Energetska postrojenja

1

Pojasnili bomo pojme:

• Gospodarnost

• Razpoložljivost

• Izkoriščenost

• Pripravljenost

Namen energetskih postrojenj je s čim manjšimi stroški in s čim večjim izkoristkom primarno energijo spremeniti v obliko, ki je potrebna v vsakdanjem življenju:

• mehansko delo

• toploto

• svetlobo

• zvok

Način obratovanja

2

Najpopolnejša oblika energije je električna energija, saj jo je možno z odličnim

izkoristkom spremeniti v vse druge oblike. V nadaljevanju bomo obravnavali predvsem

energetska postrojenja, ki spreminjajo primarno energijo v električno:

• parne elektrarne na fosilna in jedrska goriva

• plinske elektrarne

• plinsko-parne elektrarne

• vodne elektrarne

• vetrne elektrarne

V svetovnem merilu: ¾ električne energije iz TE.

Največ v fosilnih in jedrskih, nato plinskih, nekaj tudi v motorjih z notranjim

zgorevanjem.

Manj kot ¼ dajejo vodne elektrarne.

Način obratovanja

3

Postrojenja se razlikujejo predvsem po viru primarne energije, za njihovo vlogo v energetskem sistemu pa je značilno število obratovalnih ur. Delimo jih na postrojenja, ki

• obratujejo neprekinjeno večji del leta (obratovanje v pasu , t > 6000 ur)velika zanesljivost, pri TE velik izkoristek, nizki obratovalni in investicijski stroški

• obratujejo ob delavnikih (obratovanje v trapezu, t = 1500 - 6000 ur)enostaven zagon, pri TE srednji izkoristki, ... npr.: akumulacijske vodne el., plinsko-parni procesi

• obratujejo samo pri velikem povpraševanju po energiji (vršno obratovanje, t < 1500

ur)hiter zagon, pri TE manjši en. izkoristek, nizki investicijski, visoki obratovalni stroški, ... npr.:

črpalno-akumulacijske vodne el., Dieselovi motorji, plinske el.

primer diagrama (Slide 13)

Letni diagram pridobivanja energije

4

Obratovanje nekega postrojenja je ponavadi prikazano v urejenem letnem diagramu

pridobivanja energije:

- ordinata: MOČ (npr. na pragu elektrarne)

- abcisa: ČAS ENEGA LETA (8760 ur)

ploščina diagrama pod krivuljo je sorazmerna z letno proizvedeno energijo.

tak diagram nastane, če je v časovnem razmiku (npr. enkrat na dan) na diagram nanesena izbrana

karakteristična veličina in urejena po velikosti.

Urejeni letni diagrami (klikni za povečavo)

a) b) c) d)

Razpoložljivost

5

Postavitev energetskega postrojenja je navadno povezana z velikimi stroški, zato je

potrebno postrojenje tudi izkoriščati. Obratovati mora čim več ur na leto in po možnosti

z vso močjo, skratka, njegova razpoložljivost mora biti čim višja.

Nizka razpoložljivost povzroča največje gospodarske izgube (večje kot znižanje

izkoristka).

Proizvajalec energije jamči za energijski izkoristek, redko za razpoložljivost. Odvisna ni le

od opreme, temveč tudi od tehnične sposobnosti osebja, ki upravlja postrojenje.

Razpoložljivost

6

Razpoložljivost postrojenja A (Availability) je definirana kot vsota izkoriščenosti U (Utilization) in pripravljenosti R (Readiness).

Oznaka

Čas (t)

Moč (P)

Delo, energija (W)

Skupaj

(i = 1)

Imenski čas

(koledarsko leto)

ti = 8760 h

Imenska moč

Pi

Imenska energija

Wi = Pi ti

Izkoriščenost

(obratovanje)

postrojenja (U)

Izkoriščeni čas

tU

Izkoriščena moč

PU

Izkoriščena (=proiz-

vedena) energija

WU = PU tU

Pripravljenost

postrojenja

(R)

Rezervni čas

tR

Rezervna moč

PR

Rezervna energija

WR = PR tU + PA tR

Razpoložljivost

postrojenja

(A = U + R)

Razpoložljivi

čas

tA = tU + tR

Razpoložljiva

moč

PA = PU + PR

Razpoložljiva

energija

WA = WU + WR

Nerazpoložljivost

postrojenja

(NA = 1 – A)

Čas, ki ni

na razpolago

tNA = ti - tA

Moč, ki ni

na razpolago

PNA = Pi - PA

Energija, ki ni

na razpolago

WNA = Wi - WA

Razpoložljivost

7

Časovna razpoložljivost:

Razpoložljivost moči:

Razpoložljivost energije (dela):

U Rt

i

t tA

t

U RP

i

P PA

P

U R RU R U R U U R UW

i i i i i i i i

P P tP P t t P t P tA

P t P t P t P t

Razpoložljivost energije je razmerje, kjer je v števcu vsota dejansko proizvedene energije, topla in

hladna rezerva, v imenovalcu pa največja mogoča proizvedena energija.

Topla rezerva: energija, ki je takoj na razpolago, pa zanjo ni potrebe (postrojenje obratuje z

zmanjšano močjo).

Hladna rezerva: energija, ki jo je po potrebi mogoče proizvesti (postrojenje je pripravljeno, vendar

ne obratuje).

Razpoložljivost

8

GLAVNA OCENA USPEŠNOSTI OBRATOVANJA ELEKTRARNE: IZKORIŠČENOST ENERGIJE

(Load factor):

UW

Diagrami

9

A

B

ti = 8760 h

redni letni remont zaustavitev zaradiokvare

Pi

1. Neurejeni, dejanski potek moči (razpoložljivost - A, izkoriščenost - U)

A ... Topla rezervaB ... Hladna rezerva

10

Diagrami

2. Urejeni letni diagram (diagram na prejšnji strani preoblikujemo po velikosti in dobimo diagram podobne oblike kot je prikazan spodaj)

B

A

Cele

ktr

ičn

a m

oč

v p

ok

raji

ni

/ %

obdobje 1 leta (8760 h)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100A – obratovanje v pasuB – obratovanje v trapezuC – obratovanje v konici

11

DIAGRAMI

3. Urejeni diagram povprečne moči (diagram pod zaporedno št. 1 lahko nadalje preoblikujemo v urejeni diagram povprečne moči)

tU

tA

ti = 8760 h

PU

PR

PA

PN

A

Pi

tR

tNA

A

B

Nazivna

Na razpolago

Izkoriščena

Ni na razpolago

Rezerva

- topla rezerva

- hladnarezerva

Naloga

12

Termoelektrarna je obratovala v letu skupaj 7700 h, od tega 7000 ur z imensko močjo

300 MW, 600 ur z močjo 250 MW (zaradi zmanjšanja povpraševanja po električni

energiji) in 100 ur z močjo 200 MW (zaradi manjše okvare na kotlu). Termoelektrarna ni

mogla obratovati 700 ur zaradi rednega letnega tehničnega pregleda in nadaljnjih 200 ur

zaradi okvare generatorja. Ostanek časa je termoelektrarna stala tehnično pripravljena v

(hladni) rezervi. Glede na podatke narišite urejeni diagram moči za termoelektrarno ter

izračunajte časovno razpoložljivost in razpoložljivost energije.

NALOGA

13

Termoelektrarna je obratovala v letu skupaj 7700 h, od tega 7000 ur z imensko močjo 300 MW, 600

ur z močjo 250 MW (zaradi zmanjšanja povpraševanja po električni energiji) in 100 ur z močjo 200

MW (zaradi manjše okvare na kotlu). Termoelektrarna ni mogla obratovati 700 ur zaradi rednega

letnega tehničnega pregleda in nadaljnjih 200 ur zaradi okvare generatorja. Ostanek časa je

termoelektrarna stala tehnično pripravljena v (hladni) rezervi.

Urejeni letni diagram pridobivanja el. energije v pokrajini

14

B

A

Cele

ktr

ičn

a m

oč

v p

ok

raji

ni

/ %

obdobje 1 leta (8760 h)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100A – obratovanje v pasuB – obratovanje v trapezuC – obratovanje v konici

nazaj

Urejeni letni diagram pridobivanja el. energ. v termoelektrarni

15

e eP m h &

A

B

Celek

trič

na

mo

č t

erm

oel

ektr

arn

e

obdobje 1 leta (8760 h)

A ... imenska močB ... najmanjša močC ... elektrarna ne obratuje

nazaj

Urejeni letni diagram pridobivanja toplote v kotlarni

16

nazaje eQ m h &

A

B

C

toplo

tna

moč

ko

tlar

ne

obdobje 1 leta (8760 h)

A ... ogrevanje in sanitarna vodaB ... sanitarna voda preko poletjaC ... kotlarna ne obratuje

Urejeni letni diagram pretoka vode v hidroelektrarni

17

nazaje eP V g H &

pre

tok

vo

de

sko

zi

hid

roele

ktr

arn

o

obdobje 1 leta (8760 h)

Urejeni letni diagram hitrosti vetra v vetrni elektrarni

18

nazaj

3

e e 0 2P A v

hit

rost

vet

ra

obdobje 1 leta (8760 h)