Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Nap– és szélenergia felhasználásának lehetőségei Oktatási anyag, 2004 Készítette: Dr. Kun-Szabó Tibor.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Nap– és szélenergia felhasználásának lehetőségei Oktatási anyag, 2004 Készítette: Dr. Kun-Szabó Tibor."— Előadás másolata:

1 Nap– és szélenergia felhasználásának lehetőségei Oktatási anyag, 2004 Készítette: Dr. Kun-Szabó Tibor

2 Szélenergia-hasznosítás Oktatási anyag Dr. Kun-Szabó Tibor

3 Energiaforrások I.  Nem megújuló  Szén  Kőolaj  Földgáz  Atomenergia  Fúziós energia  Megújuló  Napenergia  Szélenergia  Vízenergia  Biomassza  Geotermikus

4 Energiaforrások II.  Energiaforrásoknak a természet olyan anyagi rendszereit tekintjük, melyekből technikailag hasznosítható energia nyerhető gazdaságosan, az adott társadalmi, politikai, műszaki fejlettségi stb. körülmények között.  Gondolni kell arra, hogy - utódaink érdekében – a következőkben is kellő mennyiségű környezetbarát energiának kell biztonsággal rendelkezésre állnia.

5 A magyar energetikai potenciál Energia-fajta Vagyon, Mt (PJ/év) Termelés, Mt/év (PJ) Ellátottság, év Nem megújuló Szén Szén4807,0~70 Lignit Lignit22007,6~400 Kőolaj Kőolaj191,3~15 Földgáz Földgáz603,0~20 Uránérc Uránérc3,4 2∙10 -5 Bányászat megszűnt Megújuló Vízenergia Vízenergia161,8-- Biomassza Biomassza Nap- és szélenergia Nap- és szélenergia10~0--

6 A szél keletkezése  A szél a levegő földfelszínhez viszonyított mozgása. A légkörben kialakuló nyomáskülönbségek hatására jön létre. A légkör alsó rétegeiben végbemenő légmozgást viszont a Nap sugárzó energiája hozza létre.  A légmozgás során a felmelegedett levegő ritkább, ezáltal felfelé emelkedik és helyébe hidegebb levegő áramlik. A trópusi területeken a légtömegek erősebben felmelegszenek, ezért a levegő felemelkedik és a sarkok felé kezd áramlani (antipasszát szelek). A pólusok felé haladva a levegő lehűl, nyomása meg-növekszik, süllyedni kezd, végül a föld felszínén visszaáramlik az egyenlítő irányába (passzát szelek).  Azon a helyen ahol a meleg levegő fölfelé emelkedett vákuum alakul ki. A légnyomás süllyed és alacsony légnyomású terület keletkezik. Ott, viszont, ahol a levegő ismét a talaj felé süllyed, magas nyomású terület alakul ki.  Csak az állandó jellegű szelek használhatók megfelelően jelentős energiatermelésre.

7 A szél mint energia  A szél teljes mozgási energiáját 100 TW teljesítményűre becsülik. A baj azonban az, hogy ennek csak bizonyos hányadát lehet hasznosítani.  A szél munkavégző képessége a szélsebességnek a harmadik hatványával arányos.  A gazdasági megfontolások azt mutatják, hogy a szelet elsősorban azokon a vidékeken érdemes kiaknázni, ahol a szélsebesség évi átlaga meg- haladja a 4-5 m/s értéket. Ez többnyire csak tengerparti helyeken van így, a szárazföld belseje felé haladva a belső súrlódás erősen csökkenti a szél sebességét.  Magyarország szélcsendes zugnak számít, még ha ezt egy-egy tomboló vihar cáfolja is. Budapesten az átlagos szélsebesség 1,8 m/s, és még Mosonmagyaróváron, hazánk legszelesebb vidékén sem haladja meg az 5 m/s értéket. Nyíregyházán van 4-5 m/s, sőt ennél nagyobb szél- sebesség is, de nem tart annyi ideig, hogy ezt tartósan ki lehessen használni. Ráadásul a szél energiasűrűsége aránylag kicsi, W/m 2. 5 m/s értéket. Nyíregyházán van 4-5 m/s, sőt ennél nagyobb szél- sebesség is, de nem tart annyi ideig, hogy ezt tartósan ki lehessen használni. Ráadásul a szél energiasűrűsége aránylag kicsi, W/m 2.

8 A szélsebesség szerepe  A szelet mozgási energiájának felhasználásával lehet hasznosítani  A meteorológiai szolgálat nem tájékoztat pontosan, mert  a szélmérés 6-10 méter magasan zajlik és azt sok minden befolyásolja (például a fák)  A szélsebességet a kívánt magasságra az alábbi képlettel számolhatjuk:  v 2 = v 1 * (h 2 /h 1 ) 1/5, ahol:  v 1 a talajhoz közelebbi ponton mért szélsebesség,  h 2 az adott magasság,  h 1 pedig a mérés magassága.  Ez az összefüggés csupán síkvidékre érvényes, mivel a domborzati viszonyokat nem veszi figyelembe

9 Szélenergia hasznosítása  Szélkerekek  Kis teljesítményű, vagy mikro-szélturbinák  Nagy teljesítményű szélerőművek

10 Szélerőmű üzemeltetése  A szélerőműveket általában két módon üzemeltetik: 1. Szigetüzemben, azaz a termelt villamos energiát saját célra, a közcélú elosztóhálózattól függetlenül hasznosítják. 1. Szigetüzemben, azaz a termelt villamos energiát saját célra, a közcélú elosztóhálózattól függetlenül hasznosítják. 2. A villamos áram a hálózatra van kapcsolva, azaz a villamos áramot közcélú elosztóhálózatba táplálják be. 2. A villamos áram a hálózatra van kapcsolva, azaz a villamos áramot közcélú elosztóhálózatba táplálják be.  A rákapcsolást úgy is ki lehet alakítani, hogy a szél-generátorral mindkét üzemmódot meg lehessen oldani.  A szélgenerátor hálózatra való csatlakoztatásánál általában az alábbi szempontokat kell figyelembe venni: 1. műszaki (generátor típus, csatlakozási pont, védelmi funkciók stb.), 1. műszaki (generátor típus, csatlakozási pont, védelmi funkciók stb.), 2. jogi (Villamos Energia Törvény, a vonatkozó rendeletek, az áram- szolgáltató üzletszabályzata) és 2. jogi (Villamos Energia Törvény, a vonatkozó rendeletek, az áram- szolgáltató üzletszabályzata) és 3. gazdaságossági. 3. gazdaságossági.

11 A szélenergia tárolása  A szélenergiából szélgenerátorokkal átalakított villamos energiát akkumulátorok töltésére is lehet használni (általában V feszültségen). A folyamatos energia- ellátás érdekében a szélgenerátor napelemekkel együtt is felszerelhető. Ebben az esetben a nap és a szél kitűnően kiegészítik egymást. Amikor süt a nap és nem fúj a szél, a napelemek biztosítják az energiát, míg a téli hónapokban vagy éjszaka a szélenergia állhat rendelkezésre.  Az akkumulátorokban tárolt energia V-os egyenáramú hálózatot táplálhat, vagy váltakozó árammá alakítható, s így minden háztartási eszköz üzemeltethető vele. Ha több az áram, mint ami folyamatosan felhasználható, akkor a plusz mennyiség a kereskedelmi hálózatot táplálja.  Ha az akkumulátorok feltöltött állapotban vannak, és az energiára nincs szükség, a töltésszabályozó lekapcsolja a szélgenerátort az akkumulátorról. Az előállított energiát ebben az esetben hővé alakítja a rendszer, és használati melegvizet állít elő, ill. fűtési célt szolgál.  Ha a fogyasztók olyan sok áramot igényelnek, ami miatt az akkumulátor majdnem eléri a kisülési határértéket, akkor a töltésszabályozó lekapcsolja a fogyasztókat (kisülés elleni védelem).  A szélenergia tárolásának egyik kémiai módszere lehet még a hidrogén gyártása és cseppfolyós állapotban való tárolása. Ebben az esetben a szél által termelt villamos energiát használják fel a víz bontására.

12 Szélenergia az EU-ban DDDDánia: AAAA szélenergia biztos és jó piac 2222015-ig évente MW termelő kapacitást telepítenek tengerre RRRRendelkezik a legmodernebb erőmű-típusokkal TTTTámogató politika segíti a terjedését AAAA második legnagyobb export ágazata a szélenergia AAAAnglia: BBBBővítése teljes egészében az államtól függ NNNNFFO – Program (Nem Fosszilis Üzemanyag Kötelezvény) szabályozza az üzembe helyezést és a bővítést

13 SSSSvédország: JJJJó kilátások AAAA szélenergia hasznosítás: CCCCsak állami segítséggel FFFFranciaország: EEEElső szélerőművet végén állították fel GGGGyártók szívesen telepítenek ezen területekre

14 SSSSpanyolország: TTTTöbb mint 2000 MW-ot állítanak elő ÉÉÉÉvi 1000 MW-os fejlesztés van tervezve FFFFejlődés politikailag is biztosított HHHHárom dán gyártó alapított leányvállalatot KKKKét spanyol vállalat is működik OOOOlaszország: 1111997-ben indult AAAAz országnak nincs saját erőforrása, de nagyon kedvező az áramdíj

15 HHHHollandia: 1111980-as évek kezdete óta KKKKözepes piac AAAAz ország elég sűrűn lakott ahhoz, hogy jelentős kapacitás legyen gazdaságosan telepíthető NNNNémetország: 1111999. végére 7500 db berendezés ÖÖÖÖsszes teljesítményük 4000 MW 2222000. április 1.-től új törvény 2222000-ben a kiépítés 1000 MW-tal bővült IIIItt is tesztelnek és fejlesztenek szélerőműveket

16 Magyarország lehetőségei

17 Környezeti hatások  Szennyezőanyag-kibocsátások elkerülése  Globális felmelegedést okozó anyagok kibocsátásának elkerülése  Savasodást előidéző anyagok kibocsátásának elkerülése  Földterület használat  Vizuális benyomás  Zaj  Elektromágneses zavarás  Madarak

18 Széltornyok  Csak szélfúvásos területekre érdemes telepíteni  Mivel a szél nem folyamatosan fúj  Erőssége állandóan változik  A szélturbinák nem szolgáltatnak egyenletesen áramot  Teljesítményük változó  Ingadozásokat akkumulátorok segítségével ki lehet küszöbölni  Jobb megoldás a szélturbinák elektromos hálózathoz való csatlakoztatása

19 Széltornyok I.  Leginkább a „Dán Koncepció” szerint épülnek  a rotor három lapátból áll  dinamikai szempontból kiegyensúlyozott, mivel a tartószerkezetre a lehető legcsekélyebb dinamikus terhelés jut  melyet a lapátkerék  hajlító,  csavaró és  lengéstani terhelése okoz  A három lapát üvegszállal erősített poliészterből készül

20 Széltornyok II.  A különböző cégek lapátjai eltérnek egymástól  Minden lapátot tesztelnek:  statikailag  aerodinamikailag  Vannak, akik a lapáttollba fűtést építenek:  jégképződést megakadályozása  jéghullások következtében bekövetkező balesetek megakadályozása végett

21 Széltornyok III.  Állvány  Gondola  Generátor  Nyomatékváltó rendszer  Főtengely  Kuplung (tengelykapcsoló)  Pozícionáló motor  Vezérlőegység  Fék  Szélerősségmérő és  Széliránymérő  Rotor (forgórész)

22 A szélmotor felépítése

23 A szélerőművek biztonságtechnikája  Biztonsági előírások  Tűzvédelmi rendszabályok  Biztonsági rendszabályok és utasítások utasítások  Biztonsági rendszerek  Lefékezés nagy szélsebességről  Vész-leállító gomb  Rázkódásérzékelő és rezgésellenőrző műszer  Leállítás hálózat kimaradása esetén

24 A terület kiválasztásának szempontjai  Szélviszonyok  Felszíni adottságok  Természeti adottságok  Területrendezési szempontok  Hálózati csatlakozás szempontjai  Létesítés gazdaságossága, előzetes üzleti terv

25 Egyéb szempontok  Szélviszonyok  Környezeti adottságok  Természeti adottságok  Területrendezési szempontok  Hatósági beleegyezés  Hálózati csatlakozás szempontjai  Logisztikai szempontok  Létesítés gazdaságossága

26 A Balaton-felvidéki Nemzeti Park Igazgatóságának álláspontja  Védett természeti értékek megóvása  Nemzetközi tapasztalatok adaptálásának nehézségei  Az alapkőzet teherbírása  A tájba illesztés nehézségei  Zaj, és infrahangok  Együttműködési készség

27 Néhány elektronikus forrás       

28 Köszönetnyilvánítás Köszönet illeti a Környezetmérnöki Tanszék hallgatóit (Albert Orsolya, Asztalos Anita, Herczeg Judit és Sörös Gábor) a tervezési gyakorlatok készítése során elvégzett szakirodalmazási munkájukért, Zalavári Istvánt, az i-qudrat Kft. igazgatóját az elkészítés során nyújtott gyakorlati segítségéért, amelyek eredményei ebben az oktatási anyagban megjelenhettek. Köszönet illeti Kiss Ferencet a NYTF-ról, akinek az összeállítását itt részben felhasználtuk. Dr. Kun-Szabó Tibor egyetemi docens egyetemi docens

29 Köszönöm a figyelmet!


Letölteni ppt "Nap– és szélenergia felhasználásának lehetőségei Oktatási anyag, 2004 Készítette: Dr. Kun-Szabó Tibor."

Hasonló előadás


Google Hirdetések