Elektroenergetika

1. Elektroenergetika Martina Farkasová I.ročník PřF Ch-Bi

2. Obsah • Základní elektroenergetické pojmy • Výroba elektrické energie v elektrárnách • Bilance výroby a spotřeby el. energie • Druhy elektráren a jejich schémata

3. Základní elektroenergetické pojmy • Elektrizační soustava- Soubor zařízení pro výrobu, přenos a spotřebu elektrické energie. Může být provozována samostatně nebo jako část propojené elektrizační soustavy. • Elektrická síť - Souhrn vedení a stanic téhož napětí galvanicky propojených, sloužících pro přenos a rozvod elektrické energie. • Nadřazená síť - Část elektrizační soustavy, která má z hlediska provozu větší důležitost než ostatní části, které napájí a jsou zpravidla nižšího napětí. • Přenosová síť - Část elektrizační soustavy, tvořící přenosovou cestu pro napájení velkých stanic nebo uzlů. • Rozvodná (distribuční) síť - Část elektrizační soustavy sloužící pro dodávku el. energie odběratelům.

4. Základní elektroenergetické pojmy • Instalovaný příkon - Součet všech jmenovitých příkonů připojených nebo připojitelných spotřebičů. • Instalovaný výkon - Součet všech jmenovitých výkonů výrobních jednotek připojených nebo připojitelných do elektrizační soustavy. • Pohotový výkon - Součet všech jmenovitých výkonů provozuschopných výrobních jednotek (instalovaný výkon zmenšený o výkony jednotek mimo provoz – opravy, havárie). • Diagram zatížení - Znázorňuje průběh výkonu (příkonu) na čase: roční (8760 hodin), měsíční (720 hodin), týdenní (168 hodin), denní (24 hodin). Množství spotřebované energie je úměrné ploše diagramu: • Maximální zatížení - Maximální příkon odebíraný nepřetržitě po dobu 15 minut za sledované období.

5. Základní elektroenergetické pojmy • Střední zatížení - Průměrný příkon ve sledovaném období, kterým bychom odebrali stejné množství energie: • Minimální zatížení - Minimální příkon odebíraný nepřetržitě po dobu 15 minut za sledované období. • Základní zatížení - Oblast diagramu pod minimálním zatížením. • Pološpičkové zatížení - Oblast diagramu mezi min. a středním zatížením. • Špičkové zatížení - Oblast diagramu nad středním zatížením. • Doba využití maxima - Čas, za který bychom při odebíraném Pmax odebrali energii jako při časově proměnném odběru v daném období:

6. Základní elektroenergetické pojmy • Doba plných ztrát - Je čas, za který maximální odebíraný proud způsobí stejné ztráty jako časově proměnný proud ve sledovaném období: • Náročnost ß- Poměr maximálního příkonu k instalovanému příkonu: • Soudobost  - Ukazuje vliv nesoudobosti maxima různých připojených zařízení. Výsledné maximum je menší než součet maxim jednotlivých zařízení:

7. Spotřeba ČR - 16.4.2003- pětiminutové hodnoty, max: 8395 MW (620), min: 6992 MW (300) Špičkové zatížení Pološpičkové zatížení Základní zatížení

8. Výroba elektrické energie - tepelné elektrárny • V tzv. klasických tepelných elektrárnách se v kotli ohřívá voda, přeměňuje se v páru a ta uvádí do pohybu turbínu. Turbína pohání alternátor, který vyrábí elektrickou energii, jež je odváděna vedeními vysokého napětí. • Teplo se v tepelných elektrárnách vytváří v kotli spalováním fosilního paliva (tuhým palivem bývá černé a hnědé uhlí, kapalným palivem je ropa, oleje, mazut, plynným palivem je zemní plyn) nebo štěpením atomů. • Jaderné elektrárny jsou také tepelnými elektrárnami a od elektráren na fosilní paliva se liší tím, že mají místo parního kotlereaktor, v němž v jaderném palivu probíhá řízená řetězová štěpná reakce. Jaderným palivem bývá přírodníuran, uran obohacený izotopem U235nebo plutonium.

9. Výroba elektrické energie - ostatní elektrárny • Vodní elektrárny pohání voda z řek, příliv a odliv moře nebo energie mořských vln. Vodní turbíny lze spustit během několika minut. Vodní energii, která je okamžitě k dispozici, lze proto jednoduše využít při náhlém zvýšení poptávky po elektrické energii. Vodní elektrárny nejsou tak složité jako elektrárny tepelné. Nepotřebují kotelnu a mají jednodušší turbíny. Lze je ovládat i dálkově a k obsluze stačí méně zaměstnanců. Vhodně doplňují tepelné elektrárny v elektrizační soustavě. Nevýhodou je, že nemohou stát všude, pouze tam, kde je dostatečný spád vody nebo kde je možné v nádrži naakumulovat dostatečné množství vody. Přílivové a příbojové elektrárny, nebo dokonce elektrárny využívající mořského vlnění lze stavět jen na příhodných místech.  • Ve světě pracují i sluneční a větrné elektrárny, ale zatím jen v zanedbatelném množství, protože sluneční a větrnou energiiještě nedokážeme dostatečně účelně využít. Sluneční a větrné elektrárny k výrobě určitého množství energie potřebují nesrovnatelně více prostoru než klasické elektrárny. • Na některých vhodných místech se stavějí geotermální elektrárny, které využívají tepla z nitra Země.

10. Schéma spalovací tepelné elektrárny

11. potrubí spojka ~ přehřívák páry turbína generátor kotel kondenzátor páry oběhové čerpadlo Kondenzační elektrárna 10 - 15 kV kondenzační turbosoustrojí 550 °C 20 MPa

12. ht hts hte htel hpot t1, p1, i1 htd ~ hm hg pk, ik, x hkot ik0 Výroba elektrické energie • Tepelná účinnost Celková účinnost (do 40%)

13. ~ tr, pr, ir tepelný konzum Teplárna blokový transformátor VN / 400 kV protitlaké turbosoustrojí odběr tepla

14. Jaderná elektrárna 1. Reaktor, 2. Parogenerátor, 3. Čerpadlo, 4. Turbína, 5. Generátor, 6. Kondenzátor, 7. Přívod a odvod chladící vody

15. Materiály • Jaderné palivo uran (U235, U233, U238), plutonium (Pu239), thorium (Th239) - ve formě čistých kovů (kovová paliva) - ve formě oxidů (keramická paliva) • Moderátory a reflektory (zpomalují a odráží neutrony) - těžká voda, grafit, berylium, polyfenyly • Chladiva - plynná (vzduch, CO2, helium) - kapalná (roztavené soli – fluorid litný, fluorid berylnatý, fluorid zirkoničitý, tekuté kovy – sodík a jeho slitiny s hořčíkem, vizmut s olovem, rtuť) • Absorbční materiály (pro řízení a ochrany) - materiály obsahující bór (borité oceli, kyselina boritá), hafnium, kadmium

16. Jaderná elektrárna Temelín • Jaderná elektrárna Temelín leží přibližně 24 km od Českých Budějovic a 5 km od Týna nad Vltavou. Elektřinu vyrábí ve dvou výrobních blocích s tlakovodními reaktory VVER 1000 typu V 320. Odběr technologické vody je zajištěn z vodního díla Hněvkovice na Vltavě, jehož vybudování bylo součástí výstavby elektrárny. Požadovanou kvalitu vody zaručují čističky odpadních vod na horním toku Vltavy především ve Větřní, Českém Krumlově a Českých Budějovicích. Na jaře 2003 se temelínská elektrárna s instalovaným elektrickým výkonem 2000  MW stala největším energetickým zdrojem České republiky.

17. Jaderná elektrárna Temelín

18. Vodní elektrárny • Kaplanova turbína (pro největší průtočná množství a nejmenší spády 2-80m)

19. Vodní elektrárny • Francisova turbína (pro střední průtočná množství a střední spády 17-400m)

20. Vodní elektrárny • Peltonova turbína (pro nejmenší průtočná množství a nejvyšší spády 400-1700m)

21. Vodní elektrárny • Energetický ekvivalent • Účinnost V-objem nádrže, H-spád, Q-průtok • Malé vodní elektrárny výkon do 10 MW, účinnost kolem 80%

22. Přečerpávací elektrárny • Elektrárny s umělou nebo smíšenou akumulací • 4 strojové uspořádání (turbína, alternátor, čerpadlo, motor) • 3 strojové uspořádání (alternátor pracuje i jako motor) • 2 strojové uspořádání (reverzní turbína pracuje i jako čerpadlo)

23. Zdroje • Internet • Třinecké železárny – Technická knihovna • Energetika Třinec a.s. • Ottův slovník naučný

24. Zpracovala – Martina Farkasová Odborná pomoc : • VŠB Ostrava - Petr Farkas, Ciencala Jan • VŠE Praha - Jaromír Rys • Třinecké železárny – Ing. Marek Richter Jan Warcop • Energetika Třinec a.s. – Miroslav Szurman