ENERGIA BOBRU / 05

Pilchowice · Nielestno · Terenowe laboratorium wody

Rzeka pracuje.
Porównaj jej stopnie.

Fakty źródłowe TAURON Model fizyczny P = 9,81 · Q · H · η Własne parametry użytkownika

Spad rzeki i przepływ decydują o mocy instalacji. Porównaj udokumentowane parametry wysokiej zapory Pilchowice I (38 m spadu) z niskim stopniem Pilchowice II w Nielestnie (3 m spadu) i sprawdź, dlaczego ta sama rzeka wymaga zupełnie innych warunków pracy.

Laboratorium i porównywarka pracy rzeki

Ustaw parametry lub wybierz udokumentowany obiekt z kaskady Bobru.

m³/s
0,1 m³/s12 m³/s25 m³/s
m
0,5 m3 m (Nielestno)38 m (Pilchowice I)45 m
%
20% (koło młyńskie)60%85% (założenie turbozespołu)95%
godz.

Wartości początkowe są przykładowe. Sprawność 85% to przyjęte założenie całego układu.

Fizyczny bilans pracy układu
Moc użyteczna elektryczna (Pnetto)
400 kW
≈ 400 kW mocy elektrycznej
Moc wody brutto (Pbrutto) 471 kW
Straty układu (Pstraty) 71 kW
Szacunek energii w zadanym czasie (1 godz.)
400 kWh
Model matematyczny przy założeniu stałego przepływu. Wynik nie stanowi rzeczywistej produkcji dobowej ani rocznej elektrowni.
Moc użyteczna
85%
Straty układu
15%

Modelowe porównanie ze stopniem w Nielestnie (H = 3 m)

Spad H = 3 m w Nielestnie to fakt z tabeli TAURON. Aby uzyskać taką samą moc użyteczną (400 kW) przy tym spadzie, przepływ musiałby wynosić:
16,00 m³/s (czyli 4,0× większy przepływ niż bieżący).

Schemat dydaktyczny: rzeka jako wykres pracy (Q × H)

Szerokość strugi = Q, wysokość uskoku = H, pole prostokąta = moc hydrauliczna (szacunek modelowy)
Górna woda (zbiornik) Profil spiętrzenia Dolna woda (odpływ) H = 12 m Iloczyn pracy (Q × H) Pole prostokąta określa moc strumienia wody H [m] Q [m³/s] P = 400 kW Q: 4,00 · H: 12 m
Rozwiń pełną tabelę wartości liczbowych i statusu danych (dostępność czytników ekranu)
Parametr Symbol Wartość Jednostka Status danej Fizyczna rola w układzie
Przepływ objętościowy Q 4,00 m³/s Ustawienie użytkownika Objętość wody przepływająca w każdej sekundzie przez układ
Spad roboczy turbiny H 12 m Ustawienie użytkownika Różnica poziomów wykorzystywana przez instalację
Sprawność układu η 85 % Założenie modelowe Łączny współczynnik strat całego zespołu maszyn
Moc hydrauliczna brutto Pbrutto 470,9 kW Obliczenie fizyczne (9,81 · Q · H) Teoretyczna moc strumienia wody
Moc użyteczna elektryczna Pnetto 400,3 kW Obliczenie fizyczne (Pbrutto · η) Moc użyteczna oddawana przez generator
Straty układu Pstraty 70,6 kW Obliczenie fizyczne Energia rozproszona w instalacji
Założony czas pracy t 1 godz. Ustawienie użytkownika Założony czas pracy przy stałym przepływie
Wyliczona energia E 400,3 kWh Obliczenie modelowe (Pnetto · t) Iloczyn mocy i czasu przy stałym przepływie

Od koła wodnego do turbiny: różnica zasad

Koło wodne oddaje bezpośredni obrót wałowi, pracując przy małym spiętrzeniu wody. W instalacjach wodnych turbina współpracuje z generatorem wytwarzającym prąd.

Koło wodne (mały spad) Spad 1–3 m Napęd bezpośredni wału Turbina + generator Spad 38 m w Pilchowicach I Turbozespół Turbina + prądnica Sześć turbin Francisa (TAURON) Schemat ideowy — nie jest technicznym rysunkiem maszyn Pilchowic

W modelu sprawność η zbiera łączne straty całego układu. W Pilchowicach I operator zakończył modernizację prowadzoną w latach 2013–2014, wymieniając sześć turbin Francisa.

Kamienna zapora w Pilchowicach widziana od strony dolnej wody
Bóbr · Pilchowice I 62 m zapory · 38 m spadu roboczego

Wysokość muru zapory nie jest automatycznie spadem turbiny. W tabeli TAURON dla Pilchowic I wynosi on 38 m; zapora ma 62 m.

Dla turbozespołu nr 1 operator podaje przepływ 6,75 m³/s przy spadzie 38 m. Daje to w modelu moc około 2139 kW (przy przyjętym założeniu sprawności 85%).

Fot. Fallaner, Wikimedia Commons, licencja CC BY 4.0. Zdjęcie z 2014 r.

Moc chwilowa a energia w zadanym czasie

Moc P [kW] to tempo wykonywania pracy w danej chwili. Wyliczona energia E = P · t [kWh lub MWh] to iloczyn mocy i zadanego czasu pracy instalacji.

Założenie stałego przepływu

Wszystkie wartości energii w kalkulatorze są obliczeniami matematycznymi przy założeniu niezmiennego przepływu wody przez cały zadany czas. Nie reprezentują one rzeczywistego rocznego ani dobowego urobku elektrowni Pilchowice I ani Pilchowice II.

Dzieje obiektów nad Bobrem

Daty i obiekty udokumentowane w historii operatora

Fakty z kroniki budowy i eksploatacji elektrowni TAURON:

1903

Początek prac

Rozpoczęto prace przy stopniu wodnym. Rzekę trzeba było odprowadzić, zanim powstała główna zapora.

1912

Otwarcie zapory

Oficjalna uroczystość odbyła się 16 listopada. Historia obiektu sięga programu ochrony po powodzi z 1897 r.

1927

Pilchowice II w Nielestnie

Pilchowice II uruchomiono 13 października. To elektrownia przepływowa, derywacyjna; tabela operatora podaje spad 3 m.

2014

Turbiny po modernizacji

W Pilchowicach I zakończono modernizację prowadzoną w latach 2013–2014. Operator wymienia sześć turbin Francisa.

Terenowa ścieżka obserwacji: punkty legalne i bezpieczne

Geometrię doliny i skalę obiektów można oglądać wyłącznie z ogólnodostępnych miejsc publicznych:

PUNKT 1

Korona zapory Pilchowice I

Ogólnodostępny deptak pieszy na koronie muru z widokiem na 62-metrową ścianę zapory i lustro zbiornika.

PUNKT 2

Brzeg Jeziora Pilchowickiego

Widok na czaszę zbiornika z publicznego szlaku turystycznego biegnącego wzdłuż brzegu.

PUNKT 3

Nielestno (Pilchowice II)

Widok z drogi publicznej na stopień wodny i kanał derywacyjny elektrowni o 3-metrowym spadzie.