NZEV PROJEKTU ROK INVESTICE DO VZDLN NESOU NEJVY

NÁZEV PROJEKTU: ÚROK INVESTICE DO VZDĚLÁNÍ NESOU NEJVYŠŠÍ ČÍSLO PROJEKTU: CZ. 1. 07/1. 5. 00/34. 0521 AUTOR: ING. ZUZANA KERNDLOVÁ TEMATICKÁ SADA: ELEKTROENERGETIKA PRO ŽÁKY 4. ROČNÍKŮ STŘEDNÍ ŠKOLY TÉMA: ALTERNATIVNÍ ZDROJE ENERGIE

Název projektu: Číslo a název šablony: Téma sady: Téma: Číslo materiálu: Druh učebního materiálu: Předmět: Ročník: Třída: Autor: Datum vytvoření: Datum ověření: Ověřil: Anotace: Klíčová slova: Investice do vzdělání nesou nejvyšší úrok CZ. 1. 07/1. 5. 00/34. 0521 V/2 - Inovace a zkvalitnění směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Elektroenergetika pro žáky 4. ročníků střední školy Alternativní zdroje energie VY_52_INOVACE_03_25_KEZU Prezentace Elektroenergetika 4 Z 4 K Ing. Zuzana Kerndlová 29. 8. 2013 19. 3. 2014 Autor Materiál je určen pro 4. ročník SPŠEIT. Jedná se o výkladovou prezentaci k problematice výroby el. energie z alternativních zdrojů. Studenti se seznámí s výrobou energií z větru, slunce a biomasy. Větrné motory, energie větru, fotovoltaický jev, fotovoltaický článek, biomasa Investice do vzdělání nesou

ALTERNATIVNÍ ZDROJE ENERGIE ING. ZUZANA KERNDLOVÁ BRNO 2013

ZDROJE ENERGIE INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 4/16

HISTORIE VYUŽITÍ VĚTRU 3. století před n. l. Egypt – zavlažování 13. století – větrné mlýny Holandsko – čerpání vody, mletí obilí, pily 19. století – rozvoj větrných motorů, hlavně v USA, první větrná elektrárna Objev a vývoj parního stroje – útlum rozvoje Obr. 2 Archimédův větrný šroub Zdroj: http: //mlyny. unas. cz/nizoz. htm Současnost – „boom“ větrné energetiky z důvodu minimálního vlivu na životní prostředí Obr. 3 Pole větrných elektráren Zdroj: http: //www. investicniweb. cz INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 5/16

VĚTRNÉ MOTORY ( KONVERTORY) Odporové motory – např. větrný mlýn, plachetní větrné kolo Plocha klade odpor větru a na plochu je vyvozována síla, která je mechanicky přeměňována na rotační pohyb (teoretická účinnost 20 %). Vztlakové motory – např. vrtule, Darrieův rotor, mnoholopatkový rotor teoretická účinnost 59 % Obr. 4 Vztlakové větrné turbíny Zdroj: http: //www. hw. cz/teorie-a-praxe Obr. 5 Vztlakové motory Zdroj: http: //k 315. feld. cvut. cz/CD_MPO/CVUT-2 -OZE. pdf INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 6/16

KONSTRUKCE VĚTRNÝCH ELEKTRÁREN Obr. 6 Konstrukce větrné elektrárny Zdroj: http: //k 315. feld. cvut. cz/CD_MPO/CVUT-2 -OZE. pdf INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 7/16

VLIV NA PROVOZ ELEKTRIZAČNÍ SOUSTAVY Elektrárny pracující při konstantních otáčkách využívají max. výkonu větru pouze při jeho jedné rychlosti a to 13 – 15 m. s-1. Minimální rychlost větru 3 – 5, 5 m. s-1. Maximální rychlost větru 25 m. s-1, potom je elektrárna odstavena. Nevýhody provozu • nepravidelnost, nahodilost, nelze předpovědět směr a sílu větru, a proto elektrárny pracují 10 – 20 % dní v roce • vysoké náklady na provoz(kompenzace formou státní podpory) • technické problémy s regulací přenosové soustavy ( musí být řazeny záložní a rychle startující zdroje) Výhody provozu • ekologický zdroj INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 8/16

FOTOVOLTAIKA – HISTORIE Alexandre Edmont BECQUREL (1820 – 1891) 1839 objev fotovoltaického jevu Zdroj: http: //www. solarpowerworldonline. com Obr. 7 Becqurel William Grylls ADAMS (1836 – 1915) 1877 první selenový fotovoltaický článek Zdroj: http: //www. solarpowerworldonline. com Charles FRITTS (1850 – 1903) 1883 článek ze selenu a zlata, účinnost 1 % Obr. 8 Adams Zdroj: http: //www. solarpowerworldonline. com Obr. 9 Fritts Jan CZOCHRALSKI (1885 – 1953) 1916 objev výroby monokrystalu Si Zdroj: http: //www. solarpowerworldonline. com Obr. 9 Czochralski INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 9/16

ZÁKLADNÍ POJMY Sluneční záření • přímé sluneční záření • difúzní sluneční záření (rozptýlené světlo o molekuly plynů a prachu) Sluneční konstanta – teoretické množství energie dopadající za jednotku času na jednotkovou plochu mimo atmosféru (hodnota 1360 Wm-2) Součinitel znečištění – míra zmenšení intenzity Z, závisí na příměsi a atm. tlaku Obr. 10 Typické hodnoty součinitele znečištění Zdroj: http: //k 315. feld. cvut. cz/CD_MPO/CVUT-2 -OZE. pdf INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 10/16

FOTOVOLTAICKÝ ČLÁNEK Si destička typu P pokryta vrstvou N osvětlením vzniká vnitřní fotoelektrický jev, začnou se uvolňovat elektrony na přechodu PN se vytvoří napětí cca 0, 5 V odebíraný proud je úměrný ozařované ploše výkon článku o ploše 1 m 2 je 80 -100 W účinnost od 5 do 17 % Obr. 11 Fotovoltaický článek Zdroj: http: //www. cez. cz/edee/content/microsites/solarni/k 32. htm INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 11/16

FOTOVOLTAICKÁ ELEKTRÁRNA Obr. 12 Komponenty fotovoltaického systému Zdroj: http: //k 315. feld. cvut. cz/CD_MPO/CVUT-2 -OZE. pdf Panely – většinou výkonem 160 -240 Wp (watt peak) s výstupním napětím 40 V a proudem 5 A Invertory –mění ss proud na st proud INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 12/16

BIOMASA Biomasa – jakákoliv hmota organického rostlinného nebo živočišného původu. Suchá biomasa (dřevní a suchý rostlinný odpad) se zpracovává suchými procesy jako je spalování nebo zplyňování. Mokrá biomasa (tekuté a pevné výkaly hospodářských zvířat, siláž, . . . ) se zpracovává mokrými procesy v bioplynových stanicích. Pelety – granule získané vysokotlakým lisováním dřevního odpadu (piliny, sláma, šťovík, řepka, …). Při spalování jsou emise CO 2 pohlcovány pomocí procesu fotosyntézy. Vzniklý popel je využit jako hnojivo. Obr. 13 dřevěné pelety Obr. 14 Pelety z řepky Obr. 15 Pelety ze slunečnice INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Obr. 16 Pelety ze šťovíku 13/16

SPALOVÁNÍ BIOMASY • Sušení – odstraňuje vlhkost z paliva ( v materiálu se snižuje obsah vody a začne se zahřívat). • Pyrolýza – po dosažení zápalné teploty za přísunu kyslíku se organický materiál začne rozkládat na hořlavé plyny, destilační produkty a zuhelnatělý zbytek. • Spalování plynné složky – postupné hoření plynné složky prodlužuje plamen a zvyšuje teplotu plynných spalin. • Spalování pevných složek – dohořívají pevné látky, vzniká oxid uhelnatý, který dále oxiduje na oxid uhličitý. Obr. 17 Schéma průběhu spalování Zdroj: http: //www 1. vsb. cz/ke/vyuka/FRVS/CD_Biomasa_nove/Pdf/Spalovani. pdf INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 14/16

VÝHODY A NEVÝHODY VYUŽITÍ BIOMASY VÝHODY • • Relativně dobrá skladovatelnost Možnost využití odpadního materiálu Univerzálnost použití (centrální, lokální nebo sezónní zdroj) Běžná dostupnost technologií pro spalování Zvyšování zaměstnanosti Možnost úpravy paliva Dotační programy NEVÝHODY • • • Náklady na dopravu Větší pracnost Nutnost skladovacích prostor Větší prašnost Při spalování vznikají určité emise a imise INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 15/16

DĚKUJI ZA POZORNOST Ing. Zuzana Kerndlová zuzana. kerndlova@sspbrno. cz