Мале хидроелектране - врсте и пројекти

Хидроелектране су скуп компоненти које су међусобно повезане и служе за претварање енергије (кинетичке и потенцијалне) у електричну енергију или обрнуто.

Према постојећој класификацији мали су хидроелектране (ХЕ) снаге до 10-15 МВ, укључујући:

• мале хидроелектране — од 1 до 10 МВ.

• мини-хидроелектране — од 0,1 до 1 МВ.

• микро-хидроелектрана — капацитета до 0,1 МВ.

Проток и пад играју одлучујућу улогу у капацитету хидроелектране. Проток и притисак се регулишу помоћу довода воде који је претходно акумулиран у горњем делу воде. Што је више воде у резервоару, то је већи ниво воде под притиском и, сходно томе, глава.

Извор хидроенергетског потенцијала који се користи у хидроенергетици су велике средње и мале реке, системи за наводњавање и водоснабдевање, падински отицај глечера и стални снег.ХЕ се углавном међусобно разликују по начину стварања притиска, степену регулације протока, врсти уграђене главне опреме, сложености коришћења протока воде (једноструко или вишефункционално) итд.

Мале хидроелектране (мале хидроелектране) имају посебно важну улогу у снабдевању електричном енергијом аутономних потрошача раштрканих далеко од далековода. У чланку се говори о уобичајеним пројектима који користе енергију малих токова.

Подешавање за коришћење тренутног окружења приказано је на Сл. 1 а. Функционише на следећи начин. Када су вертикалне лопатице 1 под утицајем текућег медијума, јавља се хидродинамичка сила која покреће ивице баласта. Преко кинематичке везе 3 ослонац преноси обртни момент на осовину генератора, док сам генератор остаје непомичан. Ова хидроелектрана ради на равничарским водотоцима чија величина и енергија одређују њен капацитет.

Пиринач. 1. Шеме рада равне хидроелектране: а) равна хидроелектрана, б) б) хидроелектрана.

Хидроелектрана (сл. 1, б) при кретању користи енергију течности помоћу радног кола 6. Радно коло 1 садржи осовину и лопатице које се налазе на њему. Инсталација је постављена на рам 7 причвршћен на понтоне 6. Лопатице, окомито нагнуте на смер тока воде, помоћу точка 4 мењају оријентацију према току.

Једна од лопатица је направљена од композита међусобно повезаних унутрашњих и спољашњих делова, са попречним конектором који се налази под углом у односу на осу, а ослабљена је еластичном подлогом постављеном између делова и еластичном везом.Еластична веза је изведена у виду пакета плоча окренутих према струјању медијума, променљиве дужине, приањајућих за сечиво иу контакту са његовим спољним делом. Уређај је оријентисан на раван ток воде. Примењене машине за производњу енергије могу бити синхроног и асинхроног типа.

На приказаном на сл. 2, ток течности из контролног вентила 1 се наизменично преусмерава у коморе 2 и 3 и обрнуто.

Пиринач. 2. Турбина на путу протока сифона

Ротационо кретање течности у коморама изазива осцилације ваздуха и њихово преливање кроз цевоводе 4 и 6 уз активирање турбине 5 и на њу прикљученог генератора. Да би се побољшала ефикасност читавог уређаја, он се уграђује у пут протока сифона. Предуслови за несметан рад су течна течност, чиста без великих фракција. За ову инсталацију потребан је сталак за смеће.

Плутајућа водена турбина снаге 16 кВ (сл. 3) је пројектована да претвара кинетичку енергију струјања у механичку, а затим у електричну енергију. Турбина је издужени кружни елемент направљен од лаког (лакшег од воде) материјала са спиралним ребрима на површини. Елемент је обешен са обе стране помоћу шипки које преносе обртни момент на генератор.

Шипак. 3. Плутајућа водена турбина

Хидраулична електрана (слика 4) је пројектована да производи електричну енергију преко мини-генератора, који се покреће у ротацији бесконачним погонским ременом 1 на коме се налазе кашике за воду 2. Каиш 1 са кашикама 2 је монтиран на рам. 3 способан да се носи на таласима. Оквир 3 је причвршћен за ослонац 4 на коме се налази генератор 5.

Канте се налазе на спољашњој страни траке са отвореним странама окренутим према хоризонталном правцу тока воде.Број кашика је одређен условом за обезбеђивање ротације генератора. Могућа је варијанта коришћења уређаја типа "мердевине" са причвршћеним ножевима.

Пиринач. 4. Монтажа каиша и кашике

Уређај за коришћење кинетичке енергије токова састоји се од вертикалних цилиндара смештених у води на супротним обалама, на које је постављен ваљак (сл. 5).

Пиринач. 5. Постављање микро бране

Лопатице су постављене између горње и доње осе ваљка. Због нападног угла између лопатица и вектора брзине, вода која тече покреће цилиндре у ротацији, а кроз ваљак генератор који производи електричну енергију.

Уређај за коришћење енергије токова састоји се од радног кола 1 који се налази вертикално у току воде, са зглобним лопатицама 2 на горњем 1 и доњем 3 ободу (сл. 6). Горња ивица 1 повезана је са генератором 4. Положај лопатица 2 регулише се самим струјањем: управно на предњи ток и паралелно са узводним кретањем.

Пиринач. 6. Уређај који претвара енергију протока воде

Рукавна микро-хидроелектрана 1 кВ (МХЕС-1) састоји се од турбине у облику веверице 1, водеће лопатице 2, флексибилног цевовода 3 пречника 150 мм, уређаја за усисавање воде 4, а генератор 5, управљачка јединица 6 и оквир 7 (слика 7).

Пиринач. 7. Чаура микро хидроелектрана 1 кВ

Рад ове МицроХПП се одвија на следећи начин: уређај за унос воде 4 концентрише хидраулични медијум и кроз цевовод 3 обезбеђује висинску разлику између горњег нивоа воде и радне турбине 1, интеракцију одређеног притиска хидрауличног флуида. при чему турбина покреће ову другу у ротацији.Обртни момент турбине 1 се преноси на електрични генератор.

Сифонска хидроелектрана (сл. 8) се користи тамо где постоји пад хидрауличног флуида на висини од 1,75 м од бране или као последица природних услова.

Пиринач. 8. Сифонска хидраулична јединица

Рад ових инсталација је следећи: пролаз хидрауличног флуида кроз турбину 1 уздиже се кроз врх бране, сл. 9, обртни момент се преноси преко осовине 2 и зупчаника каиша 3 до електричног генератора 4. Потрошени течни медијум улази у повратну воду кроз вод за експанзију.

Микрохидроелектрична инсталација ниског притиска (слика 9) ради са номиналном главом стуба течности од најмање Х = 1,5 м. Како се пад смањује, излазна снага се смањује. Препоручена висина пада је 1,4-1,6 м.

Пиринач. 9. Хидроелектрана ниског притиска

Принцип рада заснива се на интеракцији хидрауличког флуида са потенцијалном енергијом, претвара се у ротациони, а затим у електрични облик. У усисном уређају 1 течност улази у турбину 2, течност се претходно меша и, даље продирајући у грану услед пада течности, ступа у интеракцију са лопатицама турбине 2, претвара кинетичку енергију течности у обртног момента на вратилу 3, а затим на електрични генератор.

Тежина станице ниског притиска је 16 кг снаге П = 200 В. Пропелерски полудиректни хидроенергетски претварач се састоји од потисног цевовода 1, водеће мреже 2, елисне турбине 3, заобљеног излазног канала 4, обртног момента. преносно вратило 5 и електрични генератор 6 (сл. 10).

Пиринач. 10. Конвертор полудиректног протока

Електрична снага овог дизајна је у опсегу 1-10 кВ са разликом у висини Нм = 2,2-5,7 м Потрошња воде КХ = 0,05-0,21 м 3м / с. Разлика у висини Нм = 2,2-5,7 м.Брзина ротације турбине биће вн = 1000 о/мин.

Капсулни хидраулични претварач на бази електромотора 2ПЕДВ-22-219 (слика 11) ради слично као и претходна хидроелектрана са напоном Х = 2,5-6,3 м и протоком воде К = 0,005-0,14 м 3 / с. Електрична снага 1-5 кВ. Пречник водених турбина је од 0,2 до 0,254 м. Пречник хидрауличког точка је Дк = 0,35-0,4 м.

Пиринач. 11. Капсула микро-хидроелектрана

Хидраулични претварач директног протока (слика 12) састоји се од пропелерске турбине 1, мреже за навођење 2, осовине за пренос обртног момента 3, електричног генератора 4, издувног цевовода 5. Ради помоћу цевовода под притиском.

Пиринач. 12. Хидраулични претварач директног протока

Хидроконвертер (слика 13) је дизајниран да претвара енергију течног медија који се брзо креће у електричну енергију.

Пиринач. 13. Хидраулички претварач енергије за брз проток воде

Састоји се од елисне турбине 1, смештене у капсули 2, а инсталирана је на воденим струјама које се називају «брзе струје». Капсула се налази у водећој лопатици 4, која је монтирана унутар течног медијума. Обртни момент са турбине се преноси на осовину 5, а затим на електрични генератор 6.