małe elektrownie wodne w małopolsce
TRANSCRIPT
![Page 1: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/1.jpg)
Małe elektrownie wodne w Małopolsce
EAIiEKatedra Maszyn ElektrycznychPawilon B-1 sala 4, 23 maja 2012
dr inż. Wacław Orlewski
![Page 2: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/2.jpg)
Plan1. Korzyści z MEW
-szybkość budowy-większa retencja wód-zielona energia-ulgi inwestycyjne; pewność sprzedaży energii
2. Specifika MEW w Małopolsce-duże nachylenie terenu (w terenach górzystych), ale tez duża zmienność poziomu wody-bogactwo rzek-utrzymanie żeglugi-turystyka (tor kajakowy)-obecność wód przemysłowych
3. Budowa elektrowni-rodzaje generatorów i turbin-włączenie do sieci-kaskady-dopływ wody
4. Przykłady MEW w Małopolsce
![Page 3: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/3.jpg)
WprowadzeniePolskie elektrownie wodne wykorzystują 16%
technicznego i około 23% ekonomicznego potencjału hydrotechnicznego kraju. Obecnie większość inwestycji dotyczy obiektów istniejących oraz budowy małych elektrowni wodnych o mocy <5 MW.
Elektrownie wodne zwiększają bezpieczeństwo energetyczne kraju. Mogą być szybkim źródłem mocy regulacyjnej umożliwiając optymalną pracę elektrowni konwencjonalnych, a także rozwój wykorzystania energii wiatrowej.
Obiekty wykorzystane przez energetykę wodną mającharakter wielofunkcyjny. Stanowią elementy ochrony przeciwpowodziowej, regulują stosunki wodne i stanowią często składnik infrastruktury drogowej.
Produkcja energii elektrycznej w elektrowni wodnej jest ekologicznie czysta.
![Page 4: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/4.jpg)
Wykorzystanie energii wodnej na świecie
Lp. Kraj
Udział elektrowni wodnych w prod. energii el. w %
Udział MEWw prod. energii el. w %
Stopień wyk. zasobów wodnych w %
1 Austria 70,0 9,3 72
2 Czechy i Słowacja 5,7 12,6 -
3 Francja 20,0 9,2 90
4 Japonia 12,0 23,4 90
5 Niemcy 4,0 7,3 80
6 Norwegia 98,0 - 84
7 Polska 2,7 0,7 12
8 Szwajcaria 61,0 - 90
9 Szwecja 40,0 - 65
10 U S A 9,5 4,8 49
![Page 5: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/5.jpg)
Zalety i Wady Inwestycji w MEW
Obowiązek zakupu wytworzonej w MEW energii elektrycznej. Producent energii z MEW uzyskuje zielony certyfikat, których obrót jest przeprowadzany na Towarowej Giełdzie Energii S.A.
Dotacja UE: (działanie 9.4 "Wytwarzanie energii ze źródeł odnawialnych„):Minimalna wartość projektu:10 mln zł, Max kwota wsparcia: 40 mln zł.
Wysokość dofinansowania, włącznie z przyłączami : od 30% do 70% kosztów kwalifikowanych.
Stosunkowo duży spadek rzek
Wysokie koszty inwestycyjne (7-8 mln zł za MEW o mocy 600 kW).
Skomplikowane i czasochłonne procedury administracyjno-prawne (kilka lat). Konieczne wnioski o wydanie decyzji o środowiskowych uwarunkowaniach. Uzyskanie decyzji jest konieczne dla otrzymania jakichkolwiek dalszych pozwoleń i decyzji administracyjno-prawnych. W ramach tego dokumentu może się okazaćkonieczne przeprowadzenie Oceny Oddziaływania na Środowisko.
![Page 6: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/6.jpg)
Specyfika MEW w Małopolsce
Stosunkowo duży spadek rzek
Możliwe wykorzystanie kanałów wylotowych do innych celów (np. tory kajakowe)
Możliwość wytworzenia systemu kaskadowego (lepsze wykorzystanie cieku wodnego)
Obecność wód przemysłowych (możliwośćzbudowania MEW)
![Page 7: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/7.jpg)
Budowa MEW
Generator
Turbina
Kanałderywacyjny
Kanałwylotowy
Dołączenie do sieci miejskiej
Jaz
Osadnik
sieć miejskaPrzepławka dla ryb
![Page 8: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/8.jpg)
Sposoby doprowadzania wody
Sposoby doprowadzenia wody do elektrowni wodnej
![Page 9: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/9.jpg)
Generatory: generator synchroniczny
Generator z jedną porą biegunów (szybkoobrotowy)
Generator z dwoma parami biegunów (wolnoobrotowy)
![Page 10: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/10.jpg)
Generatory: generator asynchroniczny
Układ tworzący wirujące pole magnetyczne
Wirnik klatkowy
Częstość obrotów wirnika < od częstości wirowania pola
silnik
Częstość obrotów wirnika > od częstości wirowania pola generator
![Page 11: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/11.jpg)
Generator asynchroniczny z kondensatorami
Połączenie generatora asynchronicznego z kondensatorami
Charakterystyka napięciowo-prądowa maszyny U(I0) w warunkach biegu jałowego i charakterystyka baterii kondensatorów Uc(I0), w jednostkach względnych.
0.0 0.1 0.2 0.3 0.40.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
nap
ięci
e ko
nden
sato
ra U
C/U
N
charakterystyka generatora
charakterystyka kondensatora
Nap
ięci
e ge
nera
tora
U/U
NPrąd biegu jałowego I0/IN
Proces samowzbudzenia generatora asynchronicznego z kondensatorami
![Page 12: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/12.jpg)
Generator asynchroniczny z kondensatorami
-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
C=41.2 F
C=39.0 F
C=43.4 F
C=34.8 FC=32.6 F
C=37.0 FU
(V)
Io (A)
generator asynchroniczny
T G
odbiornikIc
W
C
f=const
Io
1L
G
2L
3L
W
C
cI
T
Kompensacja mocy biernej generatora asynchronicznego współpracującego z siecią
Praca samodzielna generatora asynchronicznego z kondensatorami
![Page 13: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/13.jpg)
Turbiny
Pierwsza wzmianka o kole wodnym pochodzi z 80 r. p.n.e. z Pontu Azji Mniejszej. Młyny wodne z kołem podsiębiernym rozpowszechniły się w imperium rzymskim. Wydajniejsze koło wodne nasiębierne pojawiło się dopiero w V wieku n.e.
koło podsiębierne koło śródsiębierne koło nasiębierne
![Page 14: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/14.jpg)
Rodzaje turbin
Turbina Francisa
Turbina Kaplana
Turbina Peltona Turbina Banki-Michella
![Page 15: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/15.jpg)
Krajobraz małych elektrowni wodnych: Elektrownia Kościuszko
Elektrownia wodna na stopniu wodnym „Kościuszko” http://www.fund.pl/mew
![Page 16: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/16.jpg)
Elektrownia wodna na stopniu wodnym „Kościuszko” http://www.fund.pl/mew
Krajobraz małych elektrowni wodnych: Elektrownia Kościuszko
![Page 17: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/17.jpg)
Elektrownia wodna na stopniu wodnym „Kościuszko” http://www.fund.pl/mew
Krajobraz małych elektrowni wodnych: Elektrownia Kościuszko
![Page 18: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/18.jpg)
Turbina wodna
Turbina elektrowni wodnej na stopniu wodnym „Kościuszko”
Krajobraz małych elektrowni wodnych: Elektrownia Kościuszko
http
://w
ww
.fun
d.pl
/mew
![Page 19: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/19.jpg)
Wirnik turbiny w elektrowni wodnej na stopniu wodnym „Kościuszko”
Krajobraz małych elektrowni wodnych: Elektrownia Kościuszko
http
://w
ww
.fun
d.pl
/mew
![Page 20: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/20.jpg)
Elektrownia wodna na stopniu wodnym „Kościuszko” http://www.fund.pl/mew
Krajobraz małych elektrowni wodnych: Elektrownia Kościuszko
![Page 21: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/21.jpg)
Walory eksploatacyjne elektrowni na stopniu wodnym ”Kościuszko”
Elektrownia wodna na stopniu wodnym „Kościuszko” http://www.fund.pl/mew
Wyprodukowanie tej samej ilości energii w skali roku przez źródła zasilane paliwem stałym powoduje zanieczyszczenie pyłowo-gazowe w ilości:
»pyłu zawieszonego ogółem około 9,2 do 19,0[t] »dwutlenku siarki około 46,5 do 95,8[t] »tlenku węgla około 17,1 do 35,2[t] »dwutlenku węgla około 7,5 do 15,5[t] »tlenków azotu około 13,7 do 28,2[t] »sadzy około 6,2 do 12,7[t] »benzo(a)pirenu około 1,4 do 2,/8[t]
![Page 22: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/22.jpg)
Elektrownia kondensacyjna „Skawina”wraz z kanałem doprowadzającym wodę
Budowę elektrowni kondensacyjnej w Skawinie realizowano etapami i oddanie pełnej mocy 550 MW dokonano w 1961 r. obecnie 590MW
Maksymalny przepływ wody kanałem wynosi 24,5 m3/s
Doprowadzana woda do elektrowni stosowana jest głównie do chłodzenia skraplaczy turbin parowych
![Page 23: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/23.jpg)
Elektrownia wodna na stopniu wodnym „Łączany”. Stopień wodny dostarcza
wodę chłodzącą do elektrowni kondensacyjnej „Skawina”
Krajobraz małych elektrowni wodnych: Łączany
zzw-niedzica.com.pl/Łączany/otwarcie/foto
![Page 24: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/24.jpg)
Elektrownia „Skawina”doprowadzenie pary
4
1. – doprowadzenie wody 2. – stacja pomp3. – doprowadzenie wody do skraplacza4. – skraplacz-kondensator (część obwodu turbiny kondensacyjnej)5. – odprowadzenie i schładzanie wody ze skraplacza6. – doprowadzenie wody do elektrowni z upustem awaryjnym7. – elektrownia wodna8. – rzeka odpływowa
![Page 25: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/25.jpg)
Elektrownia wodna „Skawina II” na zrzucie wody chłodzącej
Krajobraz małych elektrowni wodnych: elektrownia „Skawina II”
![Page 26: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/26.jpg)
Elektrownia „Skawina II”parametry robocze
W okresie badanym 2005 do 2007 roku uzyskano:•średni przepływ z roku wahał się Qr = 16,8 – 17,9 m3/s,•uzyskiwana moc średnio Pśr = 940 – 1000 kW•średnio roczna uzyskana energia Eśr = 8255 MWhco stanowi 0,3 % globalnej produkcji Elektrowni Skawina•moce uzyskane przy sprawności turbiny ηt = 0,8•sprawności generatora ηg = 0,9•średnio roczny czas pracy Tśr= 8573 godz./rok
co stanowi 97,75% wykorzystania godzin kalendarzowych
![Page 27: Małe elektrownie wodne w Małopolsce](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020314/587614b51a28ab206f8b8aa3/html5/thumbnails/27.jpg)
Literatura
Liteatura:
1) Orlewski W., Siwek A.: Elektrownia wodna na przepływie wody użytkowej, Rynek energii Nr 6 (91) – 2010
2) Orlewski W.: Badanie pracy generatorowej maszyny asynchronicznej wzbudzanej kondensatorami, Maszyny Elektryczne: zeszyty problemowe 2009 nr 84
3) Orlewski W., Siwek A.: Małe elektrownie wodne, GLOBEnergia, 2006 [t.] 4
4) Siwek A., Orlewski W.: Krakowskie elektrownie wodne, Ogólnopolskie Forum Odnawialnych Źródeł Energii 2005, XI Konferencja Techniczno Naukowa, Warszawa 28-30 listopada 2005
5) Orlewski W.: Stabilizacja napięcia i częstotliwości generatora asynchronicznego pracującego na wydzieloną sieć, Ogólnopolskie Forum Odnawialnych Źródeł Energii 2000, VII Konferencja naukowo techniczna 4 – 6 grudnia 2000 r. Łódź
6) Folder Fundacji im. Księdza Siemaszki – Mała Elektrownia Wodna
7) 50 lat Elektrowni Rożnów. Wydanie Zew, Rożnów 1993