Sissejuhatus energiatehnikasse · omahind 26.11.2014 Aimeli Laasik 22 SISSEJUHATUS ENERGIATEHNIKASSE Elektrijaamaliikide erimaksumus, 2012 26.11.2014 Aimeli Laasik 23 0 1000 2000

Sissejuhatus energiatehnikasse 26.11.2014

Aimeli Laasik 23.10.2008 1

Sissejuhatus energiatehnikasse

AAV0120

Loeng 7b

Aimeli Laasik 23.oktoober 2008

SISSEJUHATUS ENERGIATEHNIKASSE

Geotermaalelektrijaamad

kasutavad uraani, tooriumi ja kaaliumi

tuumalagunemisel tekkinud maasisest soojust

2010 - elektrienergiat toodeti 67,2 TWh (0,31%),

ja soojust 122 TWh

nimivõimsus 5 MW kuni 100 MW

põhinevad auruturbiinidel, mis kasutavad: maasisest kuuma ülekuumenenud auru

maasisese kuuma vee (üle 200 C) aurustamist

maasisese kuuma vee juhtimist aurugeneraatorisse, milles

aurustatakse madala keemistäpiga vedelikku

26.11.2014 Aimeli Laasik 2


Kuuma auru kasutav geotermaalelektrijaam

1 - auruga täidetud kaljupinnas

2 - auruvõtutoru(d)

3 – auruturbiin

4 – elektrigeneraator

5 – kondensaator

6 – pump

7 - vee tagasijuhtimistoru(d)


G

3 4

5

6

2

1

7




Kuuma vett kasutav geotermaalelektrijaam

1 - maa-alune kuumaveekogu

2 - veevõtutoru(d)

3 - aurusti

4 - aurutoru

5 - auruturbiin

6 - elektrigeneraator

7 - kondensaator

8 - pump



G

5 6

7

8 2

1

3

4

>200 oC

9


Binaar-geotermaalelektrijaam 1 - tehislikult lõheliseks

muudetud kaljupinnas

2 - veevõtutoru(d)

3 – aurugeneraator

4 – aurutoru

5 – auruturbiin

6 – elektrigeneraator

7 – kondensaator

8 – pump



G

5 6

7

8

2

1

3

4

100…200 oC

9

Madala keemistäpiga orgaanilise vedeliku aur


Suurimad geotermaalelektrijaamad

Nimi või asukoht Asukohariik Agregaatide arv ja võimsus

MW Valmimis

-aasta

Tongonan Filipiinid 3 + 6 37,5 + 10 55 = 778 2004

Cerro Prieto Mehhiko 4 25 + 4 37,5 + 30 + 4 110=720 2000

Makiling-Banahao Filipiinid 2 47,5 + 6 55 = 425 1987

Gunung Salak Indoneesia 6 65 = 390 2010

Tiwi Filipiinid 6 55 = 330 2002

Coso USA (California) 8 30 + 32 = 272 1999

Darajat Indoneesia 55 + 90 + 110 = 255 2010

Malitbog Filipiinid 2 116,5 = 233 2010

Wayang Windu Indoneesia 110 + 117 = 227 2009

Hellisheidi Island 4 45 + 33 = 213 2009





Geotermaal-

jaamade

võimsuse

tootjad 2010


USA 3 086 MW

Eesti 0

Muud maad 983 MW 9,2 %

28,8 %

Maailm 10 710 MW

Itaalia 843 MW 7,9 %

Indoneesia 1 197 MW 11,2 %

Jaapan 536 MW 5,0 %

Uus-Meremaa 628 MW 5,8 %

Island 575 MW 5,4 %

Filipiinid 1 904 MW 17,8 %

Mehhiko 958 MW 8,9 %


Geotermaal-

jaamade

võimsus

elaniku

kohta 2010


100 W/cap 60

1,56

8,36

1,99 0,89

0,17

0

1797

143,7

4,2

20,5

8,8

15,1

5,1

10,0

4,2

0

18,7

20 0

Maailm

Itaalia

Jaapan

Filipiinid

Costa Rica

Island

Keenia

Lõuna-Ameerika

Okeaania Põhja-Ameerika

Euroopa

Aasia

Aafrika

Uus-Meremaa

El Salvador

Mehhiko

Nicaragua

Indoneesia

USA

Eesti

80

35,2

33,0

13.9

40

7,9 Paapua Uus-Guinea

3,6 Guatemala


Geotermaalelektrijaamad

Balti riikides on kaks geotermaalelektrijaama

(Klaipeda ja Vydmantai) koguvõimsusega mõni

megavatt

geotermaalsoojust saab kasutada ka otse, nt.

hoonete kütteks, kusjuures eriti suures

ulatuses tehakse seda Islandil (aastast 1928)

Reykjavikis on välja ehitatud kogu linna

haarav geotermaal-kaugküttesüsteem





Päikeseelektrijaamad

2010 – tootsid elektrienergiat maailmas kokku

43 TWh (0,20 %)

2011 – toodeti elektrit 80 TWh (0,30 %)

2020 – prognoositakse Euroopas toota elektrit

420 TWh (12 %)

2012 – Eesti 1. fotoelement-päikeseelektrijaam

Võrumaal (koosneb 11 paneelist, a`9 kW)

2015 – 2050 fotoelektriliste ja rennpeegel-

päikeseelektrijaamade paigaldamine Aafrikasse,

100 GW



Päikeseelektrijaamu jagatakse

kiirguse kontsentreerimisega peegel- või

läätssüsteemide abil (nt paraboloidpeegel- ja

torntüüpi päikeseelektrijaamad)

kiirguse kontsentreerimiseta (nt õhuturbiin-

ja tiiktüüpi päikeseelektrijaamad ning

enamik fotoelektrilisi elektrijaamu)



Torn-päikeseelektrijaam 1 - ajamiga peegel (heliostaat)

2 - torn

3 - kiirguse

vastuvõtuseadis

4 - kõrge keemistäpiga

vedel soojuskandja

5 - aurugeneraator

6 - soojussalvesti

7- auruturbiin-

generaatoragregaat

8 - kondensaator

9 - soojuskandja varu


4

2 1

5

7

8

3

G

6

9




Ühekontuuriline torn-päikeseelektrijaam

1 - ajamiga peegel

2 - torn

3 – aurugeneraator (tornis)

4 - aur

5 - aurusalvesti

6 - auruturbiin-

generaator-agregaat

7- kondensaator


4

2 1

5

6

7

3

G


Rennpeegel-päikeseelektrijaam

1 – päikesekiirgus 4 - aurugeneraator

2 - rennpeeglite väli 5 - soojussalvesti

3 - kõrge keemistäpiga 6 - auruturbiin-

vedel soojuskandja generaaor – agregaat

7- kondensaator

8 - soojuskandja varu


4

2

1

5

6

7

3

G

8


Rennpeegel-päikeseelektrijaamad


Nimi või asukoht Asukohariik Võimsus

MW

Valmimis-

aasta

Harper Lake USA (California) 200 1990

Kramer Junction USA (California) 150 1989

Solnova Hispaania 150 2010

Andasol Hispaania 150 2011

Extresol Hispaania 150 2012

Palma del Rio Hispaania 100 2011

Manchasol Hispaania 100 2011

Valle Solar Hispaania 100 2011

Helioenergy Hispaania 100 2012

Aste Hispaania 100 2012

Solacor Hispaania 100 2012

Solaben Hispaania 100 2012

Helios Hispaania 100 2012




Tasandiliste peeglite toru-

päikeseelektrijaama ehituspõhimõte

võeti esmakordselt

käitu 2007.a. Austraalias

katelde toitevee eel-

soojendamiseks



Tiik-päikeseelektrijaam 1 - päikesekiirgus 6 - vee põhjakiht

2 – päikesetiik 7 - kuum soolalahus

3 - lainetusvastane võrk 8 - aurusti

4 - vee lahja pinnakiht 9 - vedeliku aur

5 - vee keskkiht 10 - auruturbiin-

generaator-

agregaat

11- kondensaator


8

10

11

G

1

2 3

4 5 6

7

9


Õhuvoolu-päikeseelektrijaam

1 - päikesekiirgus

2 - õhukollektori

läbipaistev kate

3 - korsten

4 - õhuturbiin

5 - generaator

6 – õhuvool

1982 – ainuke jaam 50 kW,

Hispaanias


1

2

3

4 5

6




Fotoelement-päikeseelektrijaam 1 - päikesekiirgus

2 - fotoelektriliste paneelide väli

3 - vaheldi

4 - trafo


2

1

3 4


Fotoelektrilised päikeseelektrijaamad


Nimi või asukoht Asukohariik Võimsus

MW

Valmimis-

aasta

Agua Caliente USA (Arizona) 250 2012

Charanka India (Gujarat) 221 2012

Golmud Hiina 200 2011

Meuro Saksamaa 166 2012

Mesquite USA (California) 150 2013

Copper Mountain USA (Nevada) 150 2013

Senftenberg Saksamaa 148 2012

Neuhardenberg Saksamaa 145 2012

Arlington Valley USA (Arizona) 132 2013

Templin Saksamaa 128 2012


Fotoelektriliste

elektrijaamade

võimsuse

jaotus, 2011


Hispaania 4,40 GW

4,4 %

Jaapan 4,91 GW 7,1 %

Saksamaa 24,68 GW

6,3 %

Itaalia 12,75 GW

6,3 %

Eesti 0,10 MW 0,00014 %

Muud maad 8,84 GW 12,7 %

USA 4,38 GW

35,4 %

Maailm 69,69 GW

3,8 % Prantsusmaa 2,66 GW

2,9 % Belgia 2,02 GW

18,3 %

Hiina 3,09 GW

2,8 % Tšehhi Vabariik 1,96 GW




Elektijaamade võrdlusandmed

Elektrijaamade omavahelisel võrdlemisel kõrvutatakse

tavaliselt nende järgmisi näitajaid:

erimaksumus (ehitusmaksumus võimsusühiku kohta)

ehitamise kestus

kasutatava primaarenergia muundamise kasutegur

nimivõimsuse aastane kasutustegur (või tinglik

kasutuskestus)

jaama omatarve (0,1 – 6%)

personali vajadus (kuni 1 töötaja 1 MW kohta)

tähtsaima näitajana – genereeritava elektrienergia

omahind



Elektrijaamaliikide erimaksumus, 2012


0 1000 2000 3000 4000 5000 €/kW

Tuumaelektrijaam

Kivisüsikütus-elektrijaam

Maagaaskütus-elektrijaam

Hüdroelektrijaam

Mandri-tuuleelektrijaam

Mere-tuuleelektrijaam

Rennpeegelpäikeseelektrijaam

Torn-päikeseelektrijaam

Põlevkivielektrijaam

Diiselelektrijaam

Puidul, turbal vms põhinev

koostootmiselektrijaam

Gaasiturbiinelelektrijaam

Fotoelem.-päikeseelektrijaam


Elektrijaamade ehitamise kestus


0 2 4 6 8 10 a



Hüdroelektrijaam



Fotoelem.-päikeseelektrijaam

Rennpeegelpäikeseelektrijaam

Torn-päikeseelektrijaam


Diiselelektrijaam




Tuumaelektrijaam




Elektrijaamade primaarenergia

muundamise kasutegur


Kütustpõletav

kondensatsioonelektrijaam

Tuuleelektrijaam

Fotoelement-päikeseelektrijaam

Päikese-soojuselektrijaam

Kütustpõletav elektri ja

soojuse koostootmisjaam

Auruturbiin-gaasiturbiin-

kombinatsioonelelektrijaam

Hüdroelektrijaam

Tuumaelektrijaam

Diiselelektrijaam

0 20 40 60 80 100 %


Elektrijaamaliikide aastane

kasutustegur ja kasutuskestus


0 20 40 60 80 100 %

Kütustpõletav

kondensatsioonelektrijaam

Tuuleelektrijaam

Päikeseelektrijaam

Kütustpõletav elektri ja

soojuse koostootmisjaam

Hüdroelektrijaam

Varuelektrijaam

0 2000 4000 6000 8000 h/a

Tuumaelektrijaam


Elektrijaamaliikide elektrienergia

omahind aastal 2012


0 20 40 60 80 100

€/MWh



Hüdroelektrijaam 10 MW … 20 GW





Diiselelektrijaam





Hüdroelektrijaam 1 MW … 10 MW

Tuumaelektrijaam




Elektrijaamaliikide elektrienergia

omahind aastal 2012


0 20 40 60 80 100

€/MWh



Hüdroelektrijaam 10 MW … 20 GW





Diiselelektrijaam





Hüdroelektrijaam 1 MW … 10 MW

Tuumaelektrijaam


Alajaamad alajaamad on elektrivõrkudes ette nähtud

enamasti pinge muundamiseks (ka voolu)

alajaamades toimub elektrienergia jaotamine

Vastavalt muundusviisile eristatakse: trafoalajaamu, mis pinget enamasti

madaldavad, kuid on ka pinget kõrgendavaid

alaldusalajaamu

inverteralajaamu

sagedusmuunduralajaamu



Pinget madaldava alajaam

1 - sisenevad ülempingeliinid

2 – väljuvad ülempingeliinid

(võivad ka puududa)

3 – ülempingejaotla

4 – trafod

5 – alampingejaotla

6 - väljuvad alampingeliinid

7 sisenev(ad) alampingeliin(id)

(ei pruugi olla ette nähtud)


1 2

3

4

5 7

6




Kõrgepingejaotla lahtri skeem

1 - kogumislatid

2 – latilahklüliti

3 – võimsuslüliti

4 – voolutrafo

5 - liinilahklüliti

6 - ühendus liini või trafoga

7 - pingetrafo

8 - juhtimis-, kaitse-, mõõte- ja

signalisatsioonisüsteem

9 - lahter


8

5

4

3

2

1

9

6

7


Võimsuslülitid

õli

õhk

vaakum

elegaas (väävelheksafluoriid SF6)



Madalpingejaotla lahtrite skeem a – kohtkindla kaitselülitiga

b - väljatõmmatava kaitselülitiga

c – kohtkindla sulavkaitsmekomplektiga

d - väljatõmmatava sulavkaitsmekomplektiga

1 – kogumislatid

2 – kaitselüliti

3 - voolutrafo

4 – pistikühendus

5 – vinnaklüliti

6 - sulavkaitse


1

2

3

4

4

5

6

b

2

3

a

3

4

4

6

3

d c




Energiasüsteemid

elektrijaamad

elektrivõrgud

alajaamad



Energiasüsteemi

ülesehituspõhimõte


G

G

1

1

2

4

3

5

7

6

8

220…500 kV (110...330) kV

35…110 kV

(15, 20, 35) kV

6…20 kV

400…690 V

(230, 400) V

1 - elektrijaam

2 - põhivõrk

3 - põhivõrgu alajaam

4 - regiooni jaotusvõrk

5 - regioonivõrgu alajaam

6 - linna, ettevõtte jaotusvõrk

7 - kohaliku võrgu alajaam

8 - madalpingevõrk


Euroopa Elektriedastussüsteemide

Operaatorite Võrgustik (ENTSO-E) Euroopa mandri kesk- ja lõunaosa, millega on ühendatud ka Türgi,

Marokko, Alžeeria ja Tuneesia ning osa Ukraina

ühendenergiasüsteemist (Lvovenergo)

Skandinaavia (Soome, Rootsi, Norra ja Själlandi saar Taanis)

Ühendkuningriik, mis on kõrgepingeliste alalisvoolukaablite kaudu

ühendatud Mandri-Euroopaga

Iirimaa koos Ühendkuningriigi Põhja-Iirimaa osaga, alalisvoolukaabli

kaudu on ühendatud Suurbritanniaga

Balti riigid, mis on kõrgepingeliste alalisvoolukaablite Estlink-1 ja 2

kaudu ühendatud Skandinaaviaga ja sünkroonselt ühendatud

Venemaa, Ukraina ja Valgevene energiasüsteemidega ning nende

kaudu Moldova, Gruusia, Armeenia, Aserbaidžani, Kasahstani,

Usbekistani, Kirgiisia ja Türkmenistani energiasüsteemidega

Islandi, Malta ja Küprose elektrivõrgud

19.12.2008 - European Network of Transmission System Operators for Electricity





ENTSO-E arengusuunad

mere- ja tuuleparke ühendava

kõrgepingevõrgu rajamine

Euroopa mandriosa põhivõrkude

läbilaskevõime suurendamine

arukate juhtimis- ja reguleerimissüsteemide

rakendamine (sh eri regioonide vahelise

sünkroonselt talitleva elektrivõrgu rajamine)



Elektrivarustuse tagamiseks:

võimsusvaru (elektrienergiat tootva agregaadi

võimsuse asendamiseks selle väljalangemise

korral)

suletud võrkude kasutamine, milles ühe liini

väljalangemisel jätkub elektrienergia katkematu

edastamine talitlusse jäänud liinide kaudu

töökindlate energiamuundurite, liinide ja

lülitusaparaatide kasutamine ning nende

dubleerimine



loodusnähtustele (tormile, jäitele, pakasele)

vastupidavate liinide ja välisseadmete

kasutamine

kestva ülekoormuse tekke korral –

koormuste ümberjaotamine,

reservagregaatide juurdelülitamine

operatiivne juhtimine





seadmete korrasoleku pidev kontroll ning

kulunud või vananenud seadmete või

seadmeosade ennetav väljavahetamine

rikete tekke korral – riknenud elemendi kiire

ning selektiivne väljalülitamine töökindla ning

täpse kaitseaparatuuri kasutamise teel

süsteemi kõigi elementide vastupidavus

lühisvoolude lühiajalisele soojuslikule ja

elektrodünaamilisele toimele



õhuliinide automaatne ühe- või mitmekordne

taaslülitamine (kui on tõenäoline, et rike pärast

väljalülitamist kaob)

reservtoiteallikate ja -ühenduste automaatne

sisselülitamine põhitoiteallika väljalangemisel

süsteemi talitluse info automaatne edastamine,

töötlemine ja salvestamine

universaalsete seire-, mõõte-, juhtimis-,

signalisatsiooni- ja kaitsesüsteemide kasutamine



Energiasüsteemi ööpäevane koormusgraafik

1 - baaskoormus

2 - pooltippkoormus

3 - tippkoormus


0 6 12 18 24 h

Pmax

Pkeskm

Pmin

0

1

2

3




Võrguteenuse tasu koosseis, 2014



Kasutuskestused aastal 2010

Eesti elektrijaamades 4223 h/a

maailma elektrijaamades 4225 h/a

kütustpõletavates soojuselektrijaamades 4204 h/a

hüdroelektrijaamades 3533 h/a

tuumaelektrijaamades 7211 h/a

geotermaal- ja tuule- ning päikeseelektrijaamades

kokku 2310 h/a



Tänan tähelepanu eest!

Küsimused?

Töö nr 7


Documents

Sissejuhatus energiatehnikasse · omahind 26.11.2014 Aimeli Laasik 22 SISSEJUHATUS ENERGIATEHNIKASSE Elektrijaamaliikide erimaksumus, 2012 26.11.2014 Aimeli Laasik 23 0 1000 2000