Energie vody
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
Energie vody
Osnova přednášky 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)
Historie využívání vodní energie Vodní turbíny Vodní elektrárny Sladkovodní elektrárny Mořské elektrárny Vývoj využití vodní energie Havárie vodní elektrárny
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
2
Energie vody
Historie využívání vodní energie Vodní kolo na spodní, střední a horní vodu.
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
3
Energie vody
Historie využívání vodní energie Výroba mramorových dělových koulí
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
4
Energie vody
Historie využívání vodní energie Fourneyronova a Henschelova turbína Segnerovo kolo
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
5
Energie vody
Historie využívání vodní energie
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
6
Energie vody
Osnova přednášky 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)
Historie využívání vodní energie Vodní turbíny Vodní elektrárny Sladkovodní elektrárny Mořské elektrárny Vývoj využití vodní energie Havárie vodní elektrárny
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
7
Energie vody
Postavení energetiky Potenciální energie
Kinetická energie
W =m⋅g⋅V =ϱ⋅V⋅g⋅H
1 1 2 2 W = ⋅m v = ⋅ϱ⋅V⋅v 2 2 1 P = ⋅ϱ⋅A⋅v 3⋅η 2
P =ϱ⋅Q⋅g⋅H⋅η
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
8
Energie vody
Vodní turbíny Pět základních typů vodních turbín: ● Bánkiho turbína ● Francisova turbína ● Kaplanova turbína ● Peltonova turbína ● Přímoproudá turbína ● Turgo turbína ● Mikroturbína (bezlopatková, odvalovací)
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
9
Energie vody
Bánkiho turbína
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
10
Energie vody
Francisova turbína
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
11
Energie vody
Kaplanova turbína
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
12
Energie vody
Peltonova turbína
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
13
Energie vody
Přímoproudá turbína
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
14
Energie vody
Turgo turbína
Typ pohonu Vodní kolo Archimédův šroub Francis Kaplan Turgo Pelton
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
Spád H [m] 0.2 < H < 4 1 < H < 10 10 < H < 350 20 < H < 40 50 < H < 250 50 < H < 1300
15
Energie vody
Postavení energetiky
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
16
Energie vody
Mikroturbína
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
17
Energie vody
Mikroturbína
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
18
Energie vody
Mikroturbína
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
19
Energie vody
Mikroturbína
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
20
Energie vody
Osnova přednášky 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)
Historie využívání vodní energie Vodní turbíny Vodní elektrárny Sladkovodní elektrárny Mořské elektrárny Vývoj využití vodní energie Havárie vodní elektrárny
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
21
Energie vody
Vodní elektrárny
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
22
Energie vody
Vodní elektrárny
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
23
Energie vody
Vodní elektrárny
Dělení vodních elektráren podle výkonu: ● Vodní elektrárny Pinst > 10 MW ● Malé vodní elektrárny 10 MW > Pinst > 1 MW ● Mini vodní elektrárny 1 MW > Pinst > 0,1 MW ● Mikro vodní elektrárny 0,1 MW > Pinst
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
24
Energie vody
Osnova přednášky 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)
Historie využívání vodní energie Vodní turbíny Vodní elektrárny Sladkovodní elektrárny Mořské elektrárny Vývoj využití vodní energie Havárie vodní elektrárny
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
25
Energie vody
Sladkovodní elektrárny
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
26
Energie vody
Sladkovodní elektrárny
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
27
Energie vody
Sladkovodní elektrárny
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
28
Energie vody
Sladkovodní elektrárny
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
29
Energie vody
Sladkovodní elektrárny
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
30
Energie vody
Vodní elektrárny Největší říční vodní elektrárny: ● Tři soutěsky; Čína Pinst = 25 500 MW – 32 x 700 + 2 x 50 MW ● Itaipu; Brazílie, Paraguay Pinst = 14 000 MW – 20 x 700 MW ● Guri; Venezuela Pinst = 10 235 MW – 10 x 730 + 3 x 400 + + 3 x 225 + 3 x 180+ 1 x 340 MW ●
Orlík; ČR
Pinst =
364 MW– 4 x 91 MW
Největší přečerpávací vodní elektrárny: ● Bath County; USA Pinst = 3 003 MW – 6 x 500,5 MW ● Huizhou; Čína Pinst = 2 448 MW – 8 x 306 MW ● Guangdong; Čína Pinst = 2 400 MW – 8 x 300 MW ●
Dlouhé Stráně; ČR
Pinst =
650 MW– 2 x 325 MW
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
31
Energie vody
Osnova přednášky 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)
Historie využívání vodní energie Vodní turbíny Vodní elektrárny Sladkovodní elektrárny Mořské elektrárny Vývoj využití vodní energie Havárie vodní elektrárny
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
32
Energie vody
Mořské elektrárny
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
33
Energie vody
Mořské elektrárny - přílivové Francouzská přílivová elektrárna Rance; délka hráze 700 m; šířka 8 m; 24 generátorů po 10 MW tj. 240 MW; využití 40 %
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
34
Energie vody
Mořské elektrárny
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
35
Energie vody
Vodní elektrárny
Největší přehradní přílivové vodní elektrárny: ● Sihwa Lake; Jižní Korea Pinst = 254 MW – 10 x 25,4 MW ● Rance; Francie Pinst = 240 MW – 24 x 10 MW ● Annapolis; Kanada Pinst = 20 MW
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
36
Energie vody
Osnova přednášky 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)
Historie využívání vodní energie Vodní turbíny Vodní elektrárny Sladkovodní elektrárny Mořské elektrárny Vývoj využití vodní energie Havárie vodní elektrárny
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
37
Energie vody
Mořské elektrárny
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
38
Energie vody
Mořské elektrárny
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
39
Energie vody
Mořské elektrárny
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
40
Energie vody
Mořské elektrárny - osmotické
Osmotická VE OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
41
Energie vody
Osnova přednášky 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)
Historie využívání vodní energie Vodní turbíny Vodní elektrárny Sladkovodní elektrárny Mořské elektrárny Vývoj využití vodní energie Havárie vodní elektrárny
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
42
Energie vody
Havárie vodních elektráren – Sajano-Sušenská VE Hráz Sajano_Sušenské VE je 245,5 m vysoká a 1066 m dlouhá. VE má instalováno 10 hydrogenerátorů. Dne 17. srpna 2009 v 8:13 otřásla velikou jihosibiřskou vodní elektrárnou ohlušující rána. Na místě bylo zabito 75 lidí, mnoho jich bylo zraněno, do Jeniseje se rozlilo 40 tun oleje. 9 z 10 instalovaných turbín běželo na plný výkon, včetně turbíny číslo 2, která byla po opravě znovu uvedená do provozu teprve předešlé noci. Ve 250 km vzdálené hydroelektrárně Bratsk totiž došlo k výpadku a bylo potřeba výrobu elektřiny nahradit. Co se stalo: Turbogenerátor č. 2, vážící 1 500 tun, prorazil podlahu strojovny, vylétl do výšky téměř 20 m a dopadl zpět. Z turbínové šachty pod obrovským tlakem vytryskl gejzír 300 m3/s. Bezpečnostní systém neodstavil všechny přívody vody k turbínám v hrázi, turbíny 7 a 9 zůstaly v provozu a zaplavující voda způsobila elektrický zkrat. V 9:30 se povedlo ručně uzavřít všechny vtoky vody. Voda začala opadávat. Oprava elektrárny bude trvat přibližně 5 let a stát 1,3 miliardy dolarů. OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
43
Energie vody
Havárie vodních elektráren – Sajano-Sušenská VE
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
44
Energie vody
Havárie vodních elektráren – Sajano-Sušenská VE
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
45
Energie vody
Havárie vodních elektráren – Sajano-Sušenská VE
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
46
Energie vody
Opakovací otázky 1) Jaké znáte typy vodních turbín, stručně je popište. 2) Jakým způsobem jsou rozděleny vodní elektrárny podle velikosti instalovaného výkonu? 3) Jakým způsobem jsou rozděleny vodní elektrárny podle způsobu vzdutí vodní hladiny, stručně je popište. 4) Popište princip činnosti průtočné a derivační vodní elektrárny. 5) Popište princip činnosti akumulační vodní elektrárny. 6) Popište princip činnosti přečerpávací vodní elektrárny. 7) Popište princip činnosti přílivové vodní elektrárny. 8) Popište princip činnosti vlnové vodní elektrárny.
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
47
