Technologie přeměny energie
XEM
Autor: Ing. Jaroslav Škrabal
17. 10. 2022
Olomouc

Technologie přeměny energie
•Rozdělení energetických zdrojů podle hlavní činnosti:
–Energetické zdroje jsou rozděleny podle hlavního produktu nebo činnosti na:
•Výtopny;
•Spalovny;
•Teplárny;
•Elektrárny.
2/27

Technologie přeměny energie
•Rozdělení energetických zdrojů podle hlavní činnosti:
–Výtopna:
•Výtopny jsou tepelné zdroje, které zajišťují pouze výrobu tepla spalováním.
•Lokace výtopen je především v centru zásobované oblasti nebo na jejím okraji.
•V podmínkách České republiky dosah výtopen je přibližně 2 km.
2/27

Technologie přeměny energie
•Rozdělení energetických zdrojů podle hlavní činnosti:
–Výtopna:
4/27

Technologie přeměny energie
•Rozdělení energetických zdrojů podle hlavní činnosti:
–Spalovna:
•V dnešní době je pojem spalovna hojně skloňován v souvislosti s produkcí a likvidací odpadů.
•Odpady, které nejsou dále využitelné, mohou být redukovány o cca 60 % pomocí spalování.
•Tento odpad je druhotným zdrojem energie.
•Menší spalovny komunálního odpadu se podobají výtopnám, kdy palivem je komunální odpad a tepelnou
energii vzniklou ze spalování lze využít pro vytápění nebo přípravu teplé vody pro domácnosti nebo
firmy.
5/27

Technologie přeměny energie
•Rozdělení energetických zdrojů podle hlavní činnosti:
–Spalovna:
•V dnešní době je pojem spalovna hojně skloňován v souvislosti s produkcí a likvidací odpadů.
•Ve velkých spalovnách jsou instalovány parní turbogenerátory a produkují kromě tepelné energie i
energii elektrickou.
•Podstatou spalovny a jejím hlavním účelem je spalování komunálního odpadu a přeměněné energie jsou
doprovodným médiem, proto má spalovna jiný režim než výtopna.
6/27

Technologie přeměny energie
•Rozdělení energetických zdrojů podle hlavní činnosti:
–Teplárna:
•Elektrárna je energetickým zdrojem a jejím hlavním produktem je elektrická energie, tepelná
energie je do jisté míry vedlejším produktem.
•Klasický model elektrárny má hlavní výrobní zařízení uspořádána do bloků.
7/27

Technologie přeměny energie
•Rozdělení energetických zdrojů podle hlavní činnosti:
–Teplárna:
•Pokud elektrárna slouží i jako zdroj tepelné energie tak, část přehřáté vodní páry v turbíně
neexpanduje až do konečného tlaku, ale je z turbíny odvedena pro další využití.
•Tepelná energie získaná v tomto typu elektrárny slouží pro potřeby centralizovaného zásobování
teplem (CZT).
8/27

Technologie přeměny energie
•Rozdělení energetických zdrojů podle hlavní činnosti:
–Elektrárna:
•Teplárna je především od toho, aby vyráběla tepelnou energii a druhotná energie je zde elektrická
energie, což je hlavní rozdíl oproti elektrárnám.
•Konstrukce hlavních výrobních zařízení je podobná jako u elektrárny.
•Společná zařízení teplárny jsou shodná jako u elektrárny.
•Rozdíl mezi teplárnou a elektrárnou je v konstrukci parní turbíny.
9/27

Technologie přeměny energie
•Rozdělení energetických zdrojů podle hlavní činnosti:
–Elektrárna:
•V teplárnách jsou instalovány protitlakové parní turbíny, jedná se o stroje, v nichž expanze páry
končí na tlaku vyšším, než je atmosférický tlak.
•Veškerá energie vodní páry není využita pro výrobu elektrické energie, ale expanze páry končí na
takových parametrech páry.
•Ty umožňují využití tepelné energie v dalších technologických procesech, nebo umožňují dopravu
páry jako teplovodního média.
10/27

Technologie přeměny energie
•Rozdělení energetických zdrojů podle hlavní činnosti:
–Tepelná elektrárna:
•Představa, že tepelná elektrárna je klasickou elektrárnou, která spaluje fosilní paliva,
nejčastěji uhlí, je mylná.
•Jedná se o soubor zařízení, který je schopen vyrábět elektřinu pomocí přeměny tepelné energie.
11/27

Technologie přeměny energie
•Rozdělení energetických zdrojů podle hlavní činnosti:
–Tepelná elektrárna:
•Zdroj tepelné energie může být např.:
–proces spalování – spalováno může být fosilní palivo (neobnovitelná zdroj) nebo biopalivo
(obnovitelný zdroj);
–jaderné reakce štěpení nebo fúze;
–tepelná energie jádra Země (geotermální zdroj);
–energie vody;
–sluneční energie.
12/27

Technologie přeměny energie
•Rozdělení energetických zdrojů podle hlavní činnosti:
–Tepelná elektrárna:
•Výše uvedené informace potvrzují fakt, že pojem obnovitelný zdroj by se neměl používat pro
pojmenování energetické výrobny.
•Měl by se používat pouze pro primární zdroj energie.
13/27

Technologie přeměny energie
•Rozdělení energetických zdrojů podle hlavní činnosti:
–Jaderná elektrárna:
•V tomto typu elektrárny se získává tepelná energie buď jaderným štěpením (dosud jediný způsob)
nebo jadernou fúzí (laboratorní zkoušky a vývoj).
•Jaderná elektrárna má zdroj nahrazen jaderným reaktorem.
•Princip výroby elektrické energie je v jaderné elektrárně stejný jako v uhelné.
14/27

Technologie přeměny energie
•Rozdělení energetických zdrojů podle hlavní činnosti:
–Geotermální elektrárna:
•Tyto zdroje energie lze rozdělit na tři skupiny:
–Pole suchých par – jedná se o nejjednodušší typ těchto elektráren;
–Pole mokrých par – tyto zdroje pracují především v Japonsku, Islandu a karibské oblasti;
–Nízkoteplotní pole (pomocí tepelných čerpadel) – Jedná se o metodu „Hot-Dry-Rock“, kde se do vrtů
o hloubce cca 8-10 km vhání voda, která se zde ohřeje, velkým negativem je ztráta vodního média,
okolo 2/3.
15/27

Technologie přeměny energie
•Rozdělení energetických zdrojů podle hlavní činnosti:
–Vodní elektrárna:
•Tato elektrárna pracuje na principu využití teplotního rozdílu mořské vody.
•Teplárny lze již využít při 20 °C rozdílu mezi teplotou povrchové a hlubinné vody.
•Teplonosným médiem je zde použita kapalina, která je ohřátá nad bod varu.
16/27

Technologie přeměny energie
•Rozdělení energetických zdrojů podle hlavní činnosti:
–Sluneční elektrárna:
•Elektřinu lze získat ze sluneční energie metodu přímo i nepřímo.
–přímá přeměna využívá fotovoltaického jevu, při kterém se v určité látce působením světla uvolňují
elektrony, nepřímá je založena na získání tepla, zástupcem přímého získávání elektřiny z energie
Slunce jsou sluneční články;
17/27

Technologie přeměny energie
•Rozdělení energetických zdrojů podle hlavní činnosti:
–Sluneční elektrárna:
•Elektřinu lze získat ze sluneční energie metodu přímo i nepřímo.
–nepřímá přeměna je založena na získání tepla pomocí slunečních sběračů, kde v ohnisku sběračů jsou
umístěny termočlánky, které mění teplo v elektřinu (v tzv. Seebeckově jevu – v obvodu ze dvou
různých vodičů vzniká elektrický proud, pokud jejich spoje mají různou teplotu).
18/27

Technologie přeměny energie
•Kombinovaná výroba elektřiny a tepla
–Uskutečňuje se teplárnami, paroplynovými cykly nebo kogeneračními jednotkami.
–Do této skupiny se řadí zařízení na termické zneškodňování odpadů pyrolýzou nebo spalováním a
zplyňování biomasy.
19/27

Technologie přeměny energie
•Kombinovaná výroba elektřiny a tepla
–Parní protitlaková turbína:
•Jedná se o nejvíce rozšířený zdroj kombinované výroby.
•Princip výroby vychází z cyklu tepelné elektrárny.
•Rozdílem je, že v tomto zdroji je instalována protitlaková turbína.
•Na rozdíl od kondenzační turbíny, ve které je expanze páry ukončována při co nejnižších
parametrech (teplota a tlak), je expanze páry v protitlaké turbíně ukončena při vyšší teplotě a
tlaku.
•Tyto vyšší parametry páry potom umožňují další dopravu a zpracování tepelné energie.
20/27

Technologie přeměny energie
•Kombinovaná výroba elektřiny a tepla
–Parní odběrová turbína:
•Konstrukce parní odběrové turbíny je stejná jako u kondenzační turbíny.
•Postupně jak na klesá tlak, tak v určitém místě, podle potřebného tlaku, je v tělese turbíny
uskutečněn odběr páry.
•Tento odběr je regulovatelný a odebraná pára slouží pro dopravu tepla pro další účely odběratelům.
21/27

Technologie přeměny energie
•Kombinovaná výroba elektřiny a tepla
–Parní odběrová turbína:
•Regulovat velikost odběru je možné už od nulové hodnoty (čistě kondenzační provoz) až po takovou
velikost, aby mezi místem odběru a výstupem z turbíny protékalo takové množství páry, při kterém
nevznikne kavitace.
–Kavitace (Je vznik dutin v kapalině při lokálním poklesu tlaku, způsobuje hluk, snižuje účinnost
strojů a může způsobit i jejich mechanické poškození)
22/27

Technologie přeměny energie
•Kombinovaná výroba elektřiny a tepla
–Plynová turbína s rekuperací tepla:
•Jsou zdrojem mechanického pohybu, jedná se o zařízení, které spaluje zemní plyn.
•Plynová turbína je výkonný zdroj, který spotřebovává palivo vysoké kvality.
•Nevýhodou je kromě drahého paliva ještě skutečnost, že musí startovat s pomocným pohonem.
•Termín plynová turbína s rekuperací tepla znamená tepelný uzavřený okruh.
23/27

Technologie přeměny energie
•Kombinovaná výroba elektřiny a tepla
–Plynová turbína s rekuperací tepla:
•Výstupní plyny z plynové turbíny mají velmi vysokou teplotu, proto jsou vedeny do tepelného
výměníku, v němž ohřejí teplo-nosné médium (vodní pára nebo horká voda), které dopraví tepelnou
energii k dalším odběratelům.
24/27

Technologie přeměny energie
•Kombinovaná výroba elektřiny a tepla
–Plynová turbína s rekuperací tepla:
•Kromě výše uvedených turbín mohou být jako zdroj mechanického pohybu pro pohon elektrického
generátoru využity pístové spalovací motory.
•Naftové motory s ohledem na cenu paliva jsou používány v energetice pouze jako záložní nebo
mobilní zdroje elektrické energie.
25/27

Technologie přeměny energie
•Kombinovaná výroba elektřiny a tepla
–Plynová turbína s rekuperací tepla:
•Pro využití při kombinované výrobě elektřiny a tepla jsou tyto motory upraveny takovým způsobem,
aby mohly spalovat levnější paliva, skládkové plyny nebo biopaliva.
•Tato zařízení nacházejí uplatnění především při zpracování odpadů ze zemědělství.
26/27

DĚKUJI ZA POZORNOST