6) Folder Fundacji im. Księdza Siemaszki – Mała Elektrownia Wodna
7) 50 lat Elektrowni Rożnów. Wydanie Zew, Rożnów 1993