new studij: kemijsko inženjerstvo (v semestar) · 2014. 11. 18. · statistika iskorištenosti...

ENERGETIKA

Studij: Kemijsko inženjerstvo (V semestar)

doc. dr. sc. Igor Sutlović

Fakultet kemijskog inFakultet kemijskog inžženjerstva i tehnologijeenjerstva i tehnologije

Zavod za termodinamiku, strojarstvo i energetikuZavod za termodinamiku, strojarstvo i energetiku

Statistika iskorištenosti hidropotencijala za proizvodnju električne energije u Svijetu (izvor RISE)

U 1994. električna energija proizvedena u hidroenergetskimpostrojenjima predstavljala je 2% potrošnje primarne energije, a u 2004 računice govore o gotovo 6%.U 2004. u Svijetu je instalirano oko 740 GW kapaciteta koji proizvode 2,750TWh (2.75 x 1012 kWh) električne energije godišnje što čini 16% ukupne svjetske proizvodnje električne energijeHidroenergetska postrojenja proizvode barem 50% električne energije u 66 zemalja, i barem 90% u 24 zemlje.Procjenjuje se da je do sada iskorišteno svega 32% svjetskog ekonomičnog hidropotencijala.

Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zavod za termodinamiku, strojarstvo i energetiku

Energetika, doc. dr. sc Igor Sutlović


Polovina ukupnih hidroenergetskih kapaciteta u SAD-u nalazi se u tri države (Washington, California i Oregon) s udjelom Washingtona od 27%.


Povijest ovog područja vezana je uz Nikolu Teslu




Da bismo proizveli struju iskorištenjem hidropotencijalatrebamo ekonomski isplativu količinu vode koja posjeduje potencijalnu i/ili kinetičku energije

Pretvorba potencijalne i/ili kinetičke energije vode u električnu odvija se u hidroenergetskom postrojenju koje se naziva hidroelektrana.


Općenita shema hidroelektrane



Osnova svake hidroelektrane je vodna turbina

Vrsta turbine odabire se ovisno o:raspoloživoj razlici visina između najviše i najniže točke vodotoka, mjereno na slobodnoj površini.raspoloživom protoku vode


Osnovni tipovi vodnih turbina su:Pelton,Francis iKaplan

Turbina je stroj koji oduzima energiju vodi (Bernoullijeva j.) odn. u turbini se potencijalna i/ili kinetička energija fluida pretvara u mehanički rad


Odabir vrste turbine ovisno o visini i protoku



Pelton turbina koristi se za velike visine i manje protoke


Radno kolo Peltonturbine je čisto akcijsko tj. koristi samo kinetičku energiju mlaza. Radno kolo dok radi nije potopljeno pod vodom


Shema postrojenja s Pelton turbinom



Shema hidroenergetskog postrojenja s Francis turbinomFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zavod za termodinamiku, strojarstvo i energetiku


1

2

Kako ćemo izračunati snagu turbine?

Postavljanjem modificirane Bernoullijeve jednadžbe između 1. i 2.

fmf2

222

t1

211 hhz

g2v

gp

hzg2v

gp ∑∑ +++

⋅+

⋅ρ=−+

⋅+

⋅ρ

g2v

DLh

2

f ⋅⋅⋅λ=∑ Linijski gubici

∑∑ ⋅⋅=

i

2

ifm g2vKh Lokalni gubici



Detaljnija shema strojanice – Francisturbina spojena s generatorom


Rotor Francis turbine, zajedno sa spiralnim kanalom potopljen je u vodi (za razliku od Pelton turbine), gornja i donja strana lopatice nalazi se na različitim tlakovima.


Shema hidroenergetskog postrojenja s Kaplan turbinom



Presjek postrojenja s Kaplan turbinom


Kaplan turbina koristi se za male padove i velike protoke


Vertikalni presjek postrojenja s Kaplanturbinom



Cijevne turbine


Radi se o Kaplanturbini koja je montirana horizontalno – koristi se za male padove –ravničarske rijeke


Vrste hidroelektranaVrste hidroelektrana

Prema naPrema naččinu koriinu korišštenja vode, odnosno tenja vode, odnosno regulacije protoka hidroelektrane se dijele na:regulacije protoka hidroelektrane se dijele na:protoprotoččnene -- kod kojih se snaga vode se iskorikod kojih se snaga vode se iskorišštava tava kako ona dotjekako ona dotječče e akumulacijske akumulacijske -- kod kojih se dio vode prikuplja kod kojih se dio vode prikuplja (akumulira) kako bi se mogao koristiti kada je (akumulira) kako bi se mogao koristiti kada je potrebnijepotrebnijereverzibilne ili crpnoreverzibilne ili crpno--akumulacijske akumulacijske –– proizvodi el. proizvodi el. energiju u vrijeme vienergiju u vrijeme višše tarife, a u vrijeme nie tarife, a u vrijeme nižže tarife e tarife pumpa vodu u akumulacijupumpa vodu u akumulaciju



Prema udaljenosti strojarnice od brane hidroelektrane Prema udaljenosti strojarnice od brane hidroelektrane se dijele na:se dijele na:

PribranskePribranske hidroelektrane hidroelektrane -- čija je strojarnica ija je strojarnica smjesmješštena neposredno uz branu, najtena neposredno uz branu, najčeeššćće ispod nje e ispod nje Derivacijske hidroelektrane Derivacijske hidroelektrane -- čija je strojarnica ija je strojarnica smjesmješštena podalje od branetena podalje od brane

Strojarnica je građevina u kojoj su smjeStrojarnica je građevina u kojoj su smješštene turbine, tene turbine, generatori te svi potrebni upravljageneratori te svi potrebni upravljački i razni pomoki i razni pomoććni ni uređajiuređaji



Danas je u Hrvatskoj u pogonu 25 hidroelektrana, Danas je u Hrvatskoj u pogonu 25 hidroelektrana, akumulacijskog i protoakumulacijskog i protoččnog tipa, anog tipa, a raspoređene su u tri raspoređene su u tri proizvodna podruproizvodna područčjaja--Sjever, Zapad i Jug (HE Dubrovnik Sjever, Zapad i Jug (HE Dubrovnik je samostalni pogon).je samostalni pogon).

Hrvatska više od pola (52%) električne energije dobiva iz hidroelektrana.



Slika 1. Položaj postojećih velikih HE u Hrvatskoj



Male hidroelektrane


Male hidroelektrane po svojim konstrukcijskim značajkama vrlo su slične onim velikim

Posebnost su im manje snage, ispod 5 MW, pa se koriste za male padove i/ili male protoke

Cijena električne energije proizvedene u postrojenjima male snage i kapaciteta osjetno je viša nego u onima velike snage

Posebno su pogodne za opskrbu el. energijom udaljenijih područja, povisuju kvalitetu opskrbe na krajevima mreže


Gdje se mogu postaviti male hidroelektrane?


Gotovo posvuda!


Još jedan primjer dobrog uklapanja u okoliš (izvor Ossberger).



Interesentna tehnička rješenja (smart solution) - Cink turbine (Češka)


Jednostavna konstrukcija –niži investicijski troškovi


Po čemu su posebne ove turbine?


Horizontalni dovod vodeVertikalni dovod vode

Rotorske lopatice izrađene su od lima što izvedbu čini jeftinijom


Cink turbine imaju jednostavnu regulaciju protoka odn. snage.(veći protok – veća snaga turbine)


Sve ima svoju cijenu:Cijena jednostavnije konstrukcije je u nižoj učinkovitosti (niži η) turbine.


Slika rotora Cink turbine



Područje primjene. Cink vs. Kaplan.


Može se ugraditi i vodovodne kanale i sl.


new studij: kemijsko inženjerstvo (v semestar) · 2014. 11. 18. · statistika iskorištenosti...

Documents