část 2

14. prosince 2007 v 12:42
špičkách, což je velmi výhodné nejen z hlediska ekonomiky, ale i z hlediska pokrytí špiček v denním
diagramu spotřeby el. energie. Další velkou výhodou je vysoká pohotovost výkonu, jsou totiž schopné naběhnout na plný výkon během dvou minut, což je doba nesrovnatelně kratší než u klasických tepelných elektráren i když tyto budou jako teplá záloha. Jako výhody se také uvádí regulace průtoku vody v řekách a ochrana proti povodním. Ovšem je zde problém, z energetického hlediska je optimální mít v přehradě maximální výšku hladiny a dodávat plný výkon, ale v takovém případěje akumulační schopnost celé přehrady minimální. Provozní předpisy přehrad se za poslední velké povodně ukázaly jako velmi špatné a přehrady povodňovou vlnu na Vltavě nijak zásadně nezmenšily.
A nyní mi dovolte malou vzpomínku na pana profesora Pavlíčka, který mimo jiné pomáhal k elektrifikaci Číny. Říkal, studenti, je krásné, když máte možnost postavit velkou elektrárnu, ale napřed se podívejte, zda v okolí je ta elektřina potřeba. Z Ćíny znám oblast vhodnou pro fantastickou hydroelektrárnu, Řeka tam tvoří smyčku a na vzdálenosti 40 km je převýšení 4000 m a průtok jako v Dunaji. Byla by to největší hydrocentrála na světě, ale do vzdálenosti několika tisíc km není průmysl, který by tu energii potřeboval. Snad přenos po paprsku laseru na stacionární družici a zpět by to vyřešil.
Ano moc záleží na místních podmínkách. Jedna z největších hydroelektráren byla stavěna na sibiřském veletoku Lena, nové jezero zaplavilo tisíce km2 , kde do té doby byly hlavně louky. Jistý ekolog spočítal, že zhruba stejného výkonu by dosáhla tepelná elektrárna spalující seno z těchto luk aniž by se cokoliv zaplavilo...
Slovensko má své Gabčíkovo. Spolu s kolegy z USA, VB a Francie jsem měl možnost si tuto hydroelektrárnu podrobně prohlédnout jak vevnitř, tak i okolí a vidět její dopady na životní prostředí.
Americký kolega Charles Hill (který stavěl energetické investice jak v Americe, tak i v Asii) byl nadšený nejen technickými parametry, ale i začleněním stavby do místního ekosystému. Nikdo z nás nepochyboval o tom, že se jedná o mimořádně dobrou investici. Nicméně investor nás seznámil i s místními specifíky. Stavba přívodního kanálu, především jeho izolace fólií nabírala velké zpoždění, fólie ze dna byla kradena. Nakonec pomohlo jednoduché řešení : balíky fólie byly volně položeny podél celé hráze a za krátkou dobu téměř každý domorodec měl na zahradě nový fóliovník. Pak již stavba pokračovala dále a bez problémů...
- větrné elektrárny Jejich rentabilita je podmíněna dotacemi a výstavbou v oblastech se stálými silnými větry a těch je u nás na rozdíl od třeba Holandska málo. Jsme zvyklí jako větrnou elektrárnu vidět vysoký stožár s třílistou vrtulí. Ale ony mohou vypadat zcela jinak, třeba na horizontální kolejové dráze budou vozíky s křídly vyřazených dopravních letounů spojené lanem, které přes převod pohání generátor. Nebo jen malá jednotka sloužící k čerpání vody z potoka do nádrže nad domem a případně i mícháním zahřívající tuto vodu v době, kdy slunce nesvítí, v kombinaci se slunečními panely to může být dobré řešení v místech vzdálených od civilizace.
- solární elektrárny, buď na principu fotočlánků (takovou máme na Jižní Moravě), nebo se zrcadly ohřívajícími vodu v kotli a dále již teplárenský provoz (Španělsko). Ovšem ekonomická návratnost takových jednotek je bez dotací zatím nereálná. (Naprostým zločinem pak jsou nesmysně vysoké dotace a přemrštěné výkupní ceny el. energie - což zatěžuje státní kasu a zvyšuje cenu el. energie - dopsáno v r. 2011)
- spalování biologické masy, je využíváno v Dánsku - kde se v teplárněspaluje sláma,
celkem velkou šanci mají teplárny s fluidními kotli spalujícími dřevní odpad u celulózek
alternativní projekt elektrárny spalující seno z plochy zatopené jezerem hydroelektrárny na Leně...
- bioplyn využitý pro malou kogeneraci z exkrementů při velkochovech krav a vepřů + výměníky pro
rekuperaci tepla u potrubí nového a vydýchaného vzduchu u velkochovů
- bioplyn využitý pro malou kogeneraci z velkoskládek komunálních odpadů
- spalovny komunálního odpadu upravené na teplárenský provoz (důležité je tyto optimálně
dimenzovat pro určitou oblast, vstupní údaje od sběratele bývají zavádějící - v Brně o 300% )
U moderních spaloven je vyřešeno dvoustupňové spalování zamezující vzniku toxických dioxinů a
problém toxických popílkůřeší Virifikační jednotka (prototyp KSB byl předveden na Spalovně Brno)
-geotermální energie a přečerpávání tepla jako typický příklad se uvádí vytápění ženevské radnice
přečerpáváním tepla z rozdílůteplot vzduchu a vody v Ženevském jezeře. Počítáme-li účinnost z elektrické energie potřebné pro čerpadlo a celkového získaného tepla, pak tato je 7 - 10x vyšší než u přímotopů, ovšem investiční náklady jsou mnohem vyšší.
Klasické elektrárny na neobnovitelná fosilní paliva
- tepelné elektrárny
spalující uhlí jsou dosud největšími producenty skleníkových plynů. Je třeba zásadně zvýšit jejich celkovou účinnost, tím se sníží množství spalovaných fosilních paliv i produkovaného CO2. Zásadou musí být, že tam, kde je komín, tam musí být i dráty. Všude, kde je to možné je třeba prosazovat teplárenský provoz a maximální využití nízkopotenciálního tepla.
Paroplyn a kogenerační jednotky mají sice podstatně vyšší účinnost, ale díky cenovým relacím zemního plynu a elektrické energie v ČR, je jejich ekonomická rentabilita a doba návratnosti investic
velmi nepříznivá. Opravdu dobré ekonomické parametry u nás mají jen dvě velké jednotky : Vřesová,
která využívá levný svítiplyn domácí produkce a Červený mlýn, spalující sice drahý zemní plyn, ale účelněvyužívající nízkopotenciálního tepla pro centrální zásobování města Brna.
V závislosti na místních podmínkách však mohou být výhodné i malé kogenerační jednotky :
- malá kogenerační jednotka s motorem Volha upraveným na ZP prototyp KSB ve VÚCHZ Brno
- malá kogenerační jednotka s motorem Škoda upraveným na ZP vyrábí Velké Meziříčí
- malá jednotka s leteckým motorem M-601 projekt KSB a Walter pro Kuřim, Třeboňa Litovel
Fluidní kotle - spalující hnědé uhlí jsou dnes nejmodernějšími elektrárenskými jednotkami ČEZ i v
podnikových a městských teplárnách. Nicménějejich účinnost v čistěelektrárenském provozu, s kondenzačními turbínami, je jen těsněkolem 40 %. V teplárenském provozu, však díky využití nízkopotenciálního tepla pro vytápění města, může být celková účinnost téměř dvojnásobná.
Elektrárny s tlakovým spalováním - u nás zatím nebyly postaveny. Pokud je palivem přímo práškové uhlí, pak spalovací turbína s kompresorem silně připomíná velký letecký turbokompresorový motor. Díky vyšším tlakům jsou rozměry menší. Lopatky turbíny trpí extrémním opotřebením erozí tuhých zbytků paliva a proto musí být často měněny.
Druhým řešením je tlakové zplyňování uhlí a dále již paroplynový cykl. Oba typy pracují s vyšší účinností, ale také mají vyšší investiční náklady.
Jaderné elektrárny a výtopny
Jsou jedinými tepelněenergetickými zdroji, které neprodukují žádné skleníkové plyny.
Tlakovodní reaktory typu VVER (na západěznačeno PWR)
- v České republice jsou v provozu JE Dukovany se čtyřmi reaktory VVER 440 MWe a
JE Temelín se dvěma reaktory VVER 1000 MWe. Elektrická energie zde vyrobená patří k nejlevnějším. JE Dukovany je považována za jednu z nejbezpečnějších JE v Evropě. Její reaktory 440 MWe jsou konzervativní konstrukce s vysoku inherentní bezpečností. Moderní reaktory VVER 1000 MWe na JE Temelín jsou moderní s původně menší inherentní bezpečností. Bezpečnost těchto reaktorů byla zásadně zvýšena novým palivem a rychlým řídícím systémem. Argumentace rakouských aktivistůo velkém množství poruch na JE Temelín se opírá o Dohodu z Melku, podle které se druhé straně hlásí každá, sebemenší triviální porucha i v nejaderné části - tedy poruchy o kterých na jiných JE v Evropě veřejnost vůbec není informována.
Odpůrci jaderné energetiky však právem upozorňují na ne zcela dořešenou zadní stranu palivového cyklu, vyhořelé palivo a jeho uložiště mohou znamenat ekologickou zátěžpro budoucí generace. Projekty uvažující s takovým trvalým uložištěm na Českomoravské vrchovině jsou podivné, jedná se o území kde začíná povodí Sázavy a Svratky, tedy řek jejichž vody tečou našimi největšími městy...
Žádný rozumný sedlák si nikdy nedal hnůj na střechu svého domu.
U tohoto typu JE stále existuje jisté naprosto minimální riziko LOCA havárie (tedy havárie se ztrátou chladiva). (Odborníci ví o co se jedná, laici si mohou vše přečíst v dramatizované formě- Prométeus v plamenech.) I to minimální riziko havárie si vyžaduje velkou ochrannou zónu, jaderná elektrárna musí být daleko od větších měst, což velmi ztěžuje využití nízkopotenciálního tepla pro centrální zásobování měst teplem. Pro reaktory VVER ruské koncepce je limitujícím faktorem železniční profil, reaktorová nádoba se celá dokončí ve výrobním závodě a hotová přepraví na stavbu. Naopak třeba francouzské reaktory PWR jsou svařovány z jednotlivých lubů až na stavběJE a tak mohou mít reaktorové nádoby větší průměr, což je výhodnější při návrhu aktivní zóny. Pravdou je, že u ruských reaktorůVVER nelze regulovat jejich výkon tak rychle a v takovém rozsahu jako je tomu třeba u PWR firmy Framatom. Lze předpokládat, že na západě se konečně prosadí pokročilý typ APWR 600 se zvýšenou inherentní bezpečností. Naopak u nás bude Škodovka lobovat pro stavbu reaktorůVVER 1000, do jejichž vývoje byly vloženy nemalé prostředky...
Nicméněu obou zůstane hlavní problém těchto JE t.j. nízká termická účinnost vyrobené elektrické energie cca 30 %, cožje z principu dáno teplotou mokré páry cca 3000 C. Tato nízká účinnost není zpravidla zlepšena teplárenským provozem, protože JE bude daleko od velkých měst.
- jaderné výtopny mohou být buďs reaktory podobné konstrukce jako jsou elektrárenské, ale provozované na nižších parametrech ( Voroněžský typ, původnětaké projektovaný pro Plzeň). Tento typ má bohužel i veškeré negativní vlastnosti jaderných elektráren typu VVER.
SLOWPOKE 10 -20 MWt je malá jaderná výtopna s vysokou inherentní bezpečností, u níž díky správnému poměru vody a uranu v palivu, teplota vody nikdy nemůže přestoupit 1000 C. Prototyp byl postaven v universitě, druhý přímo v nemocnici. V podstatě se jedná o cca 10m hlubokou, nerezovým plechem vyloženou studnu. Na dně je v komínovém reaktoru cca 90 kg uranu, vedle pak primární deskové výměníky. Nad studnou je lehký domek s malým jeřábem pro výměnu paliva, řídícím
sytémem a sekundárními výměníky. Vše pracuje v automatickém režimu a je naprosto bezpečné. Jediným problémem je, stejnějako u elektráren VVER, vyhořelé palivo .
Grafitové reaktory RBMK Černobylského typu, chlazené vodou jsou stále provozovány v zemích bývalého SSSR, kde tvoří podstatnou část instalovaného výkonu. Jedná se o modulovou konstrukci, bez velké tlakové nádoby. Moderátorem jsou grafitové tvárnice, v nich jsou kanály vyplněné
tlakovými trubkami. Uvnitř trubek jsou palivové články kolem nichž proudí voda. Každá trubku je možné separátně regulovat, což je dost náročné na řídící systém. Reaktor se chová nestabilněpři pod 25% jmenovitého výkonu. Modulovou konstrukci lze upravovat na různý výkon ( nejčastěji 1000 a 1500 MWe) je to stavebnice. Investiční náklady na 1 MWe výkonu jsou u tohoto typu poměrně nízké.
Televizní dokumenty sice dosti podrobněpopsaly fatální chyby, kterých se před havárií dopustila obsluha, nicméněnic neřekly o vážné chybě projektu - velký bazén, plný vody přímo pod reaktorem. Při havárii se skokově zvýšil výkon, nastalo tavení paliva a to se propálilo a spadlo do vody bazénu. Následoval tepelný rozklad vody na vodík a kyslík, vznik výbušné směsi a následný chemický výbuch, který nejen, že roztrhal celý reaktor, ale i zvedl 1000 tun těžké víko a umožnil velký únik radioaktivních zplodin do atmosféry. V Rusku budou asi tyto reaktory provozovány aždo konce jejich plánované životnosti. U nás se o tomto typu nikdy neuvažovalo.
- rychlé, množivé reaktory používají jako chladivo kov - sodík. To si klade mimořádné nároky na kvalitu a spolehlivost parogenerátorů, protože při styku sodíku s vodou nastává chemický výbuch. Onu vysokou spolehlivost vykázaly výrobky První brněnské - bezporuchově pracovaly po celou dobu provozu JE na Kamčatce. V Evropě jsou provozovány množivé reaktory hlavně ve Francii (Fénix, Super Fénix). Množivé reaktory spolu s přepracováním dávají možnost opětovného využití vyhořelého paliva a zmenšují nároky na trvalá uložištěvyhořelého paliva. U nás v Řeži sice probíhá výzkum i v této oblasti, ale komerční rychlý, množivý reaktor zde v příštích dvaceti letech jistěnebude.
HTGR - vysokoteplotní grafitem moderovaný a plynem ( heliem ) chlazený reaktor
Je super bezpečný. LOCA havárie nemá žádné vážné důsledky, protože teplota při ní nepřekročí běžné provozní hodnoty. Kulové palivové články i po vyhoření jsou čisté, bez rizika zamoření životního prostředí. I v případě silného zemětřesení, nebo teroristického útoku, kdy by došlo k poškození reaktoru, lze palivové články posbírat holou rukou. HTGR umožňuje nejen s vysokou účinností vyrábět elektrickou energii, ale také vyrábět syntetický benzín, syntetický zemní plyn, metanol , čpavek a další produkty těžké chemie, ostrou páru pro elektrárny a teplo pro domácnosti, to vše aniž by se kouřilo z komínů. Ekonomicky je výhodné kombinovat technologické aplikace s výrobou el. energie a tepla pro centrální zásobování..Tyto reaktory jsou tak bezpečné, že mohou být přímo v chemických provozech, nebo i na předměstí velkých center. ( Více informací o HTGR viz samostatný článek)
 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Komentáře

1 Jonyx Jonyx | 11. května 2010 v 16:53 | Reagovat

Jen si ještě dovolím menší poznámku. U reaktorů VVER/PWR při porušení primárního potrubí a ztrátě chladiva, dojde zároveň ke ztrátě moderátoru, takže se reaktor fyzikálně odstaví. Problém je samozřejmě se zbytkovým výkonem paliva, který by zřejmě vedl k roztavení, ale to by zase měli zajistit sprchové a pohotovnostní systémy, protože protržení primárního potrubí je "projektovaná havárie" (havárie se kterou projekt počítá a projekt je jí přizpůsoben)

2 rejpalek rejpalek | 11. března 2011 v 23:12 | Reagovat

Sprchové systémy slouží k jinému účelu - především ke kondenzaci par vzniklých z uniklého chladiva a tím potlačení přetlaku. K dochlazení reaktoru při LOCA havárii slouží havarijní systémy SAOZ (hydrakumulátory,výměmíky atd)

Nový komentář

Přihlásit se
  Ještě nemáte vlastní web? Můžete si jej zdarma založit na Blog.cz.
 

Aktuální články

Reklama