Domů
Elektřina
Studie: Sucha mohou být pro staré tepelné elektrárny větší hrozbou, než se očekávalo

Studie: Sucha mohou být pro staré tepelné elektrárny větší hrozbou, než se očekávalo

Sucha budou podle nové studie představovat pro tepelné elektrárny s průtočným chlazením mnohem větší hrozbu, než vědci dříve předpokládali. Problémy s chlazením během loňského suchého a extrémně horkého léta vyřadily z provozu i některé evropské tepelné elektrárny.

Tepelné elektrárny spalující uhlí, zemní plyn nebo jiné palivo či využívající energii jaderného štěpení jsou stále hlavním zdrojem elektrické energie ve většině zemí světa. Pro svůj chod však vyžadují dostatek chladicí vody, jejíž spotřeba závisí především na technologii používaného chlazení.

Vědci z americké Nicholas School of the Environment při Duke University se ve své studii zaměřili na potenciální dopady sucha a změny teploty chladicí vody na provoz elektráren s průtočným chlazením, jejichž provoz je na tyto faktory citlivý. Podle autorů studie staré elektrárny s průtočným chlazením v USA vyrábí stále zhruba třetinu elektrické energie.

V případě Spojených států by se oteplení povrchových vod o 3 °C a snížení průtoku tamních řek o 20 % podílelo na celkovém poklesu dostupného výkonu tepelných elektráren s průtočným chlazením z 20 %. Zbylých 80 % budoucích snižování výkonu či odstavování zdrojů by podle vědců bylo způsobeno dodržováním regulací pro odběr vody či vracení ohřáté vody zpět do řek a jezer.

„Pokud chceme mít spolehlivé dodávky elektřiny a zároveň ochránit jezera a řeky, které nám poskytují chladicí vodu, musíme vybavit elektrárny recirkulačními chladicími systémy,“ uvedl Lincoln F. Pratson, profesor na Duke University a spoluautor studie.

Ve své studii vědci zkoumali provozní a meteorologická data pro celkem 52 tepelných elektráren s průtočným chlazením na východním pobřeží USA. Vědci pro svou studii využili data za období 2007 až 2014, kdy velkou část amerického jihovýchodu postihla rozsáhlá sucha.

Tato data vědci analyzovali při různých scénářích za pomoci modelu pro výrobu elektrické energie, který jim umožnil pro každou hodinu určit, jak maximální dostupný výkon zdroje ovlivňovaly jednotlivé faktory jako stoupající teplota chladicí vody, snížení průtoku chladicí vody či nutnost přizpůsobit výkon zdroje regulatorním požadavkům.

„Dřívější studie dávaly dopady sucha, teplot vody a environmentálních regulací do jednoho balíku. Jejich oddělením můžeme získat jasnější představu o budoucích velkých hrozbách a opatřeních pro jejich omezení,“ dodává Pratson.

Vzhledem k tomu, že sucha budou mít výrazně větší dopad než stoupající teplota vody, bude podle vědců nutné upřednostnit strategie pro omezení dopadu nižších průtoků vody řekami.

Kromě využívání recirkulačních chladicích soustav bude podle vědců nutné u elektráren vybudovat nádrže pro chladicí vodu, stavět nové elektrárny u velkých vodních ploch či toků a implementovat striktnější pravidla pro využívání vody.

„Je překvapující, že dopady sucha budou o tolik větší než dopad vyšší teploty vody, jehož vliv odhadujeme na něco málo přes 2 % veškerých omezení. Naštěstí mohou být skoro všechny dopady omezeny přechodem k recirkulačním chladicím soustavám,“ dodává Candise L. Henry, spoluautorka studie.

Sucho a teplo trápí tepelné elektrárny i v Evropě

Průtočné chlazení běžně využívají i tepelné elektrárny v Evropě, jež leží v blízkosti velkých řek, jezer či mořského pobřeží. Během loňského léta tak muselo omezit či pozastavit výrobu elektřiny několik jaderných elektráren ve Francii či ve Švédsku. České jaderné i nejaderné tepelné elektrárny vlně veder odolaly bez větších obtíží, jelikož většina z nich využívá mokrou recirkulační otevřenou přímou soustavu s chladicími věžemi.

Mohlo by vás zajímat:

Komentáře(31)
Milan Vaněček
4. duben 2019, 12:47

Tady je jasně vidět další výhoda fotovoltaických a větrných elektráren.

Ondra
4. duben 2019, 14:14

Tak tak :) těm zas vadí noc a bezvětří - nic s čim by tepelný elektrárny měly problém. Každej zdroj má svý plusy i minusy.

Karel
4. duben 2019, 14:51

Pane Vanecku, to mate od pratel z Fraunhoferu? :-)

Milan Vaněček
4. duben 2019, 18:11

Je to tak jak říká Ondra: "Každej zdroj má své plusy i minusy".

Karel
4. duben 2019, 22:21

Pane Vanecku od Vas bych si skutecne rad poslechl minusy na FVE... prozatim jste v tomto smeru velmi velmi skoupy...

Milan Vaněček
5. duben 2019, 08:37

Pane Karle, tak třeba minusy mé oblíbené fotovoltaiky na střeše:

- fotovoltaika se dává na střešní krytinu, místo aby ji nahrazovala a tím jsme ušetřili

- takovou fotovoltaiku by Vám mohl naistalovat pokrývač a zapojit revizní elektrikář

- měla by to být stavebnice, jako Lego

Na tom všem už se pracuje.

- fotovoltaika by se měla spojit s levnou noční akumulací

(do baterií a do vody), taky se na tom pracuje

- v rámci stavebnice by se měla dodávat i chytré napojení na síť

(taky už to začala jedna firma v USA).

Z mého hlediska (materiálový výzkum) je rezerva v účinnosti panelů dána dost velkým poklesem výkonu s teplotou (cca 10%),

to se nechá snížit i pod polovinu.

Dále je třeba pokračovat ve zvyšování garantované doby života panelů na 50 let .

A vše to bude muset být levné, návratnost rychlejší než doba hypotéky.

Pak to bude ideální budoucí střešní krytina..... Ale před mladými je ještě hodně práce, já už jsem stařec co to jen pozoruje a informuje o tom...

karel
5. duben 2019, 16:41

Pane Vaněčku, děkuji za ty minusy. Promiňte, ale v podstatě vše co jste uvedl jsou prakticky kosmetické maličkosti - kromě jediné věci - akumulace. Ale to je problém naprosto zásadní, který zcela souvisí s dostupností zdroje energie (slunce) a obrovským způsobem komplikuje využití FVE ve spotřebitelské praxi za únosných ekonomických podmínek a únosného spotřebitelského komfortu. Logicky očekávanou 100% spotřebitelskou disponibilitu (tzn. chci "elektriku stále") se snažíte zajistit zdrojem s cca 15% výrobní disponibilitou (a to spíše nadsazuji ve prospěch FVE). Zkuste navrhnout funkční ostrovní sestavu pro rodinný dům. Pokud se udržíte v reálu dostupných technologií (50 let životnosti ale zatím vynechte) budou náklady astronomické. Pokud se odchýlíte od podmínky ostrovní sestavy, máte další problém s návratností - každý distributor si nechá logicky zaplatit za jistotu dodávek. Až tohle budete mít, tak vyměňte kW za TW, kWh za TWh, k nákladovým stránkám přidejte 9 nul (zprava, prosím...) a... voilá - pokud jste uvedenou studii vytvořil na papíru, můžete ji použít jako OZE pro výrobu tepla - tzn. můžete si s ní maximálně zatopit v kamnech. V reálu pak musíte hledat a hlavně akceptovat i významné plusy jiných technologií - třeba i toho jádra, nebo uhlí, ač Vám z toho jistě nabíhá husí kůže. Hezký den.

Milan Vaněček
5. duben 2019, 17:25

Váš největší omyl je to Vaše tvrzení o 15% výrobní disponibilitě (a to prý nadsazujete). Zopakujte si elementární znalosti z astronomie (rovnodennost, nejkratší den, nejdelší den) a zjistíte že disponibilita se blíží 50%. Samozřejmě, ten "nameplate" výkon, ten co máte na štítku, jen jen za přesných laboratorních podmínek (a každý panel je proměřen). V reálném provozu tento výkon u nás není dosažen ani v poledne, musíte to násobit "performance ratio". A samozřejmě ranní výkon je nižší než ten polední při umístění panelu optimálně k jihu.

Vy zřejmě používáte terminologii jaderných elektráren, kde mluvíme o koeficientu využití (u nás cca 0,8) během celého roku. Ale jako si fotovoltaici definovali po svém "nameplate" nebo "peak power" výkon FVE, tak i jaderníci taktně zamlčují že jejich výkon JE je třetinový a 2/3 proletí chladící věží.

Na výměnu kW za TW zapomeňte, to jste jen tak plácnul, výměnu kWh za TWh nepotřebujete, denní výrobu potřebujete jen posunout (částečně) do noci, takže Vám stačí běžná baterie cca 5-10 kWh (výkon 3-4 kW).

Jinak jadernou elektrárnu ve sklepě si představit nedovedu, místo uhlí mám už od 1971 plynový kotel. Jsme u 50 rovnoběžky, musíme stále v zimě topit (i když teď každý rok méně, až to tady bude jako v Italii, tak už nám fotovoltaika taky vystačí nejen mezi jarní a podzimní rovnodenností, ale i na pár měsíců navíc).

Když máte plyn, tak se bez jádra i uhlí obejdete už nyní (a v budoucnu budete vyrábět plyn syntetický, to není nic nového), přežili bychom i bez Gaspromu. A v zimě je typicky přebytek nejlevnější elektřiny z větru (pravda ne každý den).

A nezapomínejte na dřevo v krbu či krbových kamnech, to mám taky.

A netvrďte mi že distributor nám zajišťuje jistotu dodávek elektřiny. Pamatuji u nás transformátor týden zalitý velkou vodu či jindy zase požár transfromátoru. Až budete týden bez elektřiny, jako my (i když jsme nebyli vůbec zatopeni) nebo až elektřinu opět zdraží, možná oceníte i ostrovní systém.

Emil
5. duben 2019, 18:23

Dočetl jsem pouze první odstavec, na další zatím sbírám duševní síly. Průměrná doba slunečního svitu v ČR (bráno podle průměrných hodnot v největších městech ČR) je cca 1500 hodin za rok. Jak si jistě dokážete sám spočítat, dělá to cca 17% z celého roku - žádných 50%.

Tady Vám elementární znalosti astronomie moc nepomohou, spíš to bude chtít aspoň elementární znalosti meteorologie.

Petr
6. duben 2019, 20:33

A to zaserem pole fotovoltaikou takže nebudeme mít co žrát, v noci budeme potmě a aš se všechny elektromobily připojí do sítě, tak budeme potmě sedět tak čtrdác dní než to dají dohromady a dalši kolabs dá čekat zanedlouho. Evropská unie je tuna srařek kde vymýšlejí zákon aniž by se zobírali důsledky.

karel
5. duben 2019, 19:59

Pane Vaněčku, konkrétní matematika: Jakou skutečnou energii v podmínkách ČR dostanu z 1 ks panelu 270Wp (jmenovité napětí 31,1V, max. proud při zátěži 8,69A) za rok (tzn. 8760hodin)? Já tvrdím, že cca 355kWh (tzn. jeho max. výkon 270Wp je disponibilní 15% času). Pokud mám akceptovat Vaše tvrzení, že je to cca 1 182kWh (tzn, jeho max. výkon 270Wp je disponibilní 50% času), pak je jakákoliv další diskuze zbytečná. Děkuji za odpověď.

Milan Vaněček
5. duben 2019, 20:38

ad Emil a Karel:

je vidět že neznáte definice pojmů kterými operujete. Ve fyzice se bez přesných definic neobejdete.

1)Meteorologický slovník uvádí, že trvání slunečního svitu (sluneční svit) je časový interval, během něhož je intenzita PŘÍMÉHO slunečního záření dopadajícího na jednotku plochy zemského povrchu kolmé k paprskům VĚTŠÍ než 120 W.m–2. Závisí nejen na délce dne, která je dána zeměpisnou šířkou a roční dobou, ale také na výskytu oblačnosti a na překážkách v okolí místa měření. Udává se buď v hodinách, popř. desetinách hodiny za den, měsíc nebo rok. Trvání slunečního svitu se měří slunoměry s přesností na 0,1 hodiny. Trvání slunečního svitu patří k základním klimatickým prvkům.

Průměrný roční úhrn slunečního svitu (viz tato definice) v ČR byl v roce 2014 celkem 1526 hodin, tj. 97 % dlouhodobého průměru za období 1961-90.

2) panel 270Wp nedává u nás maximální výkon 270 W, je vidět že neznáte definici: tento panel dává při osvětlení se spektrem AM1,5 o intensitě 100mW/cm2 a teplotě panelu 25 C výkon 270 W.

Jinak teď už špičkové panely mají i výkon 400 W (nameplate, nebo "peak", viz definice)

Takže: neříkejte mi že jsem tvrdil:

"Pokud mám akceptovat Vaše tvrzení, že je to cca 1 182kWh (tzn, jeho max. výkon 270Wp je disponibilní 50% času), pak je jakákoliv další diskuze zbytečná".

Naopak, tvrdil jsem že se jeho výkon mění během dne a nikdy nedosáhne 270W. Opravdu, fyzikální definice pojmů jsou nezbytné pro diskusi.

feliz navidad
5. duben 2019, 21:17

Disponibilita téměř 50% podle p. Vaněčka přeložená do češtiny znamená " nenulový výkon FVE je k dispozici téměř 50% času" To je taková FVE reklamština.

Emil
5. duben 2019, 21:29

Výborně, děkuji za upřesnění - 1526 hodin v roce 2014. Rok má většinou 8760 hodin, na tom se snad shodneme. Jak jste tedy došel k těm 50%?

Milan Vaněček
5. duben 2019, 21:39

Ano, to je reklama, (a současne demistifikace" průměru", u sluníčka musíme vždy uvažovat danou dobu)

to vznikne když si přesně nedefinujeme pojmy.

A tímto způsobem se tu většinou bavíme.

Takže tady vidíte těch "téměř" 50%, viz obrázek z Agorametru třeba v červnu 2018 (nastavte si to) , podívejte se na tu žlutou barvu sluníčka

agora-energiewende.de/service/agorameter/chart

Emil
5. duben 2019, 21:45

Třeba v červnu? To myslíte vážně? A co "třeba" v prosinci?

Milan Vaněček
5. duben 2019, 21:54

už jsem to napsal níže, cituji:

"Na zimu máme vítr a plyn (a biomasu či bioplyn či syntgas)".

Emil
5. duben 2019, 22:11

Tak teď jsem to konečně pochopil: 1526 / 8760 = téměř 50%, protože na zimu máme vítr a plyn.

Ve fyzice se holt bez přesných definic opravdu neobejdete. V tom Vám musím dát za pravdu.

Milan Vaněček
6. duben 2019, 08:49

Nepochopil jste to, obrázek Vám odpoví, už jsem Vám to jednou psal.

Takže tady vidíte těch "téměř" 50%, viz obrázek z Agorametru třeba v červnu 2018 (nastavte si datum od do) , podívejte se na tu žlutou barvu sluníčka

agora-energiewende.de/service/agorameter/chart

Už to konečně chápete???

Emil
6. duben 2019, 09:47

Po intenzivním dechovém cvičení jsem se rozhodl, že tuto "argumentaci" raději budu brát jen jako nejapný pokus o opožděný aprílový vtip.

Emil
6. duben 2019, 10:12

Ještě mě napadlo, jak tento Váš vtip dovést k dokonalosti. Pokud byste použil data za červen od eskymáků, můžete při troše dobré vůle dojít k 100% disponibilitě a energetické problémy lidstva jsou konečně minulostí.

karel
5. duben 2019, 21:31

Pane Vaněčku, pozdravujte svého kolegu Cimrmana a jeho (i Váš) proslulý "krok stranou". S naprostou jistotou energetického praktika Vám mohu říci, že na definici disponibility zdroje si trvám a tak jak jsem ji uvedl je správná.

Se stejnou naprostou jistotou Vám mohu říci, že v odstavci, kde zmiňujete "...jadernící taktně zamlčují, že jejich výkon JE je třetinový a 2/3 proletí chladící věží" hlásáte fyzikální blud. Správně by ta věta měla znít: "účinnost JE je třetinová, 2/3 energie obsažené v palivu proletí chladicí věží"

Pobídkou, aby jste zaměnil kW za TW jsem Vám chtěl říci, že principiálně stejné problémy jako u ostrovní instalace FVE na RD budete muset řešit např. na národním měřítku (Německo), pokud použijete pouze FVE a VTE - tzn. i nutnost akumulace v řádech TWh.

I pro spotřebou velmi podprůměrný RD (roční spotřeba pouze cca 2MWh) Vám v ostrovní instalaci baterie 5-10 kWh bude absolutně nanic, pokud si nezajistíte na straně výroby (tzn. panelů) denní produkci (skutečně každý den v roce!!!) řekněme 2-3 kWh. Jaký instalovaný výkon panelů však tato podmínka obnáší si doplňte sám. A rovněž si následně doplňte jejich využití - disponibilitu :-)

Uvědomte si, že výkon střídače 3-4 kW pro RD s ostrovní instalací FVE automaticky vede k "zákazu" např. vaření na elektřině a nutně i k "extrémně vysoké kázni" na straně spotřeby - aneb "miláčku, vodu na kafe Ti ohřeju, až dopere pračka a tu televizi (plazmu) fakt nezapínej". Na vytápění (i tepelným čerpadlem) ani nemyslete.

Zmíňkou o dřevu a v krbu jste mě pobavil - za prvé by se z toho asi vyvrátil p. Koželouh, pokud by objektivně změřil co Vám "leze" z komína - věřte že tolik populární CO2 by byl ten nejmenší problém a za druhé - víte účinnost využití energie v krbu? Svatá JE :-)

No a poslední odstavec - nějaký jiný příklad na nespolehlivost dodávek z distribuce kromě "vyšší moci" by nebyl? Kdysi jste tady zmínil, že bydlíte jako důchodce v paneláku - dovolím si lehce pochybovat, že v takovém případě jste mohl začít týden bez dodávek EE. Ale nic není nemožné.

Hezký den

Milan Vaněček
5. duben 2019, 21:50

Asi jste si mě s někým zmýlil, pane Karel, mám velký rodinný dům se zahradou v Praze a vždy jsem o tom psal.

A abych Vás uklidnil, nepovažuji fotovoltaiku za zachránce světa před přehřátím. Ale pro země jako Německo či ČR je to nejčistší a bude brzy i nejlevnější zdroj elektřiny v období zhruba mezi jarní a podzimní rovnodenností (až přidáme, brzy, i krátkodobou akumulaci). Pro jižní Kalifornii i celoroční.

Na zimu máme vítr a plyn (a biomasu či bioplyn či syntgas).

Tož tak.

Novak
5. duben 2019, 13:34

Recirkulační chlazení taky není všespásné a pokud bude trend trvat, můžou mít problém i některé zdroje s tímto chlazením. Jen pro představu, Dukovany sice mají věže, ale jejich roční spotřeba vody na chlazení je ca 30 mil.m3, tedy zhruba polovina retenčního prostoru VD Dalešice, které elektrárnu přes spodní nádrž vodou zásobuje. Přitom letos je to po nějaké době poprvé, kdy je na jaře v Dalešicích plný stav.

Další problém je, že se soustavně zhoršuje kvalita vody.

Vláďa
6. duben 2019, 06:50

Odpar věže pro TG 220 MW je cca 600 m3/hod. Když jede elektrárna na plný výkon a je v provozu všech 8 turbín je to odpar 4800 t/hod. To je 1,33 t/s. Průměrný přítok do Dalešické nádrže je cca 5 m3/s. Pro trvalý průtok to ja omezení cca 25%.

Vláďa
6. duben 2019, 10:35

Omlouvám se za hodnotu průtoku řeky Jihlava (hlavní přítok Dalešic) minimální průtok je 12 m3/s.

Tomáš
6. duben 2019, 17:56

Pardon uvádíte trochu nesmysl. Uvedu jen holá čísla. Kapaticta nádrže je 127 300 000. Tzn. pokud vezmu samotnou kapacitu nádrže a nezapočítám žádný přítok ani odtok. Tak to dostačuje na cca 3 roky.

t=127300000/4800=26520 hod=1105 dní.

Novak
7. duben 2019, 22:09

Retenční objem nádrže je 63mil m3, tedy zásoba ca na dva roky za podmínky, že nebudete nic vypouštět (necháte vymřít řeku pod přehradou), což je nesmysl. VD má nějaký manipulační řád a ten mj. určuje minimální průtok pod přehradou, který je v letních měsících pravidelně větší než přítok.

Jinak TG v Dujovanech mají po využití projektových rezerv nominální výkon 250MWel.

Milan Vaněček
5. duben 2019, 21:04

Ještě praktická rada: pro celosvětová data kolik dostanete elektřiny za rok z fotovoltaického panelu, jaká je globální horizontální irradiance, jaká je direct normal irradiance, .. je dobrý odkaz na

globalsolaratlas.info

a kolik hodin během každého dne v roce dostáváte kolik elektřiny ze všech německých slunečních panelů můžete vidět na mé oblíbené

agora-energiewende.de/service/agorameter/chart

Ivo Benda
7. duben 2019, 09:15

Skutečnou záchranou dnes budou baterie, které umožní rozvoj uchovávání energie jak u velkých a malých výrobců, tak u velkých a malých spotřebitelů.

Teprve s bateriemi se budou moci plně využít výhody obnovitelných zdrojů elektřiny - foto a větrných elektráren.

Vývoj baterií všude po světě pokračuje rychlým tempem, viz Tesla, HE3DA, nebo

ŠVÝCARSKÝ STARTUP VYVINUL BATERII S REKORDNÍ ENERGETICKOU KAPACITOU, MŮŽE PŘINÉST REVOLUCI VE SVĚTĚ ELEKTROMOBILŮ

https://www.otechnice.cz/svycarsky-startup-vyvinul-baterii-s-rekordni-energetickou-kapacitou-muze-prinest-revoluci-ve-svete-elektromobilu/?utm_source=www.seznam.cz&utm_medium=sekce-z-internetu

jak-prezit.cz

Karel Klouček
8. duben 2019, 14:36

No a docela zajímavé bude,až tyvelké baterie zasáhne požár a půjdou do zkratu.Chudáci hasiči a lidi v okolí.

Komentáře pouze pro přihlášené uživatele

Komentáře v diskuzi mohou pouze přihlášení uživatelé. Pokud ještě účet nemáte, je možné si jej vytvořit na stránce registrace. Pokud již účet máte, přihlaste se do něj níže.

V uživatelské sekci pak můžete najít poslední vaše komentáře.

Přihlásit se