1 / 51

Vetern energia

maitland
Download Presentation

Vetern energia

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

    1. Veterná energia Environmentálne technológie Lubomír Šooš

    2. VZNIK VETRA Energia vetra je formou slnecnej energie, ktorá vzniká pri nerovnomernom ohrievaní zemského povrchu. Slnko vyžaruje smerom k Zemi energiu rovnajúcu sa 100 PWh. Z tejto hodnoty sa približne 1 až 2 % mení na energiu vetra.

    3. Výkon z veterných elektrární vo Svete a v Európe do roku 1998

    4. Výkon veterných turbín vo svete

    5. Inštalovaný výkon veterných elektrární sveta dosiahol koncom roka 2002 hodnotu až 31 128 MW Priemerná rocná výroba týchto zdrojov je vyše 70 TWh a pokrýva cca 0,4 % celkovej svetovej spotreby elektriny.

    6. Súcasnost Vo využívaní sily vetra v súboji svetadielov je jednoznacne na cele Európa. Celková kapacita veterných elektrární EÚ dosiahla do konca roka 2002 až 23 056 MW a zodpovedajúca priemerná rocná výroba 54 TWh. Stací to na pokrytie 2 % celkovej spotreby elektriny spolocenstva.

    7. SITUÁCIA NA SLOVENSKU Potenciál veternej energie predstavuje asi 1,1 PJ , co je 0,3 mld. kWh elektrickej energie vyrobenej za rok. Tato hodnota by predstavovala asi 1,2 % spotreby elektriny na Slovensku. Na Slovensku máme približne 4300 km2 oblastí vhodných pre stavbu veterných elektrární Priemerná rýchlost vetra je vyššia než 4 m.s-1, ale využitelných je len 86 km2. Väcšina lokalít s vyššími priemernými rýchlostami vetra sa nachádza v horných castiach hrebenov, casto v zalesnených a tažko dostupných územiach, daleko od elektrických vedení, kde je realizácia problematická.

    8. V SR bola v roku 2003 uskutocnená realizácia prvého veterného parku na Slovensku v oblasti Malých Karpát, pri obci Cerová.Veterný park tvoria štyri turbíny s každá výkonom 600 kW s trojlistovým rotorom o priemere 44 m. Elektrárne dodala dánska firma Vestas. Gondoly sú umiestnené na ocelových stožiaroch vysokých 65 m Prevádzka celého veterného parku je automatická, s možnostou dialkovej kontroly.

    9. Veterná elektráren na Ostrom vrchu (Myjava) s výkonom 500 kW bola daná do skúšobnej prevádzky v júli 2004 a dokoncuje sa výstavba veterného parku Skalité (Kysuce) o kapacite 4 x 500 kW.

    10. Potenciál veternej energie Podla štúdie ”Wind Force 10” by sa veterná energia mohla podielat asi 10 % na celosvetovej výrobe elektriny v roku 2020 a inštalovaný výkon by mohol dosiahnut až 1,2 milión MW. Uvedený výkon by znamenal väcšiu výrobu elektriny ako je jej súcasná spotreba v Európe. Celosvetový potenciál veternej energie sa odhaduje na asi 53 trilión kWh, co je asi 17-rát viac ako ciel uvedený v štúdii “Wind Force 10”

    11. ENERGIA VETRA Veterná energia vykazuje sezónne zmeny intenzity a je najväcšia v zimných mesiacoch a najnižšia v lete.

    12. Energia je priamo úmerná ploche rotora, tretej mocnine rýchlosti vetra a hustote vzduchu. Z nasledujúcej tabulky je možné zistit energiu vetra vo W/m2 na základe jeho rýchlosti pri štandardných podmienkach (suchý vzduch s hustotou 1,225 kg/m3). Pre výpocet bol použitý nasledujúci vztah podla Danish Wind Turbine Manufacturers Association: E= 0,5 * 1,225 * v3 [W/ m2]

    13. Závislost velkosti energie od rýchlosti vetra

    14. Z coho sa skladá veterná turbína? Z nasledujúcich komponentov : Listy rotora Rotor Prevody Generátor Elektronika a regulacné zariadenie (brzdy, prípadne systém natácania za vetrom).

    15. Prierez veterným agregátom

    16. ROZDELENIE TURBÍN PODLA OSI Turbíny s horizontálnou osou Velké turbíny majú rotor s dvoma alebo troma listami umiestnenými na vrchu stožiara. Rotor môže mat aj viac listov. Teoreticky cím viac by mal rotor listov tým by mal byt úcinnejší. V skutocnosti sa však listy rotora vzájomne ovplyvnujú a velký pocet listov spomaluje otácky.

    17. Turbíny s vertikálnou osou Listy rotora sú dlhé, zaoblené a pripevnené k veži na oboch koncoch – hore aj dole. Napriek rozdielnej konštrukcii turbín s horizontálnou a vertikálnou osou je ich mechanika prakticky rovnaká. Rýchlost otácania listov je prenášaná na generátor pomocou prevodov. Prevody sú potrebné na to, aby bolo možné úcinne využit meniacu sa rýchlost vetra.

    19. Turbína s vertikálnou osou

    20. ROZDELENIE ELEKTRÁRNÍ PODLA VÝKONU Veterné elektrárne sa podla výkonu delia na: malé, stredné a velké

    21. Malé veterné turbíny Malé veterné turbíny sa vo svete využívajú väcšinou ako samostatné energetické zdroje. V niektorých prípadoch sú však aj tieto malé systémy pripájané na verejnú elektrickú siet, co umožnuje majitelovi takéhoto systému znížit náklady na nákup elektriny a súcasne v prípade prebytku dodávat ním vyrobenú elektrinu do siete.

    22. Malá veterná turbína s výkonom od 100 do 500 W je na dobrom veternom mieste (s priemernou rýchlostou vetra viac ako 5 m/s) schopná velmi lacno dodávat energiu do batérie a následne zabezpecovat energiu napr. na osvetlenie, napájanie elektrospotrebicov ako sú rádio alebo televízor.

    23. Velké veterné turbíny Velká väcšina dnešných turbín má horizontálnu os, je vybavená troma listami s priemerom 15-50 metrov a elektrický výkon sa pohybuje od 50 kW do 1,5 MW. Napätie, ktoré turbína generuje má zvycajne 690 voltov a pomocou transformátorov je menené na vysoké napätie používané v elektrickej sieti (zvycajne 10-30 kV).

    24. Výstavba 1,5MW turbíny Nordex

    25. Veterné turbíny na mori Na otvorom mori sú vhodné podmienky pre výstavbu hlavne na miestach s plytcinami, ktoré nie sú velmi vzdialené od pobrežia. Za vhodné miesto je považovaná hlbka morského dna až do 30 metrov a vzdialenost od pobrežia do 30 km.

    29. VÝROBCOVIA VETERNÝCH TURBÍN VO SVETE Úspešnými výrobcami megawatových turbín sú dnes Nemecké firmy: Fuhrländer, Tacke Windtechnik, Nordex Balcke-Dürr, REpower, Micon Jacobs, Dewind, AN Bonus Dánske firmy: Enercon, Nordtank a Vestas. Každá z týchto firiem dnes má vo svojej ponuke velkú turbínu nad 500kw.

    30. Prehlad niektorých výrobcov turbín

    31. Produkty firmy Energy Development (UK)-malé turbíny

    32. VÝROBCOVIA VETERNÝCH TURBÍN V SR V SR bolo vyrobených niekolko prototypov veterných turbín menších výkonov (1-8 kW), avšak skúsenosti s nimi boli minimálne a ich prevádzková spolahlivost nebola dostatocne preverená. Jediný profesionálny výrobca Delvet Vrbové ich výrobu po úplnom nezáujme zo strany odberatelov, v roku 1996 ukoncil.

    33. INÉ SPÔSOBY VYUŽITIA VETERNEJ ENERGIE Cerpanie vody

    34. Telekomunikácie Vietor je ideálnym zdrojom pre napájanie telekomunikacných zariadení, ktoré sú velmi casto inštalované vo vyšších a hlavne odlahlých miestach. Dobíjanie batérii Napájanie malých elektrospotrebicov ako sú žiarovky, rádio alebo televízor je relatívne velmi jednoduché pomocou batérie dobíjanej veternou turbínou

    36. Výroba tepla Malé veterné turbíny je tiež možné využit na prípravu teplej vody. Tieto zariadenia dodávajú jednosmerný prúd, ktorý využíva elektrická špirála umiestnená v zásobníku vody. Špirála vodu ohrieva, pricom zásobník tu funguje ako batéria skladujúca energiu.

    37. ENVIROMENTÁLNE DÔSLEDKY VYUŽÍVANIA VETERNEJ ENERGIE Hluk Hluk, ktorý vytvárajú veterné turbíny, vzniká ako dôsledok turbulencie vzduchu pri prechode vrcholu listu rotora okolo stožiara turbíny a tiež ako dôsledok chodu prevodovky.

    38. Dovolená úroven hladiny hluku je okolo 45db, co priemerná 500kW turbína dosahuje vo vzdialenosti 200m, preto by sa ludské obydlia mali nachádzat dalej ako 200m od turbíny.

    39. Vtáky Niekedy sa ako problém spojený s veternými turbínami udávajú aj kolízie vtákov s týmito zariadeniami. Skutocnostou je, že vtáky narážajú do budov, stožiarov elektrického vedenia a iných vysokých objektov. Problém však môže vzniknút napr. v nejakých priesmykoch kde je vysoká frekvencia pohybu vtákov. Rušenie elektromagnetického pola Televízne, rádiové i radarové vlny (elektromagnetické žiarenie) sú casto rušené elektrickými vodicmi. Preto všetky kovové casti rotujúcich turbín môžu predstavovat isté riziko.

    40. PRAVIDLÁ PRI VÝSTAVBE TURBÍN Kedže veterné turbíny musia konkurovat iným zdrojom energie musia byt hlavne ekonomicky konkurencie schopné. Vyžaduje sa od nich aby pokrývali spotrebu energie pocas celého dna a pri minimálnych nákladoch. Pri navrhovaní turbín je zvycajne potrebné zistit dve veci: kolko energie potrebujeme aká je priemerná rýchlost vetra v danom mieste vo výške rotora turbíny.

    41. Umiestnovanie turbín Bežne sa veterné turbíny umiestnujú na kopcoch a miestach vycnievajúcich nad okolitým terénom. Býva výhodné ked je turbína umiestnená v smere prevládajúcich vetrov s minimom prekážok v jej okolí. Na kopcoch je síce rýchlost vetra najvyššia avšak casto tu dochádza k tomu, že vietor sa stáca kým dosiahne vrchol kopca. Vietor tu tiež býva dost nepravidelný, ked prechádza turbínou. V prípade strmých kopcov alebo nerovných povrchov môže dochádzat k znacným turbulenciám, ktoré môžu znížit pozitívny efekt z vyššej rýchlosti vetra.

    42. Prekážky a drsnost terénu Vo všeobecnosti platí, že ak je turbína umiestnená bližšie ako je 5-násobok výšky prekážky, je výsledná situácia velmi neistá a závisí na presnej geometrii prekážky. Drsnost terénu medzi prekážkou a turbínou má tiež vplyv na tieniaci efekt. Terén s nízkou drsnostou dovoluje vetru prechádzat okolo prekážok bez toho, aby dochádzalo k jeho ovplyvnovaniu za prekážkou.

    43. Vplyv prekážky na prúdenie vetra

    44. Výška turbíny Najjednoduchšou cestou ako zvýšit výrobu energie turbínou je zvýšenie rýchlosti vetra. Túto je možné zvýšit bud umiestnením turbíny na veternejšie miesto alebo zväcšením výšky stožiara Napríklad energia vetra môže byt až o 100 % väcšia vo výške 30 metrov ako vo výške 10 metrov. Cena: jedna 30 metrov vysoká turbína je lacnejšia ako napr. dve 10 metrové turbíny.

    45. Správny a nesprávny postup pri výstavbe turbíny

    46. Zadanie: Navrhnite veternú turbínu (resp. veterný park), ktorý by napájal elektrickou energiou obec z poctom obyvatelov okolo 2000. Predpokladajte, že v danej lokalite sú ideálne podmienky pre výstavbu veternej turbíny ako aj ideálna rýchlost vetra Vypracovanie: Priemerná rocná spotreba elektrickej energie na Slovensku na 1 obyvatela predstavuje približne 500kWh/rok (podla fondu pre alternatívne energie). Potom spotreba el. energie pre 2000 ludí: 2000*500kWh=1*106 kWh /rok V nasledujúcej tabulke sú uvedené charakteristiky niektorých veterných turbín dostupných na Európskom trhu spolu s predpokladanou rocnou výrobou elektriny pre rôzne rýchlosti vetra.

    47. - -

    48. Predpokladám priemernú rocnú rýchlost vetra v danej lokalite 5m/s . Vybral som turbíny Vestas 225kW a Bonus 300kW: Porovnanie turbín Bonus 300kW a Vestas 225kW : Veterný park s 3 turbínami, každá s výkonom 376.103kWh/rok (pri 5m/s) od firmy Bonus (Dánsko). Výkon veterného parku za rok: 3 x 376.103 kWh =1,128*106kWh/rok Cena 3 turbín: 3 x 373300 x 38,5 = 43 116 150,-sk Veterný park so 4 turbínami, každá s výkonom 281.103kWh/rok (pri 5m/s) od firmy Vestas (Dánsko). Výkon veterného parku za rok: 4 x 281.103kWh = 1,124*106kWh/rok Cena 4 turbín: 4 x 175 000 x 38,5 = 26 950 000,-sk Z výpoctov vyplýva, že výhodnejšie by bolo použit 4 turbíny od firmy Vestas z menším výkonom, ako 3 turbíny od firmy Bonus s väcším výkonom, ktoré by projekt znacne predražili. Dalej budem uvažovat len s turbínou Vestas 225kW

    49. Návratnost investície: Cena elektrickej energie je približne 1,5sk/kWh. Cena energie vyrobená 4 turbínami za rok: 1,124*106*1,5=1 686 000,-sk Návratnost investície: 26950000/1686000=15,98 cca16 rokov Základné parametre Vestas 225kW (Dánsko): Oznacenie: VESTAS V 27-225 kW. 400V/50Hz Minimálna rýchlost vetra 3,5 m/s Medzná rýchlost vetra 14,4m/s Rotor VESTAS s priemerom 27 m, 3 listy z polyesterového sklolaminátu Výška osy rotora  nad terénom 31,5 m Výška ocelového stožiara 30,0 m Dlžka listu je 13,5 m Generátor SIEMENS asynchrónny 225kW/400A Napätová sústava 400V/50Hz, cos f=0,01 Celková hmotnost zariadenia 22,8 t

    52. Zoznam použitej literatúry www.fae.sk www.fns.sk www.ekoškola.sk www.seas.sk www.enercon.dk www.REpower.de www.nordex.de www.fuhrlander.de www.windindustry.com.uk www.unlimitedpower.com.uk www.vestas.com.dk

More Related