Prezentace Větrné elektrárny

Větrná elektrárna
vše o „NÍ“ a kolem „NÍ“
Hradec Králové, 27.1.2011
Ing. Jiří ŠPIČÁK
energetická koncepce ČR
konstrukci
VtE a okolí
www.csve.cz
Větrná elektrárna
GONDOLA
ROTOR
STROJOVNA
NATÁTÁČENÍ
GONDOLY
STOŽÁR
BETONOVÝ
ZÁKLAD
PŘIPOJENÍ
DO ROZVODNÉ
SÍTĚ
Typologie větrných elektráren
vztlakový
VtE
odporový
Principy rotoru => ODPOROVÝ
Typologie větrných elektráren
Vztlakový
VtE
Odporový
Savonius
Principy rotoru => VZTLAKOVÝ
Rovnice kontinuity
ρ .V .S = konst .
Bernoulliho rovnice
1
V
 p0

. .p
2  1  0
2

 1

 1

.
p0
 1

p0
V
 p0  p 


. . 
2   1 0  p0 
2
 1

VZTLAK
ODPOR
VZTLAK
V
ODPOR
www.csve.cz
L
L
L
Typologie větrných elektráren
Závětrná VtE
vodorovná osa
rotace
vztlakový
svislá osa
rotace
VtE
odporový
Návětrná VtE
Rotor Darrieus
Účinnost větrné elektrárny
1/3V
V
2/3V
Betzova účinnost => 56%
Rotorový list
Výpočty listu MKP
Výroba listů rotoru
Laminování do negativní formy
Laminování do negativní formy
Spojení polovin listu k sobě
Hotový list ve formě
Manipulace
Konečný nástřik povrchu
Automatizovaná výroba rotorových listů
Zalaminované šrouby pro spojení
Ochrana proti blesku
Tvarová shodnost - fotogrametrie
Test ochrany proti blesku
1484KV
Modální zkoušky listu
Statická zkouška listu
Testování pevnosti listů
Testování v USA
Párování listů
Velikost větrných elektráren
Enercon E 126 => 7,5MW – ø126m
Strojovna
G
Hlavní hřídel
Převodovka – Bosch Rexroth
Systém natáčení rotorových listů
Natáčení gonodoly
Snímání větru
Gondola
• Křivkové těleso
• Kolizní analýza
EMC
semistochaická komora
Stožár
Výroba ocelového skružovaného stožáru
Přeprava segmentu stožáru

Segment stožáru
Stavba tubusového stožáru
Příhradový stožár
Stožár z předepjatých betonových skořepin
Stožár z předepjatých betonových skořepin
Základová deska
Závěrečná montáž
Závěrečná montáž
Závěrečná montáž
Výkonová rovnic VtE
P=
1
.
2
 . V . cp . S
3
Výkon VE
P=
1
2
.
 . V3. cp .
3
1,225 kg/m
S
137 m 2
Výkon VtE dle průměru rotoru
Účinnost větrné elektrárny
G
Účinnost větrné elektrárny
V
Průměrný vertikální profil rychlosti větru
JE Dukovany
výška (m)
136m
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0
1
2
3
4
5
6
průměrná rychlost (m/s)
7
8
9
výška (m)
Průměrný vertikální profil rychlosti větru
JE Dukovany
7,2 m/s
160
Ø14090m => 2MW
15
ot/min => 4s/ot
120
2s
– horní x dolní úvrať
100
6,6 m/s
80
Ø60126m => 6MW
5 40ot/min => 12s/ot
5,8 m/s
6s20 – horní x dolní úvrať
Samostatné natáčení jednotlivých listů
0
0
1
2
3
4
5
6
průměrná rychlost (m/s)
7
8
9
Účinnost větrné elektrárny
G
V
účinnost
0,45
VESTAS – Dánsko
- Spolupráce frekvenčního měniče s asynchronním generátorem s krouţkovou kotvou
- Kaskádové zapojení
- Generátoru přímo připojen do elektrizační soustavy(přes NN/VN transformátor) a rotor
generátoru je napájen z frekvenčního měniče
- Chod zařízení je zabezpečován multiprocesorově
- Pro omezení proudových rázu je vyuţito přepínání Y-D
ENERCON – Německo
- Prstencový synchronní generátor s velkým počtem pólpárů a malými otáčkami
- bez přímého napojení na síť
- Výstupní napětí a frekvence generátoru se mění s rychlostí a jsou přes usměrňovač
a střídač vedeny do distribuční soustavy
- Parametry sítě sledovány na nízké straně a to mezi střídačem a transformátorem
WIKOV – Česká republika
- Synchronní generátor s přímým připojením na síť (6,3kV)
- Odpadá nutnost frekvenční měničů a silnoproudé elektroniky
- systém osazen převodovkou s variátorem
- plynulá změna převodového poměru - => konstantní otáčky G 1500ot/min
0,45
.
0,95
.
0,98
= 0,42
Větrné podmínky
ÚFA AV ČR – Ústav fyziky atmosféry akademie věd ČR
Větrné mapy
Měření rychlosti větru
Umístění VtE v prostoru
Chci mít svoji VE
–
–
–
–
–
–
Větrné podmínky dané lokality
Přípojka do rozvodné sítě
Hlukové poměry
Půda
Majetkové poměry
Stavební povolení
Stavební povolení
Projekt
Dotčené strany
•Obec, na jejímţ katastru stavba stojí
•Majitelé všech pozemků, které přiléhají k VtE
•Odbor ţivotního prostředí (v místě, kraj)
•Hygiena
•Hasičský sbor
•Český telecom
•JMP – Jihomoravská plynárenská
•JME – Jihomoravská energetika
•VaK – Vodovody a kanalizace
•Mobilní operátoři – Vodafone, T-mobile, O2
•ÚCL – úřad pro civilní letectví
•Armáda ČR
•Vojenské letectvo
Ekonomická návratnost
2MW x 365dní x 24 hod = 17 520 MWh
Kapacitní faktor
30 %
5256 MWh/rok
výkupní cena
2340 Kč/MWh x 5256 MWh = 12 299 040 Kč/rok
Cena VtE - 70 mil. Kč
Cena beton. základu - 7 mil. Kč
Cena transformátoru - 1,2 mil. Kč
Cena el. vedení 22kV
zemí - 3mil. Kč / km
vzduchem - 1,5mil. Kč / km
Celkem VtE cca 100 mil. Kč
(zjednodušeně)
100 mil Kč / 12,29mil Kč/rok = 8,1 roků
Realita: 11 – 14 let
- 5 let projektová část - pojištění
- úvěr
- provoz
EIA
ENVIRONMENTAL IMPACT ASSESMENT
proces hodnocení vlivu na životní prostředí
• Zásah do fauny a flóry
• Hlukové zatížení okolí
• Zásah do krajinného rázu
Hlukové zatížení okolí
Hluková studie
•
•
•
intenzita hluku
tónalita
směrovost
•
•
ČSN-EN
40 dB pro celodenní provoz
Krajinný ráz
Krajinný ráz
Viditelnost v krajině
Ptactvo
První studie o ptactvu 1989 Holandsko
Studie říkají => vyšší VtE představují niţší riziko
kolize v USA
Ptactvo
POZOR
NA VYTRŢENÉ INFORMACE Z KONTEXTU!!!!
KOLIK PTÁKŮ ZAHYNE Z DŮVODU
AUTA, BUDOVY, PROSKLENÉ PLOCHY ???
Materiály Moravského ornitologického spolku uvádějí, ţe podle výzkumu německých
ornitologů zahynou na běţném metru průhledné protihlukové stěny aţ dva ptáci ročně.
Ptactvo
Luňák červený
- hlavně v Německu, kde je jich velká populace
- má zvláštní zálibu prolétávat diskem rotoru
Orel mořský
- v roce 2006 úhyn v Německu z důvodu:
VtE – 24 ks
Vlaky – 120 ks
10 let, 100 VtE a pak najdete mrtvého orla
Ptactvo
Netopýři
- 0 – 2 netopýři / rok
- biologicky nevýznamné říkají sami ornitologové
Tetřívek obecný
- kvůli hluku VtE se neslyší
- je to chytrý pták a tak se posune o cca 200m
Námraza na větrné elektrárně
www.csve.cz
Kapacita přenosové soustavy
–
–
–
Silně koncentrované výroba z VtE v jedné oblasti a
nedostatečná poptávka po elektrické energii v daném místě
Nutnost transportu energie na velké vzdálenosti
Zahlcení VN a VVN
Řešení:
- Výstavba nových rozvodných sítí - zdlouhavý proces
Kapacita přenosové soustavy
Ohrožení stability elektrické sítě
–
souvisí s bilancí mezi výrobou a spotřebou elektrické energie
–
Na základě povětrnostních podmínek dochází ke kolísání
výroby elektrické energie
Toto kolísání se musí kompenzovat klasickými zdroji
–
Řešení:
–
–
–
Predikce výroby el. Energie => předpověď větru 48hodin
předem
Když známe výrobu z větru předem, můžeme mixem
ostatních zdrojů toto kolísání pokrýt
V nouzových případech lze VtE okamžitě odpojit od sítě
Denní spotřeba ee v ČR – dny maxima
Zálohování VE
Domácnost 4 x 1,5 kW = 6 kW
VE o výkonu 1,5 MW
250 domácností
1000 obyvatel
V roce 2009 instalovaný výkon VtE v ČR 180MW
Celkový instalovaný výkon v ČR
V roce 2009 instalovaný výkon VtE v SRN 25.000MW
Do ČR se vozí opotřebované VtE …
• Český člověk je vynalézavý …
• Do roku cca 2000 byla dotační politika
„Dáme ti peníze na stavbu VtE…“
• Od roku cca 2000 byla dotační politika
„Dáme ti dotace formou zvýhodněné
výkupní ceny elektrické energie“
Nutí kupovat nejnovější VtE
(nejvýkonnější, neefektivnější)
Sociálně-geografická analýza
Pozitivní vliv na krajinu
• VtE jako pozitivní estetický zážitek v krajině
• Orientace
• Čitelnost krajiny, která postrádá dominantu
– VtE se stává vizuálním podnětem krajiny, ke kterému
se pak vracíme
Cena elektřiny - podpora OZE
Tvorba výsledné ceny elektrické
energie v roce 2008
Zdroj: MPO
RUSKO
Děkuji Vám za pozornost
Ing. Jiří ŠPIČÁK
[email protected]