3.1 ZDROJE ELEKTRICKEJ ENERGIE

V tejto kapitole sú vysvetlené premeny energetických zdrojov na iné formy energie a uvedené je základné rozdelenie energetických zdrojov na primárne a sekundárne zdroje energie. Objasnené je tiež rozdelenie na obnoviteľné a neobnoviteľné zdroje energie. V ďalšej kapitole sú vymenované základné energetické pojmy používané pri výrobe elektrickej energie. Na záver je vysvetlený denný diagram zaťaženia elektrizačnej sústavy a jeho charakteristické hodnoty.

Obsah kapitoly 3.1

3.1.1		Energetické zdroje
3.1.2		Rozdelenie zdrojov elektrickej energie
3.1.3		Základné energetické pojmy
3.1.4		Diagram zaťaženia
3.1.5		Otázky ku kapitole 3.1

3.1.1 ENERGETICKÉ ZDROJE

Poskytujú také formy energie, ktoré sú, alebo môžu byť využiteľné pre potreby ľudstva. Podľa miesta v procese premien pri využívaní jednotlivých foriem energie rozoznávame primárne (prvotné) a sekundárne (druhotné) energetické zdroje.

Primárny zdroj energie sa získava priamo v prírode a neprešiel žiadnym procesom výroby alebo transformácie. Jeho podstatou je predovšetkým:

• energia slnečného žiarenia,

• vodná energia,

• veterná energia,

• geotermálna energia,

• organické palivá (fosílne, drevo, biomasa),

• jadrové palivá (izotopy uránu a pod.),

• iné (tepelný gradient, kozmická energia, termojadrová syntéza ľahkých prvkov a pod.).

Sekundárny zdroj energie vzniká v postupnosti premien primárnych zdrojov energie. Napr. spálením uhlia v kotle vzniká z uhlia teplo, ktoré sa ako sekundárny zdroj ďalej využíva pre ohrev.

Podľa využitia v energetike sa môžu zdroje energie rozdeliť tiež na základné a doplnkové zdroje.

Základný zdroj energie je využívaný hlavne pre veľkú energetiku a používa fosílne palivá, jadrové palivo alebo vodu.

Doplnkový zdroj energie má lokálny význam. V našich podmienkach  je to zdroj,  ktorý využíva vodnú, veternú a geotermálnu energiu a odpadne produkty, ktoré sú nositeľom využiteľnej energie prostredníctvom spaľovania alebo inými procesmi.

Elektrická energia sa získava premenou (niekedy aj viacnásobnou) zo základných a doplnkových zdrojov energie.

Príklad premeny energie

Podľa možnosti obnoviteľnosti sa môžu zdroje energie rozdeliť na obnoviteľné a neobnoviteľné.

Obnoviteľné zdroje energie sú také, ktoré sa nezávisle od ich využívania neustále obnovujú a sú prakticky bez zmeny neustále k dispozícii.

Neobnoviteľné zdroje energie sú také, ktoré sa ich využívaním postupne nevratne vyčerpávajú. Slovensko má relatívne malé zásoby hnedého energetického uhlia, prakticky všetky ostatné neobnoviteľné zdroje sa dovážajú.

ZDROJE ENERGIE

Obnoviteľné

• polohová a kinetická energia vody

• energia vetra (doplnkové niekde aj základné)

• teplo zemského vnútra (geotermálna)

• slnečné žiarenie

• biomasa

• energia prostredia (vzduch, pôda, voda)

• fotosyntéza

• príliv a odliv, morské vlny

• tepelný gradient mora

Neobnoviteľné

• chemická energia fosílnych palív (uhlie, ropa, plyn, rašelina)

• jadrová (atómová) energia štiepnych palív

Premena energetického obsahu zdroja energie postupne až na elektrickú energiu sa deje podľa fyzikálnych zákonov s určitými energetickými stratami v technologických zariadeniach – elektrárňach.

3.1.2 ROZDELENIE ZDROJOV ELEKTRICKEJ ENERGIE

Zdrojmi elektrickej energie obvykle nazývame také zariadenia alebo technologické celky, ktoré sú schopné poskytnúť na svojom výstupe spoľahlivo presne definovanú kvalitu elektrickej energie. Zdroje elektrickej energie sú určené na napájanie elektrizačných sústav, prenosových vedení, elektrických sietí a elektrických spotrebičov. Nazývame ich tiež elektrárne.

V našich podmienkach môžeme takéto zdroje elektrickej energie rozdeliť napr. takto :

Podľa časového priebehu napätia

Podľa výkonu

Z hľadiska elektroenergetiky majú najväčší význam stredné a veľké zdroje, ktoré predstavujú základnú štruktúru výkonových záloh v elektrizačnej sústave. Malé zdroje môžu poslúžiť pre elektrizačnú sústavu iba ako doplnkové zdroje, prípadne ako zdroje so špeciálnym určením (špičkové zdroje, záložné zdroje, autonómne zdroje a pod.).

Podľa zásobovaného územia

• miestne,

• regionálne,

• celoštátne.

Podľa pohyblivosti

• stacionárne (nepohyblivé),

• nestacionárne (pohyblivé).

Podľa účasti na pokrytí denného diagramu zaťaženia

• základné,

• pološpičkové,

• špičkové.

Podľa hospodárnosti

• s veľkou hospodárnosťou,

• hospodárne,

• s priemernou hospodárnosťou,

• nehospodárne.

Podľa ekologickosti

• prijateľné,

• trpené,

• neprijateľné.

Podľa technológie premien prvotných zdrojov na elektrárne

• tepelné,

• jadrové,

• vodné,

• slnečné,

• veterné,

• geotermálne,

• iné.

Podľa vlastníctva

• súkromné,

• obecné,

• štátne,

• družstevné,

• závodné,

• spolkové,

• miešané.

Podľa veku

• historické,

• aktuálne,

• moderné,

• vývojové, pokusné.

Množstvo elektrickej energie, ktoré sa dá vyrobiť z 1 kg palivava

Na výrobu 1 kW.h elektrickej energie sa použije

Ročná spotreba paliva v elektrárni s výkonom 1000 MW je približne

Porovnanie primárnych zdrojov energie

Referenčná jednotka primárnej energie je tona olejového ekvivalentu toe.

1 toe = 42·10⁹ J (napr. 1 t čierneho uhlia je 0,619 toe, hnedého 0,405 toe)

BTU – British Thermal Unit

1BTU = 1,055 kJ = 2,931·10^-4 kW.h

väčšia jednotka je Quad (Q). 1 Q = 10¹⁸ BTU

3.1.3 ZÁKLADNÉ ENERGETICKÉ POJMY

Výkony

Menovitý výkon (MW, MV·A) – P_n, S_n; najväčší výkon na zaručený výrobcom,. ktoré musí byť zariadenie schopné dodávať podľa technických podmienok pri dodržaní menovitých hodnôt základných parametrov.

Inštalovaný výkon (MW) – P_i; súčet menovitých činných výkonov všetkých generátorov elektrárne, vrátane generátorov pre vlastnú spotrebu.

Dosiahnuteľný výkon (MW) – P_d; najväčší činný výkon, ktorý môže elektráreň dosiahnuť v sledovanom období, pri normálnych prevádzkových podmienkach.

Pohotový výkon (MW) – P_p; najväčší činný výkon, ktorý môže elektráreň dosiahnuť v určitej dobe s ohľadom na všetky technické a prevádzkové podmienky. Je to dosiahnuteľný výkon zmenšený o dočasné zníženie výkonu.

Ekonomický výkon (zaťaženie) (MW) – P_e; stav, pri ktorom sa dosiahne najväčšia účinnosť.

Výkon, zaťaženie (MW) – P; skutočné zaťaženie v určitom čase.

Energia

Je to schopnosť systému vykonávať vonkajšiu činnosť (Max Planck). Podľa „Výkladového slovníka elektroenergetických pojmů“ sú formy energie nasledujúce:

• mechanická energia,

• tepelná energia (teplo),

• chemická energia,

• energia fyzikálnych väzieb,

• energia elektromagnetického vlnenia,

• elektrická energia (elektrina).

Elektrická energia

Je to forma energie, ktorá sa využíva prostredníctvom elektromagnetického poľa. Miesto pojmu elektrická energia sa používa i v odbornej literatúre nesprávny pojem elektrina, v anglicky písanej literatúre je to Electricity. (Elektrotechnický slovník).

Elektrická energia je podľa „Náučného slovníka elektrotechnického“ energia elektrického prúdu prechádzajúceho vodičom medzi dvomi telesami, ktoré majú rozdielne elektrické náboje.

U striedavého prúdu sa pojmom elektrická energia väčšinou označuje činná energia (t. j. energia, ktorá môže byť premenená na prácu).

Elektrina

Je to fyzikálny jav vyvolaný existenciou, vzájomným pôsobením a pohybom častíc hmoty (Diderot).

Elektrinu je možné opísať viacerými jej parametrami a prejavmi, ktoré sa môžu vyskytovať v určitom čase a priestore, buď všetky naraz alebo len niektoré. Často sa pojem elektrina zamieňa (zrejme neoprávnene) s pojmom elektrická energia. Elektrina je širší pojem.

To znamená, že správne by sa mali používať v elektroenergetike základné pojmy elektrická energia a elektrina takto:

Výrobca vyrába elektrickú energiu, ktorej veľkosť, ako technickej veličiny, sa meria na odbernom mieste elektromerom v kW·h alebo kvar·h. Kvalita elektrickej energie sa posudzuje kvalitatívnymi parametrami (STN EN 50160 – napätie, frekvencia, harmonické zložky, nesymetria a pod.).

Odberateľ kupuje tovar − elektrinu v požadovanej kvalite a množstve. Množstvo tovaru predstavuje cena za elektrinu ako ekonomická kategória. Cena za elektrinu sa skladá z platby za:

• odobranú elektrickú energiu meranú elektromerom a udávanú v Sk/W·h a Sk/var·h,

• ďalšie poplatky, ako stála mesačná platba za odberné miesto, za výkon (istič, technické maximum), za sieťové služby,

• iné platby (prirážka za jalovú energiu, ocenenie spoľahlivosti dodávky elektrickej energie).

3.1.4 DIAGRAM ZAŤAŽENIA

Diagram zaťaženia zobrazuje závislosť výkonu na čase (za obdobie deň, týždeň, mesiac, rok). Denným diagramom zaťaženia (DDZ) predstavuje priebeh zaťaženia za 24 hodín (DDZ), obr. 3.1.1. Charakteristické hodnoty denného diagramu zaťaženia, uvedeného ako príklad, sú:

Obr. 3.1.1. Denný diagram zaťaženia

Plocha diagramu vo zvolenom merítku sa rovná množstvu spotrebovanej elektrickej energie za 24 hodín. Plochu môžeme rozdeliť na dve časti:

• základnú, predstavujúcu energiu odobratú pri nemennom výkone za celých 24 hodín, teda pri základnom zaťažení rovnom P_min,

• premennú, pri ktorej sa zaťaženie pohybuje medzi hodnotami P_min a  P_max.

túto časť delíme ďalej na

• špičkovú, medzi zaťažením P_str a P_max,

• pološpičkovú, medzi zaťažením P_min a P_str.

3.1.5 Otázky ku kapitole 3.1

1.    Charakterizujte primárne a sekundárne zdroje energie!

2.    Charakterizujte obnoviteľné a neobnoviteľné  zdroje energie!

3.    Charakterizujte jednotlivé druhy tepelných elektrární!

4.    Čo zobrazuje denný diagram zaťaženia?