HARMONY OF LIFE
BEZPŁATNY NEWSLETTER: 
     |      SZUKAJ NA PORTALU: 
Ecoeurope.eu     
CZŁOWIEK ŹRÓDŁEM DOBRANowe Niebo i Nowa ZiemiaDom.ecoeuropeHarmonia życia na co dzień
BibliotekaUzdrowiska InnowacjeInstytut SzczęściaDar.ecoeuropeVideo.ecoeurope
 
 
 

Biblioteka - Artykuły

Portal ecoeurope.eu
R E K L A M A
R E K L A M A
Praca licencjacka - praca dyplomowa

DLA STUDENTÓW: publikacja referatów i prac magisterskich na Vortalu Eko 

PRACA DYPLOMOWA

Janicki Daniel

 Niekonwencjonalne źródła energii elektrycznej.

Materiały z sesji zebrały i opracowały:
mgr inż. Alfreda Uramowska
mgr inż. Teresa Kleszcz

 

Częstochowa, luty 2001

W dniu 01. 02. 2001r. o godz. 13.00 w sali klubu Techniki i Racjonalizacji mieszczącym się w budynku szkoły została zorganizowana przez uczniów Zespołu Szkół Zawodowych Nr 3 im. Stanisława Staszica pod kierunkiem mgr inż. Teresy Kleszcz i Alfredy Uramowskiej, sesja na temat „Wykorzystania niekonwencjonalnych źródeł energii elektrycznej”.

Sesja ta miała na celu zapoznanie uczniów z alternatywnymi źródłami energii, oraz zachęcić ich do dalszej samodzielnej pracy.

 

R E K L A M A


  Przebieg sesji:

 

1.   Przywitanie przez panią mgr inż. Alfredę Uramowską zebranych na sali słuchaczy oraz zebranych gości.

2.   Uczniowie przybliżali słuchaczom tematykę prelekcji wykorzystując oprócz słowa mówionego foliogramy, slajdy, projekcje video, plansze i wykresy.

3.    W programie sesji znalazły się:

 

I.               Historyczne zastosowanie źródeł energii elektrycznej i ich wpływ na środowisko naturalne.

 

Elektrownie i elektrociepłownie mają negatywny wpływ na powietrze atmosferyczne, glebę i wody, a za ich pośrednictwem na rośliny, zwierzęta i ludzi, a także na materiały i konstrukcje inżynierskie. Do odnawialnych źródeł energii zalicza się energie słoneczną, kinetyczną wiatrów, wnętrza oceanów, fal morskich pływów morskich itd. Zaletą odnawialnych źródeł energii jest brak ujemnego wpływu na środowisko naturalne.

  

Rys. 1. Rodzaje źródeł energii

 Energia słoneczna

Energia słoneczna o mocy ok. 81 mld MW ogrzewa kulę ziemską, z tego

 MW przypada na lądy. Światowe zapotrzebowanie na moc wszystkich

postaci energii jest rzędu 0,01mld MW. Te liczby uzmysławiają nam wchodzące w grę zależności. Jednocześnie do wytworzenia mocy 4000 MW (moc elektrowni Bełchatów) potrzeba zbudować ogniwa słoneczne o powierzchni 400  w najbardziej nasłonecznionym rejonie USA – w Kalifornii. Aby zaspokoić obecne potrzeby energetyczne świata, trzeba by pokryć ogniwami słonecznymi powierzchnię 40mld . Energię słoneczną można wykorzystać do produkcji energii elektrycznej i do produkcji cieplej wody.

 

R E K L A M A


Rys. 2. Podział kolektorów słonecznych

Są dwie metody wykorzystania energii słonecznej: metoda heliotermiczna oraz metoda helioelektryczna.

 

Metoda heliotermiczna

Metoda ta polega na przemianie promieniowania słonecznego w ciepło, doprowadzane następnie do turbiny napędzającej generator, wytwarzający energię elektryczną. Elementami w niej stosowanymi są: heliostaty-zwierciadła ogrzewane energią Słońca i kierujące odbite jego promienie na umieszczony centralnie na wysokiej wieży absorber, składający się z rurek ogniskujących na sobie odbite od heliostatów promieniowanie słoneczne. Wewnątrz rurek absorbera krąży czynnik roboczy (sód, lit, azotan potasu), którego pary napędzają turbinę.

 

Rys. 3. Schemat ideowy elektrowni heliotermicznej typu SEGS 7 – kolektory liniowe słonecznych zwierciadeł parabolicznych, 2 – turbina parowa, 3 – transformator blokowy, 4 – skraplacz, 5 – chłodnia wentylatorowa, 6 – podgrzewacz wody zasilającej, 7 – wytwornica pary, 8 – przegrzewacz

 

 

 Metoda helioelektryczna

Metoda ta polega na bezpośredniej przemianie energii promieniowania słonecznego w energię elektryczną za pomocą ogniw fotoelektrycznych. Ogniwa takie przemieniają w energię nie tylko bezpośrednie promieniowanie Słońca, lecz także promieniowanie rozproszone (przy zachmurzeniu).

Ogniwa fotoelektryczne są wykonane z krystalicznego krzemu, arsenku galu lub siarczku kadmu. Przodują w ich budowie USA, Japonia i Francja. Planuje się budowę elektrowni tego rodzaju o mocy 10 MW. Stosuje się w nich koncentrację promieniowania słonecznego przez zastosowanie zwierciadeł parabolicznych lub soczewek Fresnela. Ogniwa fotoelektryczne zajmują również wielką powierzchnię. Elektrownia o mocy 1000 MW wymagałaby powierzchni 50 km2. Sprawność ogniw fotoelektrycznych jest mała i wynosi 10% (ogniwa z krzemem polikrystalicznym) do 12-16% (ogniwa z krzemem monokrystalicznym) i 23%(ogniwa z arsenku galu). Znalazły one szerokie zastosowanie w technice kosmicznej.

  

II.               Energia morza

Wykorzystuje się energię pływów morza, fal morskich oraz energię cieplną mórz. Przewiduje się wykorzystanie energii prądów oceanicznych. W korzystnych warunkach topograficznych możliwe jest wykorzystanie pływów (przypływów i odpływów) morza. Ujście rzeki wpływającej do morza i wysokie jej brzegi umożliwiają budowę zapory, pozwalającej na wpłynięcie wód morskich w dolinę rzeki podczas przypływu i wypuszczenie ich poprzez turbiny wodne do morza podczas odpływu. Największa na świecie elektrownia pływowa pracuje we Francji, przy ujściu rzeki La Rance do kanału La Manche. Elektrownie pływowe pracują także w Kanadzie, Chinach i byłym ZSRR, a są projektowane w Wielkiej Brytanii, Kanadzie, Korei Płd. i Indiach. Wadami elektrowni pływowych jest zasalanie ujść rzek oraz erozja ich brzegów wskutek wahań poziomu wody, a także utrudnienie wędrówek ryb w górę rzek (zwłaszcza łososi).

  

Rys.4.Plan i widok zapory i elektrowni pływowej Severn o mocy 8640 MW

 

Przemiana energii cieplnej oceanu (OCET – ang. Ocean Thermal Energy Conversion) to wykorzystanie różnicy temperatury wody na powierzchni i w głębi morza lub oceanu. Jest ona możliwa na obszarach równikowych; woda morska ma tam temp. ok. 30 0C, a na głębokości 300-500 m.temp. ok.7 0C. Wykorzystanie tej różnicy polega na zastosowaniu czynnika roboczego, który paruje w temp. wody powierzchniowej i jest skraplany za pomocą wody czerpanej z głębokości 300-500 m. Czynnikiem takim jest amoniak, freon lub propan. Cała instalacja wraz z generatorem znajduje się na pływającej platformie. Energia elektryczna jest dostarczana na ląd kablem podmorskim.

 Rys. 5. Schemat ideowy elektrowni maretermicznej, 1 – skraplacz, 2 – kocioł propanowi, 3 – kabel podmorski

Przy małych różnicach temperatury powierzchnia wymiany ciepła w parowniku i w skraplaczu musi być duża, – co powoduje wzrost wymiarów instalacji. Drugim problemem jest korozja materiału w wodzie morskiej i osadzanie się na powierzchniach wymienników ciepła organizmów morskich, rozwijających się bujnie w ciepłej wodzie. Sprawność elektrowni maretermicznej wynosi 2,5% przy różnicy temperatury 20 0C, a 6% przy różnicy temperatury 40 0C. Źródło energii jest jednak niewyczerpalne i stale gotowe do wykorzystania, gdyż różnica temperatury wody morskiej w strefie równikowej są prawie stałe, niezależne od pory roku i pory dnia. Instalacje takie są konkurencyjne na obszarach, które są zasilane elektrowniami dieslowskimi, pracującymi na drogim paliwie.

 III.               Energia geotermiczna

Energia wnętrza Ziemi (geotermiczna) objawia się w postaci gejzerów i tzw. gorących skał. Pierwsze z nich są erupcją pary wodnej lub gorącej z wnętrza Ziemi, a do wykorzystania drugich trzeba wywiercić otwory i wtłaczać do wnętrza Ziemi zimną wodę, a wypompowywać gorącą. Ma to przeważnie miejsce na obszarach anomalii geologicznych. Energia geotermiczna o wyższym potencjale temperaturowym jest wykorzystywana do produkcji energii elektrycznej, energia zaś o niższym potencjale służy jako źródło ciepła do ogrzewania pomieszczeń.

 Rys. 6. Schemat ideowy elektrowni geotermicznej: a) obszar anomalii geologicznej; b) schemat elektrowni geotermicznej: 1 – otwór wiertniczy, 2 – skraplacz, 3 – chłodnica

Gejzery są wykorzystywane do napędu turbin parowych bezpośrednio bądź pośrednio. Wydobywające się wraz z gorącą, wodą i parą wodną gazy są agresywne i odkładają się na łopatkach turbin, przez co zmuszają do stosowania wymienników ciepła, komplikując i pogarszając sprawność obiegu cieplnego.

Takie geotermiczne elektrownie pracują jednak bez kotłów, których spaliny i odpady stale zanieczyszczają środowisko.

Wydobywająca się z gejzerów para wodna zawiera jednak nieraz siarkowodór i duże ilości dwutlenku węg1a, woda zaś zawiera sód, potas i chlorki. Zmusza to do stosowania obiegu pośredniego, który jest naturalnie droższy. Wydobywaniu się pary z wnętrza Ziemi towarzyszą nieraz głośne dźwięki. Czasami w elektrowni geotermicznej jest stosowany cykl binarny z freonem, wrzącym w temperaturze –33 0C przy ciśnieniu atmosferycznym. Pary freonu służą do napędu turbin. Takie rozwiązanie ma elektrownia geotermiczna na Kamczatce (11MW).

Parametry turbin w elektrowniach geotermicznych są dostosowane do warunków miejscowych, np. w elektrowni Olkaria w Kenii (150 km na północny zachód od Nairobi) turbiny o mocy 3x5 MW pracują przy parametrach pary 0,5 MPa, 152 0C.

Moc zainstalowana w elektrowniach geotermicznych na świecie w 1990 r. osiągnęła 8000 MW i zwiększała się w ostatnich dziesięciu latach 0 12% rocznie.

 Rys. 7. Elektrownia Geotermiczna

 

IV.               Energia wody

Ocenia się, że w okresie międzywojennym na terenach objętych obecnymi granicami Polski istniało około 8000 obiektów hydroenergetycznych – głównie elektrowni, młynów i tartaków. Przeprowadzona inwestycja w 1953 r. przez Centralny Zarząd Elektryfikacji Rolnictwa zarejestrowała 6330 czynnych zakładów hydroenergetycznych oraz około 800 nieczynnych.

Podczas ostatniej ogólnopolskiej inwentaryzacji (1981-1982) stwierdzono istnienie już tylko 2131 obiektów, o łącznej mocy około 100 MW oraz 863 lokalizacji dla planowanych lub realizowanych nowych piętrzeń o łącznej mocy 140 MW.

Stan techniczny większości tych obiektów jest bardzo zły. Na początku lat 80-tych jedynie około 300 obiektów było używanych, a zaledwie połowa miała czynne i w odpowiednim stanie technicznym turbiny. Tak więc w ciągu niespełna trzydziestu lat około 5000 obiektów uległo prawie całkowitemu zniszczeniu.

Skromne zasoby hydroenergetyczne Polski są wykorzystywane jedynie w ponad 12%. Niewiele państw stać na takie marnotrawstwo. Francja i Włochy wykorzystują swoje zasoby hydroenergetyczne prawie w 100%, Szwajcaria w około 90%, Norwegia w ponad 84%, Austria i Hiszpania w ponad 70%.

Cały obszar Polski, pod względem zasobów hydroenergetycznych, można podzielić na trzy regiony.

Region północny obejmuje tereny Pobrzeża, Pojezierza Mazurskiego i znaczną część Pojezierzy Pomorskich. Charakteryzuje się on dość dobrymi warunkami hydroenergetycznymi. Urozmaicona rzeźba terenu umożliwia uzyskanie kilkumetrowych spadów (w granicach 3-4 m) bez konieczności zalewania znacznych terenów, a obecność jezior i lasów korzystnie wpływa na wyrównanie spływu wód, co w znacznym stopniu ułatwia wykorzystanie energii rzeki lub strumienia. W regionie tym istnieje ponad 75 małych elektrowni wodnych.

Region podgórski i górski to obszar najkorzystniejszy dla sytuowania małych elektrowni wodnych. Na tych terenach istnieją możliwości uzyskania dość znacznych spadów.

Niekorzystną cechą cieków górskich jest częste występowanie krótkotrwałych bardzo dużych wezbrań wód. Uniemożliwia to pełne wykorzystanie istniejących zasobów hydroenergetycznych i równocześnie przysparza znaczne kłopoty eksploatacyjne. Stan techniczny licznie występujących w tym regionie budowli hydroenergetycznych (jazów stałych, zapór przeciw rumowiskowych, progów) jest niestety przeważnie zły.

Region centralny z Niziną Mazowiecką i częścią Wielkopolski to teren najbardziej niekorzystny do lokalizacji elektrowni wodnych. Istniejące tam warunki terenowe umożliwiają osiąganie tylko małych spadów w granicach 2-3 m (czasami nawet poniżej 2 m). Częstym zjawiskiem są okresowe zmniejszenia przepływu w rzekach, jak i znaczne wezbrania wód i stany powodziowe. Obiekty hydroenergetyczne znajdujące się na tym terenie (w stosunkowo niewielkiej liczbie) są na ogół w złym stanie.

 

Ekonomika budowy MEW

Jednoznaczne określenie kosztów budowy elektrowni jest niemożliwe, bowiem mogą być one różne dla poszczególnych obiektów – zależy to od lokalizacji, wielkości i potrzeb. Na podstawie właściwie dobranego usytuowania tylko specjalista może go oszacować.

Obniżenie nakładów inwestycyjnych można osiągnąć między innymi przez:

¾   wykorzystanie istniejących piętrzeń oraz wszelkich budowli hydrotechnicznych i urządzeń wodnych,

¾   zaprojektowanie możliwie prostych rozwiązań hydrotechnicznych odpowiednio dostosowanych do istniejących warunków lokalizacyjnych,

¾   właściwe przegotowanie inwestycji (wykonanie projektów, dokonanie niezbędnych uzgodnień, zapewnienie dostaw materiałów i urządzeń w odpowiednim czasie itd.) oraz właściwą organizację prac budowlano montażowych,

¾   właściwy dobór wszystkich urządzeń mechanicznych i elektrycznych, szczególnie turbiny – jej typu, rozwiązania konstrukcyjnego i gabarytu,

¾   wyposażenie elektrowni, jeśli jest to możliwe, tylko w jeden turbozespół (tylko w elektrowniach o dużych przepływach powinno się instalować dwa lub więcej turbozespoły),

¾   wyposażenie elektrowni w urządzenia krajowe (przy ich zakupie należy uzyskać dokładne informacje o parametrach ich pracy, stanie technicznym, a także gwarancji).

W celu wyprodukowania dużej ilości energii, a zatem i uzyskania dobrych efektów ekonomicznych powinno się dążyć do możliwie pełnego wykorzystania przepływu rzeki w danym przekroju piętrzenia. Jest to związane z optymalnym doborem turbiny do rzeczywistych parametrów hydroenergetycznych – spadu i przepływu.

Możliwie wysoki spad można uzyskać przez zwiększenie piętrzenia, ograniczenie strat hydraulicznych lub przez obniżenie poziomu dolnej wody, co wykonuje się przez wybagrowanie kanału odpływającego lub odpowiedniego odcinka rzeki.

Warto przy tym pamiętać, że przy nisko spadowych elektrowniach (w granicach 3 m) każde powiększenie spadu, nawet o jeden decymetr, daje już kilkuprocentowe efekty w uzyskanej mocy i produkcji.

 

Typy elektrowni wodnych

Elektrownie wodne zazwyczaj są lokalizowane:

¾   przy jazie lub zaporze – są to elektrownie przyjazowe (przyzaporowe),

¾   w miejscach, do których woda doprowadzana jest kanałem lub rurociągiem oddalonym od budowli piętrzącej na rzece – elektrownie derywacyjne.

Każdy z tych typów elektrowni ma swoje wady i zalety.

Najczęściej elektrownie przyjazowe buduje się na rzekach nizinnych – w miejscach, gdzie spadek rzeki jest za mały, aby opłacało się budować kanał lub rurociąg, a piętrzenie jest wystarczające do napędu turbiny. Zaletą tych elektrowni jest możliwość wykorzystania całego przepływu wody w rzece, gdyż woda pobierana do elektrowni jest w tym samym miejscu oddawana do rzeki. W elektrowniach derywacyjnych zachodzi konieczność utrzymania tzw. Przepływu biologicznego na odcinku rzeki pomiędzy ujściem wody a zrzutem z elektrowni, co powoduje przestoje w okresach niskich stanów wód. Zaletą elektrowni derywacyjnych jest to, że nie jest konieczne duże spiętrzenie wody w rzece, co czasami jest trudne do wykonania. Realizowane małe elektrownie wodne muszą spełniać wymagania techniczne i ekologiczne.

  

Wymagania techniczne to:

¾   zachowanie warunków i ustaleń zawartych w pozwoleniu wodno prawnym, dotyczącym budowy i eksploatacji urządzeń hydrotechnicznych – opracowanie optymalnego rozwiązania elektrowni,

¾   spełnienie wszystkich ustaleń określonych w warunkach technicznych przyłączenia elektrowni do krajowej sieci energetycznej,

¾   zapewnienie właściwego nadzoru technicznego w trakcie realizacji inwestycji,

¾   zagwarantowanie bezpiecznej eksploatacji wszystkich urządzeń hydrotechnicznych, mechanicznych i elektrycznych,

¾   właściwy dobór wyposażenia elektrowni z uwzględnieniem warunków lokalizacyjnych i przyjętych rozwiązań projektowych – dotyczy to w szczególności doboru turbiny do parametrów hydroenergetycznych cieku,

¾   zapewnienie koniecznej konserwacji i okresowych remontów,

¾   zapewnienie odpowiednich kwalifikacji osób obsługujących urządzenia.

Do tej pory aspekty ekologiczne przy budowie małych elektrowni wodnych w niewielkim tylko zakresie były brane pod uwagę. Jednak takie podejście w krótkim czasie ulegnie prawdopodobnie zmianie i zagadnienia związane z ochroną środowiska naturalnego będą w pewnym stopniu ograniczały rozwój MEW.

 

Wymagania ekologiczne obejmują w szczególności:

¾   zapewnienie minimalnych przepływów na wyłączonych odcinkach rzeki, przepływ nienaruszalny (biologiczny) powinien być ściśle związany z warunkami hydrobiologicznymi danego cieku,

¾   zapewnienie odpowiedniej czystości zbiorników wodnych oraz utrzymania stałej ich pojemności, zagwarantowanie odpowiednich warunków dla prowadzenia właściwej gospodarki rybnej (budowa przepławek) i zapewnienie normalnego życia biologicznego w cieku,

¾   w miarę możliwości zachowanie istniejącej roślinności oraz atrakcyjności widoków krajobrazowych,

¾   zapewnienie właściwej architektury i estetyki budowli.

  

Podstawowe wyposażenie elektrowni wodnej

Najważniejszymi urządzeniami w małych elektrowniach wodnych są: turbina, prądnica, układ regulacji lub sterowania turbozespołu oraz przekładnie.

 Turbina

Turbina decyduje o sposobie rozwiązania całego układu mechanicznego turbozespołu, a także w istotny sposób wpływa na rozwiązanie konstrukcyjne samego obiektu hydrotechnicznego, a w szczególności jej części przepływowej. Turbina decyduje o efektach produkcyjnych turbozespołu, a także o jego właściwościach eksploatacyjnych.

Właściwy dobór parametrów turbiny decyduje o sukcesie ekonomicznym elektrowni. Często zastosowanie nawet najlepszych turbin renomowanych firm zachodnich – niewłaściwie dobranych do rzeczywistych warunków – powoduje, że elektrownia nie osiągnie nigdy zaplanowanej produkcji. I odwrotnie – zdarz się, że zastosowanie teoretyczne gorszych (ale za to tanich) turbin wodnych o dobrze dobranych parametrach do rzeczywistych warunków pracy pozwala osiągnąć zadowalającą produkcję roczną. Mając dane wyjściowe – przepływy i spad netto projektowanej elektrowni można przystąpić do określenia parametrów turbiny. Najczęściej pytając się o parametry elektrowni myślimy o mocy elektrowni. Należy jednak pamiętać, że nie moc elektrowni, lecz jej produkcja jest najważniejszym parametrem.

Mając dobrane parametry turbiny dopiero teraz można wykonać projekt techniczny elektrowni. Przy tym należy żądać od producenta turbin:

¾   gwarantowanej mocy na wale turbiny przy znamionowym spadzie przełyku,

¾   charakterystyki uniwersalnej turbiny z gwarancją jej ważności.

Te dwie rzeczy dają pewność inwestorowi, że właściwie zaprojektowana elektrownia przyniesie spodziewane zyski.

Często zdarz się, że można kupić tańszą turbinę bez tych gwarancji. Ale wówczas istnieje ryzyko nie osiągnięcia zakładanej produkcji rocznej. Należy pamiętać, że zadaniem elektrowni wodnej jest produkcja maksymalnej ilości energii elektrycznej możliwej do uzyskania z istniejącego potencjału hydroenergetycznego.

 Prądnica

W małych elektrowniach wodnych stosowane są dwa rodzaje prądnic: synchroniczne lub asynchroniczne. Przyjęcie odpowiedniego typu uzależnione jest głównie os systemu pracy turbozespołu, – czyli od sposobu wykorzystania energii oraz jej przeznaczenia.

Prądnicami asynchronicznymi są stosowane obecnie seryjne 3-fazowe silniki indukcyjne klatkowe (rzadziej pierścieniowe) pracujące w układzie poziomym (rzadziej pionowym).

Prądnice synchroniczne – do tej pory stosowane były w małych elektrowniach wodnych tylko w wyjątkowych wypadkach.

Przy doborze prądnicy dla projektowanego turbozespołu należy starać się o prądnicę o możliwie małej synchronicznej prędkości obrotowej oraz należy właściwie dobrać moc prądnicy do mocy osiąganej przez turbinę. Niestety w dotychczas realizowanych elektrowniach bardzo często prądnice są przewymiarowane nawet kilkakrotnie.

Bardzo ważną sprawą jest też dostosowanie wytrzymałości mechanicznej prądnicy do prędkości rozbiegowej turbiny.

 

Układ regulacyjny

Zastosowanie regulatora obrotów turbiny zależy głównie od tego, czy turbozespół będzie pracował na elektroenergetyczną sieć czy sieć sztywną. Jest on bowiem konieczny tylko przy pracy na sieć wydzieloną. Przy współpracy turbozespołu z siecią sztywną wystarczający jest regulator mocy – sterujący otwarciem kierownicy lub wirnika w zależności od poziomu górnej wody – czyli od wielkości dopływu wody do elektrowni. Ze względu na konieczność realizacji MEW często jako elektrowni bezobsługowej, instalowane w nich układy regulacyjne spełniają bardzo ważną rolę, muszą bowiem w każdym wypadku ruchowym zapewnić bezpieczną pracę turbozespołu.

 

Przekładnie

Optymalnym rozwiązaniem turbozespołu jest układ bezpośredniego połączenia turbiny z prądnicą. Warunki do realizacji takiego układu występują wówczas, gdy normalna prędkość obrotowa turbiny jest równa lub bardzo zbliżona do prędkości obrotowej prądnicy. W pozostałych wypadkach do przeniesienia napędu z turbiny o małej prędkości obrotowej na prądnicę trzeba zastosować przekładnię zwiększającą multiplikator.

W turbozespołach małej mocy (do 5 MW) wykorzystywane są przekładnie zębate oraz pasowe z pasem płaskim lub paskami klinowymi.

 

Przykłady elektrowni wodnej

Już trzy elektrownie derywacyjne pracują na Potoku Olczyskim w Zakopanem, a czwarta jest na ukończeniu. Elektrownia wodna wybudowana przez Zgromadzenie Księży Misjonarzy w Zakopanem – Olczy znajduje się około 1 km poniżej ujęcia wody. Woda do niej doprowadzona jest rurociągiem ciśnieniowym żelbetonowym średnicy 1 m. Całkowita moc elektrowni wynosi 145 kW. Zastosowano tam turbiny Francisa w spiralach żeliwnych i prądnice asynchroniczne. Spad wynosi 20,2 m, a przełyk obu turbin /s. Cała elektrownia wraz automatyką (elektrownia nie wymaga obsługi) zamknięta jest w ładnym budynku w stylu regionalnym. Elektrownia została zbudowana w latach 1991-1993.

Przykładem elektrowni przyjazowych są trzy elektrownie na rzece Czarna Konecka w Rudzie Malenieckiej niedaleko Końskich. Inwestorem tych elektrowni był Urząd Gminny w Rudzie Malenieczkiej. Zostały zbudowane w latach 1992-1994. Pracują one w tzw. układzie kaskadowym. Całkowita moc tych elektrowni wynosi około 250 kW. Zainstalowano tam turbiny Francisa o wale pionowym w komorach otwartych.

 V.               Energia kinetyczna wiatrów

Potencjalne zasoby energii wiatrów w krajach Wspólnoty europejskiej oceniono na około 470 mln GJ/r. pod warunkiem, że będą stosowane silniki wiatrowe o średnicy rotora 100 m. Wahania pogody nie zezwalają na planowanie znacznego udziału silników wiatrowych w wytwarzaniu energii elektrycznej. Moc silników wiatrowych można wykorzystać do częściowej likwidacji deficytu energii pierwotnej.

 Proponujemy zajęcie się jednym z głównych czynników mających wpływ na wydajność energetycz­ną elektrowni wiatrowych, ja­kim jest ich właściwa lokaliza­cja w terenie. Na podstawie doświadczeń zebranych w Insty­tucie Budownictwa, Mechani­zacji i Elektryfikacji Rolnictwa (IBMER) w Warszawie można stwierdzić, że przyczyną bardzo niskiej wydajności większości elektrowni wiatrowych wybudo­wanych w Polsce jest ich zła loka­lizacja. Sam proces wyboru wła­ściwego miejsca pod budowę elektrowni nie jest jednak prosty i wymaga znajomości zagadnień z zakresu klimatologii, fizyki przepływów mas powietrza oraz od­działywania różnego typu przeszkód terenowych. W kilku kolejnych artyku­łach przybliżymy te zagadnienia i na­piszemy też o sposobach wyznaczania wydajności energetycznej elektrowni i ich efektywności ekonomicznej.

 

Budujemy zgodnie z obowiązującym prawem

Elektrownie wiatrowe, będące źró­dłem energii dla gospodarstw rolnych lub budynków mieszkalnych, nie powinny być instalowane w bezpo­średnim ich sąsiedztwie. Dotyczy to zwłaszcza tych urządzeń, które zosta­ły wykonane systemem gospodarczym według własnego projektu przyszłego ich użytkownika. Ze względów bez­pieczeństwa odległość elektrowni od bu­dynków mieszkalnych powinna wynosić nie mniej niż 50 m (według oceny IB­MER). Podobne odległości powinny być zachowane w stosunku do dróg publicznych, linii energetycznych i te­lefonicznych oraz torów kolejowych.

 Dodatkowym elementem przemawia­jącym za przestrzeganiem tej odległo­ści w stosunku do budynków miesz­kalnych są względy ergonomiczne. Elektrownia wiatrowa, podobnie jak każde urządzenie mechaniczne, jest źródłem hałasu. Jego natężenie zależy w znacznym stopniu od samej kon­strukcji maszyny, jak i od panujących warunków atmosferycznych. Ciągły hałas, pochodzący głównie od pracu­jącego wirnika i przekładni zębatej mo­że być uciążliwy dla ludzi.

Zgodnie z obowiązującymi prze­pisami dotyczącymi planowania przes­trzennego, istnieje obowiązek uzgadnia­nia lokalizacji elektrowni wiatrowej z lokalnymi władzami (najczęściej gminnymi). W tym celu należy:

¾   wykonać plan terenu, na którym ma być usytuowana elektrownia wia­trowa (w skali l :500-1:2500) i nanieść na nim proponowaną lokalizację elek­trowni wraz z propozycją przeprowa­dzenia linii niskiego napięcia do punk­tu odbioru energii elektrycznej; • wykonać rysunek ze­stawieniowy elektrowni z po­daniem podstawowych pa­rametrów technicznych lub dołączyć ulotkę informacyj­ną zawierającą niezbędne da­ne techniczne;

¾   wykonać uproszczone obliczenie wytrzymałości kon­strukcji wieży oraz obliczenie wydajności energetycznej elek­trowni w ciągu roku.

Ze względu na słabą zna­jomość zagadnień lokalizacji elektrowni wiatrowych przez władze lokalne, dobrze jest najpierw uzyskać pozytywną opinię IBMER dotyczącą wy­branego miejsca.

 Warunki wiatrowe w Polsce

Warunki wiatrowe w Polsce cha­rakteryzują się dużą zmiennością na całym obszarze kraju. Nie występują tu tak duże średnioroczne prędkości wiatru jak w Wielkiej Brytanii, Ho­landii czy Danii. Są one raczej zbliżo­ne, ze względu na położenie geogra­ficzne Polski, do tych, jakie panują w Niemczech, gdzie w ostatnich la­tach energetyka wiatrowa również rozwija się bardzo szybko.

Oceny zasobów energii wiatru w skali kraju można dokonać korzy­stając z danych meteorologicznych Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej (IMGW), opracowanych na podstawie pomiarów prowadzonych przez stacje meteorologiczne roz­mieszczone na terenie całej Polski.

Odpowiednie warunki wiatrowe są niezbędne do właściwego funkcjono­wania elektrowni wiatrowej. Jeśli nie są spełnione, należy zrezygnować z budowy tego urządzenia. W zależno­ści od funkcji i układu pracy siłowni można wyróżnić dwie graniczne śred­nioroczne prędkości wiatru zapewniające opłacalność inwestycji. Średnio­roczne prędkości wiatru przedstawia mapa Polski z naniesionymi izolinia-mi odpowiadającymi poszczególnym prędkościom.

Znajomość tych parametrów pozwala z dużym prawdopodobieństwem określić walory energetyczne danego re­jonu oraz potencjalnego miejsca lokalizacji elektrowni.

Za rejony uprzywilejowane uznaje się obszary o minimalnej średniej prędkości wiatru w roku wynoszącej 5 m/s. Mogą tu po­wstać instalacje wiatrowe (farmy wiatrowe lub pojedyncze maszy­ny mocy jednostkowej kilkuset kilowatów) produkujące energię elektryczną na potrzeby sieci państwowej. Do rejonów o naj­korzystniejszych warunkach w Polsce zaliczane są okolice przylądka Rozewie, Pobrzeże Słowińskie od Świnoujścia aż po Hel oraz część Suwalszczyzny.

 

Rys. 8. Wartość energii możliwej do uzyskania przez siłownie wiatrowe, Wyrażona w  - z 1 powierzchni zakreślonej skrzydłami. Wskazane miejscowości o średniej rocznej prędkości wiatru V <imagedata src="web/../../MATEJKO/TEMP/msoclip1/




   WASZYM ZDANIEM

autor: anka (03.04.2011, 16:10:21)
dziękuję bardzo mi się to przydało

autor: Janusz (10.01.2008, 15:00:24)
Również zauważyłem że jest wykorzystana wspomniana publikacja lecz jest to napisane odrobinę lepiej. Osobiście szukam informacji : jak zaprojektowac w sposób obrazowy (ogólny) lokalizację elektrowni na takiej małej rzece (przepływ około 1,9 m3/s ) są już lokalizacje na tej rzece. I nie wiem jak by to zrobic (zaprojektowac) . Myślałem aby wykonac to w formie operatu wodno prawnego ale nie wiem jak. Może ktoś zna jakąś stronę albo zajmuje się tym zagadnieniem. Moje gg 7855317

autor: mirka (07.01.2008, 13:53:07)
treść ciekawa, adekwatna do tematu, szkoda, że nie podano wykorzystanych źródeł...

autor: ewa w. (27.09.2007, 10:00:45)
hmmm.. jakbym to już gdzieś czytała. :/ no tak - prawie słowo w słowo z książki "energetyka a ochrona środowiska" J. Kucowski, D. Laudyn, M. Przekwas. no cóż, nie ma jak "praca własna" :/

autor: Darunia (18.03.2007, 17:03:21)
bardzo fajnie jest to opracowane :)

Dodaj nową wypowiedź:
Autor:
Treść:
Antyspam: 7+9=
Komentarze są prywatnymi opiniami użytkowników portalu ecoeurope.eu, ekoeurope.eu, ekoenergia.pl, ecoenergia.pl i portal nie ponosi odpowiedzialności za treść komentarzy. Przed wstawieniem komentarza, pisania EKO blogu, EKO dom.ekoenergia.pl lub korzystania z EKO czatu przeczytaj REGULAMIN FORUM DYSKUSYJNEGO/SPOŁECZNOŚCI. Naruszenia regulaminu można zgłaszać pod adresem: sekretariat@ecoeurope.eu
R E K L A M A
Polecamy: bzyk-car.pl  
Współpraca | Reklama | Linki | Kontakt
dodaj do ulubionych   ustaw jako startową

Portal internetowy: wersja 3.40
Copyright © 2000 - 2019 Ekoenergia.pl - Ecoeurope.eu
Portal Eko : Odnawialne źródła energii
Made in Poland

Realizacja: e-solution © 2006

Portal firmy "Ecoeurope.eu" sp. z o.o. o domenach: ecoeurope.eu, ekoeurope.eu, ekoenergia.pl ,ecoenergia.pl i inne będące jego własnością nie ponosi żadnej odpowiedzialności wobec Użytkowników lub osób trzecich z tytułu szkód, zarówno bezpośrednich jak i pośrednich, w związku z wykorzystaniem danych i informacji zawartych na stronach Portalu i/lub Serwisów.