Výroba a užití elektrické energie Tepelné elektrárny Příklad 1 Vypočítejte tepelnou bilanci a dílčí účinnosti tepelné elektrárny s kondenzační turbínou dle schématu naznačeného na obr. 1. Sestavte Sankeyův diagram tepelných toků. potrubí přehřívák páry
generátor
spojka ~ turbína
kotel oběhové (napájecí) čerpadlo
kondenzátor páry
Obr. 1. Zjednodušené blokové schéma tepelné elektrárny s kondenzační (expanzní) turbínou.
Zadané hodnoty: Teplota přehřáté páry na vstupu do turbíny Tlak přehřáté páry na vstupu do turbíny Suchost páry na výstupu z turbíny Tlak páry v kondenzátoru Účinnost kotle Účinnost potrubí Účinnost na spojce (mechanická) Účinnost generátoru El. výkon (brutto) na svorkách generátoru Výhřevnost paliva
tp = 525 °C pp = 11 MPa x = 0,94 pk = 0,004 MPa ηkot = 0,85 ηpot = 0,98 ηm = 0,97 ηg = 0,96 Pel = 25 MW kv = 19 MJ ⋅ kg-1
Řešení: Z i-s diagramu, viz. následující strana, určíme pro hodnoty pp a tp velikost entalpie ip = 3 430 kJ ⋅ kg-1. Spuštěním svislice z bodu (pp, tp) na křivku zadaného tlaku v kondenzátoru pk určíme velikost teoretické entalpie páry při výstupu z turbíny (vstupu do kondenzátoru) ikad = 1 995 kJ ⋅ kg-1. Hodnotu skutečné entalpie páry do kondenzátoru ik najdeme jako průsečík křivky tlaku páry v kondenzátoru pk a suchosti páry x, ik = 2 405 kJ ⋅ kg-1. Entalpii kondenzátu iko = 121 kJ ⋅ kg-1 určíme z parních tabulek vody na základě znalosti velikosti tlaku v kondenzátoru pk.
-1-
ip = 3 430 kJ·kg-1
ik = 2 405 kJ·kg-1
ikad = 1 995 kJ·kg-1
Obr. 2. Ukázka odečítání provozních bodů pracovního média (voda/pára) z i-s diagramu vodní páry.
-2-
ηt ηt
ηt ηpot
s
ηm ηtd
tp, pp, ip ηkot
ηg ~
pk, ik, x
iko
Obr. 3. Znázornění dílčích účinností tepelné elektrárny s kondenzační (expanzní) turbínou.
Výpočet jednotlivých účinností Tepelná účinnost skutečného cyklu (pochodu): i −i ηt = p k i p − iko ηt =
3430 − 2405 = 0,3098 3430 − 121
≈
30,98 %
Tepelná účinnost na spojce: ηts = ηt ⋅η m ηts = 0,3098 ⋅ 0,97 = 0,3005
(-; -, -) ≈
30,05 %
Účinnost na svorkách generátoru (alternátoru): ηte = ηts ⋅η g η = 0,3005 ⋅ 0,96 = 0, 2885 e t
(-; kJ ⋅ kg-1, kJ ⋅ kg-1)
≈
28,85 %
Celková účinnost elektrárny: ηtel = ηte ⋅η kot ⋅η pot ηtel = 0,2885 ⋅ 0,85 ⋅ 0,98 = 0,2403
(-; -, -)
(-; -, -, -) ≈
24,03 %
-3-
e
ηtel
Pro úplnost můžeme ještě stanovit následující účinnosti: Tepelná účinnost ideálního cyklu (skutečný polytropický děj nahradíme adiabatickým dějem): i p − ikad ad ηt = (-; kJ ⋅ kg-1, kJ ⋅ kg-1) i p − iko ηtad =
3430 − 1995 = 0,4337 ≈ 3430 − 121
43,37 %
Termodynamická účinnost (tepelná účinnost turbíny): i −i ηtd = p adk (-; kJ ⋅ kg-1, kJ ⋅ kg-1) i p − ik ηtd =
3430 − 2405 = 0,7143 3430 − 1995
≈
71,43 %
Tepelnou účinnost skutečného cyklu můžeme vypočítat i ze vztahu: ηt = ηtad ⋅ ηtd (-; -, -)
Tepelná bilance elektrárny Spotřeba páry pro turbínu (odpovídá množství tepla odebraného páře turbínou): 3600 ⋅ Pel M = (t ⋅ h-1; (s·h-1), MW, kJ ⋅ kg-1,- ) (i p − ik ) ⋅η m ⋅η g M =
3600 ⋅ 25 = 94,29 t ⋅ h −1 (3430 − 2405) ⋅ 0,96 ⋅ 0,97
Spotřeba tepla pro turbínu (množství tepla neseného pracovním médiem na vstupu turbíny): Q e = M ⋅ (i p − iko ) (MJ ⋅ h-1; t ⋅ h-1, kJ ⋅ kg-1) Q e = 94 ,29 ⋅ ( 3430 − 121 ) = 312 010 MJ ⋅ h −1
≈ 312,01 GJ ⋅ h −1
Spotřeba tepla celková (množství tepla dodávané systému v palivu): Qe Q el = (GJ ⋅ h-1; GJ ⋅ h-1, -) η kot ⋅η pot Q el =
312,01 = 374,56 GJ ⋅ h −1 0,85 ⋅ 0,98
Spotřeba paliva: Q el Mu = kv 374,56 Mu = = 19,71 t ⋅ h −1 19
(t ⋅ h-1; GJ ⋅ h-1, MJ ⋅ kg-1)
Pozn.: vagón uhlí s bočními výsypkami 55 t.
Pokud výše uvedené hodnoty vztáhneme k elektrickému výkonu elektrárny, získáme měrné hodnoty spotřeby tepla, páry a paliva.
-4-
Měrná spotřeba páry pro turbínu: m=
M Pel
m=
94,29 = 3,77 t ⋅ ( MWh )−1 25
(t ⋅ (ΜWh)-1; t ⋅ h-1, MW)
Měrná spotřeba tepla pro turbínu: Qe e q = Pel 312,01 qe = = 12,48 GJ ⋅ ( MWh ) −1 25
(GJ ⋅ (ΜWh)-1; GJ ⋅ h-1, MW)
Měrná spotřeba tepla celková: Q el q el = Pel 374,56 q el = = 14,98 GJ ⋅ (MWh ) −1 25
(GJ ⋅ (ΜWh)-1; GJ ⋅ h-1, MW)
Měrná spotřeba paliva: M mu = u Pel 19,71 mu = = 0,79 t ⋅ (MWh ) −1 25
(t ⋅ (ΜWh)-1; t ⋅ h-1, MW)
Hodnoty pro Sankeyův diagram Výpočet ztrát: Kotel
q´kot = 1 - ηkot = 1 - 0,85 = 0,15 ≈
q´kot = 15,00 %
Potrubí
q´pot = (1 - ηpot) ⋅ ηkot = (1 - 0,98) ⋅ 0,85 = 0,017 ≈
q´pot = 1,70 %
Kondenzátor q´k = (1 - ηt) ⋅ ηkot ⋅ ηpot = (1 - 0,3098) ⋅ 0,85 ⋅ 0,98 = 0,5749 ≈ Turbína
q´m = (1 - ηm) ⋅ ηkot ⋅ ηpot ⋅ ηt = = (1 - 0,97) ⋅ 0,85 ⋅ 0,98 ⋅ 0,3098 = 0,0077 ≈
Generátor
q´k = 57,49 % q´m = 0,77 %
q´g = (1 - ηg) ⋅ ηkot ⋅ ηpot ⋅ ηt ⋅ ηm = = (1 - 0,96) ⋅ 0,85 ⋅ 0,98 ⋅ 0,3098 ⋅ 0,97 = 0,01 ≈
Účinnost celkem
q´g = 1,00 %
ηtel = 100 - q´kot - q´pot - q´k - q´m - q´g = = 100 - 15 - 1,7 - 57,49 - 0,77 - 1 = 24,04 %
Obíhající teplo qko =
iko ⋅η kot ⋅ η pot 121 ⋅ 0,85 ⋅ 0,98 = = 0,0305 ≈ i p − iko 3430 − 121
-5-
qko = 3,05 %
q´kot q´pot
q´m
q´g Využitelná práce (energie)
100 %
qko
q´k
Obr. 4. Sankeyův diagram pro případ soustrojí s kondenzační (expanzní) turbínu.
Příklad 2 Jak se změní tepelná bilance a celková účinnost z příkladu 1 pokud se bude jednat o teplárnu s protitlakým soustrojím dle schématu naznačeného na Obr. 5. Teplota kondenzátu je 29 °C. Sestavte Sankeyův diagram tepelných toků. tp, pp, ip
turbína
tr, pr, ir tepelný konzum tko, iko Obr. 5. Zjednodušené blokové schéma tepelné elektrárny s protitlakou turbínou.
Zadané hodnoty: Teplota přehřáté páry na vstupu do odběru Tlak přehřáté páry na vstupu do odběru Měrná tepelná kapacita prac. média (vody) Teplota kondenzátu Účinnost na spojce (mechanická) El. výkon (brutto) na svorkách generátoru
tr = 220 °C pr = 0,9 MPa cH2O= 4,18 kJ ⋅ kg-1 ⋅ Κ-1 tko = 29 °C ηm = 0,97 Pel = 25 MW
-6-
Řešení: Z i-s diagramu určíme entalpii ir = 2 890 kJ · kg-1 jako průsečík křivek s parametrem tr a pr, entalpii kondenzátu iko se vypočítá z měrné tepelné kapacity vody: iko = cko ⋅ tko = 4,18 · 103 ⋅ 29 = 121 · 103 J ⋅ kg-1 = 121 kJ ⋅ kg-1. Tepelná bilance teplárny Spotřeba páry pro turbínu: 3600 ⋅ Pel M = (i p − ir ) ⋅η m ⋅η g M =
(t ⋅ h-1; s · h-1, MW, kJ ⋅ kg-1,-)
3600 ⋅ 25 = 179 t ⋅ h −1 ( 3430 − 2890 ) ⋅ 0,97 ⋅ 0,96
Spotřeba tepla pro turbínu: Q = M ⋅ (i p − iko )
(MJ ⋅ h-1; t ⋅ h-1, kJ ⋅ kg-1)
Q = 179 ⋅ ( 3430 − 121 ) = 529 ,3 ⋅103 MJ ⋅ h −1 ≈ 529 ,3 GJ ⋅ h −1 Celková spotřeba tepla v teplárně (v elektrárně s protitlaku turbínou): Q Qtep = (GJ ⋅ h-1; GJ ⋅ h-1, -, -) η kot ⋅ η pot Qtep =
529 ,3 = 635,4 GJ ⋅ h −1 0,85 ⋅ 0 ,98
Spotřeba paliva: Q M u = tep kv 635,4 Mu = = 33,44 t ⋅ h −1 19
(t ⋅ h-1; GJ ⋅ h-1, MJ ⋅ kg-1)
Množství tepla vstupujícího do konzumního odběru: Qdod = M ⋅ (ir − iko ) (GJ ⋅ h-1; t ⋅ h-1, kJ ⋅ kg-1) Qdod = 179 ⋅ ( 2890 − 121 ) = 495,7 ⋅103 MJ ⋅ h −1 495,7 GJ ⋅ h −1 Tepelná účinnost cyklu: i −i ηt = p r i p − iko ηt =
(-; kJ · kg-1, kJ ⋅ kg-1)
3430 − 2890 = 0,1632 ≈ 16,32 % 3430 − 121
Celková účinnost teplárny: 3600 ⋅ Pel + Qdod ηttep = Qtep η
tep t
(-; s · h-1, MW, MJ ⋅ h-1, MJ ⋅ h-1)
3600 ⋅ 25 + 495,7 ⋅103 = = 0 ,9218 ≈ 92,18 % 635,4 ⋅103
-7-
q´kot q´pot
q´m
q´g
qel 100 % qr
qko
Obr. 6. Sankeyův diagram pro případ soustrojí s protitlakou turbínou.
-8-
Využitelná práce (energie) ηttep
Vodní elektrárny Základní pojmy 1. Stálé nadržení (stálá zásoba; Vst) - nejnižší stav (napuštění) vodní hladiny v nádrži, při tomto stavu nelze dále odebírat vodu z vodní nádrže. 2. Užitný obsah (objem; Vu): objem vodní nádrže mezi stálou zásobou a nejvyšším provozním stavem, tedy nejvyšší provozní stav hladiny. 3. Retenční obsah (objem; Vr): objem vodní nádrže nad užitným obsahem sloužící k zachycení povodňových vln. 4. Energetický ekvivalent (Eo): zásoba potenciální energie užitného obsahu vodní nádrže Příklad 1 Určete roční výrobu elektrické energie ve vodní elektrárně, která měla následující měsíční průměry zatížení (průměrné dodávky EE do elektrizační soustavy (ES))! Měsíc Výkon (MW)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
16
18
21
22
19
14
15
17
20
23
24
22,4
Průměrná dodávka el. energie do ES Počet dnů v měsíci j Číslo měsíce Celková výroba elektrické energie ve
..... Pstr (MW) - viz. tabulka výše. ..... nj (-) dle počtu měsíců. ..... j (-). vodní elektrárně činila
12
A = 24 ⋅ ∑ Pstrj ⋅n j j =1
(MWh;MW, -)
A = 24 ⋅ (16 ⋅ 31 + 18 ⋅ 28 + 21 ⋅ 31 + 22 ⋅ 30 + 19 ⋅ 31 + 14 ⋅ 30 + 15 ⋅ 31 + 17 ⋅ 31 + 20 ⋅ 30 + 23 ⋅ 31 + 24 ⋅ 30 + 22,4 ⋅ 31) = 169 · 103 MWh A = 169 GWh Příklad 2 Vypočítejte, jak se změní velikost užitného objemu vodní elektrárny, je-li průměrný přítok do nádrže 5 m3 · s-1, průtok turbínou 20 m3 · s-1, nepřerušovaná špička 6 h a přerušovaná špička špička 4 h, přestávka 5 h a špička 2 h! (např. 5., 9., 14. a 16. h) Hltnost (průtok) turbíny vodní elektrárny Q = 20 m3 ⋅ s-1 Průměrný přítok do nádrže Qp = 5 m3 ⋅ s-1 (tp = 24 h) a) nepřerušovaná špička tš = 6 h b) přerušovaná špička tš1 = 4 h, tpřes = 5 h, tš2 = 2 h. a) Pro nepřerušovanou špičku: Vu = 3600 ⋅ (24 - tš ) ⋅ Qp
(m3; s (h), m3 · s-1)
Vu = 3600 ⋅ (24 - 6) ⋅ 5 = 324 ⋅ 103 m3
-1-
b) Pro přerušovanou špičku: Vu = 3600 ⋅ [24 – (tš1 + tš2)] ⋅ Qp - 3600 ⋅ tpřes ⋅ Qp
(m3; s (h), m3 · s-1)
Vu = 3600 ⋅ [24 – (4 + 2)] ⋅ 5 - 3600 ⋅ 5 ⋅ 5 = 234 · 103 m3
Přerušovaná špička
0 0 Vu/3600 -20 -40 -60 -80
8
16
24 0
0 -35 -60
-65 čas
Obr. Průběh vyprazdňování užitného obsahu během jednoho cyklu (dne) při přerušované provozní špičce.
Příklad 3 Přečerpávací vodní elektrárna se soustrojím s instalovaným výkonem 2 x 35 MW ve třístrojovém uspořádání má umělou horní nádrž s užitným obsahem 6 ⋅ 105 m3 ve výšce 220 m nad hladinou spodní nádrže. Určete teoretický energetický ekvivalent, skutečnou elektrickou energii vyrobenou a spotřebovanou v elektrárně, celkovou dobu špičkového provozu a dobu čerpání vody, celkovou účinnost a dobu využití elektrárny! Instalovaný výkon přeč. vodní elektrárny Pi = 2 × 35 MW Průměrný spád vodní elektrárny Hstr = 220 m Užitný objem horní nádrže Vu = 6 ⋅ 105 m3 Zemské tíhové zrychlení g = 9,81 m · s-2 Měrná objemová hmotnost (hustota) vody ρ = 1000 kg · m-3 Účinnost motor-generátoru – generátorický chod ηg = 0,97 Účinnost motor-generátoru – motorický chod ηm = 0,96 Účinnost turbíny ηt = 0,88 Účinnost čerpadla ηč = 0,86 Účinnost potrubí v generátorickém chodu ηpg = 0,97 Účinnost potrubí v motorickém chodu ηpm= 0,99 Teoretický energetický ekvivalent: g ⋅ ρ ⋅ Vu ⋅ H str (Wh; m·s-2, kg·m-3, m3, m, -) 3600 9,81 ⋅1000 ⋅ 6 ⋅ 105 ⋅ 220 Et = = 3,597 ⋅108 Wh = 359,7 MWh 3600 Et =
-2-
Skutečně vyrobená elektrická energie (skutečný energetický ekvivalent): Es = Et ⋅η g ⋅ηt ⋅η pg = 359,7 ⋅106 ⋅ 0,97 ⋅ 0,88 ⋅ 0,97 = 297,8 ⋅106 Wh = 297,8 MWh Spotřebovaná elektrická energie: A = Et / (ηm ⋅ηč ⋅ηpm ) = 360 / 0,96⋅0,86⋅0,99 = 440,1 MWh Celková doba špičkového provozu: tš = ES / Pi = 297,8 / 2 · 35 = 4,25 h
(h; MWh, MW)
Doba čerpání vody ze spodní nádrže do horní: tč = A / Pi = 440,1 / 2 · 35 = 6,29 h
(h; MWh, MW)
Celková účinnost elektrárny: η = ηg ⋅ ηt ⋅ ηpg ⋅ ηm ⋅ ηč ⋅ ηpm = Es / A = 297,8 / 440,1 = 0,677 ≈ 67,7 % Roční využití elektrárny při čerpání v noci: τ = tš ⋅365 = 4,25 ⋅ 365 = 1551,3 h
Příklad 4 Turbína o výkonu 11 260 kW, která pracovala s průtokem 75 m3 · s-1 při spádu 18 m, s počtem otáček 166,6 ot. · min-1 bude pracovat při spádu 11 m. Určete účinnost turbíny při spádu 18 m, otáčky, hltnost a výkon turbíny při spádu 11 m za předpokladu stejné účinnosti! Instalovaný výkon turbíny vodní elektrárny Pi = 11,26 MW Původní průměrný spád vodní elektrárny Hstr = 18 m Nový průměrný spád vodní elektrárny Hstr’ = 11 m Max. hltnost turbíny vodní elektrárny Qmax = 75 m3 ⋅ s-1 Počet otáček n = 166,6 ot. · min-1 Účinnost turbíny vodní elektrárny vypočítáme následovně: η=
Pi 11,260 ⋅106 = = 0 ,8502 ≈ 85,02 % g ⋅ ρ ⋅ Qmax ⋅ H str 9 ,81⋅1000 ⋅ 75 ⋅18 (-; W, m · s-2, kg · m-3, m3, m)
Nové otáčky turbíny vypočítáme v souvislosti se vztahem mezi rotační kinetickou energií soustrojí a potenciální energií pracovního média (vody): /
n/ = n ⋅
H str 11 = 166,6 ⋅ = 130,2 ot. ⋅ min -1 H str 18
(ot.·min-1; m, m, ot.·min-1)
Nový průtok turbínou odvodíme z Bernoulliho rovnice: H str / 11 Q =Q⋅ = 75 ⋅ = 58,63 m3 ⋅ s -1 H str 18
(m3 · s-1; m3 · s-1, m, m)
/
Nový výkon turbíny vypočítáme na základě vztahu pro účinnost:
-3-
3
3
H / 2 11 2 P / = Pi ⋅ str = 11,26 ⋅ 106 ⋅ = 5,379 ⋅ 106 W = 5,379 MW (W; W, m, m) 18 H str (P ~ Q · H = H 3/2 )
-4-
Jaderné elektrárny Příklad 1 Určete velikost koeficientu štěpení η tepelnými neutrony pro palivo: a) přírodní uran - obsah 0,714 % U235, b) obohacený uran - obsah 3 % U235. Zanedbejte únik neutronů z reaktoru (nekonečně velké rozměry reaktoru). Při štěpení jádra U235 se uvolní asi ν = 2,5 rychlých neutronů. Protože všechny neutrony nezpůsobí štěpení, bude střední počet rychlých neutronů uvolněných zachycením 1 tepelného neutronu menší: η =ν ⋅
σf σa
kde σ f je účinný průřez pro štěpení pomalými neutrony, σ a je celkový účinný průřez pohlcení tepelných neutronů. Počet neštěpených záchytů je potom ν − η . Koeficient štěpení η tepelnými neutrony pro uranové palivo: σ f235 η = ν 235 ⋅ N σ a235 + 238 ⋅ σ a238 N 235 kde N je množství atomů U235 resp. U238 ve směsi. V našem případěν235 = 2,47, σf235 = 582 ⋅ 10-28 m2, σa235 = 694 ⋅ 10-28 m2 a σa238 = 2,73 ⋅ 10-28 m2 . N 238 100 − 0 ,714 = = 139 N 235 0 ,714 582 η = 2,47 ⋅ = 1,34 694 + 139 ⋅ 2 ,73 N 100 − 3 b) 238 = = 32 ,33 N 235 3 582 η = 2,47 ⋅ = 1,83 694 + 32 ,33 ⋅ 2 ,73
a)
Při uvolnění n tepelných neutronů se pak uvolní n ⋅ η rychlých neutronů. Obohacením paliva roste koeficient štěpení tepelnými neutrony η.
-1-
Příklad 2 Určete potřebné množství přírodního uranu pro roční provoz JE s výkonem Pe = 450 MW, jeli její celková účinnost ηJE = 0,275 a zatěžovatel ξ = 0,8 pro případ teoretického 100 % vyhoření U 235 bez započítání plutonia. Avogadrovo číslo NA = 6,02 ⋅ 1026 částic ⋅ kmol-1, ma = 235 kg ⋅ kmol-1. energie vyrobená elektrárnou za rok: W=
8760 ⋅ ξ ⋅ Pe 8760 ⋅ 0 ,8 ⋅ 450 = = 11,47 ⋅109 kWh ⋅ rok -1 η JE 0,275
Štěpením jednoho jádra U235 se uvolní energie E1 = 200 MeV. Pro pravděpodobný podíl jader U235 , které se rozštěpí pomalým neutronem: ηf =
σ f235 σ a235
=
582 = 0 ,84 694
a pro počet jader U235 v 1 kg: N A 6,022 ⋅ 1026 nj = = = 2,56 ⋅ 1024 (atomů ⋅ kg-1; částic ⋅ kmol-1, kg ⋅ kmol-1) ma 235 Využitelná energie štěpení jednoho kg přírodního uranu (1 kWh = 3,6 ⋅ 106 J): Obohacení W1 =
0,714 0,714 1,6 ⋅ 10−19 ⋅ E1 ⋅ n j ⋅ ηf = ⋅ 2 ⋅ 108 ⋅ ⋅ 2,56 ⋅ 1024 ⋅ 0,84 = 1,366 ⋅ 105 kWh ⋅ kg -1 100 100 3,6 ⋅ 106
Což představuje 137/24 = 5,7 MWd ⋅ kg-1 Množství přírodního uranu pro roční výrobu elektrárny: W 11,47 ⋅ 109 Mu = = = 84 t ⋅ rok -1 5 W1 1,366 ⋅ 10 Měrné množství uranu: mu = Mu / Pe = 84 / 450 / 8760 = 21,3 kg ⋅ (GWh)-1 Při skutečném provozu reaktoru přechází U238 po absorpci neutronů a následných βrozpadech na Pu239, přičemž je plutonium zároveň jaderným palivem. S průběhem kampaně se podíl Pu239 zvyšuje a na konci kampaně může jeho podíl za provozu dosahovat 1/3 až 1/2 spalovaného jaderného paliva. Pro každý reaktor a také pro každou kampaň se tento poměr samozřejmě může měnit. Jaderná elektrárna Dukovany tak pro uran obohacený na 3,6 % uvádí skutečné vyhoření 42 MWd ⋅ kg-1 a bez započtení plutonia by to bylo podle předchozího výpočtu jen 3,6/0,714⋅5,7 = 29 MWd ⋅ kg-1.
-2-
Úspory energie Příklad 1 Jestliže v bytě uniká 40% tepla okny, totéž množství stěnami, 10% stropem a též podlahou, kolik tepla je možno ušetřit v domácnosti, lze-li výměnou a utěsněním oken ušetřit 15% prostupujícího tepla a izolací stěn asi 35% ? 15 % ze 40 % je 6 % pro okna a 35 % ze 40 % je 14 % izolací stěn celkem možno v bytě ušetřit: 6 + 14 = 20 % tepla
Příklad 2 Jaká bude úspora na instalovaném výkonu 10 GW při úspoře 20 % energie v domácnosti a při úspoře 20 % tepla v domácnosti? Předpokládejme energetickou skladbu platnou pro Bavorsko: domácnost - 48 % z toho : 79 % - teplo 15 % - teplá voda 5 % - domácí spotřebiče 1 % - rádio, televizor, světlo doprava - 27 % průmysl - 25 % 20 % ze 48 % je 9,6 % tedy 960 MW 20 % ze 79 % je 15,8 % a ze 48 % je asi 7,6 tedy 760 MW
Příklad 3 Snížení teploty v místnosti o 1°C představuje úsporu asi 5 % energie. Jakou úsporu energie v domácnosti a ve státě představuje snížení teploty v bytech o 2 °C ? Pokles o 2 °C odpovídá úspoře 10 % tepla ze 79 % tj. asi 8 % energie v domácnosti a 8 % ze 48 % představuje úsporu asi 3,8 % energie ve státě tzn. téměř 2 bloky 200 MW.
Příklad 4 Krátká sprcha představuje spotřebu asi 1 kWh energie. Jak dlouho by mohl být při stejné spotřebě energie provozován: holicí strojek, televizor, žárovka 60 W nebo vysavač? holicí strojek 5 W televizor 80 W žárovka 60 W vysavač 400 W
t = 1000/5 = 200 h t = 1000/80 = 12,5 h t = 1000/60 = 17 h t = 1000/400 = 2,5 h
-1-
Příklad 5 Kolikrát více energie se spotřebuje při koupeli v plné vaně ( 100 l ) oproti krátké sprše, jestliže byla voda ohřátá z 15 °C na 40 °C ? O kolik °C by stoupla teplota vody ve vaně, kdybychom jí předali energie krátké sprchy? Q = m.c.∆ϑ = 100.4186.(40-15) / 3600 = 2907 Wh tedy asi 3x ∆ϑ = 3600 / 100 / 4,186 = 8,6 °C
Příklad 6 Jaké budou úspory v energii teplé vody a celkové energie v domácnosti, budeme-li se sprchovat místo koupání, je-li spotřeba teplé vody na koupání 60 %, pro kuchyň 25 % a pro umývání 15 % ? Sprcha sníží spotřebu teplé vody ke koupání na třetinu a v domácnosti se tedy ušetří 40 % teplé vody. 40 % z 15 % (viz př. o2) představuje úsporu 6 % energie v domácnosti
-2-