Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Użyteczność Energetyki Wodnej w województwie kujawsko-pomorskimProf. dr hab. inż. Józef Flizikowski [email protected]
1. ENERGETYKA WODNA2. WOJEWÓDZTWO KUJAWSKO-POMORSKIE 3. UŻYTECZNOŚĆ4. ROZWÓJ JAKOŚCI, EFEKTYWNOŚCI I NIESZKODLIWOŚCI EW5. ROZWÓJ UŻYTECZNOŚCI EW
Użyteczność Energetyki Wodnej w województwie kujawsko-pomorskim
SY
ST
EM
E
LEK
TR
OW
NI
WO
DN
EJ
OPERATOR
OBIEKT OBRABIANY
ŻYWE OBIEKTY OTOCZENIA
SZTUCZNE OBIEKTY OTOCZENIA
SP
: JA
KO
ŚĆ
EN
ER
GII
, E
FEK
TY
WN
OŚ
Ć P
RO
CE
SU
, N
IES
ZK
OD
LIW
OŚ
Ć P
RO
DU
KT
U I
P
RO
CE
SU
ERGONOMICZNOŚĆ
FUNKCJONALNOŚĆ
EKOLOGICZNOŚĆ
SOZOLOGICZNOŚĆ
SYSTEM OBIEKTY I SPOSOBY UŻYTECZNOŚCI CELE
UŻYTECZNOŚĆ
1. ENERGETYKA WODNA2. WOJEWÓDZTWO KUJAWSKO-POMORSKIE 3. UŻYTECZNOŚĆ4. ROZWÓJ JAKOŚCI, EFEKTYWNOŚCI I NIESZKODLIWOŚCI EW5. ROZWÓJ UŻYTECZNOŚCI EW
Użyteczność Energetyki Wodnej w województwie kujawsko-pomorskim
Tabela Światowe zapotrzebowanie na nośniki energii, przewidywania dla roku 2010/2030
L.P.
NOŚNIK ENERGII, PROCESOR
ILOŚĆ 2010/2030 MLN. TON
EKWIWALENTU OLEJOWEGO
UDZIAŁ
2010/2030
% 1. Ropa naftowa 4.308/5.766 35,33/34,97 2. Węgiel kam. i brunatny 2.763/3.601 22,66/21,84 3. Gaz 2.703/4.130 22,17/25,05
Razem konwencjonalne: 9.774/13.497 80,16/81,86 4. Biomasa 1.264/1.605 10,37/9,74 5. Jądrowa 778/764 6,38/4,62 6. Hydroenergia 276/365 2,26/2,22 7. Aeroenergia, wiatr i in. 101/256 0,83/1,56
Razem niekonwencjonalne: 2.419/2.990 19,84/18,14 Zużycie i potrzeby razem: 12.193/16.487 100.00
Tabela: Światowe zapotrzebowanie na nośniki energii 2010/2030
ENERGETYKA
42 GJ = tona ekwiwalentu olejowego
ENERGETYKA
ENERGETYKA
Kluczowe technologie wspomagające 2014-2020 UE
ENERGETYKA
ENERGETYKA
ENERGETYKA WODNA
ZALETY:• Czyste odnawialne źródło
energii.• Możliwość szybkiego
zatrzymywania i uruchamiania elektrowni.
• Małe problemy przy utrzymywaniu i eksploatacji elektrowni.
• Sztuczne zbiorniki wodne gromadzą wodę, zmniejszając ryzyko powodzi.
WADY:
• Zależność od opadów deszczu.
• Konieczność zalania dużych obszarów i przesiedlenia ludzi, co niszczy naturalne siedliska lądowych dla roślin i zwierząt.
• Lokalne zmiany klimatyczne.
ENERGETYKA WODNA
ENERGETYKA WODNA
Lp. Rodzaj źródła OŹE
Energia odnawialna 2012,
MWh
Udział procentowy w OŹE, %
OŹE i biopaliwa 24.431.509,665 100,0
1. Współspalanie (biomasa/węgiel) 5.754.955,293 41,3
2. Elektrownie wiatrowe 4.524.473,670 34,5
3. Elektrownie wodne 2.031.544,902 14,4
4. Elektrownie na biomasę 1.097.718.577 7,9
5. Elektrownie na biogaz 528.099,1 78 3,8
6. Fotowoltaika 1.136,802 0,008
Łącznie OŹE elektrownie 13.937.928,422 57,0
Biopaliwa
1. Biodiesel 8.807.137,132 83,9
2. Bioetanol 1.686.444,111 16,1
Łącznie biopaliwa (w TD) 10.493.581,243 43,0
ENERGETYKA WODNA
Ilość wytworzonej energii elektrycznej w odnawialnych źródłach energii wynikająca z wydanych przez Prezesa URE świadectw pochodzenia, ze względu na rodzaj źródła i według stanu na 30 maja 2013 r., wynosi:
ENERGETYKA WODNA
1. ENERGETYKA WODNA2. WOJEWÓDZTWO KUJAWSKO-POMORSKIE 3. UŻYTECZNOŚĆ4. ROZWÓJ JAKOŚCI, EFEKTYWNOŚCI I NIESZKODLIWOŚCI EW5. ROZWÓJ UŻYTECZNOŚCI EW
Użyteczność Energetyki Wodnej w województwie kujawsko-pomorskim
WOJEWÓDZTWO KUJ.POM.
WOJEWÓDZTWO KUJ.POM.
WOJEWÓDZTWO KUJ.POM.
WOJEWÓDZTWO KUJ.POM.
• Dane techniczne:• Elektrownia: EW we Włocławku• Rzeka: Wisła• Lokalizacja: 674,850 km• Rok budowy: 1970• Rzędna piętrzenia: 57,30 m n.p.m.• Spad znamionowy: 8,80 m• Liczba hydrozespołów: 6• Typ turbiny: turbina Kaplana• Moc instalowana: 160,2 MW• Przełyk instalowany: 2190 m³/sek• Średnia produkcja: 739 GWh/a
WOJEWÓDZTWO KUJ.POM.
WOJEWÓDZTWO KUJ.POM.
1. ENERGETYKA WODNA2. WOJEWÓDZTWO KUJAWSKO-POMORSKIE 3. UŻYTECZNOŚĆ4. ROZWÓJ JAKOŚCI, EFEKTYWNOŚCI I NIESZKODLIWOŚCI EW5. ROZWÓJ UŻYTECZNOŚCI EW
Użyteczność Energetyki Wodnej w województwie kujawsko-pomorskim
Co to jest środowiskowa użyteczność?
UŻYTECZNOŚĆ
W ogólnym pojęciu racjonalności, wyróżnia się trzy jej typy: •Racjonalność pragmatyczna polega głównie na dopasowaniu
środków do celów: ta działalność (teoretyczna lub praktyczna) jest najbardziej racjonalna pod względem pragmatycznym, która odznacza się najwyższą skutecznością. •Racjonalność poznawcza polega głównie na dopasowaniu
wniosków do przesłanek (inaczej: konsekwencji do racji): ta działalność myślowa (technologiczna) jest najbardziej racjonalna pod względem poznawczym, która odznacza się największą konsekwencją logiczną.•Racjonalność aksjologiczna polega głównie na odpowiednim
doborze wartości, celów, wzorów i ideałów: ta działalność jest najbardziej racjonalna aksjologicznie, która urzeczywistnia cele (wartości, wzorce, ideały) warte i godne realizacji.
Użyteczność= racjonalność:
UŻYTECZNOŚĆ
Efektywność jest to cecha, która wyraża racjonalne zdolności systemów do zaspokajania określonych potrzeb, pragnień zasobności człowieka, ich funkcjonalności, jakości produktu, nieszkodliwości produktu i procesu działania (osiąganie zamierzonych celów działania, funkcjonowania zgodnie z przeznaczeniem i wymaganiami).
Kryteria oceny efektywności:
1.Skuteczność, kryterium operacyjne, związane z organizacją i przebiegiem działania;2.Ekonomiczność, kryterium wartości efektów dodatnich (korzyści) i ujemnych (nakładów) w działaniu;3.Informacyjność, kryterium wpływu systemu sterowania, dostępu informacji, wiedzy na działanie;4.Sprawność, kryterium podatności systemu na działanie techniczne, energetyczne, użyteczne;5.Eksploatacyjność, kryterium funkcjonowania elementów i środków w określonym czasie, otoczeniu, kryterium użytkowania, obsługiwania, zasilania/logistyki systemu.
UŻYTECZNOŚĆ
Wartość = Środowiskowa użyteczność
UŻYTECZNOŚĆ
40
Użyteczność Wszystkie źródła, nośniki, procesory energii są
jednakowo ważne - równe, wyróżnia je środowiskowa użyteczność!
UŻYTECZNOŚĆ
SY
ST
EM
E
LEK
TR
OW
NI
WO
DN
EJ
OPERATOR
OBIEKT OBRABIANY
ŻYWE OBIEKTY OTOCZENIA
SZTUCZNE OBIEKTY OTOCZENIA
SP
: JA
KO
ŚĆ
EN
ER
GII
, E
FEK
TY
WN
OŚ
Ć P
RO
CE
SU
, N
IES
ZK
OD
LIW
OŚ
Ć P
RO
DU
KT
U I
P
RO
CE
SU
ERGONOMICZNOŚĆ
FUNKCJONALNOŚĆ
EKOLOGICZNOŚĆ
SOZOLOGICZNOŚĆ
SYSTEM OBIEKTY I SPOSOBY UŻYTECZNOŚCI CELE
UŻYTECZNOŚĆ
Użyteczność, ergonomiczność OPERATORÓW:
1. Właściciele źródła, gruntu, pozyskanie, inwestorzy, …2. Wytwórcy,3. Sprzedaż,4. Sieci przesyłowe,5. Operatorzy sieci przesyłowej,6. Spółki dystrybucyjne,7. Operatorzy sieci dystrybucyjnej,8. Kupujący na rzecz odbiorców,9. Oferenci energii10.Odbiorniki, odbiorcy, …
UŻYTECZNOŚĆ
Użyteczność, ergonomiczność OPERATORÓW: Koszt jednostkowy wytworzenia energii elektrycznej w przypadku instalacji o mocy poniżej 5 MW wynosi około 280 zł/MWh. Przychody z tytułu sprzedaży energii elektrycznej wynoszące obecnie 197,50 zł/MWh nie pokrywają kosztów.
UŻYTECZNOŚĆ
Użyteczność, funkcjonalność (EW) PRZETWARZANIA:
• Pokrycie przewidywanego, zmiennego w czasie zapotrzebowania, przy minimum kosztów eksploatacji,• Kompensacja czynnych i biernych strat przesyłu w systemie, przy pokryciu przewidywanego zapotrzebowania,• Spełnienie różnorodnych ograniczeń eksploatacyjnych (ograniczenia termiczne lub stabilnościowe w liniach, poziomy
napięć w węzłach itp.),• Zapewnienie elastyczności wytwarzania w czasie rzeczywistym dla zbilansowania odchyleń (jeśli takie wystąpią) od
wartości przewidywanego zapotrzebowania,• Zapewnienie rezerwowania w przypadku awaryjnego odłączenia dowolnego elementu w systemie (cel n-1).
UŻYTECZNOŚĆ
Użyteczność, funkcjonalność (EW) PRZETWARZANIA:
1. Fenomenalna konstrukcja procesowa
2. Wysokosprawna konstrukcja sterownicza
3. Samoorganizująca konstrukcja informacyjna
4. Niezawodna konstrukcja logistyczna
Możliwa drastyczna poprawa, reinżynieria - twórczy, zintegrowany rozwój obrabiania w EW
UŻYTECZNOŚĆ
UŻYTECZNOŚĆ
1. ENERGETYKA WODNA2. WOJEWÓDZTWO KUJAWSKO-POMORSKIE 3. UŻYTECZNOŚĆ4. ROZWÓJ JAKOŚCI, EFEKTYWNOŚCI I NIESZKODLIWOŚCI EW5. ROZWÓJ UŻYTECZNOŚCI EW
Użyteczność Energetyki Wodnej w województwie kujawsko-pomorskim
Cele, (problemy) współczesnej energetyki, postulowane stany i przemiany (strategia Europa 2020):1.Zmniejszenie zużycia energii,2.Zwiększenie efektywności energetycznej,3.Zwiększenie udziału odnawialnych źródeł energii4.Tworzenie otwartych i inteligentnych sieci energetycznych5.Decentralizacja wytwarzania i dystrybucji energii6.Zwiększenie bezpieczeństwa dostaw energii w przypadku katastrof7.Zwiększenie niezależności energetycznej Europy i zmniejszenie zależności od energetyki jądrowej (obecnie 30%)
STRATEGIE ROZWOJU
WARUNKI ROZWOJU ELEKTROWNI WODNYCH:Jeżeli OZE (system) nie osiąga charakterystyk (niska efektywność działania,
niewystarczająca jakość produktu, szkodliwość środowiskowa), to przyczynami mogą być:
1. Zniekształcone elementy (E) lub błędne ich relacje (R),2. Nieprawidłowe (statyczne) oddziaływanie sterownicze (s),3. Błędna istota realizacji procesu (I) i błędne oddziaływanie sterownicze (s).
MODELE ROZWOJU:4. Efektywności działania – występują dane o strukturze i charakterystykach
DZIAŁANIA systemu (IS);5. Jakości produktu – występują dane o jakości mocy, energii (IW);6. Oddziaływania, życia, bezpieczeństwa – występują dane dotyczące
następstw działania PROCESU i PRODUKTU (ISW)
WARUNKI ROZWOJU
Obliczenia sprawności turbiny, przekładni i generatora MEW:
Moc cieku:
Moc na wale turbiny:
Moc na wale generatora:
Sprawność przekładni:
Sprawność generatora:
Gdzie we wzorach oznaczono:Q – wydatek cieku, p – ciśnienie, M1 – moment obrotowy turbiny, M2 – moment obrotowy generatora, - prędkość kątowa wału turbiny, - prędkość kątowa wału generatora , Pe - moc elektryczna, Fd - siła parcia, u – prędkość cieku
2P
Peg
pQPc 111 MP
t
gp P
P
P
P
M
M
1
2
11
22
1 2
uFP dc
222 MP
ROZWÓJ JAKOŚCI
Od kilku lat na terenie Europy prowadzone są badania nad wykorzystaniem przepływów wodnych do produkcji energii. Na wzór znanych z przeszłości kół młyńskich została ożywiona myśl wykorzystywania płynącej rzeki jako surowca. Mowa jest o mikroinstalacjach, które zestawione w kilka modułów mogą działać jako mikroelektrownie, lub w mniejszej ilości zasilacz gospodarstwo domowe przylegające do rzeki. Nadwyżki mogą, oczywiście być, sprzedawane do sieci.
Źródło: Energiaidom.pl
ROZWÓJ JAKOŚCI
Konstrukcja procesowa KP
ROZWÓJ JAKOŚCI
ROZWÓJ JAKOŚCI
Zakład Automatyki i Sterowania “AiS” mgr inż. Roman SułowskiFirma zajmuje się projektowaniem i
wdrażaniem dużych systemów automatyki przemysłowej bazującej
na dostępnych na rynku sterownikach programowalnych
ROZWÓJ JAKOŚCI
Konsorcjum i firma Openhydro na wyspie Alderney na Kanale Lamanch buduje elektrownie o
mocy 300 MW w oparciu o 2 MW zespoły pływających turbin. Na zdjęciu próby
stanowiskowe
ROZWÓJ JAKOŚCI
Prędkości –wariant 2A – głębokość 0.2 m – prędkość cieku 0.1 m/s
Prędkości –wariant 2A – głębokość 2 m – prędkość cieku 0.1 m/s
Prędkości –wariant 2A – głębokość 0.2 m – prędkość cieku 5.5 m/s
ROZWÓJ JAKOŚCI
Nazwa przedmiotu: Płyta łopaty Nr rys. BJ3_1301
Anna Niemczewska ul. Okrężna 17 86-010 Koronowo
KARTA INSTRUKCYJNA Wydział: Oddział: Stanowisko: Liczba godz. Nr zespołu
Arkuszy Arkusz 24.04 2008
dr inż. Ryszard Wocianiec
24.04 2008
dr inż. Piotr Domanowski
1 1
Data Opracował Data Sprawdził Data Uzupełnił Data Zatwierdził Akr. w zesp. Nr ark. zesp
Prędkość przepływu
0.1 m/s 2.7 m/s 5.5 m/s
Prędkość obrotowa 1.06 obr/min 28.6 obr/min 58.4 obr/min
Głębokość 0,2 m 2 m 0,2 m 2 m 0,2 m 2 m
Wariant
1A 252 10 183.738 7.543 763.403 31.2531B 22,5 6,2 16.176 4.490 89.761 24.160
2A 1,5595 (1 łop)
0,2-2,3 (1 łop)
2.13269.636(1 łop)
147-1.704 (1 łop)
7.416278.940 (1łop)
707-7.227 (1 łop)
2B 9,59 (1 łop)
4,2-0,6 (1 łop)
104686.500 (1 łop)
2800-2.000 (1łop)
4100025.000 (1 łop)
3400-2.300 (1 łop)
Tabela Momenty sił (Nm), zmienne prędkości przepływu, głębokości wariantów 1A, 1B, 2A i 2B
u lopuObliczenia zostały wykonane programem ANSYS/FLUENT 12, cd - współczynnik oporu (przyjęto 2, odpowiednio dla liczby Re>10
5), ρ – gęstość
cieczy, - prędkość przepływu, - prędkość liniowa łopatki w 2/3 jej długości, A – powierzchnia łopat, R - promień koła, L - długość łopatki, G - głębokość
AucF dd25.0 )5.0( RLFM dd
ROZWÓJ JAKOŚCI
Ponur – to część budowli hydrotechnicznej zabezpieczającej dno na stanowisku górnym. Stosowany jest przede wszystkim w budowlach piętrzących (np. zapora, jaz). Ma postać szczelnej, ciężkiej płyty. Dzięki takiej konstrukcji nie tylko zabezpiecza dno rzeki przed rozmywaniem, ale także zwiększa stateczność budowli (przede wszystkim na przesunięcie) oraz wydłuża drogę filtracji. Współcześnie ponur wykonywany jest jako płyta betonowa lub żelbetowa.Poszur – to część budowli hydrotechnicznej, obejmujące konstrukcję stanowiącą ubezpieczenie dna cieku na pewnym określonym odcinku, poniżej wypadu danej budowli. Poszur stosuje się w celu zabezpieczenia dna cieku przed rozmyciem i erozją denną. Jest także elementem budowli, który uczestniczy w rozpraszaniu energii wody – można tu wyróżnić strefę pasywną, dla której wymagane jest umocnienie ciężkie poszuru i strefę tłumienia, dla której wystarczające może być umocnienie lekkie poszuru. Poszur może zostać wykonany jako płaszczyzna o orientacji poziomej (powierzchnia płaska), bądź zostać ukształtowana w odpowiednio dobrany sposób, tak aby stanowił tzw. wybój przygotowany. Poszur stosowany jest więc w tych budowlach, w których występują urządzenia upustowe; dotyczy to przede wszystkim budowli piętrzących, analogiczne umocnienie dna występuje w niektórych innych budowlach, np. w progu, będącym rodzajem budowli regulacyjnej.
ROZWÓJ NIESZKODLIWOŚCI
1. ENERGETYKA WODNA2. WOJEWÓDZTWO KUJAWSKO-POMORSKIE 3. UŻYTECZNOŚĆ4. ROZWÓJ JAKOŚCI, EFEKTYWNOŚCI I NIESZKODLIWOŚCI EW5. ROZWÓJ UŻYTECZNOŚCI EW
Użyteczność Energetyki Wodnej w województwie kujawsko-pomorskim
ROZWÓJ UŻYTECZNOŚCI
ROZWÓJ UŻYTECZNOŚCI
PODSUMOWANIE
Celem działań, wspomaganych finansowo środkami unijnymi (82,5 mld euro), ma być zwiększenie inwestycji, wzrost zatrudnienia oraz bardziej innowacyjna i konkurencyjna gospodarka w obszarach: 1. Infrastruktura i Środowisko (27,41 mld euro), 2. Inteligentny Rozwój (8,61 mld euro), 3. Wiedza Edukacja Rozwój (4,69 mld euro), 4. Polska Cyfrowa (2,17 mld euro), 5. Polska Wschodnia (2 mld euro), 6. programy Europejskiej Współpracy Terytorialnej (0,7 mld euro) oraz 7. Pomoc Techniczna (0,7 mld euro).
Dodatkowo na poziomie województw realizowanych będzie 16 Regionalnych Programów Operacyjnych o wartości 31,2 mld euro.
PODSUMOWANIE