Doplnkové zdroje energie

Doplnkové zdroje energie

Doplnkové (obnovitelné) zdroje energie -trvalo sa obnovujú (voda, vietor, biomasa), - prakticky sú nevyčerpateľné (energia zemského vnútra, slnečné žiarenie), - energeticky sa využívajú už dlhší čas, ale pre výrobu el. energie sa využívajú obmedzene, - menej zaťažujú životné prostredie. V našich podmienkach sú to : 1. VETERNÁ ENERGIA 2. SLNEČNÁ ENERGIA 3. ENERGIA BIOMASY 4. GEOTERMÁLNA ENERGIA

1. VETERNÉ ELEKTRÁRNE http://www.seas.sk/encyklopedia/elektrina-sposob-vyroby/veterna-elektraren/ http://www.vetrneelektrarny.bestweb.cz/lokality.html

Historický vývoj zavlažovanie, veterné mlyny, píly, samostatný zdroj elektrickej energie, paralelná spolupráca s elektrizačnou sústavou, veľké veterné farmy. 2

Dôležité postuláty zdrojom veternej energie je pohybová energia vzduchu, je nepriamou formou slnečnej energie, asi dve percentá Slnkom vyžiarenej energie neustále sa premieňa na prúdenie vzduchu. 3

Dôležité postuláty prúdenie vzduchu sa premieňa na elektrickú energiu, táto premena je jedna z najekologickejších. 4

1. VETERNÁ ENERGIA Maximálny výkon veternej elektrárne (kw) P max =, 233 2 0 ρ D v 3 ρ - merná hustota vzduchu (kg m -3 ), suchý vzduch má hustotu 1,225 kg m -3 D - priemer rotora/vrtule (m), v - rýchlosť vetra (m s -1 ). 3 Pmax = 0,233 1,225 40 15 10 = 2 3 1541 kw

Merná hustota vzduchu Hustota vyjadruje množstvo molekúl v jednotke objemu vzduchu. Pri normálnom atmosférickom tlaku a pri teplote 15 Celzia jeden m 3 vzduchu váži 1,225 kg. Hodnota mernej hustoty vzduchu ρ sa mení s nadmorskou výškou, ale je taktiež závislá od vlhkosti vzduchu, ktorá sa počas roka v danej lokalite mení. Hustota mierne rastie s narastajúcou vlhkosťou, čím sa vzduch stáva hustejší v zime než v lete a preto je aj výroba elektrickej energie pri rovnakej rýchlosti vetra v zime väčšia ako v lete. Veterná energia má sezónny charakter.

Priemer vrtule Vrtuľa veternej turbíny "zachytáva" prúdiaci vzduch, ktorý na ňu dopadá. Priemer vrtule veternej turbíny limituje generovaný výkon, t. j. čím je plocha opísaná vrtuľou väčšia, tým viac elektrickej energie je schopná vyrobiť. Zväčšovanie priemeru vrtule nie je jednoduché, pretože väčší priemer má za následok väčší tlak na celý systém pri danej rýchlosti vetra. V súčasnej dobe sa vyrábajú prevažne trojlisté veterné turbíny s horizontálnou osou, poskytujúce výkon od 225 kw do 2,5 MW. Priemery rotorov priemyslovo vyrábaných turbín väčších a veľkých výkonov Priemer vrtule (m) 27 33 40 44 48 54 64 72 80 Výkon (kw) 225 300 500 600 750 1000 1500 2000 2500

Rýchlosť vetra Výkon (kw) 500 400 300 200 100 Optimálna rýchlosť vetra = 12 14 m.s -1 Priemerná rýchlosť vetra > 4 5 m.s -1. 5 10 15 20 25 m.s -1 Rýchlosť vetra 6

Poradie Krajina Celkový inštalovaný výkon v roku 2006 v MW 1. Nemecko 20 622 2. Španielsko 11 615 3. USA 11 603 4. India 6 270 5. Dánsko 3 140 6. Čína 2 405 7. Taliansko 2 123 8. Veľká Británia 1 963 9. Portugalsko 1 716 10. Francúzsko 1 567 11. Holandsko 1 560 12. Kanada 1 451 13. Japonsko 1 394 14. Rakúsko 965 15. Austrália 817 Česká republika 56 Slovensko 5,1 Zdroj: Svetová asociacia pre veternú energiu (WWEA) 8

Využiteľnosť inštalovaného výkonu vhodné územie Slovenska (49 000 km 2 ): cca 257 km 2 s rýchlosťou > 4,5 m.s -1 (0,52 %) cca 191 km 2 s rýchlosťou > 5,5 m.s -1 (0,39 %) nestabilnosť vetra: 1.Biela kniha EÚ odporúča zväčšenie vyrábaného výkonu na 12 % 2. pri rýchlosti vetra menšej než 4,5 m.s -1 a väčšej než 25 m.s -1 výkon musí byť poskytnutý z iných zdrojov 3. vietor začína fúkať neočakávane vypnutie iných zdrojov (niekoľkokrát denne). 9

Využitie inštalovaného výkonu využitie inštalovaného výkonu (%) 60 50 40 30 20 10 0 100 % P inst sa nikdy nevyužije nad 60 % P inst sa využije len 40 h ročne priemerná hodnota výkonu z veterných elektrární 15 % P inst 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 8760 trvanie výkonu počas roka (h) využitie menej než 10 % P inst (viac ako 5000 h ročne) Priemerné využitie výkonu veterných elektrární na Slovensku sa odhaduje na cca 19 %. 10

Využitie inštalovaného výkonu Na Slovensku máme tri veterné elektrárne. Jedna je na Záhorí Cerová 2,6 MW (4x660 KW od 2003), druhá na Myjave Vrbovice 0,5 MW (1x 500 kw od 2004), tretia na Kysuciach Skalité 2,0 MW (4x 500 KW od 2005), Malé elektrárne náhradné zdroje 11

Priemerná ročná rýchlosť vetra 11

Pripravovaný výkon Spoločnosť Green Slovakia pripravuje 3 veterné parky v Nitriansko okrese. Celkom 16 veterných elektrární Zbehy Alekšnice, 9 x 2,75 MW, priemer 100 m, Čáb, 1 x 2 MW, priemer 90 m, Lehota Veľké Zálužie, 6 x 2,75 MW, priemer 100 m. 11

Priame vplyvy na oklolie poklesy napätia - blikanie, vizuálny efekt, hluk, avifauna. 12

Vplyv na riadenie elektrizačnej sústavy dodržanie prevádzkovej spoľahlivosti systémové služby, prevádzkovateľ PS nakupuje podporné služby - dosiahnutie regulačnej rezervy, -diaľková regulácia napätia, - štart z tmy, - havarijná výpomoc, - systémový a lokálny charakter služieb. 13

Negatívne vplyvy Rozšírené používanie veterných elektrární si vynúti: väčšiu potrebu regulačnej rezervy (60 % P inst ), vyššie náklady na dispečerské riadenie, požiadavku nových investícií do prenosových a distribučných sietí, dostatočne veľké prenosové kapacity, aby sa mohli i na veľké vzdialenosti spoľahlivo prenášať väčšie objemy vynútenej regulačnej energie. 14

Pozitívne vplyvy lokálna výroba a okamžitá miestna spotreba elektrickej energie: zníženie činných strát v prenosoch, poskytuje lokálnu podporu kvality elektrickej energie (lokálna úprava napätia, kompenzácia účinníka), inštalácia veterných elektrární môže nahradiť investíciu: - do iných drahých kompenzačných prostriedkov, - do zvýšenia prenosovej schopnosti daného úseku elektrizačnej sústavy. 15

Záver veterné elektrárne sú významným, ale len doplnkovým zdrojom energie, nemôžu nahradiť klasické elektrárne, pretože nezabezpečia trvalú dodávku elektrickej energie, veterné elektrárne sú zdroje nevhodné pre podporné služby, ich prevádzka vyžaduje dodatočné podporné služby. 15