ELEKTROWNIE WODNE - zgora.pios.gov.pl · TURBINA SPAD H, m n s obr/min PELTONA 300-2000 2-35...

ELEKTROWNIE

WODNE

PODSTAWOWE PODZESPOŁY ELEKTROWNI WODNYCH

Zwierciadło wody górnej w elektrowni:

- z zaporą: zwierciadło wody przy zaporze,

- z kanałem: przy budynku elektrowni,

- z rurociągiem ciśnieniowym: na wlocie do rurociągu.

Zwierciadło wody dolnej w elektrowni:

- na wylocie wody z rury turbiny.

Spadek rzeki s jest ilorazem różnicy ∆H rzędnych (wysokości) zwierciadła

w dwóch przekrojach rzeki do odległości L pomiędzy tymi przekrojami:

S = ∆H / L

Budowa elektrowni jest opłacalna przy minimalnym spadku rzeki równym

1m na długości 1 km. Na rzece górskiej można zbudować elektrownię

z rurociągiem ciśnieniowym dla s > 15.

ELEKTROWNIE WODNE

Wynalazek żarówki Swana – włókno węglowe otrzymane z papieru

w bańce szklanej z niedoskonałą próżnią. W 1860r; po sporach

o prawa do wynalazku Swan i Edison utworzyli w Londynie wspólną

firmę

• 22 marca 1880r. – pierwsza

elektrownia wodna w Grand

Rapids w stanie Michiungen

wykonana przez Electric Light

and Power Co. (zasilano

napięciem stałym 16 lamp

lukowych),

• w Europie w 1881 w Anglii

z generatorem wyproduko-

wanym przez Simensa.

NAJWIĘKSZA ELEKTROWNIA WODNA XIX w. - NIAGARA

1880…- Tomas Alva Edison wprowadza

system zasilania prądem stałym wada:

brak możliwości przesyłania energii na

dalsze odległości.

George Westinghouse – propaguje prąd

zmienny; Nikola Tesla kończy współpracę

z Edisonem i rozwija m.in. prądy zmienne

współpracując z Westinghausem.

Decydujący fakt: zdecydowano że

elektrownia wodna na Niagarze będzie

elektrownią prądu zmiennego.

25.08.1895 – 10 turbin z generatorami

o łącznej mocy 50 tyś KM.

Zdemontowana w 1961 r.

NAJWIĘKSZA INWESTYCJA

ENERGETYCZNA XIXTurbiny dla elektrowni wodnej przy wodospadzie

Niagara w czasie montażu

- Pierwsza elektrownia przepływowa,

- Budowa:1895-1899r.

- Turbiny Francisa o mocy 800-1200 KM,

8 generatorów 3-fazowych o napięciu

6800 V i f = 50 Hz, 12 generatorów prądu

stałego o napięciach od 100-1800 V.

- 1899r – wydanie koncesji na użytkowanie

przez okres 90lat,

- Wytwarzała energię elektryczną do

27 lipca 2010r.

- Budowa nowej zlokalizowanej – 130 m

w górę rzeki.

Montaż generatorów prowadził Michał

Doliwo-Dobrowski

Rozebrana!

NAJWIĘSZA ELEKTROWNIA WODNA EUROPY XIX w.

RHEINFELDEN

ZAPORA ITAIPU

NA RZECE PARANA

Moc: 24000 MW

Długość zapory - 8 km

Dane techniczne:

- długość zapory: 2335m ,

- wysokość zapory: 185 m,

- średnia szerokość:1,2 km

( 2-krotnie więcej niż

obecna szerokość rzeki)

piętrząca wodę do: 175m ,

- długość sztucznego

zbiornika: 630 km,

- głębokość sztucznego

zbiornika: > 75m (130 m),

- powierzchnia sztucznego

zbiornika: 60 tyś. ha

32 generatory po 700 MW każdy, koszt tamy ok. 37 mld dolarów,

przesiedlono 1,4 mln ludzi, spad maksymalny: 175 m, 1200 zatopionych

miejscowości, protesty ekologów, długośc zbiornika 670 km.

ZAPORA TRZECH PRZEŁOMÓW

ENERGIA PŁYWÓW

Portugalia – Póvoa de Varzim: 2006 r.

Projekt „pelamis” – „wąż morski”;

3 węże o długości 120 m, zacumowane

5 km od brzegu – moc 2,2 MW

Opatentowano ok. 50 różnych

rozwiązań elektrowni pływowych

Źródło: T. Z. Leszczyński: Hydroenergetyka w Unii Europejskiej, Biuletyn URE, 6/2009

POTENCJAŁ I WYKORZYSTANIE ENERGII RZEK NA ŚWIECIE

7

Moc zainstalowana w hydroenergetyce - ok. 945 GW.

ELEKTROWNIE WODNE W POLSCE

– TROCHĘ HISTORII

- okres międzywojenny: 12 elektrowni,

- łączna moc: 18 MW,

- największa w Gródku – 3,9 MW, zasilała Gdynię,

- lata 30 – te: rozpoczęto budowę EW na Dunajcu, Sole i Sanie – przerwane z powodu II wojny światowej,

- po wojnie w Polsce znajdowało się kilkadziesiąt hydroelektrowni w tym Pilchowice i Dychów,

- lata 60 – te: uruchomiona EW w Kornowie, Myczkowcach, Dębnie, Solinie, Tresnej, Żydowie i Włocławku,

- w następnych latach: Żarnowiec, Nidzica oraz Porąbka – Żar.

7

POTENCJAŁ HYDROENERGETYCZNY POLSKI

- teoretyczny, uwzględniający wszystkie możliwe spadki, równy ok. 23 TWh/rok,

- techniczny, możliwy do zagospodarowania przy obecnym poziomie techniki,

równy ok. 12 TWh/rok

- ekonomiczny, możliwy do zagospodarowania przy rozsądnej stopie zwrotu,

równy ok. 8 TWh/rok

Elektrownie wodne w Polsce wykorzystują :

- ok. 16% potencjału technicznego,

- ok. 23% potencjału ekonomicznego.

ELEKTROWNIE WODNE - PODZIAŁ

Ze względu na:

- moc

- duże;

- małe; graniczna wartość 5 MW (w USA – 15 MW),

- sposób współpracy z systemem elektroenergetycznym:

- podstawowa; czas pracy > 5000 h/rok,

- podszczytowa; od 5000 do 2000 h/rok,

- szczytowa; do 2000 h/rok,

- możliwość magazynowania wody:

- przepływowa,

- zbiornikowa,

- wysokość spadu:

- niskospadowe; o różnicy poziomów mniejszej niż 15 m,

- o średnim spadzie: od 15 do 50 m,

- o wysokim spadzie – od 50 m.

TURBINY WODNE

Podstawowe parametry:

- moc P ; kW, MW

- prędkość obrotowa n ; obr./min.

- spad H ; m

- wyróżnik szybkobieżności ns ; obr./min.

ns – prędkość obrotowa miernika turbiny oddającej moc P = 736 W przy spadzie

H = 1 m;

4/5

36,1

H

Pns

TURBINASPAD

H, m

ns

obr/min

PELTONA 300-2000 2-35

FRANCISA 50-500 50-450

KAPLANA 3-80 300-1000

WIRNIK TURBINY PELTONA

Źródło: Wikipedia C.

16

KIEROWNICE STRUMIENI WODY W TURBINE PELTONA

TURBINA FRANCISA

http://pl.wikipedia.org/wiki/Plik:Francis_Turbine_Low_flow.jpg19

TURBINA FRANCISA W TRAKCIE MONTAŻU

TURBINA KAPLANA

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kaplan-Rohrturbine_

ŁOPATKI TURBINY KAPLANA

25

Zasoby hydroenergetyczne Polski szacuje się na 13,7 TWh rocznie,

z czego:

45,3% przypada na Wisłę,

43,6% na dorzecza Wisły i Odry,

9,8% na Odrę,

1,8% na rzeki Pomorza.

Elektrownie na rzekach pomorskich zapewniały przed II wojną

światową energię elektryczną portowi morskiemu w Gdyni, Kartuzom

oraz Gdańskowi i jego okolicom, co daje wyobrażenie jak duży

potencjał mają elektrownie wodne.

Obecnie Polska wykorzystuje swoje zasoby hydroenergetyczne

jedynie w 12%, co stanowi 7,3% mocy zainstalowanej w krajowym

systemie elektroenergetycznym.

ZASOBY HYDROENERGETYCZNE POLSKI


Zasoby hydroenergetyczne możliwe do wykorzystania:

ok. 13,7 TWh / rok

w tym z małych elektrowni wodnych (MEW):

ok. 1,6 GWh / rok

Realny potencjał ekonomiczny: ok. 5 TWh / rok

ELEKTROWNIE WODNE

Moc zainstalowana: 944,1 MW

Energia wytworzona: 1,616 TWh

(na podstawie świadectw pochodzenia)

* Źródło: URE


28

NAJWIĘKSZE ELEKTROWNIE WODNE w POLSCE

E W MOC, MW TURBINY* TYP EW**ROK

URUCHOMIENIA

ŻARNOWIEC 716 4R SP 1982

PORĄBKA - ŻAR 550 4R SP 1979

SOLINA 200 2R+2F ZP 1969

WŁOCŁAWEK 160 6K P 1969

ŻYDOWO 150 2R+1F SP 1971

CZORSZTYN 100 - ZP 2002

DYCHÓW 80 3K+4P ZP 1951

ROŻNÓW 56 4K Z 1942

KORONOWO 26 2K Z 1960

TRESNA 21 2K Z 1966

DĘBIE 20 4K P 1963

PORĄBKA 12,6 2K+1F Z 1954

*) K- Kaplan, F- Francis, R- odwracalna, P- oddzielna pompa śmigłowa

**) SP- szczytowo – pompowa, P- przepływowa, Z- zbiornikowa, ZP- zbiornikowo – pompowa

EW ŻARNOWIEC

Największa E.W. szczytowo – pompowa: 716 MW

- cztery turbiny Francisa:

- praca generatorowa: 4x179 MW,

- zakres regulacji: od 60 do 716 MW,

- praca pompowa: 4x210 MW

- roczna praca ok. 18 000 godz.

- dwukrotne uruchamianie w ciągu doby:

ok. 3000 rozruchów w ciągu roku,

- zbiornik górny: 122 ha, pojemność

13,6 mln m3 wody,

- napełnianie zbiornika wodą 6,5 godz.

- zbiornik dolny: Jezioro Żarnowieckie

Widok z szybowca

Źródło: W-C

ELEKTROWNIA PORĄBKA - ŻAR

-rok uruchomienia: 1979

-cztery hydrozespołyodwracalne:4x125 MW dla pracy

turbinowej,4x 135 MW dla pracy

pompowej,

-dolny zbiornik:Jezioro Miedzybrodzkie –

318 m. n.p.m.,-górny zbiornik-750m. n.p.m.,

-maszynownia w haliwydrążonej we wnętrzu góry,

-czas pompowania 5,5 godz. ,-czas pracy generacyjnej –

4 godz.,-sprawność 75%.

ZEW SOLINA - MYCZKOWCE

Moc elektrowni: 200 MW

Dwa turbozespoły generacyjne

Dwa zespoły generacyjno –pompowe

Pełny zbiornik pozwala na pracę

w ciągu 5 – 6 godzin

Budowa: 1961 – 68, modernizacja w 2003 r.

Spiętrzenie wody: 60 m

Pojemność zbiornika: 474 mln m3

Powierzchnia: 21 km2

EW we WŁOCŁAWKU na WIŚLE

Budowa: 1970 r.

Spad: 8,5 m

Moc nominalna: 160,2 MW

- 6 hydrozespołów

- turbiny Kaplana

- przełyk: 2190 m3/s

Źródło: EW Włocławek34

E. W. DYCHÓW

- moc zainstalowana: 80 MW,

- spad nominalny: (24,2 – 29,8)m,

- energia elektryczna wytworzona

w ciągu roku: 80 GWh.

3 turbiny Kaplana o mocy:

2 x 26,1 MW

1 x 27,3 MW

3 pompy o wydajności 16 m3/s,

każda o wysokości podnoszenia

wody 28 m.

EW CZORSZTYN - NIDZICA

- początek 1905 r. pierwsza dokumentacja sztucznego zbiornika,

- 1919 r. – plany budowy zapory konsultuje G. Narutowicz

(twórca kilku takich projektów w Szwajcarii),

- po 1934 r. budowa zapory w Rożnowie,

- 1939 r. gotowa dokumentacja dla zapory w Nidzicy,

- 1970 – 1997 r. budowa zapory w atmosferze protestów społecznych:

- długość tamy 404 m., wysokość 60m.,

- moc turbin: ok. 100 MW (Nidzica – 92 MW, Sromowce Wyżne - 2 MW,

Łączany – 2,5 MW, Smolice 2 MW),

- spad wody: (3,4 – 10,3) m.

Źródło; http://www.zzw-niedzica.com.pl/


Mieści on 232 mln m³ wody, powierzchnia zalewu to 1226 ha, a jego głębokość przed

zaporą w normalnych warunkach wynosi 42 m. Zapora w Niedzicy jest najwyższą w

Polsce zaporą ziemną z centralnym uszczelnieniem glinowym. Wysokość zapory: 56 m,

długość: 404 m. Zbudowana została z wykorzystaniem 1,7 mln m³ miejscowego żwiru.

Poniżej zapory znajduje się elektrownia wodna wyposażona w 2 turbiny odwracalne o

mocy nominalnej 2 x 46 MW. Waga jednego hydrozespołu - turbiny wraz z generatorem

wynosi 250 t. Budynek elektrowni o kubaturze 171 tys. m³ jest posadowiony 40 m pod

ziemią - posiada 7 kondygnacji. Woda doprowadzona jest ze zbiornika do elektrowni

dwoma wydrążonymi w skale sztolniami o średnicy 7 m


ELEKTROWNIA PORĄBKA

budowa:

1928 – 1937 ,

wysokość zapory:

37,3 m,

długość: 260 m,

dwa hydrozespoły

Kaplana: 6,1 MW,

MEW - MAŁE ELEKTROWNIE WODNE

- w Polsce - ok. 700, w tym ok. 600 prywatnych

- co roku powstaje kilkanaście nowych lub odbudowywanych

- przed II wojną światową było ok. 8000 instalacji wodnych,

aktualnie większość w ruinie,

- potencjał rzek wykorzystywany w ok. 40% (w Niemczech – ok. 90%)

KOSZTY:

- budowa MEW o mocy 500 kW kosztuje 8-10 mln zł,

- zwrot kapitału następuje po 8-9 latach.

POWSTAŁO:

TOWARZYSTWO ROZWOJU MAŁYCH ELEKTROWNI WODNYCH – 350 członków.

43

http://www.mew.pl/

M.E.W. W POLSCE

M.E.W. BYDGOSZCZ

M.E.W. BYDGOSZCZ - 600 kW

46

http://www.ely.pg.gda.pl/~zkusto/Energia_odnawialna/Prace_studenckie/

MEW WODNA STRUGA NA RZECE SŁUPIA

Turbina Peltona, generator o mocy

250 kW, przełyk 2,5 m3/s

MEW GAŁĄŹNA MAŁA NA SŁUPI

Moc: 4,16 MW,

5 turbin Francisa

http://www.ely.pg.gda.pl/~zkusto/Energia_odnawialna/Prace_studenckie/

MEW Klonówka

Małe Elektrownie Wodne s.c.

J.M.P. Kujawscy

ul. Wiejska 8

83-400 Kościerzyna

Turbina Kaplana;

średnica wirnika 1300 mm, spad

2,1 m,

moc 110 kW

Turbina Kaplana;

TK4-900 produkcji MEW Kościerzyna

średnica wirnika 1300 mm;

spad 2,1 m;

moc 110 kW


J.M.P. Kujawscy

ul. Wiejska 8

83-400 Kościerzyna

MEW Chwarszczany

MEW Nowa BystrzycaTK4S-500 produkcji MEW Kościerzyna


J.M.P. Kujawscy

ul. Wiejska 8

83-400 Kościerzyna

„Kaplan w spirali”

średnica 500 mm

MEW Nowa Wieś RzecznaTurbina TK4-650 produkcji MEW Kościerzyna


J.M.P. Kujawscy

ul. Wiejska 8

83-400 Kościerzyna

Spadek 4,6 m;

moc 55kW



J.M.P. Kujawscy

ul. Wiejska 8

83-400 Kościerzyna

MEW W POLSCE

Ile jeszcze w Polsce jest takich obiektów?

49

RzekaPotencjał

teoretyczny

Potencjał

techniczny

Odra Środkowa 1045 596

Bóbr 591 320

Kwisa 138 45

Nysa Łużycka 345 351

Warta 1032 351

Gwda 91 43

Drawa 79 43

Pozostałe 338 70

RAZEM 3659 1544

POTENCJAŁ ENERGETYCZNY

ELEKTROWNI WODNYCH

w WOJEWÓDZTWIE LUBUSKIM,

GWh/rok

EW – PODSUMOWANIE:

- przetwarzają naturalne zasoby energetyczne przyrody z największą,

w porównaniu z innymi elektrowniami sprawnością ( do ok. 90%),

- w czasie eksploatacji w minimalny sposób wpływają na środowisko,

- posiadają dobre właściwości dynamiczne: osiągnięcie pełnego obciążenia

wymaga niewielkiego czasu,

- małe zużycie energii na potrzeby własne – ok. 1% w porównaniu z (6-8)%

w elektrowniach kondensacyjnych,

- eksploatacja w ciągłym ruchu wymaga minimalnej liczby pracowników

(często MEW są bezobsługowe)

Popularna nazwa choroby: syndrom MEW;

Grupy ryzyka: zachorować może każdy, niezależnie od statusu społecznego,

zamożności czy stanu zdrowia;

Sposób zakażenia: nieznany, choroba pojawia się nagle;

Objawy: organizm w stanie euforii, chory przemierza setki kilometrów w

poszukiwaniu rzek, zaobserwowano, że na widok zrujnowanych młynów skacze

mu ciśnienie, przeczesuje nadbrzeżne chaszcze, grzebie w błocie, niekiedy

chorobie towarzyszy bezsenność,

charakterystyczne - osoba zakażona szuka innych chorych;

Historia: zarazę skutecznie zwalczano do końca lat pięćdziesiątych dzięki

rewolucji socjalistycznej połączonej z elektryfikacją, jednak w ostatnich

kilkunastu latach powstało ponad trzysta ognisk zarazy;

Przebieg: w stadium początkowym - intensywne kontakty z urzędnikami,

w stadium zaawansowanym - lekkomyślne zaciąganie wysokich kredytów; chorzy

kupują za nie duże transformatory, silniki elektryczne i coś na kształt śrub

okrętowych; cieszą się jak dzieci, gdy pada deszcz;

Leczenie: czasami podejmują się go urzędnicy, znany jest przypadek

sześcioletniej bezskutecznej terapii (pacjentowi udało się jednak załatwić

wszystkie formalności); ozdrowienie jest możliwe dopiero wtedy, gdy zakażony

zacznie przerabiać energię wodną na elektryczną;

Nawroty: możliwe, w niektórych przypadkach bardzo częste;

Naukowa nazwa choroby: syndrom Małej Elektrowni Wodnej

ELEKTROWNIE WODNE - zgora.pios.gov.pl · TURBINA SPAD H, m n s obr/min PELTONA 300-2000 2-35...

Documents

Transcript of ELEKTROWNIE WODNE - zgora.pios.gov.pl · TURBINA SPAD H, m n s obr/min PELTONA 300-2000 2-35...