5/24/2018 8.Hidroenergija

1/6

7.0.HIDORENERGIJAHidroenergija odnosno energija vode je jedan od

najznaajnijih obnovljivih izvora energije prevenstvenozbog svoje konkurentnosti sa fosilnim gorivima i

nuklearnoj energiji.

Suneva energija dopire do Zemljine povrine izazivajuiisparavanje vode, zemljita i biljaka, ime se uzrokujepodizanje vode: posljedica je energija poloaja vode

(potencijalna) i energija kretanja vode (kinetika).

Energija poloaja vode je poetni oblik energije vode uprirodi koji se moe iskoristiti u tehnikim sistemima zapretvaranje.

Termin hidroenergija je najee ogranien stvaranjemsnage dobijene na osovini, usljed pada vode.

Tada se ta snaga koristi direktno za mehanike svrhe iliveoma esto za proizvodnju elektrine energije.

Osnovni nain upotrebe je: pretvaranje energijepoloaja vode (potencijalna u akumulacijama) i kinetikeenergije vode (protone) u mehaniku energiju proticanjemkroz vodene turbine, a zatim najee u elektrinu ugeneratorima.

Proizvedena mehanika energija pokree generator kojije povezan sa osovinom turbine.

Snaga dobijena na ovaj nain je data:

Snaga= W.Q.H. wati

gdje je

W= specifina teina vode, N/m3Q= stopa protoka vode, m3/sek

H= visina pada, mtr

= efikasnost pretvaranja potencijalne energije u

7.1. Hidroenergija kroz istoriju Voda je najrasprostranjenija tvar u prirodi, najvitalniji

izvor za ovjeanstvo i osnovni uslov za opstanak svih ivihbia na planeti.

Ljudsko tijelo moe da izdri nekoliko sedmica bez

hrane ali bez vode moe samo nekoliko dana.

Poznato je da je oko tri etvrtine povrine na Zemljiprekriveno vodom i procjenjuje se da je ukupna koliinavode na zemaljskoj kugli oko 1,4 milijarde km3 (1,4 x 1021

litara).

Prvi put se iskoritavanje energije vode spominjeakprije 2000 godina u staroj Grkoj i Egiptu, gdje su vodenitokovi bili povezani sa mlinskim kamenom da bi samljeniito.

Kasnije ti isti vodeni tokovi su bili povezani saosnovnom opremom kao to su strug, testere i razboj da bi

se proizvodio namjetaj i tkanine.

5/24/2018 8.Hidroenergija

2/6

7.1. Hidroenergija kroz istoriju Vodena snaga je otvorila novu eru 1876. godine, kada

je u Bavarskoj izgraena prva hidroelektrana na svijetu asluila je za snabdijevanje elektrinom energijom dvoracvelikaa, koji se nalazio u blizini.

Prvu pravu hidroelektranu je izgradio Amerikanac

Forbes na Nijagarinim vodopadima, i ona je putena u

pogon 1895. godine ali je grad Buffalo elektrinu energiju izte elektrane dobio poetkom 1896 godine kada je izgraendalekovod.

Koritenje hidroenergetskog potencijala u BiH poinje1899. godine kada je izgraena prva hidroelektrana (HE)Elektrobosna" na rijeci Plivi snage 7 MW, tada najvea uEvropi.

Koritenje hidroenergije ima svoja ogranienja tj.

hidroenergija se ne moe koristiti jednakim intenzitetomcijele godine.

7.2. Procesi u prirodi7.2.1. Padavine

Padavine mogu da se definiu kao ukupna kondenzacija

vlage koja dopire do zemljine povrine u bilo kojem obliku.

Tu se podrazumijevaju svi oblici kie, leda, snijega, grada

ili susnjeice.

Da bi dolo do formiranja padavine, moraju se ispuniti

sljedei uslovi: Mora postojati dovoljan izvor vlage

Vazduh sa vodenom parom se mora kondenzovati u

kapljice vode

Kapljice vode moraju dovoljno narasti da bi mogle

padati na zemlju.

Padavine se mjere u centimetrima vode za odreenu zonui tokom odreenog perioda (najee jedna godina).

7.2.2. Isparavanje Pod isparavanjem podrazumijevamo pretvaranje vode

iz tenog ili vrstog stanja u gasovito i njegovu difuziju uatmosferu. Inae se isparavanje smatra jednim od kljunihprocesa u hidrolokom ciklusu.

Da bi dolo do isparavanja potrebno je da se ispune

odreeni uslovi: Da ima dovoljno vlage

Da postoji izvor toplotne energije

Da je ostvarena razlika u vlanosti izmeu povrinesa koje voda isparava i atmosfere

Proces isparavanja

7.2.3. Podzemne vode Podzemne vode su sve vode koje se nalaze ispod

povrine terena u ma kom vidu i ma kom agregatnom

stanju.

Ova voda moe biti slobodna ili gravitaciona tj. vezana

za estice stijena kao kapilarna, opnena, higroskopna.

Podzemna voda moe biti kao tena, vrsta u vidu ledai gasovita u vidu vodene pare.

U Zemljinoj kori podzemna voda moe se nai u tenomstanju i do 14 km dubine.

Podzemna voda je znaajna za vodosnabdevanjestanovnitva.

Poslednjih godina podzemne vode se sve viezagauju. Takoe podzemne vode rastvaraju materije(minerale) od kojih se sastoji zemljina kora.

5/24/2018 8.Hidroenergija

3/6

7.2.4. Povrinski procesi Ova vrsta procesa podrazumijeva sve padavine kojedospijevaju na povrinu zemlje, preraspodjeljuju se i kreuse prema okeanima.

Dio ovih padavina koje otiu po povrini ili podzemnimputem do vodotoka naziva se oticanje ili oticaj.

Oticaj stie do povrinskih voda, bilo da se radi o jezeru

ili rijeci, povrinsikm ili podzemnim putem.

7.3. Turbine Maine na hidraulini pogon koje troenjem energijevodenih tokova, proizvode rotaciju mehanikim radomnazivaju se turbinama.

Poetak rada, razliitih tipova turbina koje se trenutnokoriste, se razlikuje prema obliku energije koju koriste za

pokretanje.

Najea podjela turbina je, prema njihovim osobinama:

1. Prema nainu pretvaranja vodene energije:

akcijske ( Peltonova i Bankijeva)

reakcijske (Frensisova i Kaplanova)

2. Prema smijeru toka vode:

radialne (Fransisova),

aksialne (Kaplanova),

diagonalne,

tangencialne (Peltonova);

7.2. Procesi u prirodi3. Prema poziciji osovine:

ver tikalne

horizontalne

kose

Osim ove podjele, izbor turbine zavisi i od mnogo drugih

razliitih kriterija kao to je nain odravanja, troak iosjetljivost turbine, pa sve do materijala od kojih je

napravljena.

7.3.1. Peltonova turbina Peltonova turbina je turbina slobodnog protoka (mlaza).

Ovu turbinu je konstruisao Amerikanac Lester Allan

Pelton 1878. godine.

Obino se proizvodi sa jednom ili vie mlaznica a sobzirom da je to impulsna maina, radi na principu drugog

Njutnovog zakona, pretvarajui energiju iz mlaza ili fluida.

Potencijalna energija vode postaje kinetika energijakroz ubrizga i kontrolnu iglu koja upravlja i dovodi vodenimlaz na lopatice pokretnog toka.

One rade usljed aproksimativnog atmosferskog

pritiska.

Prema tome, nia granica neto visine,H

, je pogoenapod uticajem mlaza na lopatice na pokretni toak.

U Paltonovim turbinama koje su opremljene sa

ubrizgavaima i pokretnim tokovima velikog prenika,neophodno je daleko kompleksnije razumijevanje

5/24/2018 8.Hidroenergija

4/6

Peltonova turbina7.3.2. Francisove turbine

Primjenu Francisovih turbina karatkerie veliki stepen

iskoristivosti kapacitetana naroito u malim elektranamagdje se raspon djelovanja kree od 3 do 150 mtr v isine i100 ltr/s protoka vode.

Kod ovog tipa turbina, provodni dio s lopaticama

okruuje toak. Francisova turbina u svom provodnomdijelu samo djelimino pretvara potencijalnu energiju ukinetiku tako da sa odreenim nadpritiskom dospijeva uobrtno kolo (toak) i njemu predaje svoju energiju.

Francisova turbina se najeeugrauje u hidroelektrane naplaninskim i nizinskim rijekama.

7.3.3. Kaplanova (propelerna) turbina Ovu turbinu je konstruisaoeh Kaplan u Brnu 1912.godine.

Kaplanove turbine se ugrauju u hidroelektrane ijipadovi vodenih tokova iznose oko 70 mtr.

Kod ove vrste turbina razlikuju se tri osnovna elementa:

protoni trakt, obrtno Kaplanovo kolo i ureaji za regulaciju.

Osnovna razlika Kaplanove turbine u odnosu na venavedene turbine je u obrnom kolu.

Kaplanovo obrtno kolo se sastoji od turbinske glave na

kojoj su ugraene lopatice koje se pomijeraju oko svojeosovine na jednu i drugu stranu, ime se poveava ismanjuje presjek protoka.

Ono to je karakteristino za pokretanje lopaticaobrtnog kola je da sinhronizovano otvaraju i zatvaraju sa

lopaticama sprovodnog kola.

Kaplanova turbina

5/24/2018 8.Hidroenergija

5/6

7.4. Hidroelektrane 7.4.1. Izraunavanje snage hidroelektrane Voda prilikom svog toka posjeduje tri oblika energije;

kinetiku energiju usljed svoje brzine, energiju pritiska zbogsvog pritiska i potencijalnu energiju usljed svoje visine.

Kinetika energija = , Nm/kg vode

Energija pritiska = , Nm/kg vode

Potencijalna energije = , Nm/kg vode.

gdje je

V = brzina toka u m/s

p = pritisak u N/m2

= gustina vode kg/m3H= visina nivoa vode

7.5. Tipovi hidroelektrana Postoje tri osnovne vrste hidroelektrana:

1. protone (Run-of-river plant),2. akumulacione (Storage hydroelectric plant) i

3. reverzibilne (Pumped-storage Plants) hidroelektrane.

Po definicij iprotone hidroelektrane su one koje

iskoritavaju prirodni protok vode odnosno nemaju uzvodnu

akumulaciju ili se njihova akumulacija moe isprazniti za

manje od dva sata rada kod nazivne snage.

To znai da se kinetika energija vode koristi skoro

direktno za pokretanje turbina. Takve hidroelektrane je najjednostavnije izvesti, ali

veoma zavise o trenutnom protoku vode.

7.5.1. Protone hidroelektrane

Princip rada protone hidroelektrane

5/24/2018 8.Hidroenergija

6/6

7.5.2. Akumulacione hidroelektrane Akumulacione hidroelektrane su najei naindobijanja elektrine energije iz energije vode.

Hidroelektrane ovog tipa se snabdijevaju sa vodom koja

se skladiti u velikim akumulacijama i postavljaju se u dnu

brane koja je izgraena preko rijeke.

Funkcija akumulacije je da deponuje viak vodenog

toka za vrijeme kinih dana a sa druge strane da dopuni za

vrijeme sua.

Obezbijeen tok za stvaranje hidroenergije je dalekopouzdaniji sa akumulacionim planom u odnosu na protoni.

Problemi nastaju u ljetnim mjesecima kad prirodni dotok

postane premali za funkcionisanje elektrane.

U tom sluaju se brana mora zatvoriti i potrebno jeodravati nivo vode koja je bioloki minimum.

Presjek akumulacione hidroelektrane

7.5.3. Reverzibilna hidroelektrana Reverzibilni tip hidroelektrana je tip koji iskoritava tok

vode iz akumulacionog rezervoara na viem nivou prema

akumulaciji na niem nivou.

Gornji rezervoar (koji se veomaesto nazivaakumulacija) i donji rezervoar (koji se esto nazivakompenzacioni) mogu da se sagrade obezbjeivanjemodgovarajue konstrukcije preko rijeke.

Za vr ijeme najveeg dotoka, voda iz akumulacije se crpida bi pokrenula reverzibilnu turbinu.

Osloboena voda se skuplja u kompenzacionom jezeru.

U vrijeme van pica, reverzibilne jedinice se

obezbjeuju sa vikom elektrine energije u elektromreiime se zatim pumpa dio vode iz kompenzacionog jezeranazad u akumulaciono jezero.

Reverzibilna hidroelektrana