Male hidroelektrane

1

MALE

HIDROELEKTRANE

Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku, Građevinski fakultet Osijek

Korištenje vodnih snaga, 2011./2012. Napravio: Dino O.

2

Podjela hidroelektrana

velike HE

10 MW

male HE

500 kW

mini HE

100 kW

mikro HE

5 kW

piko HE

Napomena: Postoje i druge podjele

3

Velike hidroelektrane

- Veće od 100 MW, isporučuju energiju u velike elektroenergetske

mreže

Srednje hidroelektrane

- 10 – 100 MW, isporučuju energiju u mrežu

Male hidroelektrane

- 0,5 -10 MW, isporučuju energiju u mrežu

Mini hidroelektrane

- 100 – 500 kW, otočni rad ili isporučuju energiju u mrežu

Mikro hidroelektrane

- 5 – 100 kW, obično daju energiju za malo naselje ili ruralnu

industriju

Piko hidroelektrane

- Od nekoliko stotina vata do 5 kW; područja udaljena od mreže

4

Mala hidroelektrana se prema postojećim

propisima u RH definira kao postrojenje za

iskorištavanje energije vodotokova s izlaznom el.

snagom od 10 kW do 10 MW

Ne postoji točna definicija malih hidroelektrana,

npr. Portugal, Španjolska – 10 MW, Italija -3

MW, Švedska -1.5 MW, Francuska- 8 MW, Kina

-25 MW …

u Europi, granica je 10 MW instalirane snage

5

Uvod

Male HE imaju puno toga zajedničkog sa

velikim HE

Početak korištenja malih HE 1883. godine

- Brazil – 2 generatora, ukupne snage 12 kW uz

pad 5 m

- Sj. Irska – 2 turbine, ukupne snage 40 kW uz

pad od 10 m

1895., Telluride, Colorado, SAD

6

Općenito, hidroelektrane su postrojenja u

kojima se potencijalna i kinetička energija vode

preko turbine, generatora i ostalih dijelova

pretvara u električnu energiju

7

Ključni postulat za MHE je:

Ne projektirati malu hidroelektranu kao

kopiju velike.

Mala HE je postrojenje koje mora raditi bez posade, sa

automatskim puštanjem u pogon, sinhronizacijom na

mrežu i zaustavljanjem, kao i sa automatskom

regulacijom rada.

Izostavljanje svih prostora i sadržaja koji prate mašinsku

zgradu većih HE ( ona se svodi na samo jednu prostoriju

s agregatom)

Korištenje već postojećih i već adaptiranih objekata (

zgrade napuštenih vodenica, pilana, zatvaračnice, itd.)

8

Mala HE

9

Karakteristični dijelovi (malih) HE

Sustav (male) HE se sastoji od sljedećih dijelova:

- brana ili pregrada

- zahvat

- dovod

- vodna komora ili vodostan

- tlačni cjevovod

- strojarnica (turbina, generator, …)

- odvod vode

10

Izvedbe malih hidroelektrana

1) Niskotlačne MHE sa strojarnicom na dnu

brane

2) Niskotlačne MHE sa sifonskim odvodom

3) MHE integrirane unutar kanala za

navodnjavanje

4) MHE ugrađena u vodoopskrbni sustav

11

1) Niskotlačne MHE sa strojarnicom

na dnu brane

U slučaju da je akumulacija izgrađena za druge

svrhe; ako brana već ima ispusni otvor

12

2) Niskotlačne MHE sa sifonskim

odvodom

U slučaju da brana nije previsoka, do visine 10 m;

turbine mogu biti smještene na vrhu brane ili na

nizvodnoj strani

13

3) MHE integrirane unutar kanala za

navodnjavanje

3.1. Ako je kanal dovoljno velik za smještaj

zahvata, strojarnice, odvoda i bočnog obilaska za

vodu; projektiranje istovremeno sa kanalom

14

3.2. Ako kanal već postoji, kanal se treba

neznatno povećati za smještaj zahvata i preljeva i

treba ugraditi uzdužni preljev

15

4) MHE ugrađena u vodoopskrbni

sustav

Voda za piće se isporučuje u grad transportom vode iz povišenog rezervoara kroz cjevovod pod pritiskom

Uobičajeno, u takvim vrstama instalacije disipacija energije na nižem kraju cjevovoda, na ulasku u postrojenje za pročišćavanje vode, se ublažava korištenjem specijalnih ventila

Da bi se osigurala trajna opskrba vodom mora biti ugrađen sustav obilaznih ventila (mehanički zastoj ili zastoj turbine)

16

MHE ugrađena u vodoopskrbni sustav

17

Veličina izgradnje male HE 1.)Male HE predviđene za samostalan rad

-kod lokacija udaljenih od distributivne elektroopskrbne mreže za

samostalnu opskrbu izoliranih potrošača

1.1. Protočna postrojenja

Veličina izgradnje određuje se na temelju krivulje trajanja protoka.

Odluka se donosi na osnovu malih vodotoka neke određene

frekvencije: kod protočnog postrojenja kao jedinog izvora energije

za izoliranog potrošača sigurnost u opskrbi energijom ovisi samo

o prirodnim protocima, pa su one i presudne za kriterij

određivanja veličine izgradnje (trajanje malih voda u sušnom

razdoblju)

18

1.2. Postrojenja s akumulacijom za promjenjivo

dnevno reguliranje dotoka

Ukoliko na odabranoj lokaciji postoje povoljni hidrološkomorfološki

uvjeti za formiranje akumulacije za potpuno ili djelomično dnevno

izravnanje; reguliranjem dotoka uz pomoć akumulacije moguće

koncentrirati proizvodnju na kritična dnevna razdoblja

Oscilacije potrošnje energije u toku 24 sata ovise o dobu dana i

prikazuju se pomoću dnevnog dijagrama opterećenja

1.3. Protočna postrojenja s rezervnim diesel

agregatom

Ako se uz protočno postrojenje instalira rezervni diesel agregat,

protoci u sušnom razdoblju nisu više odlučujući, pa se postrojenje

može instalirati na veći protok

19

2.) Male HE vezane na distributivnu mrežu

- U slučaju smanjene lokalne potrošnje višak

energije se isporučuje distributivnoj mreži, a u

slučaju da ta potrošnja prelazi raspoloživu snagu

elektrane, razlika energije se namiruje iz mreže

- Time je riješeno pitanje viška energije i pitanje

dopunske energije za potrošače u periodu malih

voda

20

Izbor turbine za malu HE

Općenito vodne turbine dijele se na :

1)Akcijske – turbine slobodnog mlaza

2) Reakcijske – pretlačne

3) Mikroturbine - potrebna snaga od 3-4 kW, uz Q·H ~1 uz stupanj

korisnog djelovanja od ~50% postiže se snaga ~5 kW

21

Akcijske turbine za malu HE

Pelton

Turgo turbina (varijacija

Peltonove, ali s većom specifičnom

brzinom)

Banki – Michell turbina

( za velike vodene

tokove i manje

padove od Peltonove)

Rotor Peltonove turbine

Peltonova turbina s dvije

mlaznice

•Crossflow

22

Turgo turbina (varijacija Peltonove)

Banki – Michell turbina

23

Crossflow turbina

24

Reakcijske turbine za malu HE

Francisova

Kaplanova

Propelerna

25

Podjela turbina prema padu (Hn):

Kaplan i propelerna: Hn =2-40 m

Francis: Hn=25-350 m

Pelton: Hn=50 -1300

Banki – Michell: Hn=1 -200m

Turgo: Hn=50- 250 m

26

Neto snaga male HE

P=9.81·Qsi·Hn·ηt ·ηg·n (kW)

Gdje su:

- ηt i ηg – stupanj korisnog djelovanja turbine i generatora

- Hn –raspoloživi netto pad (m)

- Qsi – srednji iskoristivi protok

- n – broj agregata (turbina)

27

Korisnost malih vodnih turbina

Korisnost se obično kreće oko 75%

28

Male HE u pogonu u Hrvatskoj Naziv Instalirana snaga, MW Godina pušt. u pogon

MHE Zeleni Vir 2x0.85 1.7 1922.

MHE Jaruga 2x2.8 5.6 1904.

MHE Ozalj I 2x1 +2x0.8 3.6 1908.

MHE Ozalj II 2x1.1 2.2 1952.

MHE Zavrelje 1.5 1.5 1953.

MHE Krčić 0.44 0.44 1988.

MHE Čakovec 0.34 0.34 1982.

MHE Dubrava 2x0.34 0.68 1989.

MHE Pamučna ind. D Resa 0.53 +0.25 +0.32 1.1 1937.

MHE Tvornica cementa “10

Kolovoz”

2x0.6 1.2 1913.

MHE Finvest I 4 x0.315 1.26 1995.

MHE Finvest II 0.03 0.03 1997.

MHE Roški slap 2x0.886 1.772 1907.

PHEBM Varaždin 0.585 0.585 1975

PHEBM Čakovec 1.1 1.1 1982.

PHEBM Dubrava 1.12 1.12 1989.

29

Privatne male hidroelektrane u

pogonu

12 objekata

22 agregata

4,9 MW R ošk i Sl a p – 2x 886 kW , 6

GW h

F in v est 1 – 4x 315 kW , 3,6

GW h

F in v est 2 – 30 kW ,

0,14 GW h

30

Prednosti i nedostatci MHE

Prednosti:

Obnovljivi izvor el. energije

Pomažu u zaštiti od poplava, ne zahtijevaju

korištenje velikih površina

Pozitivan društveni utjecaj na regiju

(zapošljavanje …)

Sigurnija i pouzdanija opskrba el. energijom,

mali pogonski troškovi

31

Dugi životni vijek

Pogodne za napajanje udaljenih izoliranih

područja

Prilagodba brzim promjenama opterećenja

Kratak period izgradnje

Osim u vlasništvu velikih elektroprivrednih

poduzeća,mogu biti u vlasništvu manjih

privatnih poduzetnika

32

Nedostatci:

Nestalan protok – varijacije toka i mala

akumulacija – osnovni problem pri radu u EES

Izgradnja – početni investicijski troškovi

ulaganja po kW su veliki

Ozljede i migracije riba, utjecaj na neposredni

biosustav

Buka i vibracije, vizualno narušavanje okoliša

33

Literatura:

Stojić Petar: Hidroenergetika, Energetsko iskorištavanje vodnih

resursa, Split, 1995.

Branislav Đorđević: Korišćenje vodnih snaga, Objekti

hidroelektrana

http://www.etfos.hr/upload/OBAVIJESTI/obavijesti_diploms

ki/91424oie_3poglavlje_0189

http://www.eihp.hr/hrvatski/projekti/see

ener_supply/pdf/5_Mahe.pdf

http://oie.mingorp.hr/UserDocsImages/Male%20HE%20preze

ntacija.pdf

http://www.gradst.hr/Portals/9/PropertyAgent/1167/Files/32

19/Iskorištavanje%20vodnih%20snaga-prd5.pdf