utorak, 1. ožujka 2011.

HCOIE osnove HIDROELEKTRANA



HRVATSKI CENTAR OBNOVLJIVIH IZVORA ENERGIJE


HIDROELEKTRANE

Energija vodenih tokova potječe od nekoliko izvora. Sunčeva je energija uzrok kretanja vode u prirodi, što daje energiju vodotokova (rijeka i potoka) i valova, koja se stoljećima koristila za dobivanje mehaničkog rada u vodenicama, a danas se najćešće koristi za dobivanje električne energije u hidroelektranama raznih izvedbi. Za razliku od toga, morske mijene, koje se mogu iskorištavati u hidroelektranama smještenim na prikladnim mjestima, potječu od gravitacijskih sila planeta

Pod pojmom energije vodenih tokova , odnosno jednostavnije hidroenergije , (eng. water power, njem. Wasserkraft) obuhvaćene su sve mogućnosti za dobivanje energije iz strujanja vode u prirodi:
◦iz kopnenih vodotokova (rijeka, potoka, kanala i sl)
◦iz morskih mijena: plime i oseke
◦iz morskih valova.

Kopneni vodotokovi potječu od kruženja vode u prirodi pa njihova energija, zapravo, potječe od Sunčeve. Morski valovi, barem oni koji su uzrokovani vremenskim prilikama zbog čega su prilično pravilni i mogu se iskorištavati, također potječu od Sunčeve energije. Osim njih, postoje još i valovi koji nastaju zbog djelovanja Zemljine kore, primjerice vulkana ili potresa, ali zbog stohastičke prirode i redovito razornog djelovanja nisu prikladni za korištenje. Za razliku od njih, energija morskih mijena potječe od gravitacijskog djelovanja nebeskih tijela, točnije od međudjelovanja Mjeseca i Zemlje.

Prva povijesno zabilježena primjena energija kopnenih vodotokova za dobivanje mehaničkog rada potječe iz 500. godine prije Krista, iako su se vodeni tokovi za promet koristili i mnogo ranije. Snaga protjecanja vode koristila se za dobivanje mehaničkog rada u vodenicama koje su pokretale mlinove, pre?e, kovačnice, pilane i razne druge pogone, a od posljednjih desetljeća 19. stoljeća koristi se i za dobivanje električne energije. Prva hidroelektrana na svijetu izgrađena je 1876. godine u Bavarskoj i služila je za opskrbu obližnjeg velika?kog dvorca električnom energijom.

Energija morskih mijena prikladna je za iskorištavanje samo tamo gdje postoje velike razlike razine mora u vrijeme plime i oseke, što je uglavnom slučaj na obalama oceana. Primjerice, na obalama Normandije (zapadna Francuska) ta razlika iznosi čak 10 m. Ipak, primjena energije morskih mijena zabilježena je još u srednjem vijeku, u brojnim mlinovima na engleskim, francuskim i španjolskim obalama Atlanskog oceana. U blizini jednog takvog mlina na ušću rijeke La Rance u Francuskoj je 1966. godine podignuta prva hidroelektrana na plimu i oseku na svijetu.

Energija morskih valova se sve do posljednjih desetljeća dvadesetoga stoljeća nije koristila za dobivanje energije (osim za promet, naravno), a danas ih u svijetu (najviše Japanu, Norveškoj i Velikoj Britaniji) ima već nekoliko. Neke od njih su po svojoj izvedbi, zapravo, vjetroelektrane jer u njima pod utjecajem valova u posebno izvedenim kanalima dolazi do velikog strujanja zraka koje pokreće vjetroturbinu.

Kada se govori o energiji kopnenih vodotokova u smislu obnovljivih izvora uglavnom se podrazumijevaju samo hidroelektrane malih učina (do 5, odnosno do 10 MW), a ne i sve hidroelektrane (čiji se učin kreće čak do 12,6 GW - HE Itaipu na rijeci Parani u Južnoj Americi). Osnovni je razlog tome pojam ‘održivosti', odnosno ostvarenja najmanjeg mogućeg utjecaja na okoliš, što je usko povezano s pojmom obnovljivih izvora. Kod velikih je hidroelektrana utjecaj na okoliš vrlo velik jer redovito dolazi do značajnih promjena krajolika zbog potapanja čitavih dolina pa i naselja (najnoviji je primjer projekt Tri doline u Kini), velikih emisija metana (od truljenja potopljenih biljaka), lokalnih promjena klime zbog velikih količina vode itd. Za razliku od toga, utjecaj na okoliš malih hidroelektrana je bitno manji jer se nerijetko mogu dobro uklopiti u krajolik (npr. iskorištavanjem postojećih hidroenergetskih sustava, napuštenih mlinova i sl), mala je potrošnja energije za njihovu izgradnju (kumulativna emisija), cijeli sustav nije velik itd.


HIDROELEKTRANE
Hidroelektrane (HE, eng. hydro power plants, njem. Wasserkraftwerke) su postrojenja u kojima se potencijalna energija vode najprije pretvara u kinetičku energiju njezinog strujanja,a potom u mehaničku energiju vrtnje vratila turbine te, konačno, u električnu energiju u generatoru. Hidroelektranu u širem smislu čine i sve građevine i postrojenja koje služe za prikupljanje (akumuliranje), dovođenje i odvođenje vode (brana, zahvati, dovodni i odvodni kanali, cjevovodi itd), pretvorbu energije (turbine, generatori), transformaciju i razvod električne energije (rasklopna postrojenja, dalekovodi) te za smještaj i upravljanje cijelim sustavom (strojarnica i sl).

Hidroelektrane se mogu podijeliti prema njihovom smještaju, padu vodotoka, načinu korištenja vode, volumenu akumulacijskog bazena, smještaju strojarnice, ulozi u elektroenergetskom sustavu, snazi itd.

Prema smještaju samih postrojenja, odnosno prema vodenom toku čiju energiju iskorištavaju, hidroelektrane mogu biti:
◦"klasične", na kopnenim vodotokovima: rijekama, potocima, kanalima i sl.
◦na morske valove
◦na morske mijene: plimu i oseku.

Prema padu vodotoka, odnosno visinskoj razlici između zahvata i ispusta vode (klasične) hidroelektrane se mogu podijeliti na:
◦niskotlačne, s padom do 25 m
◦srednjotlačne, s padom između 25 i 200 m
◦visokotlačne, s padom većim od 200 m.

Prema načinu korištenja vode, odnosno regulacije protoka hidroelektrane se dijele na:
◦protočne, kod kojih se snaga vode se iskorištava kako ona dotječe
◦akumulacijske, kod kojih se dio vode prikuplja (akumulira) kako bi se mogao koristiti kada je potrebnije
◦crpno-akumulacijske ili reverzibilne, kod kojih se dio vode koji nije potreban pomoću viška struje u sustavu crpi na veću visinu, odakle se pušta kada je potrebnije.

Prema načinu punjenja, odnosno veličini akumulacijskog bazena hidroelektrane mogu biti:
◦s dnevnom akumulacijom, kod kojih se akumulacija puni po noći, a prazni po danu
◦sa sezonskom akumulacijom, kod kojih se akumulacija puni tijekom kišnog, a prazni tijekom sušnog razdoblja godine
◦s godišnjom akumulacijom, kod kojih se akumulacija puni tijekom kišnih, a prazni tijekom sušnih godina.

Prema udaljenosti strojarnice od brane hidroektrane se dijele na:
◦pribranske, čija je strojarnica smještena neposredno uz branu, najčešće podno nje
◦derivacijske, čija je strojarnica smještena podalje od brane.

Prema smještaju strojarnice hidroektrane se dijele na:
◦nadzemne, kod kojih je strojarnica smještena iznad razine tla
◦podzemne, kod kojih je strojarnica smještena ispod razine tla.

Prema njihovoj ulozi u elektroenergetskom sustavu hidroelektrane se mogu podijeliti na:
◦temeljne, koje rade cijelo vrijeme ili većinu vremena
◦vršne, koje se uključuju kada se za to pokaže potreba, npr. za pokrivanje vršne potrošnje.

Prema instaliranoj snazi (učinu) hidroelektrane mogu biti:
◦velike
◦male.

Razlika između velikih i malih hidroelektrana, odnosno donji i gornji granični iznosi snage u cijelom svijetu pri tome nisu jednoznačno određeni pa se, na primjer, mogu kretati od 5 kW (u Kini) do 30 MW (SAD-u), dok se kod nas malom smatra HE snage između 50 i 5000 kW. Također valja reći da u nekim zemljama postoji i dodatna podjela hidroelektrana malih snaga na mikro, mini i male hidroelektrane.



Svi dijelovi koji su pri tome u neposrednom doticaju s vodom, odnosno služe za njezino prikupljanje, dovođenje i odvođenje te pretvorbu njezine energije nazivaju se zajediničkim imenom hidrotehnički sustav.

Brana ili pregrada (eng. dam, njem. Sperre) osnovni je dio hidrotehničkog sustava pa i cijelog postrojenja HE (nerijetko se cijelo hidroenergetsko postrojenje jednostavno naziva ‘branom') i ima trostruku ulogu:
◦skretanje vode s prirodnog toka prema zahvatu
◦povišenje razine vode kako bi se povećao pad
◦ostvarenje akumulacije.

S obzirom na visinu, brane mogu biti visoke i niske, a s obzirom na izradu masivne (npr. betonske) ili nasute (npr. zemljane, kamene). Niske se brane nazivaju i pragovima, što je čest slučaj kod malih vodotokova, odnosno kod malih hidroelektrana. Zahvat vode prima i usmjerava vodu zadržanu u akumulaciji prema dovodu, odnosno turbini. Može se izvesti na površini vode ili ispod nje. Kada je pregrada niska i razina vode gotovo konstantna izvodi se na površini, dok se ispod površine i to na najnižoj mogućoj razini izvodi u slučaju kada se razina vode tijekom godine značajno mijenja. Prolaz vode kroz zahvat se regulira zapornicama.

Dovod vode je dio hidrotehničkog sustava koji spaja zahvat s vodostanom, odnosno s vodenom komorom. Ovisno o izgledu okolnog tla i pogonskim zahtjevima, može biti:
◦otvoren (kanal)
◦zatvoren (tunel), koji može biti gravitacijski ili tlačni.

Gravitacijski tunel nije posve ispunjen vodom pa za promjenu protoka vode valja regulirati zahvat, dok kod tlačnog tunela voda ispunjava cijeli poprečni presjek i za promjenu protoka ne treba utjecati na zahvat. S gledišta elastičnosti pogona (mogućnosti odgovaranja na promjene u elektroenergetskom sustavu) tlačni su kanali povoljniji jer bolje mogu pratiti promjenu opterećenja.

Vodostan ili vodena komora predstavlja zadnji dio dovoda, a služi za odgovaranje na promjene opterećenja. Kada je dovod izveden kao gravitacijski tunel, mora imati odgovarajući volumen kako se u njemu mogle pohraniti veće količine vode, a kada je tunel tlačni, njegove dimenzije moraju biti takve da tlak u dovodu ne poraste preko dopuštene granice ili da razina vode ne padne ispod visine ulaza u tlačni cjevovod.

Tlačni cjevovod dovodi vodu od vodostana do turbina. Izrađuje se o čelika ili betona (kod manjih padova), a prema smještaju može biti na površini ili u tunelu. Na ulazu u njega obvezno se nalazi zaporni organ kojim se sprječava daljnje protjecanje vode u slučaju pucanja cijevi. Ispred glavnog zapornog organa redovito se postavlja i pomoćni, koji omogućava bilo kakve radove na glavnom bez potrebe za pražnjenjem sustava. Obilazni cjevovod je smješten na početku tlačnog i služi za njegovo postupno punjenje te za izjednačavanje tlaka ispred i iza zapornog organa.

Vodene turbine ili hidroturbine predstavljaju središnji dio sustava jer služe za pretvaranje kinetičke energije strujanja vode u mehaničku energiju vrtnje vratila turbine, odnosno generatora. Ovisno o načinu prijenosa energije vodotoka na njih turbine mogu biti:
◦impulsne
◦reakcijske koje mogu biti radijalne i aksijalne.

Turbine se često dijele i prema izvedbi, u pravilu prema imenu konstruktora ili proizvođača pa postoje Francisove, Peltonove, Kaplanove, Bankijeve, Ossbergerove itd.

Sustav zaštite od hidrauličkog udara služi za sprječavanje povećanja tlaka preko dopuštene granice, odnosno vodenog (hidrauličkog) udara u tlačnom cjevovodu. Visina tlaka pri tome ovisi o vremenu potrebnom za zatvaranje zapora na dnu cjevovoda.

Generator je uređaj u kojem se mehanička energija vrtnje vratila pretvara u električnu. Može biti postavljen okomito (kod velikih hidroelektrana) ili vodoravno (kod manjih ili kada su dvije turbine spojene na jedan generator). Kod crpno-akumulacijskih hidroelektrana uz turbinu i generator se na istom vratilu nalazi i crpka pa generator može raditi i kao motor.

Strojarnica je građevina u kojoj su smještene turbine, vratila, generatori te svi ppotrebni upravljački i razni pomoćni uređaji. Može biti izgrađena na otvorenom, kao samostojeća zgrada ili ukopana, u tunelu.

Rasklopno postrojenje predstavlja vezu hidroelektrane i elektroenergetskog sustava. Izvodi se u neposrednoj blizini strojarnice, a tek iznimno (ako je to uvjetovano okolnim tlom) dalje od nje.

Odvod vode je završni dio hidrotehničkog sustava, a može biti izveden kao kanal ili kao tunel. Služi za vraćanje vode iskorištene u turbini natrag u korito vodotoka ili za dovod vode do zahvata sljedeće elektrane.

HRVATSKI CENTAR OBNOVLJIVIH IZVORA ENERGIJE ( HCOIE )

2 komentara:

  1. *Hrvatski centar obnovljivih izvora energije potiče korištenje alternativnih sustava za opskrbu energijom u zgradarstvu, te gradnji obiteljskih kuća, razvija tržište novih niskoenergetskih objekata i modernizira sektor već postojećih zgrada , te doprinosi ukupnom smanjenju potrošne energije i zaštiti okoliša

    *Cilj udruženja je osim imformiranja javnosti i obrazovanja stručnjaka, potaknuti sve sudionike u gradnji na međusobnu suradnju kako bi se povečao broj objekata koji ostvaruju prednosti energetski učinkovite gradnje i povečavanje broja investicija u obnovljive izvore energije

    *Zbog rasta cijena energije i energenata potrebno je poznavati svoje energetske mogučnosti korištenja energije, troškova iste , te biti u stanju njome upravljati

    *Stvorena je infrastruktura za realizaciju projekata korištenjem obnovljivih izvora energije u zgradama i privatnim objektima , kako u novogradnji ,tako i u rekonstrukciji postoječih

    *Korištenjem obnovljivih izvora energije utječe se na smanjenje potrošnje svih oblika energije, ugodniji i kvalitetniji boravak u objektima za život i poslovanje, te doprinosi zaštiti okoliša i smanjenju emisije štetnih plinova, dugoročno je isplativo ulaganje za dobrobit svih nas

    *U sklopu projekta Hrvatskog centra obnovljivih izvora energije, koji ima i službenu podršku U.S. GREEN BUILDING COUNCIL-a, EE COALITION-a, GREEN EUROPEAN FOUNDATION-a, ANNA LINDH FOUNDATION-a, NACIONALNE ZAKLADE ZA RAZVOJ CIVILNOG DRUŠTVA , organizirati će se seminari i radionice koji će sudionicima ponuditi proširenje stečenog znanja iz područja zelene gradnje i implementiranje proizvoda koji smanjuju energetsku ovisnost o skupim energentimai njihovim velikim sustavima

    *Tijekom seminara biti će organizirana predavanja koja će izlagati vodeća imena iz industrije obnovljivih izvora energije, brojni znanstvenici i vodeći ljudi institucija iz Hrvatske i inozemstva kojima je svima "ZELENA ENERGIJA" zajednički predznak

    *Implementacija novih informacija biti će prikazana u praksi ,koja će se realizirati kroz praktične instrukcije, te E-LEARNING module, za što postoji veliki interes kod građevinskih tvrtki kao i kod krajnjih potrošača/korisnika

    *U konačnici, osim znanstveno- tehničkih prednosi , udruženje pridonosi značajnom napretku u primjeni obnovnjivih izvora energije , promjeni uvriježenog načina razmišljanja koje koči širu primjenu alternativnih izvora energije pri izgradnji i rekonstrukciji objekata

    HRVATSKI CENTAR OBNOVLJIVIH IZVORA ENERGIJE ( HCOIE )


    Željko Serdar
    Voditelj udruženja
    solarserdar@gmail.com
    Centrala: Tehnička služba:
    Tel./Fax. +385 1 387 39 79 Mob. +385 91 511 47 42
    Mob. +385 91 547 50 49 www.solar-serdar.com
    ZAGREB - ZADAR - DUBROVNIK - ČAKOVEC

    CROATIAN CENTER of RENEWABLE ENERGY SOURCES ( CCRES )

    OdgovoriIzbriši
  2. MAIN GOALS FOR 2011

    Much like in the previous years, in 2010 we continued to work on the strengthening of our image and visibility and to cooperate with both individuals and organizations from all tree sectors - civil, business and public.

    The project which undoubtedly marked our last years activity was CCRES - CROATIAN CENTER of RENEWABLE ENERGY SOURCES.A long-term goal of the CCRES project was to achieve sustainable development and environmental protection by increasing the use of RENEWABLE ENERGY SOURCES.

    As part of their contribution to the realization of that goal , the CRECSS partners provided financial support ,whit their help we manage to organize forums and training for interested renewable energy community.

    In addition to that , we organized public presentations and performances at various fairs which were aimed at raising the citizens level of awareness and interest for this field, and we also organized other activities related to the education and the raising of awareness concerning renewable energy sources.

    One of CRECSS main goals is to create a network and entice cooperation between all parties interested in issues concerning sustainable development, especially in the field of energetics.Therefore, CCRES is always ready to cooperate with all similar and complementary organizations.

    We continued our years-long work on blogs and many portals about Renewable Energy.In accordance with the new trends on the internet and with the fast development of social networks, a CCRES fan page was created on Facebook and the number of its fans keeps increasing.

    In 2011 we will continue to work on education and raising of awareness concerning Renewable Energy Sources.All materials are permanently available online, on

    http://solarserdar.blogspot.com/

    http://solarserdar.wordpress.com/

    For additional information, you can check out CCRES web page ,

    blogs, Facebook fan page,or contact us via e-mail:

    solarserdar@gmail.com
    solarserdar@yahoo.com

    phone or in person.

    CROATIAN RENEWABLE ENERGY CENTER SOLAR SERDAR (CRECSS)

    Željko Serdar
    Head of business association

    OdgovoriIzbriši