VJEŽBE 5

Pribranske i akumulacijske hidroelektrane

Zadaci

Split, 13. studenog 2014.

Pripremila: Lea Levi, dipl.ing.

Održala: Ana Jeličić, mag.ing.aedif.

1. ZADATAK

Tlačnim cjevovodom, sa zahvatom na koti 100 m n.m, iz akumulacijskog jezera dovodi se voda do

turbine čiji je izlaz na koti 40 m n.m. Razina vode u jezeru na koti je od 120 m n.m., a razina donje

vode (u slučaju postojanja odvodnog kanala) na koti 32 m n.m.. Potrebno je odrediti: a) snagu turbine

pri protoku od 100 m3/s u slučaju kada nema difuzora na izlazu iz turbine (promjer izlaznog otvora iz

turbine iznosi 3 m) i b) snagu turbine pri istom protoku, ali kada se postavi difuzor čiji je polumjer

izlaznog otvora za 1 m veći od polumjera izlaznog otvora turbine.

2.ZADATAK

Srednji godišnji protok rijeke se povećava prema Qsr=2(1300-H)/3 (visina u m, protok u m3/s).

Odredite a) bruto energiju vodotoka ako je izvor rijeke na 700 m n.m. i ušće na 100 m n.m., b) snagu

pribranske hidroelektrane s branom visine 100 m koja se nalazi na 400 m n.m. i stupnjem iskorištenja

85% (postrojenje smješteno na 300 m n.m.), c) snagu derivacijske hidroelektrane sa zahvatom na 400

m n.m., pregradom visine 100 m, postrojenjem smještenim na 200 m n.m., razinom donje vode

(promjer odvodnog kanala iznosi 5,5 m) na koti 160 m n.m i stupnjem iskorištenja od 90%, i

d) zadatak kao pod c) uz uvjet da se na mjestu zahvata u osnovni vodotok propušta biološki minimum

od 50 m3/s, e) odredite godišnju proizvedenu električnu energiju u elektranama pod b), c) i d) kada bi

se raspoloživi protok za proizvodnju električne energije prikazao kao srednji protok dostupan 70%

vremena. Promjer na izlaznom otvoru turbine iznosi 6 m, a brzina na ulazu u turbinu iznosi 7 m/s.

b) Pribranska HE

c) Derivacijska HE

d) Derivacijska HE uz propuštanje biološkog minimuma

e) Derivacijska HE uz propuštanje biološkog minimuma

9446 GWh

10 304 GWh

5506 GWh

MALE HIDROELEKTRANE

Definicija malih hidroelektrana (MHE)

Prema postojećim propisima u Hrvatskoj, mala hidroelektrana je postrojenje za

iskorištavanje i pretvorbu energije vodenih tokova s izlaznom električnom

snagom od 10 kW do 10 MW.

Ne postoji točna definicija malih hidroelektrana. Neke zemlje poput Portugala,

Španjolske, Irske, Grčke i Belgije su prihvatile 10 MW kao gornju granicu

instalirane snage za male hidroelektrane. U Italiji je granica 3 MW, u Švedskoj

1.5 MW, u Francuskoj 8 MW, u Kini 25 MW, u Indiji 15 MW.

Međutim, u Europi se sve više prihvaća kapacitet od 10 MW instalirane snage

kao gornja granica i tu granicu je podržala i Europska udruga malih

hidroelektrana (ESHA), te Europska komisija.

MHE integrirane unutar kanala za navodnjavanje

Dva su načina izvedbe malih hidroelektrana koje koriste kanal za navodnjavanje:

1. Planirani kanal za navodnjavanje dovoljno je velik za smještaj zahvata,

strojarnice, odvoda i bočnog obilaza za vodu. Slika prikazuje izvedbu takve

vrste sa uronjenom strojarnicom opremljenom sa desno kutnom pogonskom

Kaplanovom turbinom. Da bi osigurali opskrbu vode za navodnjavanje

izvedba mora sadržavati bočni obilaz u slučaju gašenja turbine. Ovakva

izvedba zahtjeva projektiranje MHE istovremeno kada i projektiranje kanala

za navodnjavanje jer bi ugrađivanje u kanal koji je već u funkciji mogla biti

vrlo skupa opcija.

2. S obzirom da kanal za navodnjavanje već postoji, pogodna opcija prikazana

je na slici. Kanal bi trebalo neznatno povećati za smještaj zahvata i preljeva.

Kako bi se širina zahvata reducirala na minimum, potrebno je ugraditi izduženi

preljev. Od zahvata se voda kroz tlačni cjevovod dovodi do turbine, a zatim se

kroz kratki ispust vraća u kanal. Uglavnom u kanalima nema migracije riba pa

su prolazi za ribe nepotrebni.

MHE ugrađena u vodoopskrbni sustav

Voda za piće se isporučuje u grad transportom vode iz povišenog rezervoara kroz

cjevovod pod pritiskom. Uobičajeno, u takvim vrstama instalacije disipacija

energije na nižem kraju cjevovoda, na ulasku u postrojenje za pročišćavanje

vode, se ublažava korištenjem specijalnih ventila.

Smještanjem turbine na kraj cjevovoda, da pretvori ionako izgubljenu energiju u

električnu, je zgodna opcija, pod uvjetom da se izbjegne vodni udar. Da bi se

osigurala trajna opskrba vodom mora biti ugrađen sustav obilaznih ventila. U

nekim vodoopskrbnim sustavima turbina ima ispust u otvoreni bazen ili jezero.

Sustav za kontrolu održava nivo vode u bazenu. U slučaju mehaničkog zastoja ili

zastoja turbine, sustav obilaznih ventila također može održavati razinu vode u

bazenu. U slučaju da glavni obilazni ventil ispadne iz pogona pojavljuje se

nadtlak, te se pomoćni obilazni ventili brzo otvori. Kontrolni sustavi su još

složeniji u sustavima gdje je izlaz iz turbine podvrgnut protupritisku vodene

mreže.

PRORAČUN