24
UNIVERSITATEA ”LUCIAN BLAGA” SIBIU FACULTATEA S.A.I.A.P.M. SPECIALIZAREA M.P.M.P.A. Resurse energetice. Energia hidraulică. Indrumator : Masterand : Conf. univ. dr. Ing Ioan VONICA Petros Carmen Adriana Liana 2013

Geothermal power plants

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Centrale electrice cu apa geotermala

Citation preview

  • UNIVERSITATEA LUCIAN BLAGA SIBIU

    FACULTATEA S.A.I.A.P.M.

    SPECIALIZAREA M.P.M.P.A.

    Resurse energetice.

    Energia hidraulic.

    Indrumator : Masterand :

    Conf. univ. dr. Ing Ioan VONICA Petros Carmen Adriana Liana

    2013

  • Utilizarea surselor de energie regenerabile

    Dezvoltarea durabil reprezint acel tip de dezvoltare economic ce asigur

    satisfacerea necesittilor generaiei prezente fr a periclita capacitatea generailor viitoare de

    a-i satisface propriile lor trebuine.

    Sunt considerate prioritare cinci sectoare cu rol important n dezvoltarea durabil :

    industria, energia, transportul, agricultura i turismul.

    n cazul energiei, dezvoltarea durabil pune n prim-plan urmtoarele obiective:

    Reorientarea tehnologiilor de producere a energiei i punerea sub control a riscurilor

    pe care le prezint;

    Conservarea i sporirea bazei de resurse, reducerea emisiei de monoxid de carbon,

    dezvoltarea resurselor regenerabile de energie;

    Unificarea proceselor de luare a decizilor privind n general economia i n mod

    special protecia mediului.

    Energia regenerabil este cea care se regenereaz, se renoiete, n mod natural ntr-o

    perioad scurt de timp, derivat fiind dintr-un spectru larg de resurse: energia hidraulic,

    eolian, solar, geotermal, i din biomas.

    n prezent tehnologiile de producere a energiei din resurse regenerabile se afl n

    diferite stadii de dezvoltare i comergializare.

    Tehnologiile energetice care folosesc resurse regenerabile produc puine deeuri i

    poluani care care s contribuie la ploile acide, sau probleme de sntate i nu presupun

    costuri suplimentare pentru depoluarea mediului sau pentru depozitaraea deeurilor. [2]

    Energia hidraulic

    Energia hidraulic reprezint capacitatea unui sistem fizic (ap) de a efectua un lucru

    mecanic la trecerea dintr-o poziie dat n alt poziie (curgere). Datorit circuitului apei n

    natur, ntreinut automat de energia Soarelui, energia hidraulic este o form de energie

    regenerabil.

    Energia hidraulic exploateaz puterea obinut din cderea natural a apelor

    curgtoare. Conversia energiei hidraulice n energie electric nu este poluant, presupune

    cheltuieli relativ mici de ntrinere, nu exist probleme legate de combustibil i constituie o

  • soluie de lung durat. Energia hidraulic este este cea care a intrat cel mai rapid n balanele

    energetice. Hidrocentralele asigur producerea a 19 % din energia electric pe plan mondial.

    Energia hidraulic este o energie mecanic format din energia potenial a apei dat

    de diferena de nivel ntre lacul de acumulare i central, respectiv din energia cinetic a apei

    n micare. Exploatarea acestei energii se face actualmente n hidrocentrale, care transform

    energia potenial a apei n energie cinetic. Aceasta e apoi captat cu ajutorul unor turbine

    hidraulice care acioneaz generatoare electrice care n final o transform n energie electric.

    Istoric

    Energia hidraulic a fost folosit nc din antichitate. n India se foloseau roile

    hidraulice la morile de ap. n Imperiul Roman morile acionate de ap produceau fin i

    erau folosite de asemenea la acionarea gaterelor pentru tierea lemnului i a pietrei. Puterea

    unui torent de ap eliberat dintr-un rezervor a fost folosit la extracia minereurilor, metod

    descris nc de Pliniu cel Btrn. Metoda a fost folosit pe larg n evul mediu n Marea

    Britanie i chiar mai trziu la extracia minereurilor de plumb i staniu. Metoda a evoluat n

    mineritul hidraulic, folosit n perioada goanei dup aur din California.[1]

    n China i n extremul orient, roi hidraulice cu cupe erau folosite la irigarea

    culturilor. n anii 1830, n perioada de vrf a canalelor, energia hidraulic era folosit la

    tractarea barjelor n sus i n josul pantelor pronunate. Energia mecanic necesar diverselor

    industrii a determinat amplasarea acestora lng cderile de ap.

    n zilele de azi utilizarea curent a energiei hidraulice se face pentru producerea

    curentului electric, care este produs n acest caz cu costuri relativ reduse, iar energia produs

    poate fi utilizat relativ departe de surse.[5]

    n zilele de azi utilizarea curent a energiei hidraulice se face pentru producerea

    curentului electric, care este produs n acest caz cu costuri relativ reduse, iar energia produs

    poate fi utilizat relativ departe de surse. Energia hidraulica constituie o sursa de energie

    importanta. Apa acopera o mare parte din suprafata globului pamantesc, formand un invelis

    continuu denumit oceanul planetar. Din suprafata intregului glob de 510 000 000 km2,

    oceanul planetar ocupa o suprafata de 361 000 000 km2 - 70,8%. Suprafata pamantului are

    panta generala in directia marilor si oceanelor. Primele centrale hidroelectrice apar in plin

    triumf al aburului si al febrei pentru perfectionarea motoarelor cu combustie interna. Ele au

    fost construite in Marea Britanie (1881) si apoi in SUA (1895).[1]

  • Fenomene naturale

    Din punct de vedere al hidrologiei, energia hidraulic se manifest prin fora apei

    asupra malurilor rului i a bancurilor. Aceste fore sunt maxime n timpul inundaiilor,

    datorit creterii nivelului apelor. Aceste fore determin dislocarea sedimentelor i a altor

    materiale din albia rului, cauznd eroziune i alte distrugeri.

    Rul Snohomish, Washington, n timpul unei inundaii.

    Descriere cantitativ

    Resursa hidroenergetic poate fi evaluat prin puterea (energia n unitatea de timp)

    care se poate obine. Puterea depinde de cderea i debitul sursei de ap. Cderea determin

    presiunea apei, care este dat de diferena de nivel dintre suprafaa liber a apei i a turbinei,

    exprimat n metri. [1]

    Debitul de curgere este cantitatea de ap care curge n unitatea de timp care curge prin

    conducta de aduciune ntr-o anumit perioad de timp, exprimat n metri cubi/secund.

    Cantitatea de energie care se obine prin coborrea n cmp gavitaional a unui obiect de

    mas cu o diferen de nlime este:

    unde este acceleraia gravitaional.

    Energia hidraulic disponibil ntr-un lac de acumulare se poate extrage prin

    coborrea intenionat a nivelului apei. n acest caz, puterea depinde de debitul masic al

    apei.[1]

    Deoarece fracia este tocmai puterea i exprimnd n membrul din dreapta

    fracia n funcie de debitul volumic de curgere i de densitatea apei, se obine forma

    uzual:

  • Pentru a obine n wai, trebuie exprimat n kg/m, n m/s, n m/s

    i n m.

    Unele dispozitive, ca roile hidraulice extrag energie din curgere fr a fi necesar ca

    apa s-i schimbe nlimea, caz n care se exploateaz doar energia cinetic a curentului de

    ap:

    unde este viteza apei.

    Cu , unde A este seciunea pin care trece apa:

    Roile cu aduciune superioar pot extrage ambele tipuri de energie, att cea

    potenial, ct i cea cinetic.

    Moduri de exploatare a energiei hidraulice

    Roat hidraulic cu aduciune superioar la

    Mazonovo, Spania.

    1. Roi hidraulice

    O roat hidraulic utilizeaz energia rurilor pentru a produce direct lucru mecanic.

    La debite mici se exploateaz n principal energia potenial a apei. n acest scop se folosesc

    roi pe care sunt montate cupe, iar aduciunea apei se face n partea de sus a roii, apa

    umplnd cupele. Greutatea apei din cupe este fora care acioneaz roata. n acest caz cderea

    corespunde diferenei de nivel ntre punctele n care apa este admis n cupe, respectiv

    evacuat i este cu att mai mare cu ct diametrul roii este mai mare.[1]

  • Roi hidraulice cu aduciune inferioar la Hama, Siria.

    La debite mari se exploateaz n principal energia cinetic a apei. n acest scop se

    folosesc roi pe care sunt montate palete, iar aduciunea apei se face n partea de jos a roii,

    apa mpingnd paletele. Pentru a avea momente ct mai mari, raza roii trebuie s fie ct mai

    mare. Adesea, pentru a accelera curgerea apei n dreptul roii, naintea ei se plaseaz

    un stvilar deversor, care ridic nivelul apei (cderea) i transform energia potenial a

    acestei cderi n energie cinetic cuplimentar, viteaza rezultat prin deversare adugndu-se

    la viteza de curgere normal a rului.[1]

    2. Hidrocentrale

    Hidrocentrala de la Porile de Fier.

    O hidrocentral utilizeaz amenajri ale rurilor sub form de baraje, n scopul

    producerii energiei electrice. Potenialul unei exploatri hidroelectrice depinde att de cdere,

    ct i de debitul de ap disponibil. Cu ct cderea i debitul disponibile sunt mai mari, cu att

    se poate obine mai mult energie electric. Energia hidraulic este captat cu turbine.

    Potenialul hidroenergetic al Romniei era amenajat n 1994 n proporie de cca.

    40 %. Centrale hidroelectrice aveau o putere instalat de 5,8 GW, reprezentnd circa 40% din

    puterea instalat n Romnia. Producia efectiv a hidrocentralelor a fost n 1994 de aproape

    24 % din totalul energiei electrice produse. Actual puterea instalat depete 6 GW . Cota de

    energie electric produs pe baz de energie hidraulic este de aproximativ 22 - 33 %.

    O hidrocentral este o central electric folosit pentru a transforma energia

    mecanic produs de ap n energie electric.[2]

  • Funcionare

    Printr-un baraj de acumulare a apei pe cursul unui ru unde poate fi prezent i

    o cascad, se realizeaz acumularea unei energii poteniale, transformat n energie

    cinetic prin rotirea turbinei hidrocentralei. Aceast micare de rotaie va fi transmis mai

    departe printr-un angrenaj de roi dinate generatorului de curent electric, care prin rotirea

    rotorului generatorului ntr-un cmp magnetic, va transforma energia mecanic n energie

    electric.

    Putere

    Puterea notat cu litera P este determinat de debitul = Q, de diferena de nivel = h i

    de randamentul hidraulic i cel al echipamentului =

    Un calcul aproximativ a puterii, folosind aproximarea:

    g

    unde g este acceleraia graviaionala, este densitatea i este randamentul

    se face dup formula:

    Hidrocentralele moderne au un randament de pn la 90 %.

  • Tipuri de hidrocentrale

    Lac de acumulare pe Valea Mal, Austria

    Folosirea cderii de ap, acest parametru este determinat de diferena de

    nivel dintre oglinda apei din lacul de acumulare (n spatele barajului) i oglinda apei de

    jos dup ce apa a trecut prin turbin. Dup acest criteriu sunt hidrocentrale:

    cu o cdere mic de ap - < 15 m, debit mare, cu turbine Kaplan

    cu o cdere mijlocie - 1550 m, cu debit mijlociu, cu turbine Kaplan sau Francis

    cu o cdere mare 502.000 m, cu un debit mic de ap, turbinele utilizate sunt turbinele

    Francis, Pelton[3]

    Hidrocentralele mai pot fi clasificate dup capacitate, sau dup felul construciei, ca

    de exemplu hidrocentrale:

    aezate pe firul rului (centrale fluviale), producnd curent dup debit

    cu un lac de acumulare

    CHEAP - centrale hidroelectrice cu acumulare prin pompare

    cu caverne, pentru acumularea apei

    Avantaje

    Avantajul economic, randament ridicat, pre de cost redus, avnd o via lung.

    Avantajul ecologic, nu polueaz mediul nconjurtor, uneori pot genera conflicte cnd

    sunt amplasate n parcuri naionale sau cnd nivelul apei barajului acoper localiti.[2]

    Principiile unei hidrocentrale

    Energia hidroelectrica, sau hidro electricitatea, reprezinta generarea de electricitate cu

    ajutorul unor turbine angrenate de apa, si are aplicatii in tehnologii mult mai vechi care au

    fost folosite timp de cateva secole pentru a transforma energia apelor curgatoare (energia

    hidro) in alte forme de energie mult mai accesibile si mai folositoare, de exemplu morile de

    apa.

    Energia hidroelectrica se bazeaza pe faptul ca curgerea de apa are un debit regulat si

    adecvat, si o cadere suficienta de inaltime. Energia hidroelectrica este cu siguranta cea mai

    raspandita si cea mai matura aplicatie a energiei regenerabile. 22% din productia mondiala de

  • energie provine de la hidrocentrale, multe dintre ele sunt hidrocentrale de putere mica (SHP)

    care produc mai putin de 10 MW; sunt mai mult de 17400 de astfel de hidrocentrale in

    Europa. Energia hidroelectrica se bazeaza pe o tehnologie matura care a evoluat in ultimii

    100 de ani.Tehnologia a fost adaptata pentru toate domenile de aplicatii. [3]

    Strategia Nationala pentru Valorificarea Surselor Regenerabile de Energie prezinta

    urmatoarele date in privinta potentialului hidroenergiei:

    potential teoretic: 70.000 GWh/an, din care

    - potentialul raurilor interne, 51.600 GWh/an

    - potentialul sectorului romanesc al Dunarii, 18.400 GWh/an

    potential tehnic: 34.500 GWh/an, cu o capacitate instalata de 11.370 MW, din care:

    - sectorul romanesc al Dunarii, 11.560 GWh/an, cu 2.620 MW instalati

    - potentialul micro-hidrocentralelor (hidrocentrale cu capacitati sub 0,63

    MW/centrala): 2940GW/an, cu 757 MW instalati

    potential economic: 27.000 GWh/an, cu o capacitate instalata de 9.120 MW

    potentialul exploatabil (care este in conformitate cu cerintele UE pentru

    Coordonarea transmisiei de energie electrica si ia in considerare restrictiile legale si de

    mediu): intre 24.000 si 26.000 GWh/an, 7.000 - 8.200 GWh/an capacitate instalata.

    Au fost identificate aproximativ 5.000 de locatii ca fiind potrivite pentru aplicatii

    hidroenergetice de mici dimensiuni.

    Hidroenergia Reprezinta energia generata de hidrocentrale datorita fortei apelor.

    Energia hidro constituie o sursa de energie importanta.

    Primele centrale hidroelectrice apar in plin triumf al aburului si al febrei pentru

    perfectionarea motoarelor cu combustie interna. Ele au fost construite in Marea Britanie

    (1881) si apoi in SUA (1895). Dupa aceste reusite tarile care care atinsesera un grad suficient

    de avansat al industrializarii si care dispuneau de locuri in care se puteau construi baraje, in

    special ca alternativa la combustibilii fosili au gasit atractiva constructia de centrale

    hidroelectrice. Motivele sunt evidente: se elimina folosirea carbunelui, combustibil cu efecte

    nocive atat asupra sanatatii cat si asupra mediului inconjurator si nu in ultimul rand energia

    hidro constituie o sursa ieftina de energie.[2]

    Proliferarea surselor de energie pe seama centralelor hidroelectrice a fost privita, de

    toate tarile care aveau privilegiul natural de a o putea folosi, ca o parte fundamentala a valului

    viitorului.

  • Centralele hidroelectrice sunt niste mecanisme folosite in uzinele electrice unde sunt

    nvrtite de turbine sau motoare puternice i care folosesc puterea apelor pentru producerea

    electricitii.

    Capacitatea unei centrale hidroelectrice depinde de cantitatea de ap care trece pe

    secund prin turbine, precum i de nlimea de cdere a apei (n general, nu este vorba de o

    cdere n sensul propriu-zis, ci de o curgere). n natur ns, de cele mai multe ori exist fie

    cantiti mari de ap (la fluvii), fie nlimi mari de cdere (n regiuni muntoase).[4]

    Amenajrile hidroenergetice constituie un exemplu de folosin complex, deoarece

    apa acumulat ntr-un lac artificial poate fi folosit n acelai timp pentru producerea de

    energie,alimentarea cu ap a zonelor agricole (irigaii) , alimentarea cu ap potabil sau

    industrial a centrelor apropiate, piscicultur, combaterea eroziunii solului,agrement, etc.

    Exemple de folosin complex a apelor l constituie: Amenajarea hidrenergetic a

    rului Age, Amenajarea Bistriei n sectorul Bicaz, Amenajarea Porile de Fier (pe Dunre),

    etc.

    Mrimi fizice importante la dimensionarea amenajrilor hidoenergetice

    n natur, cantitile nsemnate de ap evaporat cad napoi sub form de precipitaii i

    se infiltrez n straturile superioare ale scoarei pmntului sau n albiile cursurilor de ap.

    Aceste mase tind s coboare apoi spre nivelul mrilor i oceanelor,producnd n

    drumul lor un lucru mecanic necesar pentru nvingerea rezistenelor care se opun micrii

    apei n albiile naturale ale acesteia.[4]

    Orice cantitate de ap care este situat la un anumit nivel terestru reprezint o surs de

    energie hidraulic.Energia hidraulic din natur este format din energie potenial i enregie

    cinetic.

    Aceast enrgie poate fi transformat n cea mai mare parte n energie electric cu

    ajutorul mainilor hidraulice amplasate n uzinele hidroelectrice

    Cele mai importante mrimi hidraulice la dimensionarea unei amenajri

    hidroenergetice sunt: debitul, cderea i randamentul.

    Debitul este o mrime fizic caracterizat prin volumul de ap raportat la unitatea de

    timp ,de aceea se msoar n metri cubi pe secund (m3/s).

    Debitul este o mrime foarte important la determinarea puterii hidraulice i deci la

    dimensionarea amenajrii hidrenergetice.[3]

  • Cderea reprezint nlimea la care se gsete volumul de ap deasupra nivelului dat

    Cderea este direct proporional cu energia potenial a cursului de ap, deci

    valoarea ei influeneaz direct puterea hidraulic

    Randamentul unei uzine hidroenergetice este compus din produsul randamentelor

    diverselor instalaii care produc transformarea energiei hidraulice n energie

    electric.ntotdeauna ,randamentul are o valoare subunitar (

  • Conducta forat poate fi din beton ,sau conduct metalic .Conducta metalic se

    amplaseaz deobicei dup nodul de presiune,din considerente de siguran.Ea se

    termin la peretele centralei cu un distribuitor cu un numr de ieiri egal cu numrul

    turbinelor(minim dou ieiri)

    4. Nodul de presiune

    Nodul de presiune este compus din castelul de exchilibru i casa de vane.

    Castelul de echilibru este o construcie de siguran a amenajrii i are rolul de a

    prelua fluctuaiile majore de nivel din sistem i de a le atenua atfel nct s nu ajung

    s produc catastrofe sau pierderi ireparabile n instalaiile amenajrii.

    Casa de vane are rol de siguran, reglaj i ntreinere a aduciunii i este compus

    dintr-o construcie care conine cel puin dou vane amplasate pe conducta de

    aduciune.

    5.Centrala propriu-zis

    Centrala cuprinde urmtoarele: cladirea centralei, sala mainilor, instalaiile din

    central, mainile de ridicat,camera de comand.

    Turbinele i generatorul sunt amplasate n sala mainilor.

    Instalaiile din central furnizeaz ageni necesari bunei fucncionri a agregatelor

    :ap de rcire, ulei sub presiune,aer comprimat, sau asigur epuismentul (eliminarea

    apei),stingerea incendiilor,aer condiionat.

    Mainile de ridicat sunt deobicei podul rulant i diverse trolii de manevr.

    Camera de comand conine panouri electrice i automatizate pentru comenzile de la

    distan a nchiderii-deschiderii diverselor echipamente , ridicarea-coborrea

  • stavilelor segment pentru deversare controlat, nchiderea-deschiderea vanelor

    sferice,etc.

    Avantajele amenajrilor hidroelectrice

    Fa de energia obinut prin arderea combustibililor clasici ( petrol, crbune,

    isturi bituminoase) sau reaciile metalelor radioactive (uraniu mbogit,

    plutoniu), energia electric obinut prin amenajarea cursului rurilor sau

    fluviilor este n primul rnd "curat", fr a elibera n mediul nconjurtor

    nici un fel de noxe.

    Amenajrile hidroelectrice permit, pe lng folosinele energetice i alte

    folosine, aa cum am artat: n agricultur, piscicultur, gospodrirea apelor,

    turism.

    Amortizarea cheltuielilor construciilor executate se face relativ rapid, astfel

    nct investiiile ulterioare sunt minime,numai pentru ntreinere, ceea ce

    conduce la un cost ieftin al kilowatt-ului (adic apa este gratuit) , n

    comparaie cu centralele termice la care combustibilul are costuri din ce n ce

    mai ridicate.[3][4]

    Dezavantaje

    Constau n modificarea biotopului nconjurtor,necesitatea exproprierilor

    terenului din calea construciilor,anii secetoi care pot scdea dramatic nivelul

    n lac.

    Construirea unei hidrocentrale presupune contruirea barajului de acumulare

    care poate creea probleme florei si faunei si uneori pot genera conflicte cand

    sunt amplasate in parcuri nationale sau cand nivelul apei barajului acopera

    localitati.[2]

    Factorul economic isi face si el aparitia. Construirea unei hidrocentrale este

    foarte costisitoare, si ajunge la cateva zeci de milioane de euro, pe care nu orice

    investitor vrea sa ii investeasca

    nsa in Romnia zilelor de azi este mult mai avantajoas obinerea energiei electrice

    din hidrocentrale, deoarece acestea sunt existente, nu necesit import de combustibili i

    sistemul hidrotehnic este foarte bine organizat.

    n contextul general al acoperirii nevoilor energetice pe glob, sursele hidro nu joaca

    insa un rol de mare perspectiva. Astfel, pe langa limitarea impusa acestora de factorii fizico-

    geografici si geologici, mai exista un neajuns deloc neglijabil. Desi apa este o sursa

  • inepuizabila se apreciaza ca toate caderile de apa au o viata relativ scurta, evaluata la circa

    400 - 500 ani. Acest proces natural de sedimentare este cu atat mai regretabil cu cat

    instalatiile hidroelectrice reprezinta cea mai eficienta si cea mai curata sursa de energie

    cucerita de catre om.[5]

    O hidrocentral utilizeaz amenajri ale rurilor sub form de baraje, n scopul

    producerii energiei electrice. Potenialul unei exploatri hidroelectrice depinde att de cdere,

    ct i de debitul de ap disponibil. Cu ct cderea i debitul disponibile sunt mai mari, cu att

    se poate obine mai mult energie electric. Energia hidraulic este captat cu turbine.

    Potenialul hidroenergetic al Romniei era amenajat n 1994 n proporie de cca. 40

    %. Centrale hidroelectrice aveau o putere instalat de 5,8 GW, reprezentnd circa 40% din

    puterea instalat n Romnia. Producia efectiv a hidrocentralelor a fost n 1994 de aproape

    13 TWh, reprezentnd circa 24 % din totalul energiei electrice produse. Actual puterea

    instalat depete 6 GW iar producia este de cca. 20 TWh

    pe an. Cota de energie electric produs pe baz de energie

    hidraulic este de cca. 22 - 33 %.

  • 3. Microcentrale i picocentrale hidraulice

    Microcentral la Jagniatkow, Jelenia Gra, Polonia.

    Prin microcentral hidraulic se nelege o hidrocentral cu puterea instalat de 5 -

    100 kW, iar o picocentral hidraulic are o putere instalat de 1 - 5 kW. O picocentral poate

    alimenta un grup de cteva case, iar o microcentral o mic aezare.

    Deoarece consumul de curent electric are variaii mari, pentru stabilizarea funcionrii

    se pot folosi baterii de acumulatori, care se ncarc n momentele de consum redus i asigur

    consumul n perioadele de vrf. Datorit faptului c curentul de joas tensiune produs de

    generatorul microcentralei nu poate fi transportat convenabil la distan, acumulatorii trebuie

    plasai lng turbin. Este nevoie de toate componentele unei hidrocentrale clasice - mai

    puin barajul - adic sistemul de captare, conductele de aduciune, turbina, generatorul,

    acumulatori, regulatoare, invertoare care ridic tensiunea la 230 V, ca urmare costul unei

    asemenea amenajri nu este mic i soluia este recomandabil doar pentru zone izolate, care

    nu dispun de linii electrice.[5]

    Microcentralele se pot instala pe ruri relativ mici, dar, datorit fluctuaiilor sezoniere

    de debit ale rurilor, n lipsa barajului debitul rului trebuie s fie considerabil mai mare dect

    cel prelevat pentru microcentral. Pentru o putere de 1 kW trebuie pentru o cdere de 100 m

    un debit de 1 l/s. n practic, datorit randamentelor de transformare, este nevoie de un debit

    aproape dublu, randamentul uzual fiind puin peste 50 %.

    Centrale mareomotrice

    O central mareomotric recupereaz energia mareelor. n zonele cu maree, acestea se

    petrec de dou ori pe zi, producnd ridicarea, respectiv scderea nivelului apei. Exist dou

    moduri de exploatare a energiei mareelor:

    Centrale fr baraj, care utilizeaz numai energia cinetic a apei, similar cum morile

    de vnt utilizeaz energia eolian.

    Centrale cu baraj, care exploateaz energia potenial a apei, obinut prin ridicarea

    nivelului ca urmare a mareei.

  • Deoarece mareea n Marea Neagr este de doar civa centimetri, Romnia nu are

    potenial pentru astfel de centrale.

    Instalaii care recupereaz energia valurilor

    Instalaie de tip Pelamis la Peniche,Portugalia.

    Pentru recuperarea energiei valurilor se pot folosi scheme similare cu cele de la

    centralele mareomotrice cu baraj, ns, datorit perioadei scurte a valurilor aceste scheme

    sunt puin eficiente.

    Un obiect care plutete pe valuri execut o micare cu o traiectorie eliptic. Cea mai

    simpl form de valorificare a acestei micri pentru recuperarea energiei valurilor

    sunt pontoanele articulate. O construcie modern este cea de tip Pelamis format din mai

    muli cilindri articulai, care, sub aciunea valurilor au micri relative care acioneaz

    nite pistoane. Pistoanele pompeaz ulei sub presiune prin motoare hidraulice care acioneaz

    generatoare electrice. [6]

    Prin microcentral hidraulic se nelege o hidrocentral cu puterea instalat de 5 -

    100 kW, iar o picocentral hidraulic are o putere instalat de 1 - 5 kW. O picocentral poate

    alimenta un grup de cteva case, iar o microcentral o mic aezare.

    Deoarece consumul de curent electric are variaii mari, pentru stabilizarea funcionrii

    se pot folosi baterii de acumulatori, care se ncarc n momentele de consum redus i asigur

    consumul n perioadele de vrf. Datorit faptului c curentul de joas tensiune produs de

    generatorul microcentralei nu poate fi transportat convenabil la distan, acumulatorii trebuie

    plasai lng turbin. Este nevoie de toate componentele unei hidrocentrale clasice - mai puin

    barajul - adic sistemul de captare, conductele de aduciune, turbina, generatorul,

    acumulatori, regulatoare, invertoare care ridic tensiunea la 230 V, ca urmare costul unei

    asemenea amenajri nu este mic i soluia este recomandabil doar pentru zone izolate, care

    nu dispun de linii electrice.[6]

    Microcentralele se pot instala pe ruri relativ mici, dar, datorit fluctuaiilor sezoniere

    de debit ale rurilor, n lipsa barajului debitul rului trebuie s fie considerabil mai mare dect

    cel prelevat pentru microcentral. Pentru o putere de 1 kW trebuie pentru o cdere de 100 m

  • i un debit de 1 l/s. n practic, datorit randamentelor de transformare, este nevoie de un

    debit aproape dublu, randamentul uzual fiind puin peste 50 %.

    Aspecte tehnice i funcionale ale valorificrii energiei hidro

    ntr-o microhidrocentral (MHC) energia potenial disponibil sau cderea brut este

    convertit n energie electric prin intermediul principalelor componente ale sistemului

    hidroenergetic.. Principalele componente unei MHC sunt urmtoarele:Acumularea: constituie

    o form de stocare a energiei poteniale disponibile.Sistemul de transfer: include priza de ap

    (echipat cu grtar) i circuitul de transfer (canalul, conducta forat, galeriile i evacuarea)

    unde o parte din energia disponibil este convertit n energie cinetic.Turbina hidraulic:

    este componenta centralei unde energia apei este convertit n energie mecanic.Rotorul

    generatorului: energia mecanic transmis prin intermediul arborelui ctre rotor conduce la

    producerea de energie electric, conform legilor electromagnetice.

    Linia de legtur la reea: prin intermediul acesteia MHC este conectat la reea

    pentru a furniza energie electric consumatorilor.[7]

    Puterea

    Puterea pe care o hidrocentral o poate produce depinde de cdere, de exemplu

    nlimea H [m] de la care vine apa (vezi figura ) i de debitul de ap turbinat Q [m3/s].

    Cderea determin energia potenial disponibil al unui amplasament. Debitul rului

    reprezint volumul de ap [m3] care trece printr-o seciune transversal a rului ntr-o

    secund. Puterea brut teoretic (P [kW]) disponibil poate fi apoi calculat folosind o relaie

    simplificat:

    P = 9,81 Q H , n [kW].

  • Totui, ntotdeauna se pierde energie atunci cnd aceasta este convertit dintr-o form

    n alta. Turbinele mici de ap au rareori randamente mai mari de 80%. Puterea va fi, de

    asemenea, pierdut n conducta prin care circul apa ctre turbin din cauza pierderilor prin

    frecare. Printr-o proiectare atent, aceast pierdere poate fi redus ns ntr-o foarte mic

    msur. ntr-o aproximare dur, pentru sistemele mici, de civa kW, randamentul global se

    poate considera 50%. Ca atare, puterea teoretic ce se calculeaz trebuie nmulit cu 0,50

    pentru a obine un rezultat mai realist.[8]

    Amenajrile pe firul apei

    Amenajrile pe firul apei se refer la modul de operare n care hidrocentrala folosete

    doar apa disponibil din curgerea natural a rului. Amenajrile pe firul apei sugereaz c nu

    exist acumulri de ap sau inundri, iar puterea fluctueaz odat cu debitul rului. Puterea

    produs de microhidrocentralele pe firul apei fluctueaz odat cu ciclurile hidrologice, astfel

    nct ele sunt mai potrivite pentru a da energie ntr-un sistem electric mai mare. Individual,

    ele nu asigur, n general, foarte mult capacitate ferm. De aceea, comunitile izolate care

    folosesc microhidrocentrale au nevoie deseori de o putere suplimentar. O central pe firul

    apei poate acoperi toate nevoile de electricitate ale unei comuniti izolate sau ale unei

    industrii dac debitul minim al rului este suficient pentru a ntmpina cerinele vrfului

    necesar de energie electric.[3]

    Microhidrocentralele "pe firul apei" pot implica necesitatea devierii traseului rului.

    Devierea este deseori necesar pentru a se putea exploata avantajele unei mai bune cderi. n

    general, proiectele de deviere conduc la o reducere a debitului rului dintre priza de ap i

    centrala propriu-zis. De regul, pentru a devia debitul ctre priza de ap este necesar un

    stvilar.

  • n scheme de cdere mic, exist dou configuraii posibile. Una utilizeaz stvilare

    cu o schem foarte asemntoare cu cea de mai sus, dei canalul este, de regul, scurt i

    conducta forat mic sau inexistent .Cealalt configuraie presupune un baraj cu o priz de

    ap integral i cldirea centralei .

    Instalaii care recupereaz energia valurilor

    Pentru recuperarea energiei valurilor se pot folosi scheme similare cu cele de la

    centralele mareomotrice cu baraj, ns, datorit perioadei scurte a valurilor aceste scheme

    sunt puin eficiente.

    Un obiect care plutete pe valuri execut o micare cu o traiectorie eliptic. Cea mai simpl

    form de valorificare a acestei micri pentru recuperarea energiei valurilor sunt pontoanele

    articulate. O construcie modern este cea de tip Pelamis[8] format din mai muli cilindri

    articulai, care, sub aciunea valurilor au micri relative care acioneaz nite pistoane.

    Pistoanele pompeaz ulei sub presiune prin motoare hidraulice care acioneaz generatoare

    electrice.

    Acionri hidraulice

    Acionrile hidraulice sunt mijloace de transmitere a energiei de la surs la organul de

    lucru. Au avantajul de a realiza uor, pe lng nivelul valoric ridicat i deplin controlabil al

    energiei, variaii continue, precise i n limite largi a forelor, cuplurilor, vitezei i poziiei.

  • Un sistem de acionare hidraulic presupune o generare de energie hidraulic i apoi o

    transformare a acesteia n energie mecanic, deci o transformare de tipul M H M, cu

    avantajul posibilitii efecturii unui control uor i precis a energiei hidraulice intermediare.

    O prim clasificare a sistemelor de acionare se face analiznd componentele energiei

    specifice a fluidului de lucru. Dac acesta este lichid i are energia specific preponderent sub

    forma energiei de presiune, sistemul de acionare este hidrostatic. Dac fluidul este gaz,

    energia sa fiind de asemeni preponderent potenial, sistemul de acionare este pneumatic

    (pneumostatic). n cazul cnd energia fluidului este preponderent de natur cinetic, sistemul

    de acionare este hidrodinamic.[2]

    n ordine cronologic, primul i cel mai simplu sistem de acionare hidrostatic a fost

    presa hidrostatic a lui Blaise Pascal (1623-1662), dup care asemenea maini ncep s fie

    perfecionate n epoca de glorie a mainilor cu aburi. Cu dezvoltarea tehnicii i industrializrii

    ncep s creasc treptat preteniile n ceea ce privete puterea transmis, greutatea pe unitate

    putere, precizia de execuie, rapiditatea rspunsului. Energia hidraulic este utilizat la

    acionarea mainilor unelte, a autovehiculelor, utilajelor din construcii, industria petrolier,

    chimic, alimentar, etc.

    Apariia i dezvoltarea automatizrilor au constituit un nou impuls a crui consecin

    este o dezvoltare uria a acionrilor hidraulice i pneumatice. Un accent deosebit se pune pe

    utilizarea sistemelor electrohidraulice cu folosirea servoelementelor, a elementelor hidraulice

    proporionale continue sau discrete, cu aportul deosebit al electronicii i informaticii.

    Avantajele acionrilor hidraulice

    Dei folosirea energiei hidraulice n acionri presupune generarea ei, cu consecinele

    inerente (necesitatea unei alte surse de energie electric sau termic), exist numeroase

    avantaje de ordin tehnic i economic care determin extinderea sistemelor de acionare

    hidraulice.

    Acionarea hidraulic are capacitatea de a furniza fore specifice i momente deosebit

    de mari. n mod curent se utilizeaz presiuni de p = (300400) bar i excepional 1000 bar, n

    timp ce fora specific a unui electromagnet de curent continuu ajunge la aproximativ 22

    daN/cm2.

    Elementele n micare ale acionriilor hidraulice au inerie redus. La motorul

    hidrostatic rotativ raportul dintre momentul transmis i momentul de inerie Mt/Mi ~ 1000.

  • La motorul electric, Mt/Mi 6. Aceste nsuiri sunt consecina gabaritelor reduse ale

    motoarelor hidrostatice, rezultate la rndul lor din valoarea mare a presiunii de lucru.

    Presiunea este parametrul principal al crui nivel are tendina de cretere continu.

    Numeroase maini echipate astzi cu sisteme de acionare hidraulic folosesc presiuni de

    (70 450) bar. n urmtorii ani se prevede creterea presiunii de lucru la (500750) bar. n

    mod excepional exist maini la care presiunea de lucru atinge 1000 bar i chiar 3000 bar.

    Creterea presiunii de lucru are repercursiuni i asupra performanelor dinamice ale

    sistemelor de acionare. Datorit greutilor mici sistemele hidrostatice au inerii reduse i ca

    atare sunt mai rapide, introduc timpi de ntrziere mai mici ntre momentul comenzii i

    momentul execuiei. Pe de alt parte, creterea presiunii de lucru conduce la o scdere a

    fiabilitii echipamentului hidraulic.[3]

    Elementele componente ale sistemelor de acionare hidrostatice sunt mai uoare i

    uneori mai ieftine la performane egale, comparativ cu elementele componente ale altor tipuri

    de sisteme de acionare. [4]

    Alte avantaje ale sistemelor de acionare hidraulic sunt:

    - uurina realizrii unor rapoarte foarte mari de amplificare ale vitezelor, forelor i

    deplasrilor;

    - uurina schimbrii sensului de deplasare, fr solicitri dinamice mari;

    - funcionarea fr ocuri i vibraii, cu efecte favorabile asupra cinematicii i uzurii

    instalaiei;

    - uzur redus datorit ungerii permanente prin nsi lichidul de lucru;

    - comanda uoar a mecanismelor acionate, posibilitatea reglrii continue i n limite largi a

    vitezei n timpul funcionrii dup un ciclu prestabilit i uurina modificrii ciclurilor de

    lucru n cazul sistemelor hidraulice automate;

    - posibilitatea larg de tipizare a elementelor componente.[5]

    Pe lng avantajele enumerate, sistemele de acionare hidraulice prezint i unele

    dezavantaje, dar care nu limiteaz serios gradul lor de utilizare. Se menioneaz:

    - pierderi hidraulice mari care, fiind proporionale cu ptratul vitezei, limiteaz viteza de

    circulaie a lichidului la 9..10 m/s iar turaiile pompelor la 3500..4000 rot/min;

    - pierderi volumice n pompe i motoare care reduc puterea transmis. Pentru micorarea lor

    sunt necesare execuii precise care presupun utilizarea unor tehnologii speciale;

    - influena variaiei temperaturii asupra viscozitii lichidului de lucru, cu consecine

    defavorabile asupra parametrilor reglai ai ciclului de lucru i a randamentului volumic;[1]

  • - realizarea dificil a vitezelor de deplasare mici i foarte mici;

    -comportarea neliniar la presiuni mari datorit influenei compresibilitii lichidului;

    - sensibilitatea la coninutul de gaz cu consecine negative asupra promptitudinii i preciziei

    sistemului;

    - pierderile corespunztoare transportului energiei hidraulice limiteaz raza de aciune a

    sistemului .

    Acionrile pneumatice sunt recomandate acolo unde forele necesare la organul de

    execuie nu sunt mari. Ca avantaje, se pot enumera: greutate redus, suprancrcarea fr

    pericol de avarie, reglaj simplu i uor, alimentare centralizat.Deoarece agentul purttor de

    energie este aerul, acionarea pneumatic este ecologic. Dezavantajul principal este

    randamentul energetic sczut, deoarece obinerea aerului comprimat se realizeaz cu

    randament sczut i, n plus, apar pierderi importante n sistemul de distribuie.[5]

    Structura general i clasificarea sistemelor de acionare hidraulic

    Un sistem de acionare hidraulic cuprinde generatorul de energie hidrostatic GEH,

    respectiv pompa care transform puterea mecanic NP=MP P n putere hidraulic NH=

    QP pP i motorul hidraulic MH cu micare de translaie sau rotaie, care antreneaz organul

    de execuie.[8]

    Pe circuitul de legtur se intercaleaz aparatura de distribuie, reglare i control

    (ADRC) precum i aparatajul auxiliar. Rolul aparatajului de distribuie, reglare i control este

    asigurarea fazelor de lucru ale motorului hidraulic i reglarea parametrilor hidraulici Qp i pp

    la valorile QM i pM necesare. Se asigur astfel fora F i viteza v dac motorul este de tip

    liniar, sau cuplul Mm i viteza unghiular m dac motorul este de tip rotativ. Aparatajul

    auxiliar este format din conducte, rezervoare de lichid, filtre, acumulatoare, regulatoare de

    temperatur, etc., indispensabile funcionrii instalaiei.[8]

    Clasificarea sistemelor de acionare hidraulic poate fi fcut dup mai multe criterii.

    Cel mai semnificativ este criteriul legturii dintre mrimea de intrare i mrimea de ieire a

    sistemului. Dup acest criteriu se disting:

    - sisteme de acionare hidrostatic ordinare;

    - amplificatoare hidrostatice;

    - sisteme automate hidrostatice.

    Sistemele ordinare sunt destinate realizrii unor micri tip i se caracterizeaz prin aceea c

    nu exist o legtur ntre mrimea de ieire i cea de intrare. Elementul de intrare nu este

  • sensibilizat de efectul comenzii sale. Aceste sisteme echipeaz instalaii fr pretenii mari de

    precizie i realizeaz comenzi de execuie de tipul tot sau nimic.[8]

    Amplificatoarele hidrostatice sunt sisteme de acionare fr legtur de reacie ntre

    mrimea de ieire i cea de intrare, dar au n schimb posibilitatea realizrii unui reglaj n

    limite largi a parametrului principal de ieire, prin variaia parametrului de intrare. Nu sunt

    excluse legturile de reacie interioare la unele elemente. Amplificatoarele hidrostatice sunt

    formate, n principal, dintr-un element de comand i un element de execuie, alimentate n

    general de la o surs de presiune constant.[7]

    Sistemele hidrostatice automate, cunoscute i sub denumirea de sisteme de urmrire,

    au proprietatea specific de sensibilizare a acionrii fa de efectul aciunii sale i realizeaz

    pe cale hidraulic, n mod automat, o dependen funcional ntre mrimea de intrare a

    sistemului i mrimea de ieire. Mrimea de comand este diferena dintre mrimile

    comparate, intrare ieire. n momentul n care mrimea de comand este anulat, sistemul

    i ntrerupe aciunea pn la apariia unei noi comenzi. Aceste sisteme se caracterizeaz prin

    performane nalte n ceea ce privete precizia i timpul de reacie, dar sunt deosebit de

    pretenioase din punct de vedere al calculului, execuiei i exploatrii.[6]

  • Bibliografie

    1. Rdule, R. i colab. Lexiconul Tehnic Romn, Editura Tehnic, Bucureti, 1957-

    1966.

    2. Hidroelectrica vrea s-i mreasca puterea instalat cu 6% pna n 2011 Business

    Standard.ro

    3. Microhydropower System Components US Department of Energy

    4. Cine i cum face legea pe piaa energiei din RomniaHotnews.r

    5. http://ro.wikipedia.org

    6. Finta, D.; Fara, S., Tehnologii noi i regenerabile , I.P.A. S.A., Bucureti, octombrie

    2003

    7. Sarbu, I.; Kalmar, F., Optimizarea energetic a cldirilor, Editura Matrix Rom,

    Bucureti, 2002

    8. http://ro.wikipedia.org