Prof. dr. sc. Krešimir FranjićProf. dr. sc. Krešimir Franjićkresimir.franjic1@zg.tkresimir.franjic1@zg.t--com.hrcom.hr

Hrvatski hidropotencijali Hrvatski hidropotencijali ii

male hidroelektranemale hidroelektrane

Zagreb, veljača 2010.Zagreb, veljača 2010.

Hidroenergetski potencijalHidroenergetski potencijal

U Hrvatskoj je do sada sačinjena samo studija: U Hrvatskoj je do sada sačinjena samo studija: Katastar malih vodnih snaga u SR Katastar malih vodnih snaga u SR HrvatskojHrvatskoj u rujnu 1985. godineu rujnu 1985. godine

Nisu obuhvaćene pozicije na većim rijekama za koje je pokazivao Nisu obuhvaćene pozicije na većim rijekama za koje je pokazivao interes HEPinteres HEP

U studiji je obraU studiji je obrađđeno 130 malih vodotokovaeno 130 malih vodotokova

Kriteriji za odabir pozicija su bili:Kriteriji za odabir pozicija su bili:•• donja granica snage od 50 kW/kmdonja granica snage od 50 kW/km•• gornja granica dužine derivacije 500 mgornja granica dužine derivacije 500 m•• donja granica bruto proizvodnje energije od 175.000 kWh godišnjedonja granica bruto proizvodnje energije od 175.000 kWh godišnje

Na ovaj način definirano je 698 pozicija na promatranim vodotokoNa ovaj način definirano je 698 pozicija na promatranim vodotokovimavima

Ukoliko se kao osnovni kriterij uzme raspoloživi geodetski pad iUkoliko se kao osnovni kriterij uzme raspoloživi geodetski pad i isti podijeli u isti podijeli u razrede:razrede:•• Pozicije s geodetskim padom < 3 mPozicije s geodetskim padom < 3 m•• Pozicije s geodetskim padom od 3 Pozicije s geodetskim padom od 3 -- 5 m5 m•• Pozicije s geodetskim padom od 5 Pozicije s geodetskim padom od 5 --10 m10 m•• Pozicije s geodetskim padom od 10Pozicije s geodetskim padom od 10--20 m20 m•• Pozicije s geodetskim padom > 20 mPozicije s geodetskim padom > 20 monda se dobiva slijedeća tablica:onda se dobiva slijedeća tablica:

42821257,9759,2110,76738,17> 207,35113024,76255,3870,79414,193od 10 do 2023,716530040,69182,0651,487,268od 5 do 102718923727,57125,5432,2164,047od 3 do 53826522980,9986,7215,4871,645< 3%komkWkWm3/smm

PostotakBrojpozicija

Ukupnasnaga

Srednjasnaga

Srednjiprotok

Srednjipad

Geodetski pad

a rezutati studije su grafički prikazani na slijedećim grafičkima rezutati studije su grafički prikazani na slijedećim grafičkim prikazima:prikazima:

grafički prikaz prethodne tablice:grafički prikaz prethodne tablice:Pregled hidropotencijala pozicija na malim

vodotokovima

0,1

1

10

100

1000

0,1 1 10 100

Srednji protok (m3/s)

Geo

dets

ki p

ad (m

)

Pregled snaga mHE u Hrvatskoj

10

100

1000

10000

0,1 1 10 100

Geodetski pad (m)

Efek

tivna

sna

ga

(kW

)

Osnovni hidroenergetski param etri

0

1

2

3

4

5

6

1,645 4,047 7,268 14,193 38,17

Srednja vrijednost geodetskog pada po razredima (m)

Sred

nji p

roto

k po

razr

edim

a (

m3/

s)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Sred

nja

snag

a po

razr

edim

a (

kW)

Godine 2007. osniva se pri Ministarstvu gospodarstva, Godine 2007. osniva se pri Ministarstvu gospodarstva, rada i poduzetništva rada i poduzetništva Registar projekata i postrojenja Registar projekata i postrojenja za korištenje obnovljivih izvora energije i kogeneracije za korištenje obnovljivih izvora energije i kogeneracije te povleštenih proizvađača (Registar OIEKPP)te povleštenih proizvađača (Registar OIEKPP) i kojem i kojem je u ovom trenutku (31. 01. 2010.) upisano 72 je u ovom trenutku (31. 01. 2010.) upisano 72 projekta s područja malih hidroelektrana.projekta s područja malih hidroelektrana.

Autor ove prezentacije je učestvovao u izradi 63 Autor ove prezentacije je učestvovao u izradi 63 preliminarne analize za prijavu projekata u navedeni preliminarne analize za prijavu projekata u navedeni Registar, kojom prilikom je detaljno, kako teoretski, Registar, kojom prilikom je detaljno, kako teoretski, tako i na terenu, proučio pozicije za koje je tražen upis tako i na terenu, proučio pozicije za koje je tražen upis u Registar. u Registar.

Za većinu pozicija se raspolagalo sa stvarnim Za većinu pozicija se raspolagalo sa stvarnim hidrološkim i geodetskim podlogama, a rezultati su hidrološkim i geodetskim podlogama, a rezultati su prikazani u slijedećoj tablici. Ispod nje se nalazi prije prikazani u slijedećoj tablici. Ispod nje se nalazi prije spomenuta tablica temeljena na podacima iz 1985. spomenuta tablica temeljena na podacima iz 1985. godine, radi usporedbe.godine, radi usporedbe.

42821257,9759,2110,76738,17> 20

7,35113024,76255,3870,79414,193od 10 do 20

23,716530040,69182,0651,487,268od 5 do 10

2718923727,57125,5432,2164,047od 3 do 5

3826522980,9986,7215,4871,645< 3

%komkWkWm3/smm

PostotakBrojpozicija

Ukupnasnaga

Srednjasnaga

Srednjiprotok

Srednjipad

Geodetskipad

Iz analize se izostavlja Tisovac 1!

412581687,53267,511,8538,808> 2024,615235381569,216,41213,16od 10 do 2013,186080,8760,112,5566,838od 5 do 1016,3103328332,816,4533,546od 3 do 5

531414,2471,430,8331,887< 3%komkWkWm3/smm

PostotakBroj pozicija

Ukupna snaga

Srednja snaga:

Srednji protok:

Srednji pad:

Geodetski pad

Postrojenja malih hidroelektranaPostrojenja malih hidroelektrana

A A –– brana i vodozahvatbrana i vodozahvatB B –– otvoreni derivacijski kanal otvoreni derivacijski kanal

(po izohipsi brijega)(po izohipsi brijega)C C –– ulazni bazen s preljevomulazni bazen s preljevomD D –– tlačni cjevovodtlačni cjevovodE E –– strojarnica s rasklopištemstrojarnica s rasklopištemF F –– uljev vode u stari vodotokuljev vode u stari vodotokG G –– mreža prema mreža prema

potrošačimapotrošačima

Derivacijske hidroelektrane:Derivacijske hidroelektrane:Hidroelektrana s otvorenim derivacijskim kanalom i tlačnim Hidroelektrana s otvorenim derivacijskim kanalom i tlačnim

cijevovodom:cijevovodom: Hidroelektrana s otvorenim derivacijskim kanalom:Hidroelektrana s otvorenim derivacijskim kanalom:

Hidroelektrana sa zatvorenim derivacijskim kanalom i tlačnim Hidroelektrana sa zatvorenim derivacijskim kanalom i tlačnim cjevovodom:cjevovodom:

Pribranske hidroelektrane:Pribranske hidroelektrane:

Vrste klasičnih vodnih turbina za Vrste klasičnih vodnih turbina za male hidroelektranemale hidroelektrane

(s konstantnim brojem okretaja)(s konstantnim brojem okretaja)

Uzevši u obzir protoke i padove koji su na Uzevši u obzir protoke i padove koji su na početku spomenuti, kao i snage koje treba početku spomenuti, kao i snage koje treba očekivati od malih hidroelektrana kod nas, iz očekivati od malih hidroelektrana kod nas, iz prethodne slike slijede turbine za primjenu na prethodne slike slijede turbine za primjenu na našim vodotocima:našim vodotocima:

-- Kaplanove (propelerne) i cijevne turbine, Kaplanove (propelerne) i cijevne turbine, -- Ossbergerove i Cinkove turbineOssbergerove i Cinkove turbine

Francisove turbine se mogu takoFrancisove turbine se mogu takođđer koristiti, er koristiti, no u uvjetima malog pada loša im je osobina no u uvjetima malog pada loša im je osobina mali broj okretaja (pa je nužna višestupnjevita mali broj okretaja (pa je nužna višestupnjevita multiplikacija, što poskupljuje postrojenje a multiplikacija, što poskupljuje postrojenje a veliki su i gubici energije) i loša regulacijska veliki su i gubici energije) i loša regulacijska svojstva, s obzirom na promjenjivost protoka svojstva, s obzirom na promjenjivost protoka kod malih vodotokova.kod malih vodotokova.

Kaplanove (propelerne) turbineKaplanove (propelerne) turbine

Cijevne turbineCijevne turbine

Ossbergerova i Cinkova turbinaOssbergerova i Cinkova turbina

Način rada Način rada -- iskoristivostiskoristivost

Korištenje pumpi kao vodnih turbinaKorištenje pumpi kao vodnih turbina

Usporedba karakteristika pumpa Usporedba karakteristika pumpa -- turbinaturbina

Vodne turbine s promjenjljivim Vodne turbine s promjenjljivim brojem okretajajabrojem okretajaja

Razvojem Razvojem generatora frekvencije i generatora sinusoidalne forme izmjeničngeneratora frekvencije i generatora sinusoidalne forme izmjenične strujee strujevelikih snaga, ostvarena je mogućnost rada hidrauličkih turbina velikih snaga, ostvarena je mogućnost rada hidrauličkih turbina s promjenjljivim s promjenjljivim brojem okretaja, čime je otpala potreba regulacije protoka (snagbrojem okretaja, čime je otpala potreba regulacije protoka (snage) zakretnim e) zakretnim statorskim i rotorskim lopaticama. Time je znatno pojednostavljestatorskim i rotorskim lopaticama. Time je znatno pojednostavljena konstrukcija na konstrukcija vodnih turbina.Uz turbinu se veže direktnom vezom vodnih turbina.Uz turbinu se veže direktnom vezom generator s permanentnim generator s permanentnim magnetima.magnetima.

Zbog navedenih činjenica, regulacija i upravljanje hidroeneZbog navedenih činjenica, regulacija i upravljanje hidroenergetskim postrojenjima rgetskim postrojenjima postaje jednostavnija, a postrojenja postaju jeftinija.postaje jednostavnija, a postrojenja postaju jeftinija.

Nova generacija turbina (a i ostalih elemenata) dovest će do proNova generacija turbina (a i ostalih elemenata) dovest će do proizvodnje jeftinije izvodnje jeftinije električne energije, a što je najvažnije, omogućiti će iskorištaelektrične energije, a što je najvažnije, omogućiti će iskorištavanje preostalih (do vanje preostalih (do sada neiskorištenih) prirodnih hidropotencijala. Tako se dolazisada neiskorištenih) prirodnih hidropotencijala. Tako se dolazi do skupnog naziva do skupnog naziva za ove turbine za ove turbine VLH (very low head) turbineVLH (very low head) turbine..

DIVE DIVE -- TURBINETURBINEPrincip rada ovih turbina je:Princip rada ovih turbina je:

Ova konstrukcija vodnoOva konstrukcija vodno--turbinskih agregata po prvi puta omogućava smještaj strojarnice turbinskih agregata po prvi puta omogućava smještaj strojarnice neovisno od položaja turboneovisno od položaja turbo--generatora!generatora!

Neke mogućnosti smještaja turbinskog Neke mogućnosti smještaja turbinskog agregata u VLH postrojenju:agregata u VLH postrojenju:

Klasična vertikalna Kaplanova turbina Klasična vertikalna Kaplanova turbina sifonskog tipa, s generatorom s sifonskog tipa, s generatorom s konstantnim brojem okretajakonstantnim brojem okretaja

Klasična cijevna turbina s generatorom s Klasična cijevna turbina s generatorom s konstantnim brojem okretajakonstantnim brojem okretaja

Nova VLH turbina s generatorom s Nova VLH turbina s generatorom s promjenjljivim brojem okretajapromjenjljivim brojem okretaja

VLH VLH -- turbineturbineFrancuska firma MJ2 Technologies S.A.R.L. Razvila je gamu VFrancuska firma MJ2 Technologies S.A.R.L. Razvila je gamu VLH turbina, shematski LH turbina, shematski prikazana na slijedećoj slici:prikazana na slijedećoj slici:

koje ugrakoje ugrađđene u postrojenje izgledaju:ene u postrojenje izgledaju:

Matrix turbineMatrix turbineIdeja za matrix turbina stara je više desetaka godina a nasIdeja za matrix turbina stara je više desetaka godina a nastala je u Americi, slijedom želje da tala je u Americi, slijedom želje da se proizvede puno manjih jeftinih turbina koje bi se spojile u mse proizvede puno manjih jeftinih turbina koje bi se spojile u matricu i uronile u vodu na atricu i uronile u vodu na mjestima raznih zapornica i sl. No problem je bio u održanju konmjestima raznih zapornica i sl. No problem je bio u održanju konstantnog broja okretaja u vrlo stantnog broja okretaja u vrlo promjenjljivim strujnim uvjetima. Zbog toga je ta ideja čekala rpromjenjljivim strujnim uvjetima. Zbog toga je ta ideja čekala razvoj frekventnih generatora, azvoj frekventnih generatora, odnosno konvertora i tek u današnje dane zaživila. Shematski je odnosno konvertora i tek u današnje dane zaživila. Shematski je ta ideja prikazana na ta ideja prikazana na slijedećim slikama:slijedećim slikama:

Austrijska firma VA TECH HYDRO je otkupila stari američki pAustrijska firma VA TECH HYDRO je otkupila stari američki patent i razvila je poseban sustav atent i razvila je poseban sustav malih hidroagregata kojeg ja patentirala pod nazivom malih hidroagregata kojeg ja patentirala pod nazivom HYDROMATRIXHYDROMATRIX, a jedna od varijanti je , a jedna od varijanti je prikazana na slijedećoj slici:prikazana na slijedećoj slici:

Hvala na pažnji!Hvala na pažnji!