Strana 3 z 3
Větrná energie je další z obnovitelných zdrojů, který se hojně využívá pro výrobu elektrické energie. V Evropě jsou nejvýhodnější podmínky pro její využití v oblastech, kde vanou pravidelné a poměrně silné větry, např. v přímořských oblastech. Zvláštního významu pak nabývá využití větru k zajištění dodávky elektrické energie v odlehlých lokalitách, ostrovním provozu, kde se nepředpokládá připojení na elektrickou síť, k pohonu čerpadel i k přímé transformaci na tepelnou energii.
Jde o alternativu k slunečním článkům v místech, kde je dost větrno a naopak méně svítí slunce. Mikroelektrárny mohou například napájet osvětlení reklamních panelů podél dálnic, aktivní inteligentní dopravní značky, měřiče teploty a hodiny a další.
Mechanické části mikroelektrárny:
- rotor s listy,
- generátor zabudovaný v rámu,
- stabilizační a natáčecí ocas (tail),
- upevňovací podstavec (tower).
Malé větrné elektrárny již poskytují výkony i mnoho jednotek kW a často vyrábí elektřinu pomocí synchronních generátorů buzených permanentními magnety s výstupním napětím 24 V nebo klasických 230 V, příp. 400V. Pro vhodnou volbu je nutné správně spočítat spotřebu a zvolit výkon elektrárny, resp. jejího generátoru/turbíny.
Z pohledu konstrukce mohou vypadat různě. Zatímco malé elektrárny s výkonem okolo 1 až 5 kW mohou ještě vypadat jako "větší" mikroelektrárny, konstrukce pro výkony nad 10 kW již někdy vypadají jako zmenšeniny středních a velkých, tzn. mají již gondolu vybavenou převodovkou (Gear-Box), brzdou (Brake) a generátorem (Generator) připojené přes hřídel (Main Shaft) na rotor vrtule s listy (Blades). Vše je pak připevněno na sloupu (Tower), kterým vedou výkonové a signálové kabely.
- Střední a velké větrné elektrárny
Struktura střední a velké větrné elektrárny je velmi podobná a skládá se z níže uvedených částí:
- 1 - rotor s rotorovou hlavicí a listy,
- 2 - brzda rotoru,
- 3 - planetová převodovka,
- 4 - spojka,
- 5 - generátor,
- 6 - servo-pohon natáčení strojovny,
- 7 - brzda točny strojovny,
- 8 - ložisko točny strojovny,
- 9 - čidla rychlosti a směru větru,
- 10 - několikadílná věž elektrárny,
- 11 - betonový armovaný základ elektrárny,
- 12 - rozvaděč silnoproudého a řídícího obvodu,
- 13 - elektrická přípojka.
Rozdíl je často jen ve velikosti a dimenzování mechanických částí a pak v provedení gondoly/strojovny a samotné věže. Velké elektrárny mají dutý tubus nebo věž se schody či výtahem a velkou strojovnu.
Velké elektrárny jsou určeny k dodávce energie do rozvodné sítě. Asynchronní nebo synchronní generátor dodává střídavý proud o napětí 660 V a více. Existují i elektrárny se speciálním více-pólovým generátorem, který nevyžaduje převodovou skříň. Většina elektráren má konstantní otáčky regulované natáčením listů a proměnným převodovým poměrem převodovky. Některé typy mají i dvě rychlosti otáčení. K zefektivnění provozu a snížení nákladů na projektování a výstavbu se velké elektrárny sdružují do skupin (obvykle 5 až 30 elektráren), tzv. větrných farem.
Využití sluneční energie se realizuje její přeměnou na energii tepelnou a následně na energii elektrickou, chemickou, nebo přímo na elektrickou s použitím fotovoltaických článků.
Elektrárny tohoto typu jsou složené z velkého množství zrcadel (heliostatů), které koncentrují sluneční světlo do jednoho místa, zpravidla na vrchol vysoké věže. Směr natočení a sklon zrcadel je počítačově řízen a sleduje denní pohyb Slunce po obloze.
Na vrcholu věže se ohřívá vhodné pracovní médium, které se následně odvádí do energetické jednotky, kde se ohřívá voda a vznikající pára pohání parogenerátor. Ochlazené pracovní médium se následně odvádí zpět do solární věže k dalšímu ohřevu. Ohřáté pracovní médium se ze solární věže může rovněž odvádět do speciálních izolačních tanků, kde se uchovává pro pozdější použití, např. během noci či při oblačnosti.
Další variantou solárních elektráren jsou vyleštěné žlaby parabolického tvaru (zrcadla), v jejichž ohnisku jsou vedeny trubice. Menší variantou solární elektrárny je tzv. "solární talíř". Zde se sluneční světlo fokusuje několika zrcadly (většinou parabolického tvaru) do společného ohniska.
- Sluneční fotovoltaická elektrárna
Za pomoci fotovoltaických článků lze zářivou energii přímo transformovat na elektrickou energii. Používají se zejména v místech, kde není možné se připojit k rozvodné síti, ale také ve vesmíru na kosmických sondách včetně mezinárodní vesmírné stanice ISS.
Fotovoltaický článek je polovodičová dioda. Na rozhraní polovodičů typu P a N vzniká elektrické pole vysoké intenzity. Toto pole pak uvádí do pohybu volné nosiče náboje vznikající absorpcí světla. Vzniklý stejnosměrný elektrický proud se odvádí z článku pomocí elektrod (viz. Obr.).
Geotermální elektrárny využívají k výrobě elektřiny tepelnou energii z nitra Země. Staví se zejména ve vulkanicky aktivních oblastech, kde využívají k pohonu turbín horkou páru stoupající pod tlakem z gejzírů a horkých pramenů nebo teplonosné médium, které se vtlačuje do vrtů a v hloubi země se ohřívá a ohřáté vyvádí zpět na povrch.
V rámci Evropy je jeho význam jen regionální. Mezi takové oblasti patří Island, kde z geotermálních zdrojů pochází většina elektrické energie a kde jsou tyto zdroje využívány i k vytápění domů nebo ohřevu vody.
Biomasa je organická hmota rostlinného nebo živočišného původu. Je získávána jako odpad ze zemědělské či průmyslové činnosti, jako komunální odpad. Biomasa může být ale i výsledkem záměrné výrobní činnosti v zemědělství a lesnictví. Biomasu je možné využívat přímým spalováním i k výrobě ušlechtilých paliv, které podstatně méně zatěžují životní prostředí než klasická paliva (černé a hnědé uhlí, lignit, ropa). Její výroba je pro životní prostředí spíše přínosem - likvidace odpadů, zalesňování nevyužité a často nevyužitelné půdy.
A tímto můžeme ukončit dnešní článek a přehled aktuálně využívaných způsobů výroby elektrické energie v elektrárnách. Příště se podíváme zase do jiné oblasti elektrické energie.
AUTOR: Jan "DD" Stach |
---|
Radši dělám věci pomaleji a pořádně, než rychle a špatně. |
|