1 Nco mlo o historii elektrren 2 Obnoviteln

1. Něco málo o historii elektráren 2. Obnovitelné a neobnovitelné zdroje 3. Tepelné elektrárny – obecně. 4. Ekologické hledisko a TE v ČR 5. Kogenerace 6. Princip výroby energie z uhlí – I. 7. Princip výroby energie z uhlí – II. 8. Vodní elektrárny - obecně (princip, dělení, . . . ) 9. Vodní elektrárny - turbíny, jezy a přehrady 10. Vodní elektrárny - pro a proti, přečerpávací a MVE 11. Vodní elektrárny světa i ČR

- první elektrárny = konec 19. a začátek 20. století - jednoduchá zařízení – generátor poháněný parním strojem či vodním kolem - později parní stroj nahrazen parní turbínou = dnešní tepelné elektrárny - první použitelná - roku 1883 (švédský inženýr Gustav Laval - 30 000 ot. /min) - první přetlaková - roku 1884 (anglický inženýr Ch. A. Parsons – výkon 3 k. W) - první elektrárny - roku 1882 (Thomas Alva Edison v New Yorku - zásobovala obyvatelstvo) - dynamo poháněné parním strojem poskytovalo napětí 110 k. V = výkon pro 1000 žárovek - druhá soustava – New York (Pearl Street) - šest dynamoelektrických strojů = výkon pro šest tisíc žárovek - v ČR - roku 1889 František Křižík v Praze na Žižkově - nejprve 4 a pak 8 dynam - vodní elektrárny – později vodní kolo nahrazeno výkonnější turbínou - nahrazení kotle jaderným reaktorem = jaderná elektrárna

1) neobnovitelné – omezené množství, dlouhodobá regenerace a hrozí úplné vyčerpání - většina dnešní energie z neobnovitelných zdrojů - spalování fosilních paliv nebo štěpná jaderná reakce 2) obnovitelné – samovolná regenerace ze zdrojů s velkým horizontem vyčerpání - př. : vyčerpání sluneční energie = hafo miliard let - elektrárny využívající obnovitelné zdroje - tepelné (spalující biomasu), vodní (včetně přílivových), větrné, geotermální, solární (tepelné nebo fotovoltaické) - problém těchto zdrojů = vysoké investiční i provozní náklady (malá hustota zachycené energie) - zvyšování spotřeby neobnovitelných zdrojů = snižování rozdílu v cenách - státy EU podporují obnovitelné zdroje finančně i legislativně

- „tepelná elektrárna“ = elektrárna spalující fosilní palivo - každá pracující na principu změny tepelné energie na elektrickou - výroba - přeměna tepelné na mechanickou energii (nejčastěji pomocí parní turbíny) - pak na energii elektrickou (pomocí turbogenerátorů) - základní princip - fosilní palivo (uhlí, mazut, zemní plyn, …) předá spalováním svoji tepelnou energii vodě - pára roztáčí parní turbínu a ta zase alternátor - alternátor vyrábí energii - bloky - v elektrárně několik výrobních bloků - elektrárenský výrobní blok - kotel, turbíny, generátor, odlučovače popílků, chladící věž a blokový transformátoru - společná část - správní budova - tzv. uhelné a vodní hospodářství, komín, elektrická síť - paliva (zdroje tepelné energie) - Uhlí (1 MWh = 1 tuna uhlí), Plyn, Ropa nebo její deriváty, Biomasa, Uran nebo Plutonium (v jaderných elektrárnách), Rašelina

- patří sem i plynové – vybaveny plynovou turbínou nebo spalovacím motorem - v principu i jaderné – neřadí je však mezi tepelné - ekologické hledisko – spalování fosilních paliv = problém - produkce velkého objemu odpadních látek) - spalování hnědého uhlí = létavý popílek, oxid siřičitý, oxid sírový - nespalitelných přimíšenin (kamení, hlína písek) = struska a popel - moderní TE – vybaveny odlučovači popílku a odsiřovacími jednotkami - snižují množství produkovaných emisí - ČR a tepelné elektrárny - ČEZ: Dětmarovice, Hodonín, Chvaletice, Ledvice, Pořýčí, Mělník (2 a 3), Počerady, Prunéřov, Tisová a Tušimice - další - Opatovice (International Power Opatovice), Kladno (ECKG), Vřesová (Sokolovská uhelná), Mělník 1 (Energotrans) - v průběhu 90. let všechny uhelné elektrárny ČEZU modernizovány - vybaveny odlučovači popílku a odsiřovacími jednotkami = snížení emisí oxidu siřičitého a popílku o 90 % a emise oxidů dusíku o 50 %

- stále nízká účinnost – max. okolo 50% - kogenerace - společná výroba elektřiny a tepla (= spojení s teplárnou) - umožňuje zvýšení účinnosti využitím energie paliv - při spalování vzniká nízkopotenciálové teplo = nutnost odvádět pryč - nelze použít na výrobu mechanické práce ani elektřiny - využití: ohřev teplé vody, vytápění, klimatizace a k technologickým účelům - zvýšení účinnosti na 80% - př. : TEM sever Prahy (30 km = teplovod), JET napájí Týn nad Vltavou - elektřinu či teplo nebo obojí? - teplárny – lepší hospodárnost - elektrický výkon je závislý na okamžitém odběru tepelnými spotřebiči - budováno jen na místech koncentrovanější spotřeby tepla - prostředek k dosaženi úspor - spalování uhlí i různých forem biomasy (sláma, dřevní odpad, …) - možnost využití i pro lokální účely

1. proces začíná putováním uhlí do elektráren 2. dále probíhá proces čištění uhlí od kovových nečistot (magnetický lapač) 3. rozemletí a vysušení uhlí a transfer ventilátory do hořáků kotle (se vzduchem) - kotle - roštové, práškové ohniště i fluidní kotle (spalování ve vznosu, 99%) - popel (struska) padá do dolní části ohniště (pak na úložiště odpadu = odkaliště) - jemné částečky – zachycovány v elektroodlučovačích - v moderních elektrárnách i zařízení na odstranění oxidů síry a dusíku 4. do kotle čerpadly dodávána voda (bez minerálních látek) - nejprve se předehřeje a pak vstupuje do výparníku - v něm probíhá přeměna v páru - vzniklá sytý pára obsahuje málo energie = dál ohřívána (v přehřívácích) až na 550°C - vzniklá ostrá pára vtlačena do turbíny (pod tlakem 18 MPa)

5. pára předává svoji energii parní turbíně (k vyšší účinnosti probíhá mezipřihřátí) - pára předá energii a kondenzuje do kotle - kondenzace 1 tuny páry = 70 x víc studené vody - proto přes chladící věže (zde ochlazována vzduchem) - spaliny z kotle přes rotační ohřívač = odebrání tepla - následně průchod přes filtry (98 = popílku odebráno) - zbylé kouřové plyny vedeny sopouchem do komína (teplota 150°C) 6. alternátor připojen k turbíně (celá soustava se otáčí rychlostí 3000 ot. /min) - elektřina vyrobená generátorem – napětí = 10 až 15 k. V - odvádí se do blokového transformátoru a transformuje se na napětí 400 k. V - z vývodového blokového transformátoru se odvádí přímo do rozvodné sítě

- elektrárna přeměňuje potenciální či kinetickou energii vody na elektrickou energii - budovány jako součást vodního díla (zavlažování, zplavnění, rekreace, …) - může částečně akumulovat a využívat vodní energii v době potřeby - nejobvyklejší = říční - z přehradní hráze (zadržuje vodu) a strojovny (vodní turbína a elektrický generátor) - dělení podle druhu spádu a) průtočné – spád tvořen jezem b) derivační (náhonové) – spád tvořen umělým kanálem (náhonem) c) přehradní (akumulační) – využívají spád vytvořený přehradní zdí na vodním toku d) přečerpávací – využívají vodu přečerpanou z dolní nádrže do horní e) přílivové – spád vytvořený mořským přílivem a odlivem podle spádu – nízkotlaké (spád do 15 m), středotlaké (do 100 m) a vysokotlaké - teorie - využitelnost energie závisí - výškový rozdíl vodních hladin, množství vody - využitý vodního toku = nutnost vytvořit výškový rozdíl hladin - vytvoření jezů a přehrad - princip - voda roztáčí turbínu (na společné hřídeli s generátorem a tvoří turbogenerátor - mechanická energie vody se tak mění na elektrickou energii - ta se transformuje a dodává do místa spotřeby

- turbíny – dělení na rovnotlaké a přetlakové - několik typů - Francoisova, Kaplanova (nejpoužívanější) - Peltonova (velký spád, nad 500 m), s reverzním chodem (přečerpávající) - horizontální turbína Bánkiho – v malých elektrárnách - vodní turbína = nejúčinnější mechanické motor (až 95% účinnost) -jezy – spád max. 20 m = nízkotlaké průtočné - přehrady - vzdmutí vody až na 100 m = středotlaké (vyšší spády = vysokotlaké) - hráz přehrady = litý beton - uvnitř: revizní, větrací a drenážní chodby - ocelové potrubí = vedení vody k turbínám - vstup opatřen česlem a rychlouzávěrem (uzavře přívod vody) - elektrárna obvykle pod přehradní hrází (někdy rovnou vestavěna do ní)

- výhody a nevýhody - obnovitelná energie a minimálně znečišťuje životní prostředí - minimální obslužnost (i na dálku) - start během několika sekund (= zdroj okamžitého pokrytí poptávky) - možnost zabránit povodním - revitalizace prostředí (prokysličování vodního toku) - vysoká cena, dlouhá doba vybudování a obětování území na stavbu přehrady - závislost na stabilním vodním toku - přečerpávací vodní elektrárny - přeměna potenciální energie vody na el. energii a naopak 1) přebytek energie = čerpání vody čerpadly do horní nádrže 2) potřeba = výroba el. energie pomocí turbín z akumulované potenciální energie - malé vodní elektrárny - vodní elektrárny s instalovaným výkonem maximálně do 15 MW (včetně) - většinou budovány v místě bývalých mlýnů a jezů - ČR – nejrozšířenější nízkotlaké, středotlaké a přehradního typu

Vodní elektrárny Instalovaný výkon MW Rok uvedení do provozu Lipno I 2 x 60 1959 Orlík 4 x 91 1961 – 1962 Kamýk 4 x 10 1961 Slapy 3 x 48 1954 – 1955 Štěchovice I 2 x 11, 25 1943 – 1944 Vrané 2 x 6, 94 1936 705 x Celkem Přečerpávací vodní elektrárny Štěchovice II Dalešice Dlouhé Stráně I Celkem Malé vodní elektrárny Instalovaný výkon MW Rok uvedení do provozu Lipno II 1 x 1, 5 1957 Hněvkovice 2 x 4, 8 1992 Kořensko I 2 x 1, 9 1992 1 x 1, 2; 1 x 0, 56 1977 Dlouhé Stráně II 1 x 0, 16 2000 Kořensko II 1 x 0, 94 2000 Želina 2 x 0, 315 1994 727 x Mohelno Celkem Instalovaný výkon MW Rok uvedení do provozu 1 x 45 1947 – 1948 4 x 112, 5 1978 2 x 325 1996 1 145 x