Energetika
Osnova předmětu 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11)
Úvod Energetika Technologie přeměny Tepelná elektrárna a její hlavní výrobní zařízení Jaderná elektrárna Ostatní tepelné elektrárny Kombinovaná výroba elektřiny a tepla Energie větru Energie vody Energie světla Další zdroje elektrické a tepelné energie
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
1
Energetika
Osnova přednášky 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12)
Rozsah působnosti energetiky Základní energetické pojmy Provozní stavy zařízení Čas uvedení do provozu a dosažení jmenovitého výkonu Diagram zatížení Doba trvání maxima Pásma zatížení Doba využívání maxima, zatěžovatel Stavová rovnice Stavové změny plynů Rankinův oběh Braytonův oběh OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
2
Energetika
Rozsah působnosti energetiky
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
3
Energetika
Rozsah působnosti energetiky
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
4
Energetika
Rozsah působnosti energetiky Oblasti energetiky: ● získání energie – přeměna energie na použitelnou formu zdroj ● transport energie – doprava energie na jiné místo. ● spotřeba energie – přeměna energie na použitelnou formu spotřebič
OZE 1 - doc. Ing. J. Šípal, PhD
5
Energetika
Rozsah působnosti energetiky
Postav
OZE 1 - doc. Ing. J. Šípal, PhD
6
Energetika
Osnova přednášky 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12)
Rozsah působnosti energetiky Základní energetické pojmy Provozní stavy zařízení Čas uvedení do provozu a dosažení jmenovitého výkonu Diagram zatížení Doba trvání maxima Pásma zatížení Doba využívání maxima, zatěžovatel Stavová rovnice Stavové změny plynů Rankinův oběh Braytonův oběh OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
7
Energetika
Základní energetické pojmy Příkon, výkon, ztráta, účinnost
W P= t
−1
W 1=W 2+W Z
W 2 W 2⋅t P2 η= = = <1 −1 W 1 W 1⋅t P1
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
8
Energetika
Základní energetické pojmy Příkon, výkon, ztráta, účinnost Časová souslednost
W2 η= W1
P2 η= P1
P1
t OZE 1 - doc. Ing. J. Šípal, PhD
9
Energetika
Základní energetické pojmy Příkon, výkon, ztráta, účinnost
OZE 1 - doc. Ing. J. Šípal, PhD
10
Energetika
Základní energetické pojmy Příkon, výkon, ztráta, účinnost
W 1,2 η 1= W 1,1
W 2,2 η 2= W 2,1
W 2,2 W 2,2⋅W 2,1 η= = =η 2⋅η 1 W 1,1 W 1,1⋅W 2,1
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
11
Energetika
Základní energetické pojmy Měrná spotřeba energie
W1 m= měrná jednotka výrobku OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
12
Energetika
Základní energetické pojmy Jmenovitý výkon zařízení Výkon, který je uveden na štítku zařízení. Tento výkon, při dodržení jmenovitých parametrů (např. elektrického napětí), musí zařízení být schopno trvale dodávat. Jedná se o projektovaný parametr zařízení. Často je také nazýván projektovaný výkon. Instalovaný výkon V případě, že se jedná o jedno zařízení, je instalovaný výkon roven jmenovitému výkonu. V případě energetické výrobny, potom je instalovaný výkon roven součtu jmenovitých výkonů jednotlivých zařízení.
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
13
Energetika
Základní energetické pojmy Minimální příkon - výkon Minimální příkon - výkon je takové množství dodávané energie za jednotku času danému zařízení, kdy je ještě možné toto zařízení provozovat bezpečně a bezporuchově. Maximální výkon Maximální výkon je větší než jmenovitý výkon, jedná se o krátkodobé přetížení, kdy je ještě možné toto zařízení provozovat bezpečně a bezporuchově. Regulační rozsah Regulační rozsah je pásmo mezi minimálním a jmenovitým výkonem. V tomto pásmu je možné provádět regulaci dodávaného výkonu. OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
14
Energetika
Základní energetické pojmy Ekonomický výkon Jedná se o výkon, při kterém jsou nejmenší ztráty a je nejvyšší účinnost provozovaného zařízení. Tento výkon se nemusí rovnat jmenovitému výkonu. Výkon na svorkách generátoru Jedná se o zvláštní označení výkonu na výstupu elektrického generátoru. Na rozdíl od jmenovitého výkonu se velikost tohoto výkonu může měnit s časem. Vlastní spotřeba Elektrárna jako každé jiné zařízení potřebuje pro svůj provoz energii. Tento spotřebovávaný výkon se nazývá vlastní spotřeba výrobny. OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
15
Energetika
Základní energetické pojmy Výkon na prahu výrobny Výkon na prahu výrobny je součet okamžitých výkonů jednotlivých výrobních zařízení po odečtení vlastní spotřeby. Spalné teplo Spalné teplo je takové množství tepla, které se uvolní dokonalým spálením jednotkového množství paliva. Předpokládá se, že voda, uvolněná spalováním, zkondenzuje a energii chemické reakce není třeba redukovat o její skupenské teplo. Výhřevnost Výhřevnost, která je rovněž označována H, je vlastnost paliva, která udává, kolik energie se uvolní úplným spálením jedné jednotky (obvykle 1 kg). OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
16
Energetika
Osnova přednášky 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12)
Rozsah působnosti energetiky Základní energetické pojmy Provozní stavy zařízení Čas uvedení do provozu a dosažení jmenovitého výkonu Diagram zatížení Doba trvání maxima Pásma zatížení Doba využívání maxima, zatěžovatel Stavová rovnice Stavové změny plynů Rankinův oběh Braytonův oběh OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
17
Energetika
Provozní stavy zařízení Vypnuto ● Oprava ● Studená záloha Zapnuto ● Naprázdno – teplá záloha ● Zatížení
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
18
Energetika
Časy Čas uvedení do provozu Při uvádění energetických zařízení, zejména těch výkonných, je nutné dodržovat časový harmonogram najíždění zařízení do provozu, který vychází z především tepelného a tlakového vyrovnávání parametrů. Čas uvedení do provozu je časový interval mezi spuštěním ze studené nebo teplé zálohy a zahájením dodávky výkonu. Čas dosažení jmenovitého výkonu Po uvedení zaøízení do provozu je nutné zvyšovat jeho výkon plynule, rovněž podle předepsaného harmonogramu. Čas dosažení jmenovitého výkonu, který je potřeba k dosažení jmenovitého výkonu po spuštění. Tento časový interval je větší než èas uvedení do provozu.
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
19
Energetika
Osnova přednášky 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12)
Rozsah působnosti energetiky Základní energetické pojmy Provozní stavy zařízení Čas uvedení do provozu a dosažení jmenovitého výkonu Diagram zatížení Doba trvání maxima Pásma zatížení Doba využívání maxima, zatěžovatel Stavová rovnice Stavové změny plynů Rankinův oběh Braytonův oběh OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
20
Energetika
Diagram zatížení Naměřený průběh zatížení: 0 až 1 hod 1 až 2 hod 2 až 3 hod 3 až 4 hod 4 až 5 hod 5 až 6 hod 6 až 7 hod 7 až 8 hod 8 až 9 hod 9 až 10 hod 10 až 11 hod 11 až 12 hod
16,6 MW 16 MW 16 MW 16,2 MW 16,5 MW 17 MW 18,5 MW 21 MW 23 MW 22,2 MW 23,5 MW 21 MW
12 až 13 hod 13 až 14 hod 14 až 15 hod 15 až 16 hod 16 až 17 hod 17 až 18 hod 18 až 19 hod 19 až 20 hod 20 až 21 hod 21 až 22 hod 22 až 23 hod 23 až 24 hod OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
21,5 MW 24,5 MW 23 MW 25 MW 26 MW 28 MW 29 MW 30 MW 27 MW 24,5 MW 18 MW 16 MW 21
Energetika
Diagram zatížení
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
22
Energetika
Diagram zatížení
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
23
Energetika
Diagram zatížení
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
24
Energetika
Osnova přednášky 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12)
Rozsah působnosti energetiky Základní energetické pojmy Provozní stavy zařízení Čas uvedení do provozu a dosažení jmenovitého výkonu Diagram zatížení Doba trvání maxima Pásma zatížení Doba využívání maxima, zatěžovatel Stavová rovnice Stavové změny plynů Rankinův oběh Braytonův oběh OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
25
Energetika
Diagram zatížení
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
26
Energetika
Diagram zatížení
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
27
Energetika
Osnova přednášky 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12)
Rozsah působnosti energetiky Základní energetické pojmy Provozní stavy zařízení Čas uvedení do provozu a dosažení jmenovitého výkonu Diagram zatížení Doba trvání maxima Pásma zatížení Doba využívání maxima, zatěžovatel Stavová rovnice Stavové změny plynů Rankinův oběh Braytonův oběh OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
28
Energetika
Stavová rovnice Stavovou rovnicí se v termodynamice označuje rovnice, která určuje vztah mezi jednotlivými stavovými veličinami charakterizujícími daný termodynamický systém. Stavová rovnice tedy popisuje makroskopický stav dané látky za určitých fyzikálních podmínek. Stavová rovnice ideálního plynu vyjadřuje vzájemnou závislost stavových veličin při termodynamických dějích v ideálním plynu.
p⋅V p⋅V =n⋅R⋅T …→… =konst. T
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
29
Energetika
Stavové změny plynů Izotermická změna
p⋅V =konst.
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
30
Energetika
Stavové změny plynů Izochorická změna
p =konst. T
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
31
Energetika
Stavové změny plynů Izobarická měna
V =konst. T
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
32
Energetika
Stavové změny plynů Adiabatická změna
p⋅V κ =konst.
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
33
Energetika
Osnova přednášky 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12)
Rozsah působnosti energetiky Základní energetické pojmy Provozní stavy zařízení Čas uvedení do provozu a dosažení jmenovitého výkonu Diagram zatížení Doba trvání maxima Pásma zatížení Doba využívání maxima, zatěžovatel Stavová rovnice Stavové změny plynů Rankinův oběh Braytonův oběh OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
34
Energetika
Rankinův oběh
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
35
Energetika
Rankinův oběh
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
36
Energetika
Rankinův oběh
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
37
Energetika
Rankinův oběh
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
38
Energetika
Braytonův oběh
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
39
Energetika
Opakovací otázky 1) Vysvětlete: příkon, výkon, ztráta, účinnost, měrná spotřeba energie, jmenovitý výkon zařízení, minimální výkon, maximální výkon a regulační rozsah, ekonomický výkon, výkon na svorkách generátoru, vlastní spotřeba, výkon na prahu výrobny, spalné teplo a výhřevnost paliva. 2) Popište diagram zatížení. 3) Rozdělení diagramu zatížení a popište jednotlivá pásma. 4) Vysvětlete pojem doba trvání maxima, zatěžovatel. 5) Jaké znáte stavové změny? 6) Nakreslete a vysvětlete schéma kondenzační elektrárny bez přihřívání páry a k němu příslušný „T-s diagram“. 7) Nakreslete a vysvětlete schéma kondenzační elektrárny s přihříváním páry a k němu příslušný „T-s diagram“. 8) Nakreslete schéma a vysvětlete Braytonův cyklus. OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
40
