Pro Atom web - vyvracení mýtů o jaderné energetice

| Seznam jaderných elektráren | Download |
  Hlavní menu
Úvodní stránka
Odkazy
Ankety
Aktuality
TOP 15

Podpořte nás
Naše ikonka

O nás


  Rubriky


  Reklama

  Reklama



  Pro Atom web
Email: proatom zavináč luksoft.cz
ISSN 1802-5331

(c) 2007-2008
Zásady ochrany osobních údajů






Energetika

* Simulační model (5. díl) - obnovitelné zdroje energie 1.

Vydáno dne 04. 10. 2006 (3527 přečtení)

Jsou samotné OZE schopny zajistit veškerou dodávku energie?

Na tuto otázku nám s jistotou odpovídá program Strany zelených: cit.:„...Považujeme za nezpochybnitelné, že jedinými perspektivními zdroji na Zemi jsou obnovitelné zdroje energie ...“. Jsou to skvělé myšlenky, ale jelikož nejsou nijak doloženy, pokusíme se v tomto dílu tyto myšlenky realizovat v simulačním modelu a ověřit si, jaká je realita.

Na tutéž otázku však odpovídá "Simulační model energetické soustavy OZE" uveřejněný na webu eurosolar.cz 5.1.2005 záporně nebo s tak drastickým snížením spotřeby až na 31 % současnosti, že při současném rozvoji elektronizace a životní úrovně je to těžko představitelné. Nebo že bychom přeci jen zavítali do středověku?

Jsou to závažné existenční problémy, k jejich řešení je třeba přistupovat s plnou odpovědností a zabránit nevratným krokům. Abych svou troškou přispěl k objasnění některých problémů, předkládám tady některé výsledky aktualizovaného simulačního modelu nové generace s novými poznatky a parametry.
První krok bude elektřina. Nový model dokáže modelovat další vlastnosti elektrizační soustany, které předchozí model neuměl. Kromě kvantitativních ukazatelů jako je produkce, spotřeba, export a import, jsou to ukazatele kvalitativí jako stabilita soustavy, zatížení sítí, regulace a akumulace elektrické energie a některé ekonomické aspekty, o kterých se v různých prohlášeních, programech a rozborech prakticky nehovoří. Bez nich to ale nepojede.

Krok do neznáma
V tomto dílu se podíváme za hranice dnešních dnů. Budeme modelovat energetickou soustavu tak jak si ji představují protagonisté OZE jako jediného zdroje energie. Hlavním protagonistou těchto myšlenek je Hermann Scheer, prezident sdružení EUROSOLAR, německý autor knihy "Světové sluneční hospodářství". Bohužel H.Scheer popisuje jednotlivé objekty OZE, uvádí mnoho obecných tvrzení, ale nepředkládá model, na kterém by prokázal jejich funkčnost a provázanost jako systému. Toho úkolu se ujímáme v tomto dílu.
Tento model se bude od předcházejících lišit tím, že objekty vyskytující se v modelu mají předpokládané, prognózované atributy. Na prvý pohled se zdá, že z toho není možné utvořit reálný model. To je ale omyl. Toto je právě ta správná potrava pro simulační model. Ten se dokáže postupnými kroky přibližovat k realitě s vylučováním logicky a funkčně neprůchodných řešení.
Tak dejme se do toho.

1. Zadání úlohy

    Rámec modelu
  • V tomto modelu budeme brát v úvahu extrémně vysoké hodnoty OZE, abychom předešli pochybnostem, že jsme některé zdroje podcenili. Uhelné zdroje jsou vyčerpány, zemní plyn a ropa nejsou pro energetiku dosažitelné, jaderné zdroje se nepřipouštějí.
  • H.Scheer předpokládá velké množství malých decentralizovaných elektráren, zajišťujících zálohování a regulaci lokality, regionu pomoci lokálních sítí. Bohužel ani v náznacích neuvádí co je to decentralizovaná lokalita - je to 1 dům, 10 domů, 100 domů, obec, město, okres, kraj atd. Bohužel při tvorbě modelu nemůžeme pracovat s neurčitými, často zamlženými pojmy, ale s objekty s určitými vlastnosti, které dohromady tvoří fungující soustavu.
    zobrazení v modelu: - není rozhodující kolik bude elektráren nebo jiných objektů, ale důležité je, že lokální sítě musí být řádně regulovány uvnitř a zálohovány sítí nadřazenou nebo veřejnou, takže stejně musí existovat 1 řádně regulovaná síť zajišťující kvalitní energii pro každý objekt a s tím také model počítá.
  • H.Scheer předpokládá, že elektrizační soustava bude regulována pomoci elektráren na palivové články poháněné vodíkem vyrobeným z přebytku produkice OZE. Dalším regulačním zdrojem budou podzemní nádrže po dnešním zemním plynu, eventuálně bývalé hlubinné doly využívající stlačeného vzduchu a uvádí další malé prostředky akumulace.
    zobrazení v modelu: - takové objekty budou v modelu vytvořeny jako regulační a kumulační zdroj s příslušnou infrastrukturou s předpokládanou účinností 30 %, která se však dá během simulace změnit. S touto účinností bude vyráběn vodík (dle současných poznatků) ev.cyklus komprimace-expanze vzduchu v nádržích a následná výroba elektřiny.
  • Uvedená koncepce OZE počítá s masovým nasazením malých zdrojů, např. FV modulů nebo VTE na střeše každého domu, kotelny na biomasu se sklady v každém domě s masovým nasazením malých kumulačních zdrojů a systémem regulace-to je pro 1/3 zdrojů pro veřejnou spotřebu. Současný trend však je koncentrovat větrné elektrárny do větrných lokalit, což vyžaduje další infrastrukturu pro napojení na síť. Další 2/3 zdrojů musí být pro továrny a dopravu. To se však bez regulované sítě neobejde. Představy H.Scheera o zemi bez stožárů elektrických vedení jsou těžko realizovatelné.
    zobrazení v modelu: - vytvoří soustavu většího nebo menšího množství objektů zdrojů a spotřeby, napojených na společnou regulovanou síť. Jejich typy a kapacity podle prognózovaných údajů jsou uvedeny v následující tabulce.
  • Spotřeba
    Model bude vycházet ze stavu roku 2005 t.j. 57,6 TWh netto a postupně bude aproximovat k hodnotě, která, která vyhovuje podmínkám rovnováhy elektrizační soustavy. Výsledkem bude kolik TWh spotřeby elektřiny jsou OZE schopny pokrýt dodávkou i regulací. Třeba brát v úvahu skutečnost, že se vzrůstajícím podílem pěstované biomasy současně porostou energetické náklady na pěstování a technologii zpracování. Nějaké snižování spotřeby bude z principu v této oblasti problematické. Může dojít k takové absurdní situaci, že vyrobená biopaliva se při nepřítomnosti fosilních paliv spotřebují k jejich produkci. No uvidíme.

  • Zdroje - budeme zavádět maximálně dostupné hodnoty včetně účinností.
  • Vodní elektrárny VE.. Kapacita VE nad 10 MW je vyčerpána, zůstávají na současné úrovni s výkonem 741 MW inst.
  • Malé vodní elektrárny MVE. Do výkonu 10 MW. Potenciál malých toků byl téměř vyčerpán, maximální hodnota dosáhne hodnoty 500 MW dostavbou dalších MVE na dolních tocích.
  • Fotovoltaika FV předpokládá 5 m2 panelů na hlavu. Kromě toho se počítá s 3 m2 na hlavu termosolárních panelů. Je to velký rozsah, fotovoltaikovými a termosolárními moduly budeme obklopeni. Představa je, že budou instalovány na střechách, v omítce, v samostatných FV elektrárnách, podél dálnic. Uvažujeme neuvěřitelnou účinnost 50 %, abychom respektovali možnost rozvoje.
  • Větrné elektrárny budou instalovány ve větrných lokalitách s připojením na veřejnou síť. Pro tak velké množství elektráren to znamená vytvořit další síť, podzemní nebo nadzemní. Znamená to nainstalovat 1500 2 MW turbín.
  • Biomasa. Pro elektřinu bude využita 1/4 celkového potenciálu t.j.300 PJ:4 = 75 PJ jako primární energetický zdroj. 1/4 bude použita, pro otop, 1/4 pro biopaliva a 1/4 pro chemický průmysl (za nepřítomnosti fosilních zdrojů). Zpracování bude v kogenerátorech s účinností 35 % pro elektřinu a 55 % energie bude využito pro teplo podle použité technologie.
  • Bioplyn. Předpoklad je, že bude celý potenciál jako primární zdroj 33 PJ využit v kogenerátorech pro elektřinu s účinností 35 % a pro teplo 55 %. Model předpokládá, že bude po celý rok u všech zdrojů dostatečná zásoba biomasy.
  • Geotermální energie. Pro elektřinu jsou v ČR využitelné dvojvrty hlubší než 3000 m. Elektrický výkon jednoho zdroje je 4 MW, tepelný výkon je 50 MW. Z uvedeného je patrné, že využitelnost je hlavně pro teplo.
    Výhody: Stabilní zdroj nezávislý na počasí, nenáročný na velikost pozemku, není zdrojem skleníkových plynů.
    Nevýhody: Velké pořizovací náklady, náklady na 1 stanici jsou 1 miliardu Kč, využitelnost je vázána na vhodné geologické podloží, v ČR je takových lokalit 28, je nebezpečí, že se vháněná voda rozptýlí v horninách a vrt nebude fungovat a 1 mdl je ztracena, dále spotřeba energie pro čerpání.
    zobrazení v modelu: Kdyby v každé lokalitě bylo realizováno 10 dvojvrtů, tak z počtu 280 by bylo 280×4=1120 MW el.instal., který zavádíme do modelu s účinností 35 %.

Předpoklady, za kterých bude simulace probíhat
Název zdroje Max.výkon MW Účinnost % Popis
VE 741 20 Výkon nad 10 MW
MVE 500 44 Výkon do 10 MW
VTE 3000 15 1500 2MW turbín
FV 7500 50 Počet m2 mod. na osobu=5
Biomasa 1299 35 Potenciál 75000 TJ
Bioplyn 366 35 Potenciál 33000 TJ
Geoterm 1120 35 280 vrtů po 4 MW


Princip simulace OZE
V minulých úlohách 1 až 4 byl simulován současný regulační mechanizmus:
dodávky do sítě i odběry ze sítě byly předem nasmlouvány na každou hodinu, a odchylky byly eliminovány pomoci rychlých záložních zdrojů, jejichž kapacita a výkon byly nasmlouvány a tak to, včetně plánování kapacit, bylo modelováno.
U OZE tento postup není možné dodržet, protože není známa předem hodina a velikost dodávky, takže se musí odregulovat nejen těch 10 % odchylek nenaplánovaných výkonů, ale celé spektrum výkonů, jejichž výskyt je nahodilý. Dále není známa kapacita regulačních zdrojů kromě špičkových 1145 MW PVE.
Každopádně model respektuje zákon o zachování energie a fyzikální vlastnosti elektřiny.

V modelu budeme vyšetřovat:

  • kolik energie soustava OZE vyprodukuje
  • jaká bude stabilita soustavy
  • jaký musí být regulační výkon v MW a kapacita v GWh, aby ES byla v rovnováze.
  • jaké budou požadavky na havarijní import nebo export.
  • kolik vodíku bude soustava schopna vyrobit z přebytků pro regulaci
  • kolik vodíku bude soustava schopna vyrobit z přebytků pro pohonné hmoty
  • jaká musí být produkce a spotřeba, aby přebytky vůbec vznikly
  • jaké budou dopady na náklady na elektřinu v současných cenách

Uvedli jsme extrémně maximalistický přehled kapacit obnovitelných zdrojů energie, jak je uváděn v uvedených publikacích. Bylo nutné se obšírněji seznámit s jednotlivými prvky soustavy, aby bylo jasné o čem je vlastně řeč. Pokud by se dospělo k jiným údajům, je možné je opravit. Cílem naší úlohy není posuzovat, jestli je uvedená soustava technicky uskutečnitelná, předpokládejme, že to technický vývoj umožní. Cílem je modelovat jak bude taková soustava funkční v realitě. Vzhledem k tomu, že samotná simulace bude složitější, provedeme ji v samostatném dálším dílu. Jak to dopadne se dovíme v příštím dílu.
M.Štěrba

[Akt. známka: 1,00 / Počet hlasů: 7] 1 2 3 4 5
Celý článek | Autor: Mojmír Štěrba | Počet komentářů: 32 | Přidat komentář | Informační e-mailVytisknout článek





  Anketa
Co byste zvolili za nejpřijatelnější alternativu?

Prolomení těžebních limitů (zbourání Horního Jiřetína) (335 hl.)
 
Garance ceny pro nové bloky Temelína (70 Eur/MWh) (287 hl.)
 

Celkem hlasovalo: 622

  Výměna odkazů

Přípony souborů

Zkratky

Vlajky států světa

Infrapanely

Moderní a úsporné infrapanely. Zjístě více informací o infratopení.

Tvorba stránek Ostrava

Kvalitní a dostupné webové stránky.






  Nejčtenější články
Spotřeba elektrické energie
(04. 03. 2006, 39577x)
Jaderné fóry
(01. 04. 2007, 37507x)

  Kde to vře!
Zajistíme energii bez prolomení limitů?
27. 04. 2012
Počet komentářů: 2282

Regulace obnovitelných zdrojů – scénář S2040
02. 01. 2012
Počet komentářů: 2259

PERMAKULTURA – příběh jedné komunity
16. 02. 2007
Počet komentářů: 1294

Fotovoltaika - kšeft, za který všichni zaplatíme
22. 02. 2009
Počet komentářů: 1063

Potěmkinovské šílenství s obnovitelnými zdroji
02. 04. 2008
Počet komentářů: 731

BIOETANOL - naše naděje nebo past?
07. 04. 2006
Počet komentářů: 719


  Poslední komentáře
  • Jsem pro to, aby se zkoumaly různé možnosti, jak získávat (ale hlavně jak USPOŘIT) energii (u jadern . . . (Obnovitelné zdroje energie neexistují!)
  • U fotovoltaických systémů váhově převažuje beton (pokud nejsou organickou součástí střechy), potom . . . (Stop radioaktivnímu uhlí, start Zwentendorf!)
  • Dokazal to nekdo spocitat kdy JE vyprodukuje tolik energie kolik se do ni ze vsech zdroju vlozilo a . . . (Argumenty proti jaderné energetice)
  • Žiji na farmě, máme cca 100 ha polí a mléčný skot. Téma permakultury mě tedy docela zajímá, protože . . . (PERMAKULTURA – příběh jedné komunity)
  • Žiji na farmě, máme cca 100 ha polí a mléčný skot. Téma permakultury mě tedy docela zajímá, protože . . . (PERMAKULTURA – příběh jedné komunity)

  •   Počítadlo přístupů



    [CNW:Counter]

    Web site powered by phpRS PHP Scripting Language MySQL Apache Web Server

    Tento web site byl vytvořen prostřednictvím phpRS - redakčního systému napsaného v PHP jazyce.
    Na této stránce použité názvy programových produktů, firem apod. mohou být ochrannými známkami
    nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků.