HIDROELEKTRANEFAKULTET PROMETNIH ZNANOSTIELEKTROTEHNIKA

Kristina Topolovec

SADRAJ1. Uvod2 2. Povijesni razvoj...3 3. Tipovi hidroelektrana..4 4. Velike hidroelektrane..6 5. Male hidroelektrane.....7 6. Osnovne komponente klasine hidroelektrane....9 7. Hidroelektrane u Republici Hrvatskoj....11 8. Zakljuak....13 9. Literatura....14

2

UvodHidroelektrane ili hidroelektrine centrale su elektrine centrale koje uz pomo vodenih turbina pretvaraju potencijalnu energiju, koju sadri voda, u kinetiku ili mehaniku energiju koja se onda koristi za obrtanje elektrinog generatora. Iskoritavanje energije vodenog potencijala ekonomski je konkurentno proizvodnji elektrine energije iz fosilnih i nuklearnih goriva i zbog toga je hidroenergija najznaajniji obnovljivi izvor energije. Proizvodnja u hidroelektranama u poslijednjih trideset godina je utrostruena a njezin udio se poveao za 50%. Ti podaci nam govore da hidroelektrane brzo razvijaju svoju proizvodnju no i dalje znaajno zaostaju za proizvodnjim u nuklearnim elektranama kao i u termoelektranama. Postoji vie tipova hidroelektrana koje se djele na Protone hidroelektrane, Akumulacijske hidroelektrane i Reverzibilne hidroelektrane kao to i postoje tipovi elektrana s obzirom o koliini vode i visini vodenog pada: hidroelektrane s visokim padovima i relativno malom koliinom vode; hidroelektrane sa srednjim i niskim padovima; hidroelektrane s niskim padovima i relativno velikom koliinom vode.

3

Povijesni razvojPrva hidroelektrana izgraena je 1880. godine u Northumberlandu u Engleskoj. Nakon masovne uporabe ugljena kao primarnog energenta, za preporod hidro energije najvie su zasluni razvoj elektrinog generatora, usavravanje vodenih turbina te porast potranje za novom energijom na prijelazu u 20. stoljee.Trenutano najvea hidroelektrana na svijetu, Itaipu, nalazi se na rijeci Parana, na granici izmeu Brazila i Paragvaja, a sagraena je 1982. godine. Hidroelektrana je imala znaajan utjecaj na Industrijsku revoluciju iako je parni stoj vec bio izumljen. Takoer, hidroenergija je bila jedan od primarnih energenata za probijanja morskih kanala (Panamski kanal, Sueski kanal) kojima je sredinom 19. st. dovoen jeftini ugljen. Hidroelektrane proizvode oko 24% svjetske el. energije koju dostavlja za vie od milijardu stanovnika.

Sl.1. Hidroelektrana Itaipu

4

Tipovi hidroelektrana

Postoje tri osnovna tipa:

1.Protone hidroelektraneOve hidroelektrane imaju najmanji utjecaj na okoli i okolinu.Najjednostavnije se za izradu ali ovise o trenutnom protoku vode. Njihova se uzvodna akumulacije moze isprazniti za manje od 2 sata pri nazivnoj snagi ili takva akumulacija uope ne postoji. Kinetika energija vode se direktno koristi za pokretanje turbina.

2.Akumulacijske hidroelektranePostoje dvije vrste akumulacijskih hidroelektrana, pribranske i derivacijske. Pribranske su smjetene ispod same brane a derivacijske puno nie i spojene su cjevovodima s akumulacijom. Nedostaci ovih hidroelektrana su otean ili nikakav pogon ljeti zbog smanjenih vodenih tokova. Uobiajne komponente: akumulacija, brana, vodena komora, zahvat, tlano cjevovod, gravitacijski dovod, zasunska komora, strojarnica, odvod vode.

5

3.Reverzibilne hidroelektraneOve hidroelektrane imaju dva skladita vodene mase.To su gornja akumulacija i donja akumulacija. Reverzibilnim turbinama voda se iz donjeg akumulacijskog jezera pumpa natrag u gornje akumulacijsko jezero. Donja akumulacija slui za punjenje gornje akumulacije. Ove elektrane su energetski neefikasne a jedina reverzibilna hidroelektrana u Hrvatskoj je RHE Velebit.

6

Velike hidroelektraneVelike hidroelektrane su megagraevine koje zasluuju svaku panju. Snaga postrojenja i proizvodnja energije ovise o visini pada odnosno visini brane jer toje brana vea postoji vei energetski potencijal. Energetski potencijal je direktno proporcionalan visini pada, tako da ako ista koliina vode pada sa dva puta vee visine proizvodi duplo vie elektrine energije. Takoer, ovisi i o raspoloivom protoku vode jer elektrina snaga i energija takoer su proporcionalne koliini vode koja proe kroz turbinu. Znai, ako dva puta vie vode proe kroz turbinu, elektrini potencijal bit e dva puta vei. Hidroelektranin utjecaj na okolinu ovisi o nekoliko imbenika: Veliina i brzina protoka rijeke na kojoj je hidroelektrana izgraena, oblik sredine prije gradnje i klimatski uvjeti, vrsta i veliina hidroelektrane,te vie elektrana na jednoj rijeci iji su uinci na ekosustav jedne elektrane zavisni o uincima druge elektrane ako nisu relatinvo blizu jedna drugoj. Hidroelektrana Tri klanca u Kini, 2009. godine kad ce biti putena u pogon, bit ce najvea elektrana na svijetu i davat ce 85 milijardi kilovatsati struje godinje, sa svojim 26 divovskih turbina. To je otprilike 18 osrednjih nuklearki. Hidroelektrana Itapu je trenutano najvea hidroelektrana na svijetu koja se nalazi na rijeci Parana na granici Brazila i Paragvaja. Instalirana snaga hidroelektrane je 14 GW, sa 20 generatora od po 700 MW. 1994. godine Ameriko udruenje graevinskih inenjera proglasilo je branu Itaipu za jedno od Sedam uda modernog svijeta. U izgradnji brane utroeno je 50 milijuna tona zemlje i kamena a od kamena upotrijebljenog upotrijebljenog u izradi dalo bi se napraviti oko 210 stadiona veliine najveeg stadiona na svijetu, Brazilske Marakane. Od svog tog elika moglo bi se napraviti 280 Eifelovih tornjeva. Brana je dugaka 7235 metara a na njoj je radilo 40 000 ljudi!

Sl.2. Tri klanca, Kina

7

Male hidroelektranePojam malih hidroelektrana gleda se sa razliitih gledita. Razlika izmeu hidroelektrana i malih hidroelektrana je u instaliranoj snazi. Razlikuju se od zemlje do zemlje ovisno o njihovim standardima, topografskim, meteorolokim i morfolokim karakteristikama lokacije kao i o stupnju tehnolokog razvoja i ekonomskom standardu zemlje. Na primjer, u nekim zemljama gornja granica instalirane snage je 10 MW ( Portugal, panjolska, Irska) dok je opet u drugim zemljama 1.5 MW,3 MW, 15 MW, 25 MW. Klasifikaciju vre nacionalni energetski odbori. Male hidroelektrane se esto kategoriziraju u male, mini i micro hidroelektrane. Ove male elektrane nemaju nikakav tetan utjecaj na okoli dok se za velike smatra da rade veliku tetu u ekosustavu; utjecaj na slatkovodni ivi svijet, poplavljivanja i utjecaji na tlo, poveana razina metana i ostalih tetnih plinova koji nastaju u samoj izgradnji hidroelektrana. U usporedbi sa velikim hidroelektrane gotovo da nemaju nedostataka.One nemaju trokova distribucije elektrine energije kao ni negativan utjecaj na ekosustav dok ih je jeftino odravati.

Sl.3.Mikro hidroelektrana

8

Sl.4.Princip sustava male hidroelektrane

9

Osnovne komponente klasine hidroelektraneBrana:Brana je graevina ija je zadaa osiguravati akumulaciju vode iz akumulacijskuh jezera od kud se veina hidroelektrana opskrbljuje vodom

Turbine:Za visoke padove, preko 200 metara, upotrebljavaju se Peltonove turbine. Kod njih se potencijalna energija vode u provodnom dijelu pretvara u kinetiku i u obliku vodenog mlaza pokree lopatice turbine pretvarajui kinetiku energiju u mehaniku.

Za srednje padove, do 200 metara, koriste se Francisove turbine kod kojih provodni dio s lopaticama okruuje kota. U provodnom dijelu potencijalna energija vode samo se djelomino pretvara u kinetiku tako da s odreenim nadpritiskom dospijeva u obrtno kolo (kota) kojemu predaje svoju energiju.

Za niske padove, do priblino 40 metara, koriste se Kaplanove turbine koje su sline Francisovima, s tim da im je broj lopatica puno manji.

Ulazni presjek:Otvor na brani se otvori i uslijed gravitacije voda kroz cjevovod dolazi do trubine.

10

Generator:Generator je ureaj koji generira elektrinu energiju. Serije magneta se unutar namotaja ica rotiraju ime se ubrzavaju elektroni koji proizvode elektrini naboj. Osnovni djelovi generatora: rotor, stator, osovina, uzbudni namot

Transformator:Transformator na izlazu iz elektrane poveava napon izmjenine struje tj. smanjuje jakost struje da bi se smanjili guvitci tokom prijenosa energije.

Izlazni presjek:Kroz njih se iskoritena voda se vraa u donji tok rijeke.

Dalekovodi:Sastoje se od 4 vodia od kojih 3 nose struju iz transformatora a etvrti je nul-vodi

Sl.5. Generatori elektrine energije u hidroelektrani 11

Hidroelektrane u Republici HrvatskojPrva hidroelektrana u Hrvatskoj izgraena je na Skradinskom buku na rijeci Krki 1895. godine. Do II. Svjetskog rata izgraeno je 153 malih HE. Najvee hidroelektrane u Hrvatskoj su na rijeci Dravi (HE Varadin, HE akovec i HE Dubrava). Godinje, prosjena proizvodnja elektrine energije iznosi oko 6,1 TWh. Vie od polovice elektrine energije u Hrvatskoj dobiva se od strane hidroelektrana. U pogonu je 25 hidroelektrana koje su podjeljene na 15 pogona a oni su opet podjeljeni na tri teritorijalna podruja (sjever, zapad, jug) te samostalni pogon HE Dubrovnik. Sve hidroelektrane u sklopu HEP-a posjeduju "Certifikat za proizvodnju elektrine energije iz obnovljivih izvora". Uz postojea postrojenja u Hrvatskoj se planira gradnja jo 10 velikih hidroelektrana.

12

Sl.6. Elektrane u Hrvatskoj

13

ZakljuakHidroenergija je obnovljiv ali ne i odriv i ist nain dobivanja elektrine energije. Pod odrljivosti se podrazumjeva da nema daljnjeg unitavanja ili veih teta na vanim rijenim ekosustavima i biolokoj raznolikosti. Mnoge europske direktive i menunarodni dokumenti odnose se na ovaj problem, ali njihova provedba, koja je prijeko potrebna da se sauvaju rijeke i bioloka raznolikost,je tek u zaeima.

14

Literatura1. Internet http://bs.wikipedia.org/wiki/Hidroelektrana 2. Drvo znanja Male hidroelektrane: javno ili privatno dobro (knjiga)

15