Hidroenergija je jedan od najznačajnijih obnovljivih izvora energije koji je ekonomski konkurentan fosilnim gorivima i nuklearnoj energiji. Međutim, korištenje hidroenergije ima svoja ograničenja, a to su, da se ne može koristiti posvuda , odnosno, njeno korištenje podrazumijeva obilje tekuće vode koja se može uskladištiti u akumulaciona jezera. Na taj način se poništava uticaj oscilacija vodostaja. Drugi problem je vezan za eventualne potrese, tako da se akumulaciona jezera moraju praviti vodeći računa o opterećenjima takvog tipa. Energija vodotokova (energija položaja vode - potencijalna i energija kretanja vode - kinetička) su posljedice dopiranja Sunceve energije do Zemljine površine što izaziva isparavanje vode, tla i bilja, a što sve uzrokuje podizanje razine vode, odnosno, energiju kretanja vode.

Vodotoci •Plima i oseka •Morski valovi •

Oblici energije položaja vode su:

Osnovni način upotrebe je pretvorba energije položaja vode i kinetičke energije kretanja vode u mehaničku energiju protjecanjem kroz hidroturbine, a zatim putem generatora u električnu energiju. Od oborina, samo dio vode stiže u vodotok, a ostalo preuzimaju biljke, ili neposredno isparava, a veliki dio odlazi u unutrašnjost tla, pa sa većim ili manjim zakašnjenjem se ponovo javlja na površini u nekom vodotoku. Za svaku tačku vodotoka na osnovu topografije zemljišta moguće je odrediti površinu zemljišta s kojeg se vrši otjecanje u vodotok. Omjer količine vode koja se tokom godine javlja u vodotoku i količine padavina na oborinskom području nazivamo faktor otjecanja. On se kreće od zanemarive vrijednosti pa do 0.95.

Količini oborina •Sastavu i topografiji tla •Vremenskom rasporedu oborina •

Ovisnost količine vode u vodotocima ovisi o :

Osnovno mjerenje razine vode u vodotoku, odnosno vodostaj, ili pad vode, vrši se pomoću vodokaza. Raspored protoka za jedan vodotok u nekoj godini je varijabilnog karaktera. Protok Q se mjeri za određeno mjesto i za sve očekivane vodostaje H.Svakom profilu vodotoka odgovara određena kota H (u metrima, visina iznad mora) i određeni srednji višegodišnji protok Q, pa se svaki vodotok može prikazati Q-H dijagramom vodotoka

Idući od izvora ka ušću prosječni višegodišnji protok sve više raste jer sve više raste i oborinsko područje pa u i količine oborina koje gravitiraju vodotokom veće. Istodobno, razina vode, H postaje manja. Ako se na padu dH koristi protok Q, dobija se snaga :

Mogućnost pretvorbe energije položaja u električnu energiju zavisi od poznavanja količine vode u vodotoku i vremenu, H= f(Q) - konsumpciona kriva podrazumijeva istovremeno mjerenje protoka na određenom mjestu vodotoka, odnosn ona određenom profilu. Krivulja je zavisna od oblika korita na mjestu vodokaza.

Na osnovu srednjih dnevnih protoka crta se godišnji dijagram protoka, u kojem su hronološki poredani

Q

H

Qizvor Qušće

Hizvor

Q

dH

Hušće

Hidroenergija06 May 2016 09:44

UES Page 1

Na osnovu srednjih dnevnih protoka crta se godišnji dijagram protoka, u kojem su hronološki poredani protoci. Pomoću podataka o dnevnim protocima mogu se odrediti srednji desetodnevni protoci (dekadni protoci) , srednji mjesečni protoci, i konačno, središnji godišnji protok.

Krivulja trajanja protoka je vjerovatnosna kriva - vjerovatnost pojave protoka u nekom trenutku tA, QtA je jednaka odnosu vremena tA i ukupnog vremena promatranja, tj. p(QtA) = TA/T .

Krivulja trajanja protoka se dobija iz podataka krivulje protoka u vremenu, samo što podaci nisu hronološki poredani, nego su poredani od maksimalnog protoka do minimalnog protoka, što je predstavljeno na sljedećoj slici:

Q(m3/s)

H HB = f(Q)

HA = f(Q)

QT - krivulja trajanja protoka

Q (m3/s)

t

Q

UES Page 2

Ukupna količina vode koja proteče kroz promatrani profil vodotoka:

Srednji godišnji protok vode :

Veličina izgradnje - Maksimalni protok Q koji može HE propustiti kroz pretvorbeni sistem :

Iskoristivi volumen vode Vi odgovara veličini izgradnje.

Tehnički iskoristiva energija vodotoka je smanjena zbog trenja u dovodima vode ( tunel, tlačni cjevovod), te gubitaka protoka što se definiše kao neto pad (neto pad je jednak bruto padu - gubici) . Srednja iskoristiva snaga koju hidroelektrana daje na priključcima generatora određuje se iz jednačine:

Hn - rasploživi neto pad vode u metrima•Qsi - srednji iskoristivi protok.•

HidroelektraneHidroelektrane su postrojenja u kojima se energija pložaja vode pretvara u električnu energiju. Sastoje se od objekata i dijelova koji služe za skupljanje i odvođenje vode, pretvorbu energije položaja vode u mehaničku, odnosno električnu energiju, te trasnformaciju i razvoj električne energije.

Brana•Zahvat•Dovod vode •Vodna komora - vodostan•Tlačni cjevovod•Strojarnica (hidroturbine i generatori)•Odvod vode •

Karakteristični dijelovi hidroelektrane su:

Niskotlačne - do 25 metara •Srednjetlačne - od 25 do 200 metara•Visokotlačne - >200 metara•

Hidroelektrane se dijele prema padu na :

Protočne(voda se koristi kako dotječe)•Akumulacijske(dio akumulirane vode koristi se prema potrebi)•Dnevna akumulacija(punjenje po noći, pražnjenje po danu)•Sezonska akumulacija(punjenje u kišnom, pražnjenje u sušnom periodu)•

Prema načinu korištenja vode:

U posebne vrste hidroelektrana spadaju pumpno akumulacione hidroelektrane (mogu raditi u turbinskom režimu - proizvode električnu energiju kada postoji potražnja, i mogu raditi u pumpnom režimu - pumpa prebacuje vodu iz donjeg u gornje akumulaciono jezero, u periodima slabo opterećenog sistema. Hidroelektrane se mogu podijeliti i prema smještaju strojarnice na pribranske i derivacijske. Kod pribranskih strojarnica se nalazi ispod same brane, a kod derivacijskih je smještane puno niže od brane i cjevovodima je spojena na akumulaciju.

Francisova •Kaplanova •Propelerna•Peltonova •

Hidroturbine koje se koriste su :

Hidrostistemi, odnosno hidroelektrane mogu biti različitih snaga, pa se u skladu s tim ovi sistemi

t(mjeseci)

UES Page 3

Veliki •Mali •Mikrosistemi •

Hidrostistemi, odnosno hidroelektrane mogu biti različitih snaga, pa se u skladu s tim ovi sistemi klasificiraju kao:

U energiju vodotokova spada i energija plime i oseke, koja je posljedica gravitacijskih sila između Sunca, Mjeseca i Zemlje, koje utiču na razinu vode u moru. Za ekonomičnu proizvodnju potrebna je minimalna visina vode od 7 metara. Za energetsko iskorištavanje plime i oseke potrebno je odabrati pogodno mjesto na obali na kojoj je velika amplituda plime uz mogućnost izgradnje pregrade, odnosno brane. Najjednostavnije iskorištavanja je kada se ugradi turbina koja radi samo u jednom smjeru strujanja vode.Ove elektrane koje se koriste na plimu i oseku mogu biti konvencionalne i nekonvencionalne. Kod konvencionalnih se obično ugrađuju dvosmjerne turbine. Nekonvencionalne elektrane rade slično kao vjetroelektrane, samo što umjesto zraka za pogon koriste snagu vode.Elektrane na valove koriste energiju koja je uzrokovana najvećim dijelom djelovanjem vjetra o površinu okean. Ta snaga varira ovisno o zemljopisnom položaju. Ova energija je obnovljiv izvor, mijenja se tokom vremena i ima slučajan karakter.

UES Page 4