Malé zdroje energieMalé zdroje energieMMZEMMZE
přednášející: Ing. Petr Mastný, Ph.D.přednášející: Ing. Petr Mastný, Ph.D.
cvičící: Ing. Petr Mastný, Ph.D.cvičící: Ing. Petr Mastný, Ph.D.
garant: Ing. Petr Mastný, Ph.D.garant: Ing. Petr Mastný, Ph.D.
Department of ElectricalElectrical Power Engineering
KontaktyKontakty
Ing. Petr Mastný, Ph.D.Ing. Petr Mastný, Ph.D.
tel.: 54114 tel.: 54114 92309230email: [email protected]: [email protected]
http://www.ueen.feec.vutbr.cz/http://www.ueen.feec.vutbr.cz/~~mastnymastny
konzultační hodiny: konzultační hodiny:
středa středa 10:00 – 11:0010:00 – 11:00čtvrtek 10:00 – 11:00čtvrtek 10:00 – 11:00
Hodnocení kurzu MMZEHodnocení kurzu MMZE
dva semestrální projekty – dva semestrální projekty – 2 x 10b. (20b.)2 x 10b. (20b.) zápočtový test zápočtový test 15b.15b. domácí práce a testydomácí práce a testy 10b. 10b. závěrečná zkouška závěrečná zkouška 55b.55b.
celkem: 100bcelkem: 100b
Podmínkou udělení zápočtu je získání minimálně Podmínkou udělení zápočtu je získání minimálně 20 bodů za hodnocené aktivity20 bodů za hodnocené aktivity
Studijní literaturaStudijní literatura
Gabriel, P. Kučerová, J.:Gabriel, P. Kučerová, J.: Navrhování vodních elektrárenNavrhování vodních elektráren, , ČVUT ČVUT 20002000
The direct conversion of solar energy to elektricityThe direct conversion of solar energy to elektricity, , New York United New York United Nations 1992Nations 1992
Rychetník, V., Pavelka, J.:Rychetník, V., Pavelka, J.: Větrné motory a elektrárnyVětrné motory a elektrárny, , ČVUT 1997ČVUT 1997 Krbek, J., Polesný, B.:Krbek, J., Polesný, B.: Malé kogenerační jednotky v komunální a Malé kogenerační jednotky v komunální a
průmyslové energeticeprůmyslové energetice, , PC-DIR, 1999PC-DIR, 1999 Bacher P.: Bacher P.: Energie pro 21. stoletíEnergie pro 21. století, Éditions Nucléon, Paris, 2000, , Éditions Nucléon, Paris, 2000,
ISBN: 80-902403-7-2ISBN: 80-902403-7-2 Kadrnožka J.: Kadrnožka J.: Energie a globální oteplováníEnergie a globální oteplování, VUT v Brně, 2006, , VUT v Brně, 2006,
ISBN: 80-214-2919-4ISBN: 80-214-2919-4 Dvorský E., Hejtmánková P.: Dvorský E., Hejtmánková P.: Kombinovaná výroba elektrické a Kombinovaná výroba elektrické a
tepelné energietepelné energie, Nakladatelství BEN, Praha 2005, ISBN: 80-7300-, Nakladatelství BEN, Praha 2005, ISBN: 80-7300-118-7118-7
Úvod do problematiky malých Úvod do problematiky malých zdrojůzdrojů
Výrobu elektřiny v ČR zajišťuje především Výrobu elektřiny v ČR zajišťuje především akciová společnost ČEZ (asi 70%) a dalších více akciová společnost ČEZ (asi 70%) a dalších více než 100 nezávislých výrobců.než 100 nezávislých výrobců.
Kromě tepelných elektráren na fosilní paliva Kromě tepelných elektráren na fosilní paliva pracují na území ČR JE Temelín, JE Dukovany, pracují na území ČR JE Temelín, JE Dukovany, vodní elektrárny, větrné elektrárny, solární vodní elektrárny, větrné elektrárny, solární elektrárny i elektrárny spalující biomasu. elektrárny i elektrárny spalující biomasu.
Celková roční výroba v ČR přesahuje 80 TWh Celková roční výroba v ČR přesahuje 80 TWh elektrické energie.elektrické energie.
Mezi malé zdroje energie patří:Mezi malé zdroje energie patří:
Úvod do problematiky malých Úvod do problematiky malých zdrojůzdrojů
malé vodní elektrárny větrné elektrárny sluneční elektrárny kogenerační jednotky záložní zdroje elektrické energie (akumulátorové,
motor-generátorové) nízkoenergetické stavby s vlastním zdrojem další technologie použitelné u malých elektráren
(biopaliva, Stirlingův motor, palivové články, termočlánky)
Zdroje energieZdroje energie
Spotřeba energie a její vývojSpotřeba energie a její vývoj
Obecně platí, že Obecně platí, že spotřeba energie ve spotřeba energie ve všech jejích konečných všech jejích konečných uživatelských formách uživatelských formách stoupá.stoupá.
Spotřeba energie a její vývojSpotřeba energie a její vývoj
spotřeba primárních energetických zdrojů za období 1990 spotřeba primárních energetických zdrojů za období 1990 až 2020 by podle extrapolace současného trendu růstu až 2020 by podle extrapolace současného trendu růstu
spotřeby byla přibližně stejná jako spotřeba za celou dobu spotřeby byla přibližně stejná jako spotřeba za celou dobu využívání primárních energetických zdrojů od počátku využívání primárních energetických zdrojů od počátku
průmyslové éry až do roku 1990…průmyslové éry až do roku 1990…
Spotřeba energie a její vývojSpotřeba energie a její vývoj
spotřeba primárních energetických zdrojů za období 1990 spotřeba primárních energetických zdrojů za období 1990 až 2020 by podle extrapolace současného trendu růstu až 2020 by podle extrapolace současného trendu růstu
spotřeby byla přibližně stejná jako spotřeba za celou dobu spotřeby byla přibližně stejná jako spotřeba za celou dobu využívání primárních energetických zdrojů od počátku využívání primárních energetických zdrojů od počátku
průmyslové éry až do roku 1990…průmyslové éry až do roku 1990…
Prognóza a vývoj spotřeby energiePrognóza a vývoj spotřeby energie
prognózování v energetice vychází z prognózy prognózování v energetice vychází z prognózy ekonomického vývoje společnosti a je také přihlíženo k ekonomického vývoje společnosti a je také přihlíženo k
ekologickým dopadům ekologickým dopadům
A – ekonomicky nejambicióznější scénář (vysoký růst)A – ekonomicky nejambicióznější scénář (vysoký růst)B – střední růstB – střední růst
C – ekologicky orientovaný vývojC – ekologicky orientovaný vývoj
Skladba primárních energetických Skladba primárních energetických zdrojů v ČRzdrojů v ČR
v současné době je v ČR nejdůležitějším energetickým v současné době je v ČR nejdůležitějším energetickým zdrojem uhlí, i když se jeho podíl postupně snižujezdrojem uhlí, i když se jeho podíl postupně snižuje
v porovnání s EU je podíl uhlí v ČR přibližně trojnásobný….v porovnání s EU je podíl uhlí v ČR přibližně trojnásobný….
Obnovitelné zdroje energie - Obnovitelné zdroje energie - prognózaprognóza
V některých oblastech představují obnovitelné zdroje V některých oblastech představují obnovitelné zdroje podstatný podíl v celkových energetických bilancích. podstatný podíl v celkových energetických bilancích.
Například v Brazílii představuje vodní energie a energie Například v Brazílii představuje vodní energie a energie využívání biomasy 60% všech primárních energetických využívání biomasy 60% všech primárních energetických
zdrojů…zdrojů…
Energetický potenciál ČREnergetický potenciál ČR
– – vodní elektrárnyvodní elektrárny
Úvod do problematiky malých Úvod do problematiky malých zdrojůzdrojů
V ČR nejsou přírodní poměry pro budování vodních energetických děl ideální. Naše toky nemají potřebný spád ani dostatečné množství vody.
Podíl výroby elektrické energie ve vodních elektrárnách na celkové výrobě v ČR - tj. na produkci uhelných elektráren, JE Dukovany a JE Temelín - poměrně nízký.
V posledních letech k jeho dalšímu snížení přispělo i poškození vodních elektráren vltavské kaskády povodněmi v roce 2002.
Energetický potenciál ČREnergetický potenciál ČR
– – větrné elektrárnyvětrné elektrárny
Úvod do problematiky malých Úvod do problematiky malých zdrojůzdrojů
V zemích střední Evropy nejsou větrné podmínky příliš příznivé, proto se zde větrné elektrárny používají jen v menším rozsahu.
V ČR jsou příznivé větrné podmínky převážně pouze v horských oblastech a na vrchovinách.
Podle provedeného posouzení větrné situace u nás by bylo možné vyrobit ročně větrnými elektrárnami 1 až 3 miliony MW.h, tedy jen několik málo procent vyráběné elektrické energie.
Energetický potenciál ČREnergetický potenciál ČR
– – sluneční elektrárnysluneční elektrárny
Úvod do problematiky malých Úvod do problematiky malých zdrojůzdrojů
V ČR je větší využití sluneční energie zatím na počátku svého rozvoje. V průběhu poslední dekády minulého století se v ČR omezilo na ostrovní systémy pro nezávislé napájení objektů a zařízení v lokalitách bez připojení na rozvodnou síť. První sluneční elektrárna o výkonu 10 kW byla uvedena do provozu až v roce 1998 na vrcholu hory Mravenečník v Jeseníkách.
Technologie slunečních elektráren má však teoreticky neomezený růstový potenciál a vyspělé státy s ní do budoucna počítají.
Celosvětový meziroční nárůst výroby solárních panelů se po roce 2000 pohybuje okolo 35 %. Celkový instalovaný výkon slunečních elektráren přesáhl na konci roku 2002 hranici 1,5 GW. I tak podíl fotovoltaiky na celkové produkci elektrické energie ve světě stále představuje pouze asi 0,01 %.
Energetický potenciál ČREnergetický potenciál ČR
– – kogenerační jednotkykogenerační jednotky
Úvod do problematiky malých Úvod do problematiky malých zdrojůzdrojů
V současné době téma kogenerace rozděluje v ČR odbornou veřejnost vzhledem k nízkým výkupním cenám elektrické energie z kogeneračních jednotek na zemní plyn a další existence výrobců těchto efektivních a ekologických zařízení.
Pro další rozvoj kogenerační výroby elektrické energie a tepla byly předloženy dostupné prognózy vývoje výroby el.energie ve světe a EU. Do značné míry má velký vliv na rozvoj kogenerace růst cen plynných a kapalných paliv, stávající legislativa a cenové výměry pro výkup elektrické energie a tepla.
Energetický potenciál ČREnergetický potenciál ČR
– – palivové článkypalivové články
Úvod do problematiky malých Úvod do problematiky malých zdrojůzdrojů
Palivové články budou pravděpodobně - podobně jako jaderné palivo - důležitým zdrojem elektrické energie v budoucnosti. Představují uskladněnou sluneční energii a lze je získávat v neomezeném množství. Účinnost palivových článků je vysoká (až 90 %), generátory elektráren na fosilní paliva dosahují pouze 35% účinnosti.
Pomocí palivových článků lze získávat elektřinu pro domácnost (s výkonem 12 kW). Vyrábějí se však už baterie mnoha palivových článků s výkonem až 13 000 kW (užívají se zejména v astronautice).
Energetický potenciál ČREnergetický potenciál ČR
– – biopalivabiopaliva
Úvod do problematiky malých Úvod do problematiky malých zdrojůzdrojů
Dostupný potenciál a současné využití biopaliv v ČR
BiopalivoDostupný
potenciál TJ.r-1
Současné využití biopaliv TJ.r-1 %
Palivové dřevo, dřevní odpad
32 800 16 200 49,4
Sláma obilnin 6 050 39 0,6
Sláma olejnin 9 800 170 1,7
Energetické rostliny cíleně pěstované
12 000 0 0
Bionafta 9 200 2 300 25,0
Bioplyn 7 000 1 000 14,2
CELKEM 76 850 19 709 25,6
