Cum de a planifica un proiect Mini Hydro Power

Cum de a planifica un proiect Mini Hydro Power

componentele schemei

Figura 1 prezintă principalele componente ale unei scheme micro-hidro run-of-the-river. Acest tip de schemă nu necesită stocare de apă, ci deviază o parte din apă din râu care este canalizat de-a lungul unei văi înainte de a fi aruncat în turbină printr-un penstock. În Figura 1, turbina acționează un generator care furnizează energie electrică pentru un atelier. Linia de transmisie poate fi extinsă la un sat local pentru a furniza energie internă pentru iluminat și alte utilizări.

Figura 1: dispunerea unei scheme microhidrocentrale tipice

există diverse alte configurații care pot fi utilizate în funcție de condițiile topografice și hidrologice, dar toate adoptă același principiu general.

►Mergi sus

apă în wați

pentru a determina potențialul de putere al apei care curge într-un râu sau pârâu, este necesar să se determine atât debitul apei, cât și capul prin care apa poate fi făcută să cadă. Debitul este cantitatea de apă care curge peste un punct într-un timp dat. Unitățile tipice de debit sunt litri pe secundă sau metri cubi pe secundă. Capul este înălțimea verticală, în metri, de la turbină până la punctul în care apa intră în conducta de admisie sau penstock.

puterea potențială poate fi calculată ca: P = G * Q * H * feff
exemplu:o locație cu un cap de 10 metri, debit de 300 litri / sec (= 0,3 m3/s) va avea o putere potențială de 15 kW electricitate:
10m/S2 * 0.3m3/s * 10m * 0,5 = 15m5/S3

= 15m5/s3 * 1000 kg/m3 (densitatea apei)
= 15000 J /s
= 15000 W
= 15kw

putere în kW (P); debitul în m3/s (Q); capul în m (H); constanta gravitațională = 9,81 m / s2 (g); factorul de eficiență (feff) => 0.4 – 0.7 *

*turbinele mici de apă rareori au o eficiență mai bună de 80%. Eficiența generatoarelor de ~ 90% și puterea se vor pierde, de asemenea, în conducta care transportă apa către turbină, din cauza pierderilor de frecare. Un ghid dur utilizat pentru sisteme mici de câțiva kW este de a lua eficiența globală ca aproximativ 50%. Astfel, puterea teoretică trebuie înmulțită cu 0,50 pentru o cifră mai realistă

dacă o mașină funcționează în alte condiții decât sarcina completă sau fluxul complet, atunci trebuie luate în considerare alte ineficiențe semnificative. Caracteristicile fluxului parțial și ale sarcinii parțiale ale echipamentului trebuie cunoscute pentru a evalua performanța în aceste condiții. Este întotdeauna de preferat să rulați toate echipamentele la debitul nominal de proiectare și la condițiile de încărcare, dar nu este întotdeauna practic sau posibil acolo unde debitul râului fluctuează pe tot parcursul anului sau unde modelele zilnice de încărcare variază considerabil.

în funcție de cerințele de utilizare finală ale puterii generate, ieșirea din arborele turbinei poate fi utilizată direct ca putere mecanică sau turbina poate fi conectată la un generator electric pentru a produce energie electrică. Pentru multe aplicații industriale rurale, puterea arborelui este potrivită

(pentru prelucrarea alimentelor, cum ar fi măcinarea sau extracția uleiului, gaterul, atelierul de tâmplărie, echipamentele miniere la scară mică etc.), dar multe aplicații necesită conversia la energie electrică. Pentru aplicațiile interne este preferată energia electrică.

acest lucru poate fi furnizat fie:

• direct la domiciliu printr-un mic sistem de distribuție electrică sau,
• pot fi furnizate prin intermediul unor baterii care sunt returnate periodic la casa de putere pentru reîncărcare – acest sistem este comun în cazul în care costul de electrificare directă este prohibitiv din cauza locuințelor împrăștiate (și, prin urmare, un sistem de distribuție scump),

în cazul în care se utilizează un generator, se produce în mod normal curent alternativ (a.c.). Puterea Singlephase este satisfăcătoare pentru instalațiile mici de până la 20KW, dar dincolo de aceasta, puterea în 3 faze este utilizată pentru a reduce pierderile de transmisie și pentru a fi potrivită pentru motoarele electrice mai mari. O sursă de alimentare a. C.trebuie menținută la o constantă de 50 sau 60 de cicluri/secundă pentru funcționarea fiabilă a oricărui echipament electric care utilizează sursa de alimentare. Această frecvență este determinată de viteza turbinei care trebuie să fie guvernată foarte precis.

►Mergi sus

condiții adecvate pentru Microhidrocentrale

cele mai bune zone geografice pentru exploatarea hidroenergiei la scară mică sunt cele în care curg râuri abrupte pe tot parcursul anului, de exemplu, zonele de deal ale țărilor cu precipitații ridicate pe tot parcursul anului sau marile lanțuri muntoase și poalele lor, cum ar fi Anzii și Himalaya. Insulele cu climă marină umedă, cum ar fi Insulele Caraibe, Filipine și Indonezia sunt, de asemenea, potrivite. Turbinele cu cap mic au fost dezvoltate pentru exploatarea la scară mică a râurilor unde există un cap mic, dar un debit suficient pentru a furniza o putere adecvată.

pentru a evalua adecvarea unui sit potențial, trebuie să se cunoască hidrologia sitului și să se efectueze o anchetă a sitului, pentru a determina datele reale despre debit și cap. Informațiile hidrologice pot fi obținute de la Departamentul de meteorologie sau irigații condus de obicei de guvernul național. Aceste date oferă o imagine generală bună a modelelor anuale de ploaie și a fluctuațiilor probabile ale precipitațiilor și, prin urmare, a modelelor de flux. Sondajul site-ului oferă informații mai detaliate despre condițiile site-ului pentru a permite calcularea puterii și începerea lucrărilor de proiectare. Datele privind debitul ar trebui colectate pe o perioadă de cel puțin un an întreg, dacă este posibil, astfel încât să se stabilească fluctuația debitului râului în diferitele anotimpuri. Există multe metode pentru efectuarea măsurătorilor de debit și cap și acestea pot fi găsite în textele relevante.

►Mergi sus

turbine

o turbină transformă energia din apa care cade în puterea arborelui. Există diferite tipuri de turbine care pot fi clasificate într-unul din mai multe moduri. Alegerea turbinei va depinde în principal de capul de presiune disponibil și de debitul de proiectare pentru instalația hidroenergetică propusă. După cum se arată în tabelul 2 de mai jos, turbinele sunt în general împărțite în trei grupe; cap înalt, mediu și scăzut și în două categorii: impuls și reacție.

Tabelul 2: clasificarea tipurilor de turbine:

diferența dintre impuls și reacție poate fi explicată pur și simplu afirmând că turbinele de impuls transformă energia cinetică a unui jet de apă în aer în mișcare prin lovirea găleților sau paletelor turbinei – nu există o reducere a presiunii, deoarece presiunea apei este atmosferică pe ambele părți ale rotorului. Lamele unei turbine de reacție, pe de altă parte, sunt complet scufundate în fluxul de apă, iar impulsul unghiular și liniar al apei este transformat în puterea arborelui – presiunea apei care părăsește alergătorul este redusă la atmosferică sau mai mică.

►Mergi sus

factor de sarcină

factorul de sarcină este cantitatea de putere utilizată împărțită la cantitatea de putere disponibilă dacă turbina ar fi utilizată continuu. Spre deosebire de tehnologiile care se bazează pe surse de combustibil costisitoare, combustibilul pentru generarea hidroenergetică este gratuit și, prin urmare, instalația devine mai rentabilă dacă funcționează pentru un procent ridicat din timp. Dacă turbina este utilizată numai pentru iluminatul casnic seara, atunci factorul de plante va fi foarte scăzut. Dacă turbina furnizează energie pentru industria rurală în timpul zilei, satisface cererea internă în timpul serii și poate pompează apa pentru irigații seara, atunci factorul de plante va fi ridicat.

este foarte important să se asigure un factor ridicat al instalației pentru ca schema să fie eficientă din punctul de vedere al costurilor și acest lucru ar trebui luat în considerare în timpul etapei de planificare. Multe scheme utilizează o sarcină de descărcare( împreună cu un controler electronic de sarcină – a se vedea mai jos), care este efectiv o cerere de energie cu prioritate redusă, care poate accepta surplusul de energie atunci când se produce un exces, de exemplu încălzirea apei, încălzitoarele de stocare sau aragazele de stocare.

regulatoarele de control al sarcinii

turbinele de apă, cum ar fi motoarele pe benzină sau diesel, vor varia în funcție de viteză pe măsură ce sarcina este aplicată sau ușurată. Deși nu este o problemă atât de mare cu mașinile care utilizează puterea directă a arborelui, această variație a vitezei va afecta grav atât frecvența, cât și ieșirea de tensiune de la un generator. În mod tradițional, regulatoarele de viteză hidraulice sau mecanice complexe au modificat debitul pe măsură ce sarcina a variat, dar mai recent a fost dezvoltat un controler electronic de sarcină (ELC) care a sporit simplitatea și fiabilitatea seturilor moderne de micro-hidro. ELC previne variațiile de viteză prin adăugarea sau scăderea continuă a unei sarcini artificiale, astfel încât, de fapt, turbina funcționează permanent sub sarcină maximă. Un alt beneficiu este că ELC nu are piese în mișcare, este foarte fiabil și practic nu necesită întreținere. Apariția controlului electronic al sarcinii a permis introducerea unor turbine simple și eficiente, cu mai multe jeturi, care nu mai sunt împovărate de regulatoare hidraulice scumpe.

olfactiv Mergi sus