4,

TOKOVA

#

4.7. OPcENITO O ENERGIJIVODENIH TOKOVA

Pod pojmom energiie vodenih tokova, odnosno jednostavnijehidroenergije (eng. hydro power, njem. Wasserkraft), obuhva6enesu sve mogudnosti za dobivanje energije iz strujanja vode u prirodi:

- iz kopnenih vodotokova (rijeka, potoka, kanala i sl)

- iz morskih mijena: plime i oseke- iz morskih valova.

Kopneni vodotokovi potje6u od kruZenja vode u prirodi pa njihovaenergija, zapravo, potjece od Sunceve. Morskivalovi, barem oni kojisu uzrokovani vremenskim prilikama zbog dega su prilicno pravilni i

mogu se iskoriStavati, takoder potjedu od Sundeve energije' Osim njih,postoje jo5 i valovi koji nastaju zbog djelovanja Zemljine kore,primjerice vulkana ili potresa, ali zbog stohasti6ke prirode i redovitorazornog djelovanja nisu prikladni za kori5tenie. Za razliku od njih,energija morskih mijena potjede od gravitacijskog djelovanja nebeskihtijela, todnije od medudjelovanja Mjeseca i Zemlje.

Prva povijesno zabiljeZena primjena energije kopnenih vodotokovaza dobivanje mehanidkog rada potje6e iz 500. godine prije Krista, iakosu se vodeni tokovi za promet koristili i mnogo ranije. Snagaprotjecanja vode koristila se za dobivanje mehani6kog rada u

vodenicama koje su pokretale mlinove, pre5e, kovadnice, pilane i

razne druge pogone, a od posljednjih desetlje6a 19. stolje6a koristise i za dobivanje elektridne energije. Prva hidroelektrana na svijetuizgradena je 1876. godine u Bavarskoj i sluZila je za opskrbu obliZnjegvelika5kog dvorca elektricnom energijom.

5 Energija morskih mijena prikladna je za iskori5tavanje samo tamo gdje

H postoje velike razlike razine mora u vrijeme plime i oseke, Sto je

2 uglavnom sludaj na obalama oceana. Primjerice, na obalama: Normandije (zapadna Francuska) tarazlika iznosi dak 10 m' lpak,E.0 primjena energije morskih mijena zabilielenaje jo5 u srednjem vijeku,( u brojnim mlinovima na engleskim, francuskim i Spanjolskim obalama

= Atlanskog oceana. U blizini jednog takvog mlina na u56u rijeke La

;J Rance u Francuskojje 1966. godine podignuta prva hidroelektrana

2 na plimu i oseku na svijetu.mo

I

,1326:::AL."4.':*w::::i.:l::tHi

Energija morskih valova se sve do posljednjih desetlje6a dvadesetogastolje6a nije koristila za dobivanje energije (osim za promet, naravno),a danas ih u svijetu (najvi5e Japanu, NorveSkoj iVelikoj Britaniji) imave6 nekoliko. Neke od njih su po svojoj izvedbi, zapravo,vjetroelektrane jer u njima pod utjecajem valova u posebno izvedenimkanalima dolazi do velikog strujanja zrakakoje pokre6e vjetroturbinu.

Kada se govori o energiji kopnenih vodotokova u smislu obnovljivihizvora uglavnom se podrazumijevaju samo hidroelektrane malih u6ina(do 5, odnosno do 10 MW), a ne i sve hidroelektrane (diji se udin kre6edak do 12,6 GW - HE ltaipu na rijeci Parani u JuZnojAmerici). Osnovnije razlog tome pojam 'odrZivosti', odnosno ostvarenja najmanjegmogu6eg utjecaja na okoli5, Sto je usko povezano s pojmomobnovljivih izvora. Kod velikih je hidroelektrana utjecaj na okoliS vrlovelik jer redovito dolazi do zna6ajnih promjena krajolika zbogpotapanja 6itavih dolina pa i naselja (najnoviji je primjer projekt Tridoline u Kini), velikih emisija metana (od truljenja potopljenih biljaka),lokalnih promjena klime zbog velikih kolidina vode itd. Za razliku odtoga, utjecaj na okoliS malih hidroelektrana je bitno manji jer senerijetko mogu dobro uklopiti u krajolik (npr. iskori5tavanjempostoje6ih hidroenergetskih sustava, napu5tenih mlinova i sl), malaje potro5nja energije za njihovu izgradnju (kumulativna emisija), cijelisustav nije velik itd.

o@zorL

=No:omzm7o-m

or, 1..*

":iJyj:t::u : :::::

tu?(,E.TUzulEoN

?J

ozmo

4.2. HIDROENERGIJA IHIDROELEKTRANE

4.2.1. Kruienie vode u PrirodiNajve6i dio hidroenergije potjede od kruZenja vode u prirodi koje je

najve6im dijelom uzrokovano sundevim zradenjem. Podrudje znanosti

koje se bavitim kruZenjem naziva se hidrologijom, pri 6emu se dio koji

se odnosi na vodene tokove na povrsiniZemlje naziva hidrogeologijom,

a u atmosferi hidrometeorologijom. Kru2enjevode u prirodiod hidrosfere(velikih vodenih ploha) u atmosferu pa u obliku padalina natrag u

hidrosferu ilina litosferu (kopno) nazivase hidroloskim krugom (i1.4.1

i 4.2, tablica 4.1). Pritome se pod pojmom hidrosfere podrazumijevaju

sve velike staja6e vodene plohe na Zemlii: oceani, mora i velika jezera,

dok pojam litosfere obuhva6a sva kopnena podrudja koja mogu biti:

- aridna, iz kojih voda koja padne na njih odmah potom odlazinatragu atmosferu- humidna, iz kojih voda koja padne na njih u obliku (kopnenih)

vodotokova odlazi prema hidrosferi.

Voda koja se u hidrosferi i litosferi(u kopnenim vodotokovima, biljka-ma, iz raznih procesa i sl) nalazi u kapljevitom stanju pod utjecajemtopline isparava te u obliku vodene pare odlazi u atmosferu gdje tvorioblake i druge atmosferske pojave. Jedan se dio te vodene pare uobliku padalina (kise, snijega) vraca na povrsinu Zemlie, djelomidnoizravno u hidrosferu (oceane i mora), a djelomi6no u litosferu (na

kopno), odakle pod djelovanjem gravitacije nastavlja svoj put prema

hidrosferi tvore6i kopnene vodotokove: rijeke i potoke.

Tablica 4.1Koti\ine vode u prosietnom godiSniem hidroloSkom krugu

hidrosfera -

vodene plohe

litosfera - kopnoukupno

humidna aridna

ffi W g#Effi, OJ ]

kolicina vode,

103 km3

padalinei:ffi!\\tN, fr$.s

412KM,I} S

89 10

ffiIPB0

511

-

f-W iK$L'i*ffiPr#iZ

vodotokovi 36 36 0

prosjek,

mm

ffi,fiq.tiitffiffiHisparavan,je

.tsmimlM

{.Rilff#fft1241

Wffi: ,r2.6\\ffiffi

453

ffire.W#:1

3't3

ffiffiwww

998

W,W#,{#s

Za procjenu hidroenergetskog potencijala nekog podrudja vrlo jevalna godiSnja kolidina padalina i vodotokova. Udio vodotokova uukupnoj kolidini padalina pokazuje kolika se, zapravo, godisnjakolidina padalina moZe iskoristiti (tabtica 4.2).

Tablica 4.2Prosjeine godiinje kolitine padalina ivodotokova te njihov udio po kontinentima

kontinent

godiSnje

padaline,

mm/m2

godiSnji

vodotokovi, mm/m2

udio

vodotokova,

o/opovr5inski podzemni ukupni

).:K(ffit$#ffiK=?BAaia

w)=---r1ffiFEuropa*wffi

JuZna Amerika

K5.t'$726

734',,,W;,NW

1 684

ffiDB:.R$Ml):'\217

Pr..Wffi210

ffi ,#ffiFi1373

trffix76

D.-.f'

109

ffiffi5.+#ffiS

##1,q.(ffiffi293

w- ;<319

ffiffi,Mffi583

#MYJffiK540

ffiffi43

35210

llustracija 4.1Hidroloiki krug -kruZenje vodeu prirodi

isparavanje iz

tla i transplracija

biliaka+--

\- -.podzemne 7 r.x19-'

o@zor-L

No:omzmac)-m

I

329[,::i\ffi

upijanje \-.u tlo\./

t'fl\ kruZenje vode I

\ u atmosferi /\,/

isparavanje iz

mora i oceana

isparavanje

s kopna

,,p!oo

oco.olz(6oao=

OE

o5

(6

oLN

lplEl'=Ilolol+,t _NP

rrlrrt6l+'+l'l

r{tl+rtrrr,

lao

$c})\

NO)$Q(E'(4:SOo>GYEPo-E!x\(u

f<

o-c$

$.tN

Y

4.2.2. Hidroenergiia u sviretu i kod nas

Mogu6i iskoristivi potencijal za proizvodnju elektridne energije iz vodo-tokova na svijetu procjenjuje se na 48 222TW h godi5nje, Sto iznosioko 75%o ukupnog potencijala, dok se tehnidki potencijal (onaj koji setehnidki moZe udinkovito i isplativo koristiti) procjenjuje na 19 390 TWh godi5nje ili 30% ukupnog. Pri tome ukupna proizvedena energijaiznosi 2056 TW h godi5nje ili 3,5% ukupnog potencijala (tablica 4.3).

Prema podacima Medunarodne agencije za energiju (lAE), udioiskori5tavanja potencijala vodotokova raste u JuZnoj Americi, Aziji i

Africi, pri 6emu se ukupan udio razvijenih zemalja (zemalja OECD-a)u svjetskoj proizvodnji elektridne energije iz vodotokova smanjuje (s

oko 70 na 53%o\, iako to ne zna6i da se proizvodnja u tim zemljamasmanjuje, ve6 se u drugima pove6ava. Godine 1973. ukupna jeproizvodnja elektridne energije iznosila 1285 TW h, a tajje iznos do1996. godine gotovo udvostrucen i iznosio je 2517 TW h.

U Hrvatskoj se mogu6i iskoristivi potencijal vodotokova procjenjujena oko 20 TW h godi5nje, a tehnidki na oko 12TW h, od dega se zaproizvodnju za sada iskori5tava tek polovica, odnosno 6,1 TW h. ViSeod 1Oo/o tog neiskori5tenog potencijala otpada na rijeke Kupu, Savui najviSe na Dravu (oko 342 MW, odnosno 1745 GW h). U ukupnomneiskoriStenom potencijalu Hrvatske udio Drave iznosi 24Yo, 6,emu

Tablica 4.3Potencijali i proizvodnja elektri1ne energije izvodotokova u svijetu (podaci iz 1995. godine)

podrucjepotencijal, TW h proizvodnja,

TWhmoguii iskoristivi tehnidki

' ..)' 1t\\NAIflKff ) ,,,E$St.) Nl #lli0llli,1&.NS : zz5000

=*--€5*aC..$

%.N$Sjeverna i JuZna Amerika (bez SAD-a)

N\N, $"$*NE \

9253 577

i-N,Nsv, Nll 6',. $"6' # -$,1,fl.(,4.

lstodna Europa 230 130 30

W,WM,Y,fifi[/ffi1 500

utN*ML%,%.4."Q.

2525

ffi,fliifl,iffi390

'.-.#.-r-B1 875

ffiln36

341

$$sffiffi###.rN\\\NIWtqWgTSSgRNNukupno

ffi"(.}}ffiaffiBt@i:6#iffilrM],ffi

48 220

H#i#*it$ar i

19 390 2056

6oN(uc

=EE

rrllrrlrlll

'-ooEd

=I(goooE'=e

oO€:59aArt1 itll+l

ooo

+

o'eo(gc>:6dL

EAtAtllrlrlr

(soOo(goE(ooo'=

(oo+(\+

cos$r.rJ l)ffi]- tl()(5 \T\r.! 1rK

LrJ ttst-oN

-Jozmo

I

"ulrso&-

postrojenje

instalirana snaga,

MW

tehnieki

minimum,

MW

izvedba

na generatoru ukupna

" .r"" "t{E^$efliEffiHffiffi

HE Sklope

ffitr,tffi;i*lxfih\\\-

i?t;r;r,.>,r\j:i?::!i .4L#ffi ,r.Ut\lll.\\lll ffiKW22,5

, ,#jw,%

0

?aH rsi ltdhilsr4

1x22,5 akumulacijska

-ryINWWffi.#i4l-4,2CHE FuZine

R".....4-.11r]%ff;: ^YiffiNitlFPeitid# r. +l

Ll-t , 0 akumulacijska

237 50

wlgfrlfifriffi

HE 0rlovac (.) 3x79 akumulacijska

4.8",f;(ffi$$ffiHE Zakucac

ffiffiffiNiNffi,k:trffitrffiffi

Wffi#sl::X ffi[$il4862 x 108 + 2 x'135 50+80 akumulacijska

H#ffi**t*ffi&50

s$ .8.ii.s.+::f.

aKumuH6tl8t(a)(ttt:ttttt:;::t)?]ryttttt2

akumulacijska

,,zf Eff ii$tnlBF.sir1r4t

HE Dubrovnik (.)r\lffi 7///////...:::ru*

iflwfttNsffiIffi'-$

2 x 'l0B 216

#,4\&.8.-l'E S$S\\.\N$\\iA\\\\\T.\\\\L\\INllW

\tutult t!^lvisffi

HE Kraljevac 12,8+2x20,8+4,8 59,2'l akumulacijska

ffiproToeflqzffiprotocna

, r*Efiiibkffi#HE Miljacka

\\-i'2x 19"";"- .\

4,8+3x6,4#.s.Ili/,lit7,!,r!.dN/rl-rN,/r.?i.h4#W#

24 1

VINTNIN]M

3x2HE Gojak 3 x'16

ffiffiffiffiffi$$KK#ffi2x 40,3

48 protocna

ffiffi#lg'\Y'd.x,

HE eakovec

.d:si..:.- dru..1,xxE

80,6;.::;i.=i.{4,#iF,ffi.A

2x15e#6pr"opcrrffit

protocna

A\WmliiH}'fl,r,fr%J wfirs.fgfinil\il+#

HE Ozalj 2x1+0,8 +2x1,1ffi-HIHffi

5 proto0na

MggllE.]M

protodneHEBM (3)r.)

Tablica 4.4Hidroenergetska postrojenja u Hrvatskoj (podaci iz 1997. godine)

odgovara oko 27o/o u instaliranoj snazi. Pri tome valja re6i kako udiopotencijala nekih rijeka Hrvatska dijeli sa susjednim drZavama:Madarskom, Slovenijom te BiH.

Godine 1999. proizvodnja u hrvatskim hidroelektranama iznosila je

2076 MW, dime se pokriva ne5to manje od polovice (46%) ukupnihenergetskih potreba. Do danas je izgradeno i u pogonu je 35hidroelektrana, od 6,ega20 velikih, 12 malih i3 tzv. hidroelektranebioloSkog minimuma (tablica 4.4).

4,2.3" Podiela hidroelektrana

Hidroelektrane (HE, eng. hydro power plants, njem. Wasser-kraftwerke) su postrojenja u kojima se potencijalna energija vodenajprije pretvara u kinetidku energiju njezinog strujanja, a potom u

mehanidku energiju vrtnje vratila turbine te, konadno, u elektridnuenergiju u generatoru. Hidroelektranu u Sirem smislu 6ine i svegradevine i postrojenja koje sluZe za prikupljanje (akumuliranje),dovodenje i odvodenje vode (brana, zahvati, dovodni i odvodni kanali,cjevovodi itd), pretvorbu energije (tu rbi ne, generatori), transformacijui razvod elektri6ne energije (rasklopna postrojenja, dalekovodi) te zasmje5taj i upravljanje cijelim sustavom (strojarnica i sl).

Hidroelektrane se mogu podijeliti prema njihovom smjeStaju, paduvodotoka, nadinu kori5tenja vode, volumenu akumulacijskog bazena,smje5taju strojarnice, ulozi u elektroenergetskom sustavu, snazi itd.

Prema smje5taju samih postrojenja, odnosno prema vodenom tokuciju energiju iskoriStavaju, hidroelektrane mogu biti:

- 'klasidne', na kopnenim vodotokovima: rijekama, potocima, ka- 3nalima isl. 6

- na morske valove E- na morske mijene: plimu i oseku.

=!Prema padu vodotoka, odnosno visinskoi razlici izmedu zahvata i Iispusta vode (klasidne) hidroelektrane se mogu podijeliti na: 2- niskotladne, s padom do 25 m H- srednjotladne, s padom izmedu 25 i 200 m H- visokotladne, s padom ve6im od 200 m.

*1r'.-t'':::::fl

uJ:(,Euzul Legenda:cr HE - hidroelektrana9 CS - crpna stanica: CHE - crpna hidroelektrana

= RHE - reverzibilna hidroelektrana

j MHE - mala hidroelektrana

2 HEBM - hidroelektrana biotoSkog minimuma

8 O-zahvatuBiH; (**) - uz HE Varaidin, Aakovec i Dubrava

I

w)332Kllt

i

Prema nadinu kori5tenja vode, odnosno regulacije protoka hidro-elektrane se dijele na:

- proto6ne, kod kojih se snaga vode iskori5tava kako ona dotjede- akumulacijske, kod kojih se dio vode prikuplja (akumulira) kako bi

se mogao koristiti kada je potrebnije

- crpno-akumulacijske ili reverzibilne, kod kojih se dio vode koji nijepotreban pomo6u vi5ka struje u sustavu crpi na ve6u visinu, odaklese pu5ta kada je potrebnije.

Prema nadinu punjenja, odnosno velidini akumulacijskog bazenahidroelektrane mogu biti:- s dnevnom akumulacijom, kod kojih se akumulacija puni po no6i, a

prazni po danu- sa sezonskom akumulacijom, kod kojih se akumulacija punitijekom

kiSnog, aprazni tijekom su5nog razdoblja godine

- s godi5njom akumulacijom, kod kojih se akumulacija punitijekomki5nih, a prazni tijekom su5nih godina.

Prema udaljenosti strojarnice od brane hidroektrane se dijele na:

- pribranske, dija je strojarnica smje5tena neposredno uz branu,najde56e podno nje

- derivacijske, 6ija je strojarnica smje5tena podalje od brane.

Prema smje5taju strojarnice hidroektrane se dijele na:

- nadzemne, kod kojih je strojarnica smje5tena iznad razine tla- podzemne, kod kojih je strojarnica smje5tena ispod razine tla.

5 Prema njihovojulozi u elektroenergetskom sustavu hidroelektrane seH mogu podijeliti na:tJ-,

t - temeljne, koje rade cijelo vrijeme ili ve6inu vremena

ry - vrSne, koje se ukljuduju kada se za to pokaZe potreba, npr. za(J

X pokrivanje vr5ne potro5nje.

j Prema instaliranoj snazi (udinu) hidroelektrane mogu biti:

9 - velikemo - male.

I

;l r!1i\\Xffiffii

;il

ilf'

Razlika izmedu velikih i malih hidroelektrana, odnosno donji i gornji

grani6ni iznosi snage u cijelom svijetu nisu jednoznadno odredeni pa

se, na primjer, mogu kretati od 5 kW (u Kini) do 30 MW (SAD-u), dokse kod nas malom smatra HE snage izmedu 50 i 5000 kW. Takoder

valja re6i da u nekim zemljama postoji i dodatna podjela hidro-elektrana malih snaga na mikro, mini i male hidroelektrane.

4.2.4. Osnovni diielovi hidroelektrane

U osnovne dijelove hidroelektrane ubrajaju se:

- brana ili pregrada na vodotoku

- zahvat vode- dovod vode- vodostan ili vodena komora

- tlacni cjevovod- obilazni cjevovod- turbina- sustav za5tite od hidraulidkog udara

- generator- strojarnica- rasklopno postrojenje

- odvod vode.

Svi dijelovi koji su pri tome u neposrednom doticaju s vodom,odnosno sluZe za njezino prikupljanje, dovodenje i odvodenje tepretvorbu njezine energije nazivaju se zajedini6kim imenomhidrotehni6ki sustav.

Brana ili pregrada (eng. dam, njem. Sperre) osnovni je dio ghidrotehnidkog sustava pa icijelog postrojenja HE (nerijetko se cijelo Phidroenergetsko postrojenje jednostavno naziva'branom') i ima itrostruku ulogu:

=- skretanje vode s prirodnog toka prema zahvatu B- povi5enje razine vode kako bi se pove6ao pad !- ostvarenje akumulacije Z

BH

I

3351"::;;r,..::1;iii)l$ .

S obzirom na visinu, brane mogu biti visoke i niske, a s obzirom naizradu masivne (npr. betonske) ili nasute (npr. zemljane, kamene).Niske se brane nazivaju i pragovima, Sto je dest sludaj kod malih

. vodotokova, odnosno kod malih hidroelektrana.

Zahvatvode prima i usmjerava vodu zadrtanu u akumulaciji premadovodu, odnosno turbini. MoZe se izvesti na povr5ini vode ili ispodnje. Kada je pregrada niska i razina vode gotovo konstantna izvodise na povr5ini, dok se ispod povr5ine ito na najniZoj mogu6oj raziniizvodi u sludaju kada se razinavode tijekom godine znadajno mijenja.Prolaz vode kroz zahvat se regulira zapornicama.

Dovod vode je dio hidrotehnidkog sustava koji spaja zahvat s

vodostanom, odnosno s vodenom komorom. Ovisno o izgleduokolnog tla i pogonskim zahtjevima, moZe biti:

- otvoren (kanal)

- zatvoren (tunel), koji moZe biti gravitacijski ili tladni.

Gravitacijskitunel nije posve ispunjen vodom pa za promjenu protokavode valja regulirati zahvat, dok kod tladnog tunela voda ispunjavacijeli popredni presjek i za promjenu protoka ne treba utjecati nazahval. S gledi5ta elastidnosti pogona (mogu6nosti odgovaranja napromjene u elektroenergetskom sustavu) tladni su kanali povoljnijijerbolje mogu pratiti promjenu optere6enja.

Vodostan ili vodena komora predstavlja zadnji dio dovoda, a sluZi

za odgovaranje na promjene optere6enja. Kada je dovod izveden kaogravitacijski tunel, mora imati odgovaraju6i volumen kako bi se u

njemu mogle pohraniti ve6e kolidine vode, a kada je tunel tla6ni,

rrr njegove dimenzije moraju bititakve da tlak u dovodu ne poraste preko

fr dopu5tene granice ili da razina vode ne padne ispod visine ulaza u

ffi tla6ni cjevovod.GF5 Tlacni cievovod dovodi vodu od vodostana do turbina. lzraduje se( od delika ili betona (kod manjih padova), a prema smje5taju moZe biti

j organ kojim se sprjedava daljnje protjecanje vode u slucaju pucanja

2 cijevi. lspred glavnog zapornog organa redovito se postavlja i

I pomo6ni, koji omogu6ava bilo kakve radove na glavnom bez potrebe

I za praZnjenjem sustava.I

#lrlq\.NffiNJI

Obilazni cjevovod je smje5ten na podetku fladnog i sluZi za njegovopostupno punjenje te za izjednadavanje ilaka ispred i iza zapornogorgana.

vodene turbine ili hidroturbine predstavljaju sredisnji dio sustavajer slu2e za pretvaranje kineticke energije strujanja vode u mehanidkuenergiju vrtnje vratila turbine, odnosno generatora. ovisno o nadinuprijenosa energije vodotoka na njih, turbine mogu biti:- impulsne- reakcijske, koje mogu biti radijalne i aksijalne.Turbine se desto dijele i prema izvedbi, u pravilu prema imenukonstruktora ili proizvodada pa tako postoje Francisove, peltonove,Kaplanove, Bankijeve, Ossbergerove itd.

Sustav zaStite od hidrauliGkog udara sluZi za sprjedavanje pove-6anja tlaka preko dopustene granice, odnosno vodenog (hidrauli6kog)udara u tladnom cjevovodu. Visina ilaka pri tome ovisi o vremenupotrebnom za zatvaranje zapora na dnu cjevovoda.

Generator je uredaj u kojem se mehani6ka energija vrtnje vratilapretvara u elektridnu. Moze biti postavljen okomito (kod velikihhidroelektrana) ili vodoravno (kod manjih HE ili kada su dvije turbinespojene na jedan generator). Kod crpno-akumulacijskih hidroelektra-na uz turbinu i generator se na istom vratilu nalazi i crpka pa genera-tor moZe raditi i kao motor.

strojarnica je gradevina u kojoj su smjestene turbine, vratila, genera-tori te svi potrebni upravljadki i razni pomo6ni uredaji. MoZe bitiizgradena na otvorenom kao samostoje6azgradaili ukopana, u tunelu.

Rasklopno postrojenje predstavlja vezu hidroelektrane i elektro-energetskog sustava. lzvodi se u neposrednoj blizini strojarnice, a tekiznimno (ako je to uvjetovano izgledom okolnog fla) dalje od nje.

Odvod vode je zavr5ni dio hidrotehnidkog sustava, a moZe bitiizveden kao kanal ili kao tunel. slu2i zavral,anje vode iskoristene uturbini natrag u korito vodotoka iliza dovod vode do zahvatasljede6eelektrane.

o(DzorL

NoDmzm!oCm

4.2.5. Osnovne Prora6unskeveli6ine hidroelektrane

osnovne se proradunske velidine hidroelektrane mogu podijeliti u tri

osnovne skuPine:

- hidrolo5ke veli6ine

- veli6ine koje opisuju akumulaciju i pad

- energetske velidine.

Hidroloskevelidineopisujuhidrolo5kasvojstvavodotokanazahvatuhidroelektrane. To su veli6ina, raspored i trajanje protoka'

Protok (eng. flow rate, njem' Durchfluss) je jednak kolidini vode koja

protjede u vodotoku u jedinici vremena (u m3/s' odnos-no u m3/h)'

Odreduje se na osnovi mjerenja visine gornje razine vod.e' odnosno

uoOottriuikrivuljakoieopisuiukoritovodotokanamjestumjerenja'Na osnovi srednjih dnevnih protoka moze se odrediti godiSnjidijagram

protot u s kronoioski poredanim protocima ili krivulja trajanja protoka

sprotocimaporeoanimpovelidini(i|.4.3),atakoderisrednjimjesednii.r"onii godisnji piotox (aritmetidke sredine svih dnevnih protoka u

promatranom razJoblju)' lz godi5njeg dijagrama ili .krivulje protoka

mozesedobitivolumenvodekolijeprotekaokrozodredenipopredniprespf< vodotoka u promatranoj-godini' Srednji godi5nji protok moZe

se tida izracunati pomo6u jednadZbe:

rl -V*oYsr,god- t

t

pri 6emu su:

V . - srednii qodi5nji protok vodotoka' m3/s

q 1"i"" - volumen vode koja protjede kroz popredni presjek vodotoka7n - god

H u jednoj godini, m3

Z t - vrijeme od jedne godine (= 31'54 ' 106 s)'

@-\E(5l<ooEovooo

Osim krivulje trajanja protoka u godini dana, mogu se nacrtati i krivuljetrajanja za pojedina doba godine (npr. su5no i ki5no razdoblje) ili zapojedine mjesece.

o36912mjesecillustracija 4.3

Primjer krivulje trajanja protoka nekog vodotoka

Veli6ine koje opisuju akumulaciju i pad obuhva6aju volumenakumulacijskog bazena, energetsku vrijednost akumulacije, pad gvodotoka i brzinu vode na ulazu u turbinu. 6Volumen akumulacijskog bazena moZe biti: E-geometrijski,kojijejednakukupnojkolidinivodekojasemo2e<

pohraniti u akumulaciji izmedu njezinog dna do najvi5e razine vode E- korisni, koji je jednak koli6ini vode koja se moZe pohraniti , ?

akumulaciji izmedu najniZe i najvi5e razine vode (mjerodavan za zenergetska razmatranja). T

flI

I

3391i,1ffiffi

E.oN

-Jozc)

lpak, na osnovi promatranja protoka samo u jednoj godini mogu se

i"Liii porr" pogresni ,r[tjud"i o ponaSanju (kolidini i rasporedu)

vodotokapapromatranjaredovitotrebaprovoditiduljevrijeme(npr.nekoliko godina)'

o

,lr.u;\-

\

\v3

\

\ v6

\ -lvn

'-\ V,,

Uz korisni volumen 6esto se spomijnje vrijeme pra2njenja, odnosno

najmanje potrebno vrijeme za istjecanje cijelog korisnog volumena

kroz turbine elektrane, uz pretpostavku da pri tome nema novog

dotoka u akumulaciju.Energetska vriiednost akumulaciiskog bazena jednaka je kolidini

elektrifine energije koja bi se mogla proizvesti u hidroelektrani i svim

nizvodnim hidroelektranama kada bi se bez gubitaka i bez dotokanove vode ispraznio cijeli korisni volumen.

Pad vodotoka jednak je visinskoj razlici izmedu dviju razina vode:jedne na kojoj se voda uzima (razine zahvata) i druge na kojoj vodaizlazi iz turbine (razine ispusta), a dijeli se na (il. 4.4):

- prirodni ili bruto Pad- korisni ili neto Pad.Prirodni ili bruto pad vodotoka (HJ jednak je prirodnoj visinskoj

razlici razine vode zahvata (gornje vode) i ispusta (donje vode).

Korisni ili neto pad vodotoka (H") jednak je razlici bruto pada i

gubitaka (padova tlaka) u zahvatu, dovodu, tladnom cjevovodu i

odvodu, a moZe se odreditijednadZbom:

,,2 ViHn=h^+h+\f ,

pn cemu su:

Hn - neto Pad vodotoka, m

h^ - manometarski tlak na ulazu u turbinu, m

h - razlikavisine manometra i razine vode na izlazu iz turbine, m

v1, v2- brzine strujanja vode na ulazu i izlazuiz turbine, m/s

g - ubrzanje sile teZe (= 9,80665 m/s'z)'

tu?

P Za proradune je mjerodavan uglavnom neto pad vodotoka. lnade, ni-fi neto ni bruto pad nisu konstantne veli6ine, ve6 na njih utje6u promjene

; razinavode zahvata i ispusta, koji ovise o protoku (il. 4.5) te gubici.

g Bruto pad ovisi i o volumenu akumulacijskog bazena pri demu naj-{ ve6em bruto padu odgovara ukupni, a najmanjem korisni volumen

=

(ir.4.6).

oao

I

i 340rr..#ff]

a) bruto pad vodotoka

razinazahvata

vode

b) neto pad vodotoka

raztna

izlazaiz turbine

raTtna

zahvata

vode razinaizlaza

iz turbine

gubici na

zahvatu

gubici na

izlazuizturbine

ou,zr-L

NonmzmvoCm

on.l .orr I l-""wlil

llustracija 4.4Bruto i neto pad vodotoka

najmanjiprotok

protok vodotoka, m3/s

E6i:<ooEoE(6o"o=o

llustraciia 4.5Ovisnost razina vode zahvata i odvoda o protoku

llustraciia 4.6oyisnost bruto pada vodotoka o volumenu akumulaciiskog bazena

uta(,E.IUzTU

EoN

-Jozmo

II

#1342Tffiffi

nalmanJr

moguiibrutopad

4,.rn

volumen akumulacijskog bazena, km3

Brzina vode na ulazu u turbinu slijedi iz jednakosti potencijalneenergije (tj. snage) i kinetidke energiie strujanja vode na ulazu u turbinui jednaka je:

,,=[s4 =@4.Energetske veliEine opisuju procese pretvorbe energije u hidro-elektrani. To su snaga ili u6in te mogu6a i stvarna proizvodnja.

Snaga ili u6in hidroelektrane jednaka je umno5ku snage vodotoka i

stupnjeva djelovanja turbine i generatora:

Pae = P,oatlrlls,

pri 6emu su:

P,,Pu*= NVrn^tHn

p

st

V,I,rzml

Hn

nln^

- snaga HE, W (kW, MW)

- snaga vodotoka, W (kW, MW- gusto6a vode, kg/m3

- ubrzanje sile teZe (= 9,80665 m/s2)

- izmjereni protok vodotoka koji dotjede na turbinu, m3/s

- neto pad vodotoka, m

- stupanj djelovanja turbine, %o

- stupanj djelovanja generatora, %o.

Moguca proizvodnia hidroelektrane (dnevna, godiSnja)je ona ko-lidina energije koju hidroelektrana s obzirom na protok, pad vodotoka,stupanj djelovanja i velidinu energije mo2e proizvesti u odredenomvremenu (npr. jedan dan, jedna godina). Moguca srednja godi5niaproizvodnia pri tome je jednaka aritmetidkoj sredini mogu6ih go-di5njih proizvodnji u odredenom nizu godina, dok stvarna proizvodnja gu obzir uzima razliku mogu6e proizvodnje i energetskih potreba u $mreZi. F

=N

4.2.6. Osnove vodenih turbina iZa pretvorbu kineticke energije strujanja vodenih tokova u mehanidki 2rad najprikladnijima su se pokazale vodene turbine, vodena kola ili !hidroturbine (eng. hydro turbines, njem. Wasserturbine) koje se po 3'msvojoj izvedbi ubrajaju u turbostrojeve.

I

343W;.i.:lW.ri

Djelovanje strujanja vode, odnosno vodene snage na turbinu jedno-stavno se moZe opisati dvjema jednadZbama:

- jednadZbom impulsa (impuls sile jednak je promjeni kolidine gibanjau vremenu):

Id*, = Pv(v'-v')'

- jednadZbom momenta (moment je jednak promjeni brzine vrtnje uvremenu):

Z u = pv (ro,v,.r,-.rn,,,),

pri 6emu su:

- ukupan vanjski impuls sile na turbinu, N

- gusto6a vode koja nastrujava, kg/m3

- protodni volumen vode koja nastrujava, ms/s

v, v., - krajnja, odnosno po6etna brzina strujanja vode, m/s

ZU - ukupan moment na turbinu, N m

ri.t, rut - polumjer izlaznog, odnosno ulaznog otvora turbine, mv r.r.,, v r.ut

- tan genc ij al na brzi na na izlaznom, odnosn o u laznom otvoruturbine, m/s.

Turbine se prema nadinu prijenosa energije vodotoka na njih dijele na:

- reakcijske- impulsne.

ur Kod reakcijskih turbina rotor je posve ispunjen vodom, pri demud statorske lopatice usmjeravaju tok vode tako da njezina tangencijalnaff brzina na ulazu u rotor ima smjer prema rotorskim lopaticama uzto odnosu na njihov ulazni kut (ulazbez gubitaka) itako da je jednaka po

B cijelom unutarnjem obodu rotora (n.4.7 i 4.8). Zbog toga Sto rotor ne

n miruje, voda na njegovom ulazu ima odredenu (ograni6enu) kolidinu.

j Pri protjecanju vode kroz rotor lopatice uzrokuju promjenu smjera'9 strujanja pa voda na lopatice djeluje akcijskom, a lopatice na nju

E reakcijskom silom (odatle naziv!). U rotoru tada dolazi do promjene

; brzine vrtnje Sto uzrokuje moment koji pokre6e turbinu. KodI

, 4344-&

2rvanl

pV

cijskih je turbina tlak vode na ulazu u rotor i unutar njega ve6i odatmosferskog. Pri protjecanju vode kroz rotor dolazi do smanjenjatlaka Sto predstavlja dodatni doprinos prijenosu energije.Moment kojim rotorske lopatice djeluju na vodu u smjeru suprotnomod kutne brzine (odatle negativan predznak) se odreduje jednadZbom:

M*, = -pV,o,(r^v r,,, - ru,v ru,) ,

pri demu su:M,,t - moment na rotoru, N mp - gusto6a vode, kglm3V,ot - protok vode kroz rotor, m3/sri.p rut - polumjer izlaznog, odnosno ulaznog otvora rotora, mvr,i.,, vr,u,- tangencijalna brzina naizlaznom. odnosno ulaznom otvoru

rotora, m/s.

stator(statorske lopatice)

rotor (rotorske

lopatice) u mirovanju

lopatice) u pokretu smjet

llustracija 4.7Tok vode u reakcijskoj turbini

oTDZorC-

NormzmDo-m

ulazak

vode\

on*r'/'

\\\\

llustraciia 4.8Kontrolni volumen reakciiske turbine

Snaga rekacijske turbine tada se odreduje jednadZbom:

Pr1,.1 = M at = -@PV^(ro,v ,,o,- rrY,r,) ,

q Pri demu su:

P P,,. - snaga reakcijske turbine, W-fr a - kutna brzina rotora, radls.

E9 Reakcijske se turbine mogu podijeliti prema smjeru protjecanja vode

= kroz rotor, odnosno prema izvedbi ili tipu na (il. 4.9):

= - radijalne, kod kojih je smjer protjecanja okomit na os vrtnje rotora

a (npr. Francisove)

A - aksijalne, kod kojih je smjer protjecanja usporedan s osi vrtnje rotora

Y (npr. Kaplanove, propelerske).

.J uouWT-

II

rotor Kaplanove turbine

rotor propelerske turbine

llustracija 4.9Rotori reakcijskih turbina: Francisove, Kaplanove i propelerske

Kod impulsnih turbina voda s velikom brzinom izlaziiz odgovaraju6egotvora (sapnice) i udara u lopaticu mijenja smjer pri demu dolazi doprijenosa kinetidke energije (il. 4.10 i 4.11). Pri tome kinetidka energijastrujanja vode na pojedinu lopaticu prelazi uz kratkotrajne prekide -impulse (odatle naziv!). Po vanjskom izgledu, impulsne turbine nalikujuna od davnina poznata vodenidka kola.Kod impulsnih turbina rotor nije potopljen vodom, tlak u njemu jejednak atmosferskom i u cijelom je kontrolnom volumenu konstantan.

Prema Newtonovom zakonu dinamike sile na rotor mogu se izraziti ojednadZbama: zoIr-= pV(r*,.-vo*,)=-pQ,(v0""-u)(r-cos0) i

EN

:d = pv(r*.,-r,*.,)=-pQ,(v,*-u)sinB, E

pri demu su: frEF^,DF, - zbroj komponenata sile u smjeru osi x i y, N 3V - protok vode kroz ulazni otvor (sapnicu), ms/s

T347W

.E,

rotor Francisove turbine

v y,,^, v poc,x, v k,y, v po",y - brzina strujanja na kraju i na podetku lopatice u

smjeru osi x i Y, m/s

voo" - brzina strujanja na po6etku lopatice, m/s

u - brzina lopatice, m/s

P - kut zakrivljenosti strujanja po lopatici (= 165 " za Peltonove turbine)'

Kako se hvati5te komponente sile (zapravo zbroja) u smjeru osi y ne

mijenja u prostoru, ona ne obavlja rad pa je snaga turbine jednaka

samo umnosku zbroja komponente sile u smjeru osi x i brzine:

4r.or = \F,u = pV (u o*- u)(r - cosP)u.

Najve6a mogu6a vrijednost snage postiZe se kada je brzina lopaticejednaka polovici brzine strujanja vode i jednaka je:

E(mp),ma =f ov(cosB) '

lmpulsne se turbine naj6e56e dijele prema izvedbi, odnosno imenu

konstruktora ili proizvodada pa, primjerice, postoje Peltonove,

Bankijeve (il. 4.12) itd.

(stvarni)

strujanja

llustraciia 4.10Tok vode u impulsnoi turbini

=iaoiE

GJo)(E

@

0=180'C

vi

sila na I lsila na

W EEI

rotor Peltonove turbine rotor Bankiieve hrrhine =

llustracija 4.11Ko ntrol ni vol u men i mpu I sne tu rbi ne

rltonove turbine rotor Bankiieve turbine =

.uo

tlustracija 4.12 rl

Rotori impulsnih turbina: Peltonove i Bankijeve 2aaLm

II

349|rutlt_.\

r,$Hl

IriI

4.3. MALE HIDROELEKTRANE

4.3.1. Osnovne zna6aike i Podielamalih hidroelektrana

Male hidroelektrane (MHE, eng. small hydro power plants, njem'

Kleine wasserkraftwerke) su hidroenergetski sustavi manjih snaga,

uglavnom izgradeni na manjim vodotocima: manjim rijekama,potocima, raznim kanalima pa 6ak i vodoopskrbnim sustavima (il.

4.13). Granidne se vrijednosti snage pritome razlikuju od zemlje dozemlje pa se tako kod nas u male ubrajaju hidroelektrane u6ina

izmedu5i5000kW.Ukupna instalirana snaga malih hidroelektrana u svijetu danas iznosi

oko 50 GW, sto 6ini oko 7Yo ukupne instalirane snage svih HE u svijetu,

dok hidroenergetski potencijal MHE iznosi oko 180 GW, sto ie oko 6%o

ukupnog svjetskog potencijala. U zemljama EU ukupna instalirana

snaga MHE iznosig GW, Sto 6ini polovicu njihovog hidroenergetskogpotencijala, a godi5nja je proizvodnja jednaka oko 30 TW h-

osnovnih pet nadina podjele malih hidroelektrana su prema snazi,

padu (flaku), nadinu iskoristavanja vode, smjestaju strojarnice i nadinu

rada.

Prema snazi MHE se mogu podijeliti na:

- mikrohidroelektrane, snage do 50 kw i specifidne cijene izmedu1250 i 2500 EUR/kW (grani6na isplativost), npr. obiteljske MHE

- minihidroelektrane, snage od 50 do 500 kW i specifidne cijeneizmedu 500 i 1250 EUR/kW (dobra isplativost)

r.rJ - male hidroelektrane (u uZem smislu), snage od 500 do 5000 kW i

3 specifidne cijene izmedu 250i625 EUR/kW (visoka isplativost), npr.

ffi industrijske MHE.tI prema padu vodotoka (tlaku), odnosno prema visinskoj razlici izmedu

n zahvata i ispusta vode MHE se dijele na:

= - niskotladne, s padom izmedu 3 (u posljednje vrijeme i 1,5) i 20 m (il.

j 4.14)

Z - srednjotla6ne, s padom izmedu 20 i 100 m (il. 4.15)O - visokotladne, s padom ve6im od 100 m (il.4.15).

I

Hl 350"'!|fi'ry,:!!!'

(!(d

C

q)csr<gc)

qS\t€c(l),f,EE:Edsb

f,U'(U

Eo)

v)

E'o\>\E'\o\(g

.(J

(6-o\a

'its

(6I

roooE

(U(g

(€N(!CN(s

o(Dzor-L

=NoTmzm!oLm

I

I

v!' v.::..:,,1.iff/.1

1 - otuor za

pomoinu zapornicu

2 - fina re5etka

3 - Cinkova turbina

4 - usisna cijev

ili difuzor

5 - regulator zaklopke

turbine

6 - upravljadki ormaridpostrojenja

(mikroprocesorski)

7 - rucna dizalica

8 - generator

I - remen multiplikatora

llustracija 4.14Shema niskotlatne male hidroelektrane

Prema nadinu iskori5tavanja vode male se hidroelektrane, baS poputvelikih, dijele na:

[u - protodne, bez akumulacijskog bazena

A - akumulacijske, s prirodnim ili umjetnim akumulacijskim bazenom.

tr

i Prema smje5taju strojarnice u odnosu na branu, odnosno drugu

I odgovaraju6u pregradu na vodotoku MHE se mogu podijeliti na:

n - pribranske

= - derivacijske s otvorenim dovodnim kanalom

=' - derivaciiske sa zatvorenim dovodnim kanalomoA - derivacijske s tladnim cjevovodom.o

I

.lssz;L--lssii

llustracija 4.15Shema srednjotlaine, odnosno visokoilaine male hidroetektrane

oPrema nadinu rada MHE mogu biti: 2- samo u paralelnom radu s elektroenergetskim sustavom 3- u otodnom ili paralelnom radu s elektroenergetskim sustavom

=- samo u otodnom radu (za pokrivanje samo vlastitih potro5ada). E

?MHE se jo5 mogu podijetiti i prema izvedbi sustava turbine (npr. na 2ravnoprotodne, s proto6nim spremnikom, Bankijeve itd), koristenom igeneratoru (sinkroni i asinkroni), stupnju automatizacije (s polugom

Hili automatizirane) itd. I

353 I|:",!-1i:;.::,::1

1 - zapornica ili brana za visoku vodu

2 - fina re5etka

3 - glavna zapornica

4 - flaeni cjevovod

5 - ulaz tladnog cjevovoda u strojarnicu

6 - predturbinski leptirasti zatvarai,

7 -ulazni diotrubine

strojarnica

I - Cinkova turbina

9 - usisna cijev ili difuzor

1 0 - regulator zaklopke turbine

11 - upravljacki ormarii

postrojenja (m ikroprocesorski)

l2 - rucna dizalica'13 - generator

odabir odgovaraju6e izvedbe MHE, odnosno smjestaja strojarnice u

odnosu na branu ili drugu prepreku na vodotoku ovisi o stvarnom

stanju u prostoru: konfiguraciji tla, potrebi za ve6im padom, cijeni

izvodenja radova, pristu padnosti vozi lima, zahtjevima za$tite okoli$a

i sl.

Pribranske MHE se izvode na mjestima na kojima se potrebni

geodetski pad moZe posti6i samo izgradnjom brane, na primjer tamo

gdje postoji prirodna stepenica na vodotoku ili gdje je dubina dovoljno

,"iltu pa se razina vode moZe podignuti. Strojarnica se u takvim

sludajevima najde56e ugraduje u samu branu (i1.4.'16), osim kada je

brana segmentna ili na bujidastim vodotocima na kojima se u vrlo

kratko vrileme moraju odvesti velike kolicine vode (npr. u posljednje

se vrijeme za to 6esto koriste gumene brane ispunjene vodom ili

stladenim zrakom).

Derivacijske MHE s otvorenim kanalom su one kod kojih se potreban

pad posti2e derivacijskim kanalom koji zbog uvjeta u okoliSu moZe

titi otuoren. Najde56e se koriste u nizinskim podrudjima, pri 6emu

se spajaju dva dijela okuke vodotoka, a strojarnica se postavlja u

neposrednoj blizini u56a kanala u vodotok (il. 4.17).

Derivaciiske MHE sa zatvorenim dovodnim kanalom se koriste

kada je potreban ve6i geodetski pad koji ie zbog uvjeta u okoli6ujedinim dijelom zatvoren. Primjerice, cesto se jedan dio kanala vodi

otvoreno, uz jednaku visinu, a drugi se, zatvoren, strmo spusta prema

turbini.Derivacijske MHE s tlacnim cievovodom se koriste kada se

strojarnica ne moZe izvesti ni uz branu ni u njezinoj neposrednoj blizini

pu ie voda tada zatvorenim cjevovodom dovodi do turbine bez

promjene geodetske visine.

rudna dizalica

za postavljanje

i popravke opreme

servomotorpredturbinskih

zakretnih

lopatica

ulazna

zapornica

razina gornje vode(zahvata)

zahvat

fina reSetka

za di5denje

razina donje vode(ispusta)

upravljaeki

0rmanc

generator

oTDzorL

-No:0mZm:Do-m

II

,uul,::1-49.\--:)

uJ?(,cI.IJzIU

E.

N

-Jozmot_"1354

a?4li/./!,1:lt.

odsisna cijev(difuzo0

llustracija 4.16Shema strojarnice i zahvata pribranske MHE

rucna dizalica

za postavljanje

i popravke

0preme

servomotorpredturbinskih

zakretnih

lopatica

4,3.2. Osnovni diielovi malih hidroelektrana

Za razliku od velikih, kod malih hidroelektrana postoji teZnja za po-jednostavljivanjem dijelova cijelog sustava i njihovom standardi-zacijom dime se postiZe jednostavnost, ve6a brzina i manja cijenaizgradnje. Dimenzije pojedinih dijelova sustava pri tome u pravilu oviseo kapacitetu elektrane koji opet ovisi o padu i protoku vodotoka.

Svi dijelovi sustava MHE mogu se podijeliti u tri osnovne skupine:- gradevinski dijelovi (brana, zahval, dovodni kanali: derivacijski ili

tladni cjevovodi, strojarnica i odvodni kanali)

- hidrotehnicki dijelovi (zapornice, reSetke, pjeskolovi, predturbinskizatvaradi i izlazni dijelovi turbine)

- elektrostrojarski dijelovi (turbine, multiplikatori, generatori, trans-formatori, regulacijski i za5titni dijelovi, spoj na elektroenergetskisustav).

Brana se smatra jednim od najvaZnijih dijelova svake hidroelektrane.Umjesto umjetne, izgradene brane, odnosno niskog preljevnog praga,kod malih se hidroelektrana moZe iskoristiti i neka prirodna preprekana vodotoku koja ga usporava i produbljuje tok.Prema izvedbi brane MHE mogu biti:- dvrste (il. 4.18)- pomidne (il. 4.19)

- kombinirane (il. 4.20).

dvrste brane se najde5de izvode od betona i na sebi imaju izvedenrasteretni otvor za slu6aj velikih voda. Pomi6ne brane se sastoje od6eli6ne konstrukcije i betonskog temelja (lezgre), pri cemu se pomidnidijelovi pokredu hidraulidki (danas) ili mehanidki (ranije). Danas ihpostoji nekoliko vrsta, na primjer s preljevnom i ravnom preljevnomzaklopkom, tladno i vlacno segmentne, sektorske itd. Kako nesmanjuju presjek vodotoka, iznimno su prikladne za bujidastevodotokove. Kombinirane brane povezuju dobra svojstva dvrstih i

pomidnih, a sastoje se od betonskog tijela (krune) iznad koje jepomidna zaklopka. Posebnu podvrstu kombiniranih brana cinegumene brane, diji je pomicni dio izveden kao gumena cijev prekocijelog korita (i|.4.21). Cijev se prema potrebipunivodom ilistladenimzrakom dime se kontrolirano moZe mijenjati razina vode pa dak i

propu5tati cijela kolidina vode Sto je osobito prikladno kod buji6astih

ulazni dio

derivacijskogkanala

predturbinski

zaluarad

upravljackiormarii

ulazni dio

turbine

razina donje vode

(ispusta)

turbina

odsisna

cijev(difuzor)

o(Dzor-L

=No!mzm;0oLm

t-U

=(,E.uJzultroN

aJ

ozm

II

.a/)I-

llustraciia 4.17Shema strojarnice derivacijske MH E

vodotokova.

kruna brane

llustraciia 4.18Shema ivrste brane za MHE

V.A,zzwpreljevna

zakloPka

y"9Mravna preljevna

zaklopkatladna segmentna vladna segmentna sektorska

brana brana brana

llustraciia 4'19Sheme nekoliko izvedbi pomi\nih brana za MHE

llustraciia 4.2O

Shema kombinirane brane za MHE

llustracija 4.21Shema gumene brane

Zahvat sluZi za uzimanje dijela vodotoka potrebnog za pogon tur-bine, a moZe biti:- bodni, koji se postavlja uz samu branu, kao njezin sastavni dio (il.

4.22)- tirolski, koji se postavlja na odgovaraju6i dio vodotoka (n.4.23).Kod bodnog zahvata se voda uzima bodno, to jest izmedu glavnogtijela brane i obale, dok se kod tirolskog zahvata uzima po cijelojSirini korita. Tirolski je zahvat stoga ekolo5ki prikladniji jer se moZeizvestitako da bude nevidljiv (posve ispod razine vode), no moZe sekoristiti samo kada je prirodni pad velik i ako to dopusta konfiguracijakorita. lpak, ima ve6u sigurnost pogona, a odrZavanje je gotovonepotrebno. Uostalom, radi se o jednostavnoj, niskoj betonskojpregradi s kanalom postavljenim okomito na tok i prekrivenimre5etkom za odvajanje krupnih nedisto6a (kamenja, granja i sl).

otr,ZorL

No!mzm;o6)Lm

uJ-(,t[lJzTU

troNa

-Jozdto

II

" 1358ffi1qffi=-

.drl"

I

ulaz vode ili stladenog zraka

izlaz vode ili stladenog zraka

/, segmentna zaPornica (metalna)

r tlocrt

llustraciia 4.22Shema boinog zahvata

[i.=::,lii.==rir'F ii; ti:'i'll:..

:,t1!:.,a:a:1111i:::..a.:,a')l:.' \li.-,:fir::::::::li:::i'i:::: iiiii'::::i ii Fi'::aii.i::::::::7#i

$i''i['e*='j*,

i . , -; :

;-,; " '.:,. i

ul-(,Euztu

troN

-JoZmo

II

*rlg60yF-

llustracija 4.23Shema tirolskog zahvata

o@zorL

Nofrmzm!aLm

I

3611,

tlocrl

TU-occulzIIJ

noN

-Jozd)o

Derivacijskikanaliit|acnicjevovodisluZezadovodenjevodeodzahvatado turbine pri demu gubicitrebaju biti Sto manji (il. 4.24)'

Derivacijski kanali mogu biti:

- otvoreni- zatvoreni- kombinirani.otvoreni se derivacijski kanali rade od armiranog betona i mogu biti

tiapeznog (za mali pad i ve6i protok) ili pravokutnog poprednog

presjeka lza veci pad i manji protok). Gornji rub kanala treba biti

vodoravan, a slobodna se povrsina vode treba 6esto zastititi re5etkom

od upada krupnog kamenja, granja, Zivotinja i sl'

Zatvoreni kanali mogu biti:

- nadzemni, od deli6nih, betonskih ili polimernih (poliesterskih) cijevi

kruZnog PoPrednog Presjeka- podzemni, od 6elidnih, betonskih ilikombiniranih cijevi raznih oblika

popre6nog Presjeka.Ako zatvoreni derivacijski kanal ima ve6u duljinu, mora se ugraditi

vodena komora za sprjedavanje hidrauli6kog udara'

Tladni cjevovodi mogu biti poloZeni na otvorenom' poloZeni u

otkopanom rovu i polbZeni u zatrpanom rovu (najceS6i i za okoliS

najpiihvatljiviji sludaj). Promjer im moZe biti od 400 do 2800 mm' a

najde56e izmedu 700 i 1500 mm.

StrojarnicajezgradakojasluZizasmje5tajosnovnihdijelovaMHE.t,'oin"igeneratora(n.4.25).KakojeradMHEnaj6e56eautomatiziranpu n"*u potrebe za stalnom prisutno56u osoblja, dimenzije strojarnice

se mogu svesti na najmanju mogu6u mjeru' Povrsina strojarnice tako

ovisiopromjerurotoraturbinekojijerazmjerannjezinojsnazi'njezinomtipu,nrojuugradenihturbinaimogu6nostimauokoli5u.Dimenzije.irojutni"" i Jimenzije primijenjene opreme medusobno su ovisne' a

naj6e56a tlocrtna povrSina iznosi od 15 do 100 m'z'

odvodni kanalsluzi za odvodnju vode iskoristene u turbini natrag u

korito vodotoka. Ako je strojarnica smjestana uz sam vodotok'

odvodni je kanal kratak pa se izvodi od betona i s pravokutnim

poprednim presjekom i nagibom 1/4, a kod strojarnica smje5tenih

oaile od vodotoka, odvodni je kanal duga6ak i izvodi se oblozen

plodama, s trapeznim popre6nim presjekom i nagibom 1/1'5'

llustracija 4.24Shema zatvorenog i otvorenog betonskog derivacijskog

kanala i azbestnocementnog tlatnog cjevovoda

oTDzot-c-

NoDmzmao-m

I

3631 ,

------::: -.l

zatvoreni dovodni kanal

otvoreni dovodni kanal

tlacni c.jevovod

l,u,sh-

strojarnica s vodoravno postavlienom Francisovom turbinom

strojarnica s okomito postavljenom Kaplanovom turbinom

strojarnica sa 'S' turbinom

llustraciia 4.25Tri najeeice izvedbe stroiarnice MHE

uJ?(,E.uJnzLIJ

t9lN

-Jozdto

II*l ?44

-$ffi-

lJz zahvat nalazi se ve6ina hidrotehni6kih dijelova MHE: zapornica i

zaporni dijelovi, re5etka i pjeskolov, odnosno taloZnica.

Zapornice sluze za regulaciju (smanjivanje, pove6avanje ili prekidanjeprotoka), a ovisno o namjeni mogu biti:

- rasteretne, za propu5tanje vi5ka vode u slucaju visokih voda

- remontne, za zatvaranje protoka prema turbini.

Zapornice mogu biti drvene (od okovane hrastovine), delidne ili

kombinirane, a prema konstrukciji se dijele na: klizne plodaste,segmentne i preljevne $.4.26).Resetke sluae za zaustavljanje ve6ih mehani6kih nedisto6a koje bi

mogle zadepiti dovodne kanale ili o5tetiti turbinu, a prema namjeni

se dijele na:

- grube, za odvajanje granja, kamenja pa i cijelih stabala

- fine, za odvajanje raznog otpada, najde56e ljudskog porijekla:vre6ica, boca i sl.

postavliaju se na ulazu u tladni cjevovod ili na kraju derivacijskogkanala, ispred turbine. Nakupljene se nedisto6e s re5etke moguuklanjati ru6no, kod manjih dimenzija postrojenja ili automatizirano

$.4.27).Neposredno iza zahvata postavlja se taloZnica ili pieskolov za

odvajanje pijeska i kamendi6a nanesenih vodom (il. 4'28).

Turbinski zalvaraLi se postavljaju neposredno prije ulaza u turbinu,a sluZe za njegovo zatvaranie u sludaju prekida rada turbine. Kod

novijih izvedbi MHE zatvarafi su izvedeni kao leptirasti, a kod starijihkao zasuni.

lzlazni dijelovi turbine imaju oblik sto5ca i sluZe za smanjivanjegubitaka, a izvode se kao difuzori ili sto2asti.

gTurbina predstavlja osnovni elektrostrojarski dio svake hidroelektrane 6i u njoj dolazi do promjene kineti6ke energije strujanja vode u Emehani6kuenergijuvrtnjevratilaturbine,odnosnogeneratora.Kod<odabira turbina za MHE valna su njihova regulacijska svojstva. EDrugim rije6ima, moraju imati mogu6nost todnog odgovaranja $hidroenergetskim uvjetima vodotoka, odnosno mogu6nost promjene Eprotoka u Sirokom rasponu, pri demu ne smije do6i do smanjenja frudinkovitosti (stupnjeva djelovanja).

H

I

365 t ",hu--- r-"ry

kliznaplodasta

zapornica

segmentnazapornica

preljevna

zapornica

teleskopski dio - \

llustraciia 4.27Shema reietke s automatskim uredaiem za iiScenie

oOsim turbina uobidajenih za velike: Francisove, Kaplanove, Peltonove, 2cijevne ili 'S' turbine, kod malih se hidroelektrana koriste i neke ?posebne izvedbe, npr. Bankijeva, Turgova, Ossbergerova iliCinkova

=turbina, koje se od osnovnih ponajvi5e razlikuju po regulacijskim, Nodnosno hidroenergetskim svojstima. Pri odabiru odgovaraju6e tur- 5bine za MHE najvaZnije proradunske parametre predstavljaju neto pad D

i protok vodotoka (il.4.29). ZBH

I

367 I

':tik lllll

Ua(,ccuJzLrl

E.oN

?J

ozdlo

I

.l 366ffF-

llustraciia 4.26Osnovne izvedbe zaPornica

deSalj cistaca

E\(Ei<ooEo

(do-

1 000

740

100

70

40

20

10

7

4

2

'l

o0,7 F-- -i---- ---i- i- -r.,---rt----i..--r'.--- -i-\.--i-\-----\.-,1---:.1 2o0,005 0,01 0,05 0,1 0,5 0,'l 5 10 50 100 E

protok vodotoka Q, m% =llustracija 4.29 3

Dijagram za odredivanje podru1,ja primjene ;pojedinih izvedbiturbina za MHE frn

Pm

C**'%&ll

t:

presiekA-A -<'

w,0,,^,,

kanal za ispiranie

s h e m a ", : ;;;: ::f ,lz1'". za h v at u

YaZnavelidina pri odabiru turbine za MHE je njezina specifi6na brzina:

t -- ( \( \N.=11l 4: =ggp

rut =5oo.l! I ll,- I," tr n;^lH" vutr [a J [v*,1

pri 6emu su:

N" - specifidna brzina (tablica 4.5)

n = 60 v' - brzina vrtnje rotora, min-l2nr,

raspor za

ispiranje pijeska

- brzina lopatica rotora, m/s- polumjer rotora, m- snaga turbine, W ili kW

- neto pad vodotoka, m- polumjer ulazne povr5ine, m

- brzina vode na ulazu u rotor, m/s.

r

rr

Pt

Hn

ful

tu

=(,E.tuztlJ

CCoN

=?Jozm

I Y'r,'

J 368

Tablica 4.5Specifiine brzine pojedinih izvedbi turbine

Pomo6u specifidne brzine odabire se izvedba turbine koja najvi5eodgovara potrebama, a njezina se veli6ina odreduje prema odekivanojsnazi, odnosno prema meduovisnosti protoka i neto pada vodotoka.

Stupanj djelovanja pri pretvorbi kineti6ke energije vode u mehanickuenergiju okretanja lopatica rotora ovisi o instaliranom protoku i kodsuvremenih se turbina kre6e izmedu 75 i 85%o (il. 4.30).

Vaina velidina turbina (i za male i za velike HE) pri tome je prosjednitehni6ki minimum koji je jednak omjeru najmanjeg i najve6eg mogu6egprotoka (tablica 4.6).

Tablica 4.6Prosjeini tehnieki minimum pojedinih osnovnih izvedbi turbina

[!?

E.tuzuJ

troN

-Jozcoo

,iM

Za reguliranje protoka kroz turbinu sluZi glavni regulacijski servo-motor kojim se reZim rada turbine uskladuje s prirodnim protokom,pri demu kao osnovna ulazna velidina najde56e sluZi razina gornje ilidonje vode. To se ostvaruje:- pomakom igle sapnice kod Peltonovih trubina- zakretom privodnih lopatica kod Francisovih i Kaplanovih turbina- sloZenim zahvatom ulaznih regulacijskih zaklopki kod Ossbergerovih

turbina- zakretom polukruZne zaklopke kod Cinkovih turbina.

s 100!g

oC

=.F380

.F

.9oY

.9.'-(E

360

4020i'i'i

I

40

20

*.rtb\d

tlllrrr"- Ir

ITII"*91 4:, '- -St':

/^.tt^. 7-"'S

Bankijeva

turbina

I' ''{ .'s

li I -"'--S

li I'u *

f -r"a= -"------.-:us-

f ,'".{ ="-'-T

llustracija 4.3OOvisnosf stupnja djelovanja pretvorbe

energije u rotoru o instaliranom protoku

o@zorL

Nonmzm:Uo-m

371 l*):Nlffilii

60 80 100

instalirani protok, %

Multiplikator je uredaj kojim se broj okretaja vratila turbine pove6ava

na vrijednost potrebnu za pogon vratila generatora. Potreban je kodgotovo svake MHE jer su broj polova njihovih generatora i brojokretaja turbine u optimalnim uvjetima (optimalnoj radnoj todki) kodpadova manjih od 20 m mali.Zamanje snage (do 500 kW) koriste se

multiplikatori s plosnatim remenskim prijenosom, aza ve6e zupdastis deonim zupdanicima.

Generatori sluae za pretvaranje mehanicke energije vrtnje vratila uelektridnu, a kod MHE mogu biti i sinkroni i asinkroni. sinkronigeneratori, osim radne, proizvode i jalovu snagu, a u odnosu na

elektridnu mrezu mogu biti indu ktivni ili kapacitivni. za razliku od toga,asinkroni generatori mogu biti kapacitivni, pri demu se jalova snagamoze jeftinije dobivati statidkim kompenzatorima. uz to, asinkronigeneratori imaju bolju iskoristivost, mogu se viSe preopteretiti,jednostavnije se prikljuduju na mreZu i odrZavaju, a cijena im je niZa.

lpak, struju magnetiziranja moraju uzimati iz mreZe pa im se morajudodavati kondenzatorske baterije Sto poskupljuje cijelo postrojenje.

Transformatori se kod MHE koriste samo u slucaju ve6ih snaga jer

se tada najde56e izvodi priklju6ak na mreZu vi5eg napona, dok se kod

manjih snaga MHE prikljuduje izravno na mrezu pa transformator nijepotreban

Regulaciiski i za5titni diielovi slule za uskladivanje rada MHE sa

sustavom na koji se prikljuduje. Kod paralelnog su nadina rada,odnosno kada je elektrana spojena na elektroenergetski sustavupravljanje, sinkronizacija, optere6enje i zastita posve automatski.Kod otofnog na6ina rada, kada elektrana ima samo nekoliko vlastitih

5 potro5ada i kada radi neovisno o elektroenergetskom sustavu,g turbinski regulator automatski odrzava nazivnu frekvenciju napona-= ovisno o trenutnom optere6enju. Pritome je nuZna prisutnost osoblja

# jer nakon uspostavljanja nazivnog napona ifrekvencije treba uklju6iti

a generatorski prekidad i za vrijeme rada pratiti razinu vode u zahvatu! te kada je optere6enje mreZe ve6e od raspoloZivog dotoka isklju6ivati

= pojedine potro5adeilizaustaviti cijelopostrojenje. Uve6ini sludajeva,

i upravljanje elektranom se moZe izvesti daljinski, npr' radunalom preko

2 modema.6o

I

, lstz:l':.4-\t\wi.

4.3.3. Prikliu6ivanie malih hidroelektranana elektroenergetski sustav

Ovisno o elektri6noj snazi (u kV A), male hidroelektrane se naelektridnu mrelu mogu prikljudivati na dva nadina:

- MHE snage do 100 kVA prikljuduju se izravno na niskonaponskumreZu, odnosno na poseban izvodiztrafostanice 10(20)/0,4 kV,Stoovisi o samoj izvedbi elektroopskrbne mreZe (il. 4.31)

- MHE snage od 100 do 5000 kV A priklju6uju se na srednjonaponskumreZu $.4.32).

srednjonaponska mreZa 10 (20) kV

niskonaponska mreZa 0,4 kV

priklju0ni mjerni ormari6

generatorski razvodnik

asinkroni generator

srednjonaponska mreZa 10 (20) kV

niskonaponska mreZa 0,4 kV

rI

I

t,

oTDZorL

NonmzmIloLm

prikljucni m.jerni ormarie

generatorski razvodnikasinkronigenerator

llustracija 4.31Shema prikljuiivanja MHE snage do 100 kV A na

niskonaponsku mreiu izravno i s posebnim izvodom trafostanice I

37,31*,,':$$ffill,ir:

srednjonaponskamreia 10 (20) kV

niskonaponska

mreza 0,4 kV

asinkroni generator

llustracija 4.32Shema priklueivanja MHE snage izmedu

100 i 5000 kV A na srednjonaponsku mreZu

Pri tome se nadini (zra6nim vodom ili kabelom), mjesto i napon

,r prikljudivanja, smjeStaj i dimenzije trafostanice te obradunsko mjerilo

d odabiru prema izvedbi mrele.

tr Kada MHE radi u paralelnom nadinu rada, najprikladnija je primjena3 asinkronog generatora bez vlastite uzbude (il. 4.33), dok je za otodni

E nadin rada najbolji sinkroni generator. U paralelnom nadinu rada

= nikada ne smije do6i do ugroZavanja ili ogranidavanja rada elektro-

; energetskog uredaja niskonaponskog, odnosno srednjonaponskog

= dijela, a ako u sustavu dode do gubitka napona, elektrana se od njega

a mora automatskiodvojiti, pri demu se ne smije omogu6iti brzo ili sporoA ponovno automatsko ukljudivanje. Neovisno o izvedbi generatora,

? faktor snage (cosE) ne smije pasti ispod 0,9.I

"1374,Nffi&.

3s-.9 oo6.=AE E

;3E.E rll Ei: o oN@ > @Gc.-

-Lo.- i'.ooL=6 0 .:6e>EEo.Il 6 tE o E€o.- o @

z6 6E

Y(ocooE(6oEa

postrojenje

male

hidroelektrane

b6E-h' .9EsEEsbF9k

EEFEEESEE=v6=,(ro(.)<F<>

66E

d6cy

E*a;3i!!e,Nd-H*Eg.sS= E B.P.=!Y---

@'-@o@aENl>Ym

6 :!l'E,s E=eoc'=aEoE6!9._=<E 6 ,!l .91 s6Xclwc-ga=.=;aP'6,oX'==6=FEY.=-EO@==ooq6oB

oro>=. o2z.o>Eu>z.a5L(5

ocooq6

dN

->->->->

q)'o

aN

oU)$\Noa

oo$c)q)o

co.l<

U)$q

IJJro)

0)qU'

ocoo-oo@'tl

^a)Y)f

L

No!mzmtoLm

II

(,rrjE

(',(',$Gisoo\to5

(DzorL

NoumzmDoLm

aG

G(r,a

$(v)

\tG

:=roG

t,5

3s-E oo6'=o..- cEE.9LoN

;.3 E.E:S2 ES6 oco > @dc.-

-LdN 3,= E'xTel-- EE 3EI o-N d tIVE^Eo! Q b." bb-Lt" E'E *E

YOoOrc,oroooEo(!o(gEU)

I6o.ts9b?^sh

G=eoL

^EE8E*gcOoF

EEEFEY6=r(5(5

o<ts<>

d9E_e- Eto6x66CJ'-@?eE .- ooilcHF'E9SSiEoP.5'=.=

a'-@a@u)=N=>:26

6 :!:E,s F=E 9 E'EoEoE#s.-'=EEE,H.gSoX!E.-34d,'=EoP'6,o=coe.==EY.==-Ioo==ooEdeB

or0>=,o2z,o=E<DZ,(9L(.5

oNo

=z.@

eG

Gat,Gs(r,(5$G

:=roG

at,5

3.;e.9 ooo.=BE.ELo ry

=ots.iJ f!) E

, E O ON3l-- H= 3EoaE=v ..E o-q E9'eEo.Il 6 -, E o E€I o.- o Od@ \ c6'= s(!za 6ts

YoooE(ocf,Eo(!o(UCa

odE-b.9tsogts

EEEHEb:BEPZ,'@E*FooPEox6>,(rc,o<F<>

66EOFvo

d6eY

.b6@E*6@9

HF'U9SSiEo*E.=ry.=.'^rY@afts=J;

-o'li ,s 'E -coF'=;E .9EJie>@:v--LNe*sodo=6'=Lge==;SEEgEEL.=vEo@=Eob'EEE3

o.6

==;=;utz,(5o-49

tua(,E.ulzLU

EoN

?J

ozmo

l.r|a

EuJzI.IJ

EoN

-Jozc0o

ZaStite male hidroelektrane i prikljucene mreze moraju se na mjestuprikljudivanja medusobno uskladiti. Zbog toga se pri projektiranju,

neovisno o snazi MHE, u obzir moraju uzeti:

- struja, odnosno snaga kratkog spoja

- izvedba zaStite od atmosferskog prenapona

- izvedba za5tite od previsokog napona zbog dodira

- mogu6nost ponovnog automatskog ukljudivanja.

Ovisno o snazi male hidroelektrane valja ugraditi odgovaraju6eza5titne uredaje. Tako su za MHE snage do 100 kV A potrebninadstrujna, kratkospojna i podnaponska za5tita, a za MHE snageizmedu 100 i 5000 kV A nadstrujna, kratkospojna i podnaponska teza5tita generatora od zemnog spoja (kada su snage ve6e od 250 kV A)

i od povratne energije (kada se koristi sinkroni generator).

Osim za5titne, nuZna je i oprema za mjerenje napona, struje, radneenergije u oba smjera (dva brojila) i jalove energije (samo zapreuzimanje) te uklopni sat za tarife (prema tarifnim stavovima), a i

sva druga mjerna oprema za koju se pokaZe potreba.

4.3,4. Pojednostavlieni Postupakizgradnie male hidroelektrane

Orijentacijski se cijeli postupak od zamisli do pu5tanja male

hidroelektrane u pogon moze podijeliti u nekoliko osnovnih koraka(il. 4.34). lpak, pritome valja uzeti u obzir kako se odgovaraju6i propisi

kod nas mijenjaju dak i vi5e puta u jednoj godini, Sto se ponajvi5e

odraZava na promjenu nadleZnosti nekih tijela drZavne ili lokalneuprave i samouprave (Zupanija, gradova i op6ina), odnosno napostupke pribavljanja potrebnih dozvola, potvrda i suglasnosti.

Pojednostavljeni postupak izgradnje MHE na6elno se moZe podijeliti

na sljede6ih nekoliko koraka:

- zamisao o izgradnji- odabir lokacije- izrada studije izvedivosti- dobivanje prava na raspolaganje zemlji5tem

- potpisivanje predugovora s elektroopskrbnom tvrtkom

- pribavljanje lokacijske dozvole

- potpisivanje ugovora o koncesiji s tijelom drZavne uprave nadleZnimza vode

- pribavljanje gradevinske dozvole- potpisivanje ugovora s elektroopskrbnom tvrtkom- izvodenje gradevinskih radova i ugradnja opreme- izvodenje tehnidkog pregleda i pu5tanje u probni rad- pribavljanje uporabne dozvole- pribavljanje vodopravne dozvole- pu5tanje postrojenja u pogon.

Odabir lokacije na kojoj 6e se graditi MHE prvije stvarni korak odzamisli prema njezinoj izgradnji i budu6em pogonu. Pri tome valjavoditi raduna o tome da se svaka gradnja ili obavljanje radova napovr5ini tla ili voda i ispod njih kojima se mijenja stanje u prostoru(okoli5u) mora uskladiti s uvjetima uredenja prostora, odnosno sodgovaraju6im zakonima, propisima i pravilnicima koji to odreduju.Osnovni propisi vaZni za odablr lokacije su Zakon o prostornomuredenju (NN 30/94) te planovi prostornog uredenja (dr2avni,Zupanijski itd). Ako predvideno postrojenje (elektrana) nije uvrStenou odgovaraju6i prostorni plan (Sto naj6e56e nije sludaj), valja provestinjegovu izmjenu i dopunu kod odgovaraju6eg tijela lokalnesamouprave (grada ili op6ine) koje donosi odluku i provodi javnuraspravu. Nakon pri bavljanja suglasnosti odgovaraju6eg ministarstva(npr. Ministarstva zaStite okoliSa i prostornog uredenja) plan se moZemijenjati. Pri tome je za sve dodatne djelatnosti vezane uz budu6ipogon MHE (npr. ribnjadarstvo, turizam i sl) potrebno i arhitektonsko-urbanisti6ko rje6enje. Pritome od velike koristi mogu biti razne studijei podloge za projektiranje te katastri vodotokova i malih vodenihsnaga.

Zahtjev za izdavanje uvjeta uredenja prostora, 6emu treba priloZitiidejno rje5enje budu6e elektrane, podnosi se tijelu lokalne upravenadleZnom za prostorno planiranje i uredenje. NadleZno upravno tijelotada utvrduje urbanisti6ke i tehnidke uvjete u skladu s posebnimuvjetima pojed inih pod rudja vezanih uz izgr adnju (n pr. vodoprivrede,energetike, za5tite okoliSa itd), zajedno s tijelima nadleZnim za njih.Pri tome je bitno to da je za lokacije koje do sada nisu odredeneplanovima prostornog uredenja potrebna procjena, odnosno studijautjecaja na okoliS.

ou)Z

rL

No!mzmDaLm

(l)

su

\q)

oo'o

o$

.F'oeO)

.N$NcsaQ)

o

G'\$a(t)oo-$o

Q^PE:=\ zoorL

N

ImzmDc)Cm

I

I

r9f-h,lltrsN?

vc"$G

:=rotto

TUa

GtIlzLrl

oc

N

aJ

zco

I

I sao*ln-

pri odabiru lokacije valja dobro istraziti okolno podrudje, prikupiti sve

nu2ne hidroloske (protok i pad vodotoka), geotehnidke i geodetske

podatke, ispitati vlasni6ke odnose na zemljiStu i mogu6nosti njegove

kupnje, odnosno najma, ispitati prava kori5tenja vodotoka teprocijeniti tehnidke i proizvodne mogu6nosti'

studiia izvedivosti osnovni je pokazatelj mogu6nosti izgradnje i

pogona malog hidroenergetskog postrojenja na odabranom mjestu.

irrJarj" se u skladu s idejnim rje5enjem i predstavlja osnovu za daljnje

postupke.

ldeinim rjesenjem se odreduju osnovni tehnidki i ekonomskipoliazatelii budu6eg rada MHE i daje procjena tro5kova njezine

izgradnje. Ono sadrZava sve potrebne podatke za daljnju razradu

tehnicke dokumentacije i ispunjavanje svih preduvjeta nuznih za

izgradnju kao Sto su:

- poloZaj gradevine na katastarskom planu

- osnovni hidroloski podaci (srednji godisnji protok, krivulja trajanja

protoka i Procjena visokih voda)

- podroban tehnidki opis (situacija, profil sustava, nacrt glavnih

dijelova, osnovne dimenzije)

- osnovni podaci o turbini (izvedba i broj, nazivni pad, protok, snaga

ibrzinavrtnje itd) i generatoru (izvedba i broj, nazivna snaga)

- nadin rada elektrane ovisno o elektroenergetskom sustavu

- smje5taj prikljudka na mreZu

- predvidena godi5nja proizvodnja

- procjena tro5kova izgradnje.

Dobivanie prava na raspolaganje zemljistem zapravo zna6i kupnju

ili dugorodni najam zemljista na kojem 6e se nalaziti cijeli sustav MHE.

To takoder podrazumijeva i dobivanje prava za koriStenje vodotoka.

Sve promjene u vlasnistvu trebaju se pri tome unijeti u katastar,

odnosno u zemlji5ne knjige'

Potpisivanjem predugovora s elektroopskrbnom tvrtkom (za sada

je to HEP d.d) zapravo se odreduju buduci uvjeti rada elektrane

ipredvidena otkupna cijena struje, rad u odnosu na elektroenergetski

sustav i sl).

UJ-(,E.uJztIlEoN

-Joz6o

Lokaciiska dozvola je upravni dokument koji na temelju zakona i

propisa te odgovaraju6ih dokumenata o prostornom uredenju izdavalonadleZno tijelo lokalne uprave (npr. Zupanijski ured za prostornouredenje) ili ministarstvo, ako se radi o zahvatu na podrudjima odposebne drZavne vaZnosti (npr. u nacionalnim ili parkovima prirode i

sl) ili koji prelazi granice Zupanija. Prema novim bije propisima trebalazamijeniti Odluka o lokacijskim uvjetima.Zahtjevu za izdavanje lokacijske dozvole valja priloZiti:

- izvod iz katastarskog plana

- izvod iz katastra zemlji5ta- izvod iz zemljiSne knjige- programsku skicu (idejno rjeSenje) s podrobnim opisom budu6e

gradevine i zahvata u prostoru

- procjenu utjecaja na okoli5 (ako je potrebna).

U programskoj skici podrobno se opisuju svi bitni podaci o bududojgradevini:

- oblik, velidina i nadin uredenja parcele

- namjena, velidina, povr5ina i oblik- na6in i uvjeti priklju6enja na prometnu i komunalnu infrastrukturu- mjere za za5titu okoli5a- svi ostali potrebni podaci zaizg,radnju i uredenje.

Procjena utjecaja za okoli5 odreduje mogu6nosti nepovoljnogdjelovanja budu6eg postrojenja na okoli5. Prema dosadaSnjimpropisima zamale hidroelektrane snage do 5 MW izrada procjene prijedobivanja lokacijske dozvole nije potrebna, osim u tri sludaja:

- ako je brana vi5a od 10 m- kada se hidroelektrana izvodi u nizu s drugima uz medusobni razmak

manji od 1 km- kada su prikljudci na okolnu infrakstrukturu dulji od 1 km.

Utjecaj budu6e elektrane na okoli5 procjenjuje komisija koju imenuje Vlada,a studija procjene se daje na javni uvid u trajanju od 15 do 60 dana.

Za dobivanje lokacijske dozvole takoder valja ispuniti neke posebneuvjete u skladu s postoje6im zakonima i pravilnicima (npr. Zakonomo vodama, o za5titi prirode, o za5titi od po2ara, o Sumama, opoljoprivrednom zemljiStu itd).

Zahtjev za izdavanje lokacijske dozvole podnosi se nadleZnomupravnom tijelu koji u roku od 15 dana podnositelja mora izvijestiti

o@zor-L

NoumzmDoLm

Sto sve treba priloZiti, a ako su potom ispunjeni svi uvjeti, treba ga

rijesiti u roku od 30 dana. Nakon toga, lokacijska dozvola vrijedi dvijegodine od dana izdavanja, Sto je razdoblje kada valja pristupitiradovima ili zatraZiti gradevnu dozvolu.

Ugovor o koncesiji potpisuje se s tijelom drZavne uprave nadle2nim

za vode i vodno gospodarstvo. Za kori5tenje vodotokova za

hidroelektrane snage do 5 MW koncesija se dodjeljuje na osnovijavnog natjecaja. Odluku o koncesiji donosi odgovaraju6e upravnotijelo i njome su odredeni korisnik, namjena, vrijeme trajanja i visinanaknade.Za dobivanje koncesije valja ispuniti uvjete koji su odredeni propisima

o prostornom uredenju, odnosno treba odrediti:

- namjenu budu6e koncesije- todnu oznaku mjesta budu6eg kori5tenja koncesije

- opseg kori5tenja voda i javnih vodnih dobara

- vrijeme trajanja koncesije

- visine naknade za koncesiju- posebne uvjete i obveze korisnika koncesije.

Na osnovi odluke o koncesiji, investitor i odgovaraju6e upravno tijelozaklju6uju ugovor o koncesiji. Vrijeme za koje se dodjeluje koncesijaza hidroelektrane snage do 5 MW pri tome iznosi 30 godina, pri 6emu

valja pla6ati koncesijske naknade:

- godi5nju naknadu koju pla6a svaki korisnik javnog vodnog dobrasvake godine trajanja ugovora i koja je jednaka 1olo ostvareneprosjedne cijene elektridne energije na pragu elektrane, Sto se usludaju kori5tenja javnog vodnog dobroa pove6ava za2Yo prosje6ne

cijene gradevinskog zemlji5ta na tom podrudju, prema povr5ini koja

3 se koristig - jednokratnu naknadu koia za hidroelektrane snage do 5 MW ne

2 moZe biti manja od peterostruke godi5nje naknade prema procjeniLU

; ostvarenja u prvoj godini kori5tenja.

9 Koncesijske naknade za hidroelektrane snage do 5 MW upla6uju se

: u proradun jedinica lokalne uprave i samouprave (Zupanija).

fB Gradevna dozvola je osnovna pretpostavka za gradniu bilo koje

G qradevine. lzdaje ju nadleZno upravno tijelo (Zupanijski ili ured gradao

I

| 384,:,.iLr l.\\i'

Zagreba), odnosno nadleZno ministarstvo ako se radi o vodotocimana granici ili od posebne drZavne vaZnosti.

Uz zahljev za izdavanje gradevne dozvolje valja priloZiti:

- dokaz o vlasni5tvu, odnosno o pravu kori5tenja zemlji5ta (izvodizzemlji5ne knjige ili ovjereni ugovor) te suglasnosti vlasnika susjednihzemljiSta, ako bi budu6i zahvat na njih mogao utjecati

- glavni projekt i izvje56e o njegovoj kontroli- suglasnosti, mi5ljenja i potvrde nadleZnih tijela o glavnom projektu

- ostali dokumenti odredeni posebnim zakonima.

Glavni projekt odreduje tehnidko rje5enje budu6e gradevine, a dinega:

- lokacijska dozvola (odnosno Odluka o lokacijskim uvjetima)

- svi potrebni podprojekti: gradevinski, arhitektonski, instalacijski,ugradnje opreme i uredenja okoli5a itd.

- razni posebni uvjeti.Glavni projekt mora pro6i kontrolu ovla5tenog revidenta Sto najdeS6eobuhva6a provjere mehani6ke otpornosti i stabilnosti gradevine,za5tite od buke, vibracija i toplinskih gubitaka te mogu6nostismanjenja potro5nje energije.

Sve potrebne potvrde, suglasnosti i mi5ljenja o glavnom projektuizdaju odgovaraju6 a drZavna tijela, ustanove ili tvrtke (npr. Hrvatskevode, Ministarstvo za5tite okoli5a i prostornog uredenja, sanitarneinspekcije, policijske uprave itd).

Ako su svi predvideni uvjeti zadovoljeni, odgovaraju6e upravno tijelou roku od 30 dana izdaje gradevnu dozvolu kojom se utvrduje da jeglavni projekt izveden u skladu s propisanim uvjetima, odnosno da6e ih se pridrZavati budu6a gradevina. Pri tome se gradevna dozvolamoZe izdavati i za pojedine dijelove gradevine.

Gradevna dozvola vrijedi dvije godine od dana izdavanja, Sto je rok Iu kojem treba zapodeti radove, a moZe se produljiti na jo5 dvije

Agodine, ako nije do5lo do ve6ih promjena tehni6kih znadajki.

E

Potpisivaniem ugovora s elektroopskrbnom tvrtkom potvrduju se 3ranije dogovoreni budu6i uvjeti rada elektrane, za koju se sad moZe D

mzmaoLm

_t'tqA I

tii:r:,

re6i da 6e biti izgradena.

Gradenju se moZe pristupiti tek nakon Sto su ispunjeni svi potrebnipreduvjeti i pribavljena sva dokumentacija. Gradenje se moZe podijelitina:

- gradevinske radove (pripremne, zemljane, betonske i zavr5ne)

- ugradnju hidromehanicke (reSetki, zapornica, cjevovoda i kanala itd)i elektrostrojarske opreme (turbine, generatora, transformatora,automatike, regulacije itd)

- radove spajanja na elektroenergetski sustav

- ostale radove.Pripremni radovi obuhva6aju pripremu zemlji5ta (npr. kr6enje tla i

nasada, uklanjanje starih gradevina, proboj pristupnih prometnica,izgradnja pomo6nih nastambi, osiguranje gradili5ta), a nakon njihslijede zemljani(npr. izrada iskopa, nasipa i kanala) i betonski radovi.Pri tome valja spomenuti kako ve6inu tih radova investitor moZeizvoditi sam. Dijelovi potrebne opreme nerijetko se mogu ugradivatijo5 za vrijeme izvodenja gradevinskih radova. Nakon toga oprema sesastavlja i prije pu5tanja u pogon regulira, Sto u pravilu obavljaisporuditelj opreme. lzvodadi radova i isporu6itelji opreme moraju sepri tome pridrZavati postoje6ih zakona i propisa, o demu pri izdavanjuuporabne dozvole moraju priloZiti dokaze.

Sam postupak gradnje uklju6uje nekoliko (pravnih ili fizidkih) osoba:

- investitor: pravna ilifizidka osoba u 6ije se ime izvode radovi i kojamora pribaviti svu potrebnu dokumentaciju

- projektantr pravna osoba koja izraduje glavni projekt i odgovara zanjegovu uskladenost sa zakonima i izvedbenim projektom, za Sto

mora biti ovla5tena i registrirana- izvodad radova: pravna ilifizidka osoba koja izvodi radove na gradnji,

za Sto mora biti registrirana

q - nadzorni inZenjer: pravna osoba koja obavlja strudan nadzor

P gradenja, za Sto mora biti ovla5tena i registrirana

9 - ovla5teni revident: fizidka osoba koja obavlja kontrolu projekta, za

: Sto njegova tvrtka mora biti registrirana (ne smije biti ista kao i tvrtka

I projektanta).

! lnspekcijski nadzor nad gradnjom provode djelatnicinadleZnog tijela

= drZavne uprave (gradevinski inspektori Ministarstva za5tite okoli5a i

i prostornoguredenja).oz(no

I

fl!99XF.}lt:':>

Tehni6ki pregled se obavlja nakon zavr5etka svih radova, a provodiga nadleZnno upravno tijelo. Prije i tijekom tehni6kog pregledapostrojenje se pu5ta u pokusni pogon kojim se utvrduju mogu6eneispravnosti i nedostaci, odnosno sigurnost i funkcionalnost cijelogsustava. Na temelju dobivenih rezultata, donosi se rje5enje odopu5tenju za rad ili o potrebnim mjerama koje se jo5 morajupoduzeti.

Uporabna dozvola je potvrda odgovaraju6eg upravnog tijela koje jeizdalo gradevnu dozvolu da se postrojenje na temelju obavljenogtehnickog pregleda i pokusnog pogona smije pustiti u trajni pogon.

Vodopravna dozvola je posljednji dokument koji valja pribaviti.Njome se dopuSta kori5tenje voda i odreduju namjena, mjesto, nadin,uvjeti i opseg kori5tenja te ispu5tanja prodi5denih ili neprodi5cenihvoda koje bi mogle onedistiti vodotokove, a takoder i neki posebniuveti koriStenja.

Zahtjev za njezinim izdavanjem podnosi se nadleZnom tijelu lokalneuprave (Zupanijskom uredu), koji je nakon miSljenja odgovarajucedrZavne ustanove (Hrvatskih voda) izdaje zajedno s dozvolbenimnalogom. Osnovni preduvjet za njezino izdavanje je potpisan ugovoro koncesiji, aizdale se najdulje na 15 godina.

Pogon postrojenja slijedi nakon ispunjenja svih prethodnih korakapa se elektrana za stalno moZe prikljuditi na elektridnu mreZu,proizvoditi struju i investitoru vra6ati uloZeno.Vlasnik elektrane, osim koncesijskih naknada i uobidajenih davanja(poreza i sl), pri tome mora ispunjavati jo5 neke financijske obvezeprema tijelima dr1avne ili lokalne uprave:- vodni doprinos: odreduje ga Sabor i pla6aju sve tvrtke, a iznosi

odredeni postotak (za sada O,76yo) ukupnog iznosa pla6a ispla6enihzaposlenicima i upla6uje se zajedno s njima

- naknada za kori5tenje voda: odreduje je Vlada i pla6aju korisnicisnaga vodotokova, a iznosi odredeni postotak (za sada 7,Syo) cijenekW h na pragu elektrane i upla6uje se jednom godi5nje

- slivna vodna naknada: odreduju je jedinice lokalne uprave(2upanijske skup5tine) i placaju vlasnici ili korisnici zemljiSta i

nekretnina na podrudju Zupanije.

@zor

N

umzmuoLm

!

i

Pogon malih hidroelektrana najdes6e je posve automatiziran, tj. nema

potrebe za stalnom prisutno56u osoblja, ve6 su dovoljni samopovremeni obilasci.

Popravci i pregledi se izvode cijelivijek trajanja postrojenja, a mogu

biti:- redovni, koji se sastoje od uklanjanja nastalih o5te6enja i smetnji

bez prekidanja Pogona- planirani (tzv. remonti), koji se izvode jednom godisnje u trajanju od

tri do deset dana, pri demu se prekida pogon jer se nerijetko trebaju

djelomicno rastaviti pojedini 'sumnjivi' dijelovi opreme i prema

potrebi zamijeniti ili PoPraviti- zbog nepredvidenih kvarova.

Kod redovnih pregleda najvecu pozornost valja obratiti na dijelove

koji su najvise izloleni trosenju i kvarovima, tj. na turbinu, generator

i hidrotehnidku oPremu.

Ukupni se vijek trajanja postrojenja moZe procijeniti na 50 godina, pri

demu nakon 25 godina valja zamijeniti elektrostrojarsku, a nakon 35

godina hidromehanidku oPremu.

4,3.5. Prociena troSkova izgradniemale hidroelektrane

Troskovi izgradnje male hidroelektrane mogu se podijeliti u pet

osnovnih skuPina:

- tro5kovi pripremnih i gradevinskih radova

- tro5kovi hidromehanidke oPreme

- tro5kovi elektrostrojarske opreme

q - tro5kovi prikljudivanja na elektroenergetski sustav

a - ostali troskovi (administrativni, otkupni, projektni, nadzorni itd).E.-2 Troskovi najve6eg dijela pripremnih i gradevinskih radova (osim

: troSkova izgradnje brane i strojarnice), u nadelu ovise o instaliranom

6 protoku. Tro5kovi izgradnje brane ovise o njezinom budu6em

= pristupa i sl), a troskovi izgradnje strojarnice ovise o sklopu turbine i

= generatora (agregatu), to jest o njegovoj izvedbi i broju, te o veli6ini

Z (promjeru rotora)turbine. U ukupnim ulaganjima u izgradnju MHE, na

oI

,l gagT'-

troSkove pripremnih i gradevinskih radova u pravilu otpada najvecidio - izmedu 40 i 7OYo.

Tro5kovi hidromehanidke opreme ovise o instaliranom protoku na

svim dijelovima hidromehani6kog sustava (pomidni dijelovi brane,dovodni kanali, re5etke, zapornice itd). U ukupnim ulaganjima cinerazmjerno mali udio, od 1 do 2%o.

TroSkovi elektrostrojarske opreme ovise o brojnim 6imbenicima (npr.

o izvedbi i broju agregata, nadinu ugradnje, regulaciji, potrebi zaizgradnjom prilaznih prometnica itd), ali se zahvaljuju6i standardizacijiopreme u pravilu mogu podijeliti na fiksne (na regulaciju, zaStitu,razvod itd) i varijabilne (na turbinu, generator, transformator itd)' Nanjih otpada takoder velik dio ukupnih ulaganja, izmedu 20 i 40%.

TroSkovi prikljucivanja na elektroenergetski, odnosno sustavpotro5a6a razliditi su od sludaja do slu6aja, a najdeS6e se kre6u do20%o ukupnih ulaganja.

Ostal i tro5kovi izgrad nj e male h idroelektrane u klj uduj u tro5kove r aznihadministrativnih naknada (za lokacijske, gradevinske i slidne dozvole,izvode iz katastara i sl), troikove otkupa ili najma zemlji5ta, tro5koveizrade idejnog rje5enja i projekata te svih potrebnih prate6ih studijaitro5kove nadzora. U pravilu 6ine od 5 do 10% ukupnih ulaganja.

4.3.6. Utiecai malih hidroelektrana na okolis

lzgradnja bilo koje hidroelektrane predstavlia znacajan zahvat uokoliSu, bezobzira na njezinu velidinu. Kod malih se hidroelektranataj utjecaj nastoji zadrZati Sto mogu6e manjim pa tako, primjerice,nema velikog potapanja zemlji5ta i promjene okoli5a zbog nastankavelikog jezera, nema velikih potreba za materijalomzaizgradnju braneitd. lpak, utjecaj male hidroelektrane na okoliS uvijek postoji i oponajvi5e se ogleda u sljede6ih nekoliko cimbenika: 2- u smanjenju razine vode u koritu vodotoka (rijeke, potoka) 3- u smanjenju brzine strujanja vode

=- u pove6anju nanosa i mulja- u one6i56enju vodotoka otpadnim vodama (iz samog postrojenja i

pri izgradnji)- u promjeni najve6ih i najmanjih vrijednosti temperature vodotoka

- u promjeni udjela kisika u vodi

NoDmZmuoLm

4

#

- u promjeni samog rijecnog korita i neposrednog okoli5a

- u smanjenju razine podzemnih voda

- u promjeni flore i faune (smanjenju biolo5ke raznolikosti i sl).

Kod svakog se hidroenergetskog postrojenja u vodotoku trebaodrZavatitzv. biolo5ki minimum, odnosno najmanji protok vode kojijos moZe zajamditi odrZavanje ekosustava, to jest uvjeta za1ivotZivihorganizama u vodotoku i oko njega.

Za odredivanje biolo5kog minimuma srednje velikih vodotokanajde56e se koristi dijagram (i l. 4.35), odnosno Mattheyeva jednadZba

koja se redovno primjenjuje u Svicarskoj:

V^tn=V*r-*,ln- v347

pri 6emu su:

V,,n - stalni biolo5ki minimum, l/s

%r, - protok vodotoka u 347 dana u godini, l/s.

0,05 0,5 5 100

protok vodotoka u 347 dana, m3/s

llustracija 4.35'am za odredivanie bioloSkog minimuma prema Svicarskim propisima

4.9.7, Male hidroelektrane u Hrvatskoi

U Hrvatskoj je danas u pogonu 15 malih hidroelektrana (tablica 4.7).Broj izgradenih je ne5to ve6i, ali su ta postrojenja napu5tena i nisuvi5e u pogonu, iako bi ih se uz bitno manje tro5kove nego za izgradnjunovih moglo ponovno pustiti u pogon (npr. na rijekama Orljavi kodPoZege, Jadru kod Solina i Buti5nici kod Knina).

Prema Katastru malih vodnih snaga iz 1985. godine u Hrvatskoj ima134 poteza vodotoka koji bi bili prikladni zaizgradnju MHE, a premaKatastru malih hidroelektrana iz 1989. godine od tog se broja moZeodabrati 50 lokacija. Rijed je o mogu6im postrojenjima na rijekama i

rjedicama Bregani, dabranki, Kupici, Brzal| Orljavi, Krupi, Butisnici,Jadru, Zrnovnici, Rudi, Ruminu, Ovrlji i Ljutoj (tablica 4.8). Tome je

broju 1993. godine dodano jo5 17 mogu6ih lokacija na vodotocimadudkovom jarku, Kupdini, Slapnici i Vitunjdici. Kada bi se na svihspomenutih 50 lokacija izgradile elektrane, njihova bi ukupnainstalirana snaga iznosila oko 20 MW, a mogu6a godi5nja prosje6naproizvodnja oko 90 GW h.

lz svih do sada provedenih studija, kao prikladnimaza izgradnju malihhidroenergetskih postrojenja na podrucju Hrvatske se ocjenjuju 63vodotoka s ukupno 699 poteza kori5tenja. Na tih 63 vodotoka ukupnaprirodna bruto snaga iznosi oko 135 MW, a odgovaraju6i prirodnienergetski bruto potencijal 1 180 GW h, dok bi ukupna instaliranasnaga na svim obradenim vodotocima iznosila oko 180 MW.

Za usporedbu, u Slovenijije jo5 1994. godine u pogonu bilo ukupno412 MHE ukupne snage 80 MW is godiSnjom proizvodnjom 29,8 GWh, odnosno '10% ukupne proizvodnje slovenskih hidroelektrana. Pri

tome valja re6i kako je granica malih i velikih hidroelektrana u Slovenijirazlilita od na5e i iznosi 10 MW.

Prema pokazatelju isplativosti obradeni se vodotoci (tablica 4.9), oodnosno zahvati na njima (tablica 4.10) mogu podijeliti u nekoliko 2osnovnih skupina. Pri tome je mjerodavan pokazatelj isplativosti, ?odnosno koeficijent maksimalne snage elektrane kojije jednak omjeru

=ukupne cijene elektrane i najve6e mogu6e snage elektrane:

Eo

@

EE=E:=E

;rooE

uJ-(,frt-LlzultroN

-Jz8 Dijagr

I

I

I 390".I_le,='

0,2

0,04

7- - Cirs.rr,

-r-o ,r MHEma

umZmD!Jem

_t,,,i:=

pri demu su:

Co - pokazatelj isplativosti, HRK/kW, EUR/kW' USD/KW

C:, , - cijena izgradnje elektrane (na temelju svjetskih statisti6kihrzs'utr

podataka), HRK, EUR, USD

P",---^- - najveca mogu6a snaga MHE (odreduje se prema najve6em

mogucem Protoku vodotoka), kW.

Tablica 4.7Mate hidroelektrane u pogonu u Hrvatskoi (podaci iz 1998' godine)

uJ

oE.LrJZulo(

'o'f<(/)

GtIf,

ttJIeq)

oc(UN(U

:=ro$to

'oO)

e8--uuo\(t)Qr<flg

@zrC

NoDmzmIoLm

"^,1Ji7\J l,:

oR Legenda:

= (.) MHE koie nisu u vlasniitvu HEP d.d.

a --:L-^^^t.^ hi).^^t^l,tra^a F'i^

J

ozcoo

II

1392I

ii::iNlr::

nazrvinstalirana snaga, MW

godina

puStanja

u p0g0nna qeneratoru ukupno

MHE Kr[ii

MHE Finvest Il (.)

PHEBM VaraZdin

PHEBM Dubrava

MHE Dubrava

tffi#affi.ffii1ffi.##=ffiMHE Tvornica cementa ''10 Kolovoz' (*)

#*"'+

MHE 0zalj ll

,W#zxo,6sW.rl2x2,8 I.@-x*lx&'sfj2x1,1

|

ry,&ffii rffi * -,i

0,44

R^ffi--ffi"ffi2x0,34

0,03

0,585

[ trn ffii,#ffi ,1#*-i

I r.rz

':71,fl.ffi,5,6

2,2

P0,44

-ffii0,68

l.(#;?W1,2

ffi0,03

ffi0,585

IffiF,IHff.

1,12

ls?es I

1e04. I

, l*P#*l1952.

"..-.-..- ,l*.$

1 988.

ffi".ffi1 989.

(@)=---w#'1913.

'1997.

,ffi=9---5't975.

ffiiffi,#7fiI rgag.

:},ffi (W$ffiW

o:=\

Is@o){aaoTc):soa

!l\

o)\(n(tr

P.N :=^Cizo0* .oSo:S '=-,N

S E ,sF e.l:3 \5(,.;,N U': E.=ft f,!!>

F t,s'I E Eo,Eb;*3p 6 g.s E Irg!t$rO o @r< O =E b.b p; x; E I qS:I N ni,6 3o?:o-*:TEN,(4ci)Q

s!IN

P

oO.< *'- ,S, @

EPE B 6eo o)*,t -t $,8's-'*

=EEh,$q I::(h-e# I'o s 6'V ! -:'9'q ji ! m

u E'SBS,fi 6E: E !,\8 6o ;' , -B -! E tso'r.r m

-J(JA-uJNo- I

I

3e5 l,

eG

GtoGsa$(!oafl

s)$G|t,Gs6\i(!oa*

tx-(,(ulzUJ

toN

-Jozmo

&

fTablica 4.9Podiela hrvatski h v odotokova prema koefi ciientu ispl ativosti

Tablica 4.10Podjela hrvatski h vod otokova prema hid roe nergetski m znaiai kama

4.4. POSEBNE IZVEDBEHIDROELEKTRANA

4.4.1. Hidroelektrane na morske mijene

Hidroelektrane na morske mijene (eng. tidal power plants, njem.Gezeitenkraftwerke) predstavljaju posebnu podvrstu hidroelektranakoje koriste prirodnu pojavu kretanja razine mora: plimu i oseku.Morske mijene (eng. tide, njem. Gezeiten) nastaju istodobnimdjelovanjem gravitacijskih sila Zemlje i Mjeseca te centrifugalne silekoja je posljedica vrtnje Zemlje i Mjeseca oko zajednidkog sredi5tanjihovih masa ivrtnje same Zemlje oko njezine polarne osi. Rezultantatih sila, gravitacijske i centrifugalne, na povr5ini Zemlje uzrokujeizoblidenje vodenih ploha u obliku elipsoida, Sto se odituje kao:- plima: 'privla6enje', odnosno podizanje razine vodenih ploha na

strani Zemlje okrenutoj Mjesecu zbog prevladavanja gravitacijskesile

- oseka: 'potiskivanje', odnosno spuStanje razine vodenih ploha nasuprotnoj strani Zemlje zbog prevladavanja centrifugalne sile.

U jednom se danu plima i oseka izmijene dva puta. Razlika njihovihrazina na otvorenom moru najde66e iznosi oko 1 m, dok na obalamamoZe biti i do 20 m, Sto ovisi o obliku obale, morskom dnu itd.Primjerice, na atlanskim obalama zapadne Europe ta razlika iznosido 10 m, a na sjevernom Jadranu tek oko 60 cm. Pri tome senajprikladnijom za iskori5tavanje smatra razlika od barem 5 m.Procjenjuje se kako bise od ukupne energije morskih mijena (izmedu2i3.106 MW) moglo iskoristiti tek oko 1% ni23 000 MW. lnade,primjena energije morskih mijena bila je poznata joS u ranom srednjemvijeku, za pogon brojnih mlinova na atlanskim obalama britanskihoioka, FrancJske i Spanjolske. Prva elektrana kojaza pogon koristi Iizmjenu morskih mijena izgradena je 1966. godine na u56u rijeke La 6Rance pokraj mjesta St. Maloa (rodno mjesto Julesa Vernea!) , EsjeverozapadnojFrancuskoj'gdjeprosjednarazlikarazinavodeiznosi<dak 9,5 m. Elektranu dine 24 dvosmjerne turbine nazivne snage E10 MW (godi5nja proizvodnja 540 milijuna kW h) i ona danas sluZi za gpokrivanje potreba obli2njeg grada Rennesa. mzDo danas je u svijetu na obalama oceana sagradeno nekoliko de- gsetaka hidroelektrana na morske mijene, ponajvi5e u SAD-u, 3

tU-(,tuJZTU

noN

-Jomo

I

,l sgo.:,./.A.r.l'

I

3971-*|M

:): rtr/fr}::

kategorija C., EUF/KW

t. do 2500

il. 2500 - 4500

ilt. 4500 - 6000

lv. vi5e od 6000

kategorlja

vodotokaznadajka IZNOS

t.

f#l,,,:.K/r,4ffi, .:--aKitr,lfi[#i!2/a, ..W2"X.\X$tJlv\]::':ri:]ffi/r.::':':: zprosjedni geodetski Pad 16,62 m

791,3 kW

ffi,B.Wffiiffi

il.

broj moguiih Poteza kori5tenja

prosjedni najveii mogu6i Protok

i\

244

ffi(ffi9,81 m%

#,ffiffiffi?}1 1

.14,75 MW hmoguca prosjedna godiSnja proizvodnja energije

ilt.

prosie0ni geodetski Pad

K--$Nffi--tr/fiW3,11m

moguda prosjedna najveda mogu6a snaga

',,, #ll $',frRiil) ffiil,:if,f,#fr..N."8ff

95,47 kW

tv.

brol mogudih Poteza kori5tenja

M,prosjedni najveei moguei Protok

mogu6a prosjedna godiSnia proizvodnja energije

111

Francuskoj, Kini i Rusiji.

ttiI

Hidroelektrane na morske mijene redovito se grade na u56ima rijekaili na podetku velikih i dugackih zalieva kako bi se stvorio dovoljnovelik akumulacijski bazen. Pri tome se za pokretanje turbina koristikineti6ka energija (morske)vode koja pod utjecajem plime nastrujavaprema rijeci, odnosno zaljevu ili koja se pod utjecajem oseke i/ili tokarijeke vra6a u more (il. 4.36). Ovisno o tome, HEMM mogu biti:

- s jednostrukim iskori5tenjem- s dvostrukim iskori5tenjem.

Kod HEMM s jednostrukim iskori5tenjem koristi se samo energijastrujanja vode u jednom smjeru, a takve se elektrane uglavnom rade

na zaljevima (ilr.4.37). U tome sludaju za vrijeme plime vodaneometano , kroz zapornice struji u bazen, dok se za vrijeme osekevra6a prema moru pokre6u6i turbine. Stoga se njihov pogon moZepodijeliti u 6etiri faze (il. 4.38):

1. otvaranje zapornica i punjenje bazena za vrijeme plime

2. zalvaranje zapornica i odrZavanje bazena punim

3. otvaranje turbina i praZnjenje bazenaza vrijeme oseke (povrat vodeu more)

4- zalvaranje turbina i zapornica dok se razine vode ne izjedna6e.

Kod HEMM s dvostrukim iskori5teniem moZe se koristiti strujanjevode u oba smjera, to jest i pri plimi ('punjenje') i pri oseki('praZnjenje'). Turbine se pri tome, osim Sto trebaju biti prilagodene

za vrtnju u oba smjera, koriste i kao crpke.

razina vode u

akumulacijskombazenu

uJ-

-Jd Ono zatjeva iti riiet<ezd Ono zatjeva iti riiet<e morsko dnozm llustracija 4.36o; Pojednostavtjena shema hidroetektrane na morske miiene

I

,,1398I

:::::ii,'NL.

E":l ll lnl lru E

llustracija 4.37Shema hidroelektrane

na morske mijenes jednostrukim

iskoriStenjem u zalievu

5Eo-Oc>o.-Ni:co-

6v.=..9 HtzEE

5E=Y6

p akumulaciiskibazen \ '{t\ I 1 ". ,/Z

(presradenizaljwilius6et"t-i--1-

\Z-- smierskujania

a zavriiemeoseke -----il,*llll ll:-- . zavriiemeplime

{ i/iti zbog toka rijeke r

24 68101214 1618202224 =Faze pogona: vrijeme, h No

2. zatvaranle zapornica i odrZavanje bazena punim n3. otvaranje turbina i praznjenie bazena (oseka) mz4. zatuaranie turbina i zapornica te izlednaiavanje razina S

ttustracija 4.38 gDijagram rada hidroelektrane na morske mijene s jednostrukim iskoriltenjem T

I

399 Ill

liFf."'q-

proizvodnla

elektridne energije

proizvodnja

elektridne energije

mora

4t 1

Potencijalna energija vode u akumulacijskom bazenu HEMM jejednaka:

Er,*= gpA^rNl2r*

pri demu su:

Er,un - potencijalna energija vode u akumulacijskom bazenu, J, kJ

g - ubrzanje sile teZe, m/s2

p - gusto6a vode (u obzir treba uzeti mijeSanje morske i rijednevode, ako ga ima), kglm3

Aux - povr5ina akumulacijskog bazena (zalieva ili ujezerenog u56arijeke), m2, km2

AHr, - prosjedna razlika razina mora za vrijeme plime i oseke, m.

Prosjedna teoretska snaga plime i oseke pri tome iznosi:

trPr, =iB =0,22A,nN1flr,[,,

pri demu su:

Pr, - prosjedna teoretska snaga plime i oseke, W, kW

fr, - vrijeme izmedu plime i oseke (= 12 h i 25 min = 44 700 s).

Utjecaj HEMM na okoli5 ogleda se u promjeni krajolika zbogpregradnje rijednog u56a ili zaljevate u tome Sto se izgradnjom branena u56u rijeke sprjedava odvod onedi56enja i rijednih nanosa u more.lpak, za razliku od uobidajenih HE, njihova je velika prednost to Stoim pogon ne ovisi o padalinama, dok se istodobno moZe urediti u56e

q rijeke (npr. za plovidbu i sl). Dodu5e, postoji nekoliko osnovnih(, nedostataka. Na prvom je mjestu svakako mali broj mjesta na svijetucc

E na kojima bi se mogle graditi (procjenjuje se kako je za to prikladno

E samo 30 zaljeva na cijelom svijetu). Na Jadranskom se moru zbog

5 male razlike razina plime i oseke ne mogu graditi. Takoder valja

= izrade hidromehanidkih dijelova zbog utjecaja slane (visokokorozivne)j vode. Uz to se zbog postojanja faza pogona koje se pravilnoA izmijenjuju ne moZe posti6i stalna proizvodnja elektridne energije.zc0

I

*l 400]ffi1l ffil$i ,

4.4.2. Hidroelektrane na valoveHidroelektrane na valove (eng. wave power plants, njem. Wellen-kraftwerke) takoder su posebna podvrsta hidroelektrana, a temeljese na iskoriStavanju energije morskih valova. Morski valovi (eng.waves, njem. Welle) su pravilna gibanja mora uzrokovana djelovanjemvjetra (Sto znadi kako energija valova, zapravo potjede od sun6eve),a tek manjim dijelom raznim drugim 6imbenicima (npr. plovilima,tektonskim poreme6ajima i sl).Prema procjenama Svjetskog energetskog vije6a (WEC), na svijetubi se godi5nje iz valova moglo dobiti 2000 TW h, od dega bi samoo,2Yo bilo dovoljno za pokrivanje cjelokupne potrosnje elektri6neenergije.

svi se valovi, pa i morski, ponasaju prema jednakim zakonitostima isvi su odredenisvojom valnom duljinom ivisinom (il. 4.39). potencijalnaenergija pravilnog, sinusoidalnog vodenog vala je jednaka:

Ep,rur = |fru^,Murr=#,

pri 6emu su:Ep,,ur - potencijalna energija vala po jedinici duljine, J/m, kJ/mg - ubrzanje sile teZe, m/s2

A H,m,u'= PV ;E masa vode u sinusoidalnom (pravilnom) valu poL\L jedinici duljine, kg/m

p - gusto6a vode, kg/m3L -valnaduljina,m ' BH,,- visina vala (razlika najvi5e i najniZe todke), m A

LH . = H'L

-^-tit.^i--^J.. ---::r:^- -

=

u tvat - fr razllka izmedu zami5ljenog te2i5ta vodenih masa u valu, m.

EonmzsoH

401 l-

-#ru,

Teoretska snaga vala tada iznosi:

Ep.,"r PlHl,",H =+=-' vat t,"r 16t*, '

pri cemu su:

Puu, - teoretska snaga vala po jedinici duljine, Wm, kWm

t*,=8,8.,[)" - period vala (u dubokom moru), s'

Najve6e se prosjedne vrijednosti snage vala mogu odekivati na

podru6jima izmedu 40 i 60 ' SZS i JZS, tj. u podru6jima jakih i stalnih

vjetrova (il. 4.40).

s obzirom na na6in iskoriStavanja energije vodenih valova

hidroelektrane na valove mogu biti:

- s akumulacijskim bazenom

- s hidrauliSkim Pretvornikom- s osciliraju6im stuPcem vode.

llustraciia 4.39Pojednostavljena shema pravilnog vala

TUaoEulzTU

EoN

?J

ozc0o

II

1402...t:_

zamiSljeno teZi5te vodene mase

,€)0\\s_/

$o(ESq)

:=i

g,oQ)

GEU'o-oo:=r\q)oo

'od''

oas'oo'G'

q(Ui6r

'o^ooLL u]zo

rL

Nol,mzmao-m

II

I

4031 ir"

,"tffiffi1

o\t\tG:=roG

ao3

o-t9,poE

===oEo

6ooo

=pc

Eoaoo

C6

t0

t6

Hidroelektrane na valove s akumulaciiskim bazenom po svojoj su

izvedbi najsli6inije uobidajenim hidroelektranama jer za svoj pogon

zahtijevaju odgovaraju6i bazen ili spremnik u koji voda ulazi zbogdjelovanja valova i dolazi na viSu razinu (tj. povedava joj sepotencijalna energija) te iz kojega otjede natrag u more pokre6udi

turbine (il. 4.41). Takve HEV se mogu graditi na obali ili 6ak dalje odobale (npr. na platformama), a do sada ih je u NorveSkoj i SAD-uizgradeno nekoliko.Hidroelektrana na valove s hidraulidkim pretvornikom svoje dje-lovanje temelje na pretvorbi kineticke energije vala u kinetidku energiju

vftnje vratila crpke koja tla6i prikladni radni medij (ulje) na tlak od 150

do 200 bar kojim se tada pogoni hidraulidki motor, odnosno genera-

tor. Pri tome se crpke nalaze u posebno izvedenim plutadama napovr5ini mora, dok se motor i generator postavljaju na dno. TakveHEV mogu biti smje5tene uz samu obalu ili dalje od obale, alivode6iraduna o dubini vode (odnosno o najve6oj mogu6oj duljini cjevovodazaradni medij). Zasada u svijetu postojijedno pokusno postrojenjetakvih HEV (u SAD-u).

Hidroelektrane na valove s oscilirajucim stupcem vode po svojojsu izvedbi, zapravo, vjetroelektrane jer se za dobivanje kinetidkeenergije vrtnje vratila generatora koristi kineti6ka energija struje zrakana vjetroturbini (i1.4.42). Takve se HEV mogu graditi na strmim, stje-novitim obalama gdje su udari valova najjadi. Pod utjecajem vala uodgovaraju6e izveden okomit kanal ulazi odredena kolicina ('stupac')

vode pri demu se znadajno povisuje tlak. Kada se kanal s gornje('zradne') strane otvori, dolazi do strujanja zraka velikom brzinom (za

pove6anje brzinaugraduje se i difuzor) na lopatice rotora vjetroturbine.Za vrijeme istjecanja vode iz donjeg dijela kanala dolazi do podtlaka,

odnosno do strujanja zraka u suprotnom smjeru. Prve su takve HEV

.u izgradene u Japanu jo5 prije Sezdesetak godina, a danas ih Sirom

fr svijeta ima nekoliko, najvi5e u Japanu, Norve5koj i na Britanskom

II otodju (u Skotskoj).tI Utjecaj hidroelektrana na valove (za sada ih je najvi5e s osciliraju6im

n stupcem vode) na okoli5 nije velik, jer se u pravilu grade na strmim,

j razlog za5to su kod nas gotovo nemogu6e (npr. moZda bi jedino

9 prikladno mjesto bili dijelovi zapadne, strme i nenaseljene obalemo

I

-,1 404EffiS-

razina vode u bazenu

brana i prepreka

za razbijanje valova

akumulacijski bazen

llustracija 4.41Shema hidroelektrane na valove s akumulacijskim

bazenom Toftestallen u Norveikoj

Dugog otoka, alije u blizini nacionalni park). lzgradnja na osamljenimi te5ko pristupa6nim podrudjima istodobno je i glavni nedostatak jer ose poskupljuje izgradnja i prijenos energije do potro5ada, a kao i kod yHEMM, treba istaknuti potrebu za kvalitetnijim materijalima zbog Potpornosti na koroziju. iZakraijo5 vrijedi spomenuti kako se za dobivanje elektridne energije,

=osim kineticke energije valova i morskih mijena, moZe koristiti jo5 Bjedan pravilni oblik strujanja mora - morske struje, alitakvi su sustavi !mzmaoLm

I

4051*---1ffi

akumulacijski bazen

u svijetu jo5 u fazi teoretske razrade.

izlazzraka

t

)

-

smler vala

ulaz zraka

I

llustraciia 4.42P oj ed n ostav I i en o naie I o rad a hi d roel ektran a

-na valove s osciliraiucim stupcem vode

ul-oEulzuJ

doN

?J

ozmo

II

sxl 406

ffiw-