Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky Ing. Zdeněk Konrád 17.4.2008
Energie vody druhy, zařízení, využití
Kapitola 1
Voda jako zdroj mechanické energie
• atmosférické srážky – ročně cca 100.000 km3 – nepravidelné – malá koncentrace
• ledovce – plošně 16.106 km2 – objemově 21.106 km3 (86% vody)
strana 2
Kapitola 1
Voda jako zdroj mechanické energie
• vodní toky – „bílé uhlí“ – hydraulická energie – potenciální výkon všech řek světa = 559.106 kW
• moře – vlnění hladiny – vítr, příliv, odliv – obrovský potenciál energie
strana 3
Kapitola 1
Voda jako zdroj mechanické energie
• moře – příliv a odliv – 6h 12min – působení gravitačních sil – průměr 4 m, místy 19m – světový výkon 1.109 kW – Saint Malo – La Rance – Atlantik • 1987 (240 MW, spád 14,5 m)
strana 4
strana 5
Voda jako zdroj chemické energie • vznik solných roztoků • 27.106 tuhých látek • malá koncentrace roztoků
strana 6
Voda jako zdroj tepelné energie • tepelná čerpadla – zvýšení teplotní úrovně tepelného spádu • tropické moře – povrch 25°C a pod zemí 4°C
– vytápění radnice v Currychu – tepelný spád vody Curryšského jezera
strana 7
Návrh energetického využití • • • • •
urbanizace přilehlého území existující průmysl komunikace ochrana životního prostředí efektivní využití – soustředění spádu – soustředění průtoku
strana 8
Umělé soustředění spádu • výstavba přehrady – úzké údolí, horní a střední toky řek v mírně osídlených oblastech
• beztlakový nebo beztlakově-tlakový přivaděč – střední a dolní úseky řek s podélným sklonem – hustě osídlené a zemědělsky využívané území
strana 9
Umělé soustředění spádu • tlakový přivaděč nebo přehrada s tlakovým přivaděčem – členitý horský terén – morfologicky vhodný profil – úsek řeky pod profilem – tlaková derivace
strana 10
Umělé soustředění průtoku • zachycením – úboční kanály – akumulační nádrže
• převedením vody z jiného povodí • umělé přečerpávání vody – přebytek el. energie – přečerpání do výš umístěných nádrží – umělé sekundární zdroje vodní energie PVE
strana 11
Přečerpávací vodní elektrárny • • • • •
uměle se vytváří průtok i spád hydraulické akumulátory energie vhodné topografické podmínky nádrž co nejvýše – dostatečný spád zajištění zdroje vody - koloběh
strana 12
Řešení dle druhu akumulační nádrže
• umělá nádrž – náhorní plošina, hráze • přirozené jezero • přehrada na toku – primární hydroenergetický potenciál – sekundární potenciál k přečerpávání
• podzemní nádrže – systém horizontálních štol
strana 13
Schémata hydroenergetického využití • morfologické, hydrologické a geologické poměry v dané oblasti • vzdouvací – jez, přehrady – malý podélný sklon, velký průtok
• derivační – beztlaková nebo tlaková derivace – větší sklon dna, malé hydraulické ztráty
strana 14
Schémata hydroenergetického využití • přehradně-derivační – větší podélné sklony dna – menší průtoky
• přečerpávací – nezávisí na vodnosti toku – spád a průtok určeny potřebou výkonu v elektrizační soustavě a objemem přebytkové energie
strana 15
Jezové vodní elektrárny • v blízkosti nebo místě jezu • spodní stavba strojovny = součást • břehová vodní elektrárna – těsně vedle jezu na jedné nebo obou stranách
• krátký kanál • pilířová vodní elektrárna • podpřepadová vodní elektrárna
strana 16
Přehradní vodní elektrárny • tlak horní vody přebírá těleso přehrady • strojovna není tlaku vystavena • podpřehradní – vzdušná pata přehradního tělesa
• přehradní – částečně nebo zcela v tělese přehrady
• podpřepadová – pod přelivy u vzdušní paty
strana 17
Derivační schémata • beztlakové – otevřené koryta, derivační kanály, náhony
• beztlakově-tlakové • tlakové – v obou případech je součástí regulační komora
strana 18
Derivační schémata • derivace podél toku – kanálová – i více elektráren na toku
• zkrácení meandru a oblouku řeky • převedení průtoku z výše položené řeky do níže pložené
strana 19
Přehradně-derivační schémata • • • • • • •
horské oblasti přehrada – soustředění spádu svod vody do tlakového přivaděče nádrž = akumulace a regulace tlakový přivaděč = větší spád odpad krátký a beztlakový podzemní strojovny = odpad tlakový
strana 20
Přečerpávací schémata • sekundární využití potenciálu vody • výroba špičkové elektrické energie • sekundární akumulace – do horní nádrže není přiváděn přirozený tok – dolní nádrž – údolí, horní – kopec – PVE jako podzemní nebo nadzemní u dolní nádrže – výjimečně dolní nádrž i elektrárna pod zemí
strana 21
Přečerpávací schémata • smíšená akumulace – horní nádrž i umělý přítok vody – kombinace s přehradní nebo derivační vodní elektrárnou – s přehradně-derivační na jednom toku – s přehradně-derivační elektrárnou využívající převádění vody – pod přehradou akumulační nádrž
Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky Ing. Zdeněk Konrád 17.4.2008
Vodní elektrárny druhy, klasifikace
strana 23
Podle velikosti instalovaného výkonu • ČSN (STN) 75 0128 – malé vodní elektrárny • MVE – do 10 MW
– střední vodní elektrárny • SVE – 10 – 200 MW
– velké vodní elektrárny • VVE – nad 200 MW
strana 24
Malé vodní elektrárny MVE • domácí vodní elektrárny – do 35 kW
• vodní mikroelektrárny – 35 kW – 100 kW
• vodní minielektrárny – 100 kW – 1000 kW
• průmyslové vodní elektrárny – 1 MW – 10 MW
strana 25
Dělení dle velikosti spádu • nízkotlaké – do 20 m
• středotlaké – 20 m – 100 m
• vysokotlaké – nad 100 m
• dříve 15m a 50m - logičtější
strana 26
Dělení dle charakteru pracovního režimu • průtočné – přirozený průtok a spád
• akumulační – řízený odběr vody
• přečerpávací – akumulovaná voda přečerpávaná z dolní nádrže do horní
strana 27
Dělení dle pokrývání zatížení elektrizační soustavy
• základní • pološpičkové – denní řízení odtoku
• špičkové • samostatné – nespolupracují s elektrizační soustavou
strana 28
Dělení dle umístění strojovny • hrázové – u vzdušního límce hráze, v tělese nebo bocích
• jezové – v jezu nebo břehu
• členěné – strojovna rozdělena na více částí, např. po obou březích
strana 29
Dělení dle umístění strojovny • pilířové – pilíře hráze nebo jezu
• věžové – zvláštní objekt ve zdrži nebo nádrži, popř. v břehu
• podzemní – švédský typ – krátký přívod, dlouhý odpad – švýcarský typ – dlouhý přívod, krátký odpad
strana 30
Dle uspořádání strojovny • s krytou strojovnou – hlavní montážní jeřáb
• s polokrytou strojovnou – montážní jeřáb vně budovy
• s nekrytou strojovnou – soustrojí chráněna pouze odnímatelnými kryty
• přelévané – strojovna pod přelivy • sdružené – ve spodní stavbě hlavní soustrojí, přelivy, výpustě, odtoky
strana 31
Dělení dle řízení provozu • ruční ovládání – výhradně obsluha
• částečně automatizované – obsluha + automatika
• automatizované – provoz plně automatizován
• dálkově řízené – vzdálený velín nebo dispečink
Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky Ing. Zdeněk Konrád 17.4.2008
Děkuji za pozornost přeji pěkný den!
