Google

Rodzaje elektrowni wodnych

Każda elektrownia wodna wyposażona jest w turbinę , jednak nie do każdej turbiny doprowadza się wodę w taki sam sposób. To właśnie ze względu na sposób doprowadzenia wody do turbiny wyróżniamy rozmaite rodzaje elektrowni wodnych.

Elektrownia przepływowa

Mieści się w specjalnie skonstruowanym budynku, będącym przedłużeniem przegradzającego rzekę jazu. Jest więc zlokalizowana w korycie rzeki, której energię wykorzystuje. Elektrownie tego typu mogą pracować prawie bez przerwy, ilość produkowanej przez nie energii zależy jednak od ilości wody, przepływającej akurat w rzece, elektrownie przepływowe nie posiadają bowiem zbiornika wodnego. W Polsce największe znaczenie wśród tego typu hydroelektrowni mają niskospadowe elektrownie z zaporami ziemnymi , wyposażone w turbiny Kaplana, turbiny rurowe, bądź też – w przypadku bardzo małych mocy – w turbiny rurowe z generatorem zewnętrznym lub turbiny Banki-Michella.

Elektrownia zbiornikowa (regulacyjna)

Jest w mniejszym stopniu niż przepływowa uzależniona od ilości energii, dostarczanej w danym momencie przez wodę. Dzięki znajdującemu się przed nią zbiornikowi wodnemu, elektrownia zbiornikowa może produkować energię o większej mocy, niż moc odpowiadająca chwilowemu dopływowi, może też reagować na zmieniające się zapotrzebowanie na energię i dostosowywać się do sezonowych wahań ilości przepływającej wody. Ten typ hydroelektrowni reprezentowany jest najczęściej przez duże elektrownie wodne.

Image

Energia wody wykorzystywana jest także w elektrowniach szczytowo-pompowych, które jednak często nie są zaliczane do odnawialnych źródeł energii.

Elektrownia szczytowo-pompowa

Posiada dwa zbiorniki wodne:  górny i dolny. Funkcje zbiorników górnych mogą pełnić zarówno zbiorniki sztuczne, jak i naturalne, na przykład jeziora, jako zbiorniki dolne wykorzystywane są zaś jeziora, spiętrzone doliny rzek, stare sztolnie kopalniane i specjalnie zbudowane zbiorniki sztuczne. W okresie małego zapotrzebowania na energię elektrownia przepompowuje wodę ze zbiornika dolnego do górnego, gromadząc w ten sposób potencjalną energię. Jest to praca pompowa (silnikowa) hydroelektrowni. Z kolei pracę turbinową (generatorową) elektrownia wodna wykonuje, gdy zapotrzebowanie na energię wzrasta. Uwalnia się wtedy wodę ze zbiornika górnego, by spływając do dolnego napędzała produkującą prąd turbinę. W ciągu doby elektrownie szczytowo-pompowe są uruchamiane 1-2 razy w cyklu pracy pompowej i turbinowej, co pozwala wyrównywać maksymalne i minimalne – czyli szczytowe – obciążenia systemu energetycznego.

Elektrownie szczytowo-pompowe są kosztowne, trudno jednak znaleźć alternatywną formę magazynowania tak dużych ilości energii. Poza tym nakłady inwestycyjne można zmniejszyć, wyposażając elektrownię w odpowiedni duży spad, im większy jest bowiem spad, tym mniejsza wymagana pojemność zbiorników. Wysokość spadu w elektrowniach szczytowo-pompowych powinna przekraczać 100 m. Elektrownie szczytowo-pompowe są magazynami energii, pełnią także istotną rolę interwencyjną w przypadkach awarii systemu elektroenergetycznego. W razie nagłego niedoboru mocy elektrownia uruchamiana jest do pracy turbinowej, jeśli zaś nagle wystąpi nadmiar mocy, zakład podejmuje pracę pompową.

W Polsce na elektrownie szczytowo-pompowe przypada najwięcej, bo około 1350 MW mocy zainstalowanej, spośród około 2100 MW, posiadanych ogółem przez elektrownie wodne. Najbardziej znane polskie elektrownie szczytowo-pompowe to Żarnowiec, Porąbka-Żar i Żydowo.

Najważniejsze elektrownie wodne w Polsce

Rodzaj elektrowni

Nazwa elektrowni

Moc zainstalowana w MW

szczytowo-pompowa

Żarnowiec

680

szczytowo-pompowa

Porąbka-Żar

500

szczytowo-pompowa

Żydowo

150

przepływowa

Włocławek

160

przepływowa

Solina

138

przepływowa

Dychów

80

przepływowa

Rożnów

50

Źródło: Encyklopedia PWN

Elektrownia pływowa

To elektrownia wodna wykorzystująca do produkcji energii elektrycznej przypływy i odpływy morza bądź oceanu, spowodowane przyciąganiem grawitacyjnym Księżyca i – w mniejszym stopniu - Słońca oraz ruchem obrotowym Ziemi. By wykorzystać energię pływów, ujścia rzek przegradza się zaporami, wyposażonymi w turbiny, poruszane przez wodę, wpływającą w czasie przypływu do zbiornika, a w czasie odpływu wypływającą (uwalnianą) z niego z powrotem do morza. 

Na angielskim, francuskim i hiszpańskim wybrzeżu Oceanu Atlantyckiego energię pływów wykorzystywano już w XI wieku, gdy zmagazynowana za niewielkimi zaporami woda służyła do napędzania kół wodnych, mielących ziarna. Pierwsza i zarazem największa elektrownia pływowa świata została uruchomiona w 1966 roku we Francji przy ujściu rzeki La Rance do kanału La Manche, w miejscu, gdzie maksymalna amplituda pływów wynosi 13,5 m, a minimalna 5 m i gdzie młyny wodne pracowały już od XII wieku. Ten osiągający 100% mocy przy spadzie wynoszącym 6 m zakład wyposażony jest w 24 turbiny wodne o mocy 10 MW każda, dysponuje więc mocą zainstalowaną 240 MW - wystarczająco dużą, by zaopatrzyć w energię 240 000 domów. Drugą co do wielkości na świecie elektrownią pływową jest zakład w Annapolis w Kanadzie, posiadający 17 MW mocy zainstalowanej.

Energię pływów można wykorzystywać tylko w około 20 rejonach świata, w niektórych miejscach jednak jej zasoby są całkiem spore: na przykład Wielka Brytania, wykorzystując energię pływów mogłaby pokryć około 20% swoich potrzeb energetycznych. Zaletą elektrowni pływowych jest także stuletni okres eksploatacji. Poza krajami wymienionymi wcześniej, elektrownie pływowe posiadają też Chiny, Rosja i Wielka Brytania, a ich uruchomienie planują Korea Południowa i Indie. W Polsce wykorzystanie energii pływów nie jest możliwe.

Czy wiesz, że...
4,27 mln funtów przeznaczył rząd Wielkiej Brytanii na budowę elektrowni pływowej w zatoce Strangford Lough u wybrzeży Irlandii Północnej. Instalacja o mocy 1 MW zostanie oddana do użytku w połowie roku 2006. Dwie elektrownie pływowe już od ponad 2 lat pracują na angielskim wybrzeżu North Devon.

Elektrownia maremotoryczna

Zwana inaczej falowo-wodną, produkuje energię elektryczną z energii fal lub prądów morskich bądź oceanicznych. Pierwszy zakład tego typu uruchomiono w drugiej połowie XX wieku w Bouchaux - Praceique we Francji, poza tym elektrownie maremotoryczne pracują między innymi w Rosji nad Morzem Białym i w Stanach Zjednoczonych na Alasce.

Ze względu na lokalizację elektrownie wykorzystujące energię fal dzielą się na:

  • nadbrzeżne,
  • przybrzeżne – umiejscowione na dnie morza na głębokości 10-20 m
  • i morskie – usytuowane na dnie morza na głębokości ponad 40 m.

Z kolei stosowane w elektrowniach maremotorycznych turbiny to:

  • turbiny wodne, napędzane przelewającą się przez upust zbiornika wodą, która wcześniej wpływa do zbiornika zwężającą się sztolnią, a po przepłynięciu przez turbinę wraca do morza,
  • bądź też turbiny powietrzne, wprawiane w ruch powietrzem, sprężonym w górnej części zbiornika przez zalewające dno zbiornika fale. Zbiornik taki zbudowany jest na platformie, zlokalizowanej na brzegu morza. Ponieważ instalacje, wyposażone w turbiny powietrzne mają często nawet kilkadziesiąt kilometrów długości, mogą chronić brzeg morski przed zniszczeniem, czyli pełnić rolę falochronu.

Przykłady elektrowni obu typów znajdują się na norweskiej wyspie Toftestallen koło Bergen, zakład wykorzystujący turbiny powietrzne pracuje zaś na wyspie Islay w Szkocji.

Model budowy, zdjęcia oraz filmy przedstawiające elektrownię wykorzystującą energię fal można zobaczyć na stronie internetowej http://www.oceanpd.com.

Elektrownia maretermiczna

Nazywana również oceanotermiczną, produkuje energię elektryczną z energii cieplnej, której źródłem jest różnica temperatur miedzy ciepłymi warstwami powierzchniowymi a zimnymi warstwami głębinowymi morza. Taka, mniej więcej stała, niezależna od pory dnia i roku różnica występuje w strefie równikowej, gdzie w niektórych miejscach istnieje spory potencjał energii maretermicznej. Na przykład w Indiach, na wybrzeżach stanu Tamil Nadu mogłyby powstać instalacje o łącznej mocy 10 000 MW.

Elektrownie maretermiczne wykorzystują jako czynnik roboczy amoniak, freon bądź propan, które parują w wynoszącej około 30 st. C temperaturze wody powierzchniowej i następnie są skraplane przy pomocy wody o temperaturze około 7 st. C, czerpanej z głębokości 300-500 m. Zakłady maretermiczne pracują na Hawajach (40 MW), w Japonii (10 MW), na Bali i Tahiti (po 5 MW).

 

Źródła:

  • Odnawialne źródła energii. Wybrane zagadnienia, red. R. Tytko, 2005
  • eereweb.ee.doe.gov
  • www.zielonaenergia.pl
  • www.mos.gov.pl

Za pozycjonowanie tego serwisu odpowiada Sunrise System.

Copyright © 2007 - Biomasa | Realizacja: SoftTree.pl | Programowanie: Maszyna.pl