Male hidroelektrarne - vrste in projekti

Hidroelektrarne so sklop komponent, ki so med seboj povezane in služijo pretvarjanju energije (kinetične in potencialne) v električno energijo ali obratno.

Po obstoječi klasifikaciji so majhne hidroelektrarne (HE) moč do 10-15 MW, vključno z:

• male hidroelektrarne - od 1 do 10 MW.

• mini hidroelektrarne - od 0,1 do 1 MW.

• mikrohidroelektrarna - z močjo do 0,1 MW.

Pretok in pad igrata odločilno vlogo pri zmogljivosti hidroelektrarne. Pretok in tlak se regulirata z zalogo vode, ki je predhodno akumulirana v zgornjem delu vode. Več kot je vode v rezervoarju, višji je nivo tlačne vode in s tem višina.

Vir hidroenergetskega potenciala, ki se uporablja v hidroelektrarnah, so velike srednje in male reke, namakalni in vodooskrbni sistemi, pobočni odtok ledenikov in trajni sneg.HE se med seboj razlikujejo predvsem po načinu ustvarjanja tlaka, stopnji regulacije pretoka, vrsti vgrajene glavne opreme, zahtevnosti uporabe vodnega toka (eno- ali večfunkcijski) itd.

Male hidroelektrarne (male hidroelektrarne) imajo posebno pomembno vlogo pri oskrbi z električno energijo avtonomnih odjemalcev, ki so razpršeni daleč od daljnovodov. Članek obravnava običajne projekte, ki uporabljajo energijo majhnih potokov.

Nastavitev za uporabo trenutnega okolja je prikazana na sl. 1 a. Deluje na naslednji način. Ko tekoči medij vpliva na navpične lopatice 1, se pojavi hidrodinamična sila, ki poganja balastne robove. Preko kinematične povezave 3 nosilec prenaša navor na gred generatorja, medtem ko sam generator miruje. Ta hidroelektrarna obratuje na nižinskih vodotokih, katerih velikost in energija določata njeno zmogljivost.

riž. 1. Sheme obratovanja ravninske hidroelektrarne: a) ravninska hidroelektrarna, b) b) hidroelektrarna.

Hidroelektrarna (slika 1, b) med premikanjem uporablja energijo tekočine s pomočjo rotorja 6. Rotor 1 vsebuje gred in lopatice, ki se nahajajo na njej. Namestitev je nameščena na okvirju 7, pritrjenem na pontone 6. Lopatice, pravokotno nagnjene na smer vodnega toka, s pomočjo kolesa 4 spreminjajo svojo usmeritev proti toku.

Eno od rezil je sestavljeno iz sestavljenih notranjih in zunanjih delov, ki ima prečni spojnik, ki je nameščen pod kotom na os, in je oslabljen z elastično blazinico, nameščeno med deli in elastično povezavo.Elastična povezava je izdelana v obliki paketa plošč, obrnjenih proti toku medija, spremenljive dolžine, ki se držijo lopatice in so v stiku z njenim zunanjim delom. Naprava je usmerjena na raven vodni tok. Uporabljeni stroji za proizvodnjo električne energije so lahko sinhroni in asinhroni.

V prikazanem na sl. 2 se tok tekočine iz krmilnega ventila 1 izmenično preusmerja v komori 2 in 3 in obratno.

riž. 2. Turbina v pretočni poti sifona

Rotacijsko gibanje tekočine v komorah povzroča nihanje zraka in njihovo prelivanje skozi cevovode 4 in 6 z aktiviranjem turbine 5 in z njo povezanega generatorja. Za izboljšanje učinkovitosti celotne naprave je nameščen v pretočni poti sifona. Predpogoj za nemoteno delovanje je tekoča tekočina, čista brez velikih frakcij. Za to namestitev je potrebno stojalo za smeti.

Plavajoča vodna turbina z močjo 16 kW (slika 3) je namenjena pretvarjanju kinetične energije toka v mehansko in nato v električno energijo. Turbina je podolgovat okrogel element iz lahkega (lažjega od vode) materiala s vijačnimi rebri na površini. Element je obešen na obeh straneh s palicami, ki prenašajo navor na generator.

sl. 3. Plavajoča vodna turbina

Hidravlična elektrarna (slika 4) je zasnovana za proizvodnjo električne energije prek mini generatorja, ki ga vrti neskončni pogonski jermen 1 z vodnimi vedri 2, nameščenimi na njem. Jermen 1 z vedri 2 je nameščen na okvirju 3, ki jih lahko prenašajo valovi. Okvir 3 je pritrjen na nosilec 4, na katerem se nahaja generator 5.

Žlice so nameščene na zunanji strani traku z odprtimi stranicami, obrnjenimi proti vodoravni smeri toka vode.Število žlic je določeno s pogojem za zagotavljanje vrtenja generatorja. Možna je različica uporabe naprave tipa "lestev" s pritrjenimi rezili.

riž. 4. Montaža traku in žlice

Naprava za izkoriščanje kinetične energije tokov je sestavljena iz navpičnih valjev, nameščenih v vodi na nasprotnih bregovih, na katere je nameščen valj (slika 5).

riž. 5. Postavitev mikro jezu

Rezila so nameščena med zgornjo in spodnjo osjo valja. Zaradi vpadnega kota med lopaticami in vektorjem hitrosti tekoča voda poganja valje v vrtenju, preko valja pa generator, ki proizvaja elektriko.

Naprava za uporabo energije tokov je sestavljena iz rotorja 1, ki se nahaja navpično v vodnem toku, z zgibnimi lopaticami 2 na zgornjem 1 in spodnjem 3 robu (slika 6). Zgornji rob 1 je povezan z generatorjem 4. Položaj lopatic 2 uravnava sam tok: pravokotno na sprednji tok in vzporedno z gibanjem navzgor.

riž. 6. Naprava, ki pretvarja energijo vodnega toka

Rokavna mikrohidroelektrarna 1 kW (MHES-1) je sestavljena iz turbine v obliki veveričjega kolesa 1, vodilne lopatice 2, gibkega cevovoda 3 s premerom 150 mm, sesalne naprave za vodo 4, a generator 5, krmilno enoto 6 in okvir 7 (slika 7).

riž. 7. Puša mikro hidroelektrarna 1 kW

Delovanje te MicroHE poteka na naslednji način: naprava za zajemanje vode 4 koncentrira hidravlični medij in skozi cevovod 3 zagotavlja višinsko razliko med zgornjim nivojem vode in delovno turbino 1, interakcija določenega tlaka hidravlične tekočine s turbino poganja slednjo v vrtenje.Navor turbine 1 se prenaša na električni generator.

Sifonska hidroelektrarna (sl. 8) se uporablja tam, kjer pride do padca hidravlične tekočine na višini 1,75 m od jezu ali kot posledica naravnih razmer.

riž. 8. Hidravlična enota sifona

Delovanje teh naprav je naslednje: prehod hidravlične tekočine skozi turbino 1 se dvigne skozi greben jezu, sl. 9 se navor prenaša skozi gred 2 in jermensko gonilo 3 na električni generator 4. Izrabljen tekoči medij vstopi v zadnjo vodo skozi raztegljiv vodni vod.

Nizkotlačna mikrohidroelektrarna (slika 9) deluje z nominalno višino stolpca tekočine najmanj H = 1,5 m. Ko se padec zmanjša, se izhodna moč zmanjša. Priporočena višina padca je 1,4-1,6 m.

riž. 9. Nizkotlačna hidroelektrarna

Načelo delovanja temelji na interakciji hidravlične tekočine s potencialno energijo, ki se pretvori v rotacijsko in nato v električno obliko. V sesalni napravi 1 tekočina vstopi v turbino 2, tekočina je predhodno vrtinčena in, ki zaradi padajoče tekočine prodira skozi odcepno cev, sodeluje z lopaticami turbine 2, ki pretvarja kinetično energijo tekočine v navor na gredi 3, nato na električni generator.

Teža nizkotlačne postaje je 16 kg z močjo P = 200 W. Propelerski poldirektni pretvornik hidroenergije je sestavljen iz tlačnega cevovoda 1, vodilne mreže 2, propelerske turbine 3, zaobljenega iztočnega kanala 4, navora prenosna gred 5 in električni generator 6 (slika 10).

riž. 10. Poldirektni pretvornik toka

Električna moč te zasnove je v območju 1-10 kW z višinsko razliko Nm = 2,2-5,7 m Poraba vode QH = 0,05-0,21 m 3m / s. Višinska razlika Nm = 2,2-5,7 m Hitrost vrtenja turbine bo wn = 1000 vrt/min.

Kapsulni hidravlični pretvornik na osnovi elektromotorja 2PEDV-22-219 (slika 11) deluje podobno kot prejšnja hidroelektrarna z višino H = 2,5-6,3 m in pretokom vode Q = 0,005-0,14 m 3 / s Električna moč 1-5 kW. Premer vodnih turbin je od 0,2 do 0,254 m Premer hidravličnega kolesa je Dk = 0,35-0,4 m.

riž. 11. Kapsulna mikrohidroelektrarna

Hidravlični pretvornik neposrednega toka (slika 12) je sestavljen iz propelerske turbine 1, vodilne mreže 2, gredi za prenos navora 3, električnega generatorja 4, izpušnega cevovoda 5. Deluje s pomočjo tlačnega cevovoda.

riž. 12. Hidravlični pretvornik neposrednega toka

Hidropretvornik (slika 13) je zasnovan za pretvorbo energije hitro premikajočega se tekočega medija v električno energijo.

riž. 13. Hidravlični pretvornik energije za hiter pretok vode

Sestavljen je iz propelerske turbine 1, ki se nahaja v kapsuli 2 in je nameščena na vodnih tokovih, imenovanih "hitri tokovi". Kapsula se nahaja v vodilni lopatici 4, ki je nameščena znotraj tekočega medija. Navor iz turbine se prenaša na gred 5 in nato na električni generator 6.