Hidroenergija, male HE – prezentacija - MINGORPoie.mingo.hr/UserDocsImages/Male HE...
Transcript of Hidroenergija, male HE – prezentacija - MINGORPoie.mingo.hr/UserDocsImages/Male HE...
Hidroenergija – male HEHidroenergija – male HEPotencijal i tehnologijaProf.dr.sc. Zdenko ŠimićFER [email protected]
SadržajSadržajSadržajSadržaj
• Uvod• Uvod• Potreba za mHE i stanje korištenja• Snaga i energija
– Hidrološka svojstva - vjerojatnosna krivulja protoka– Turbine
• Ekonomija• Utjecaj na okoliš• Zaključno• Zaključno• MHE u HR
Slik k MHEEnergijske tehnologije
• Slikom kroz MHE2Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
UvodUvodUvodUvod• Male HE imaju puno zajedničkog sa velikim HE• Početak korištenja MHE 1883
– Sj. Irska - 2 turbine ukupno skoro 40 kW uz pad od 10 m i – Brazil - 2 generatora ukupno 12 kW uz pad od 5 m
• 1895, Telluride, Clorado, SAD
Energijske tehnologije
Obnovljivi kapaciteti – bez velikih HEObnovljivi kapaciteti – bez velikih HEObnovljivi kapaciteti bez velikih HEObnovljivi kapaciteti bez velikih HE
Energijske tehnologije4Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Potreba za MHE i korištenje (2007)Potreba za MHE i korištenje (2007)Potreba za MHE i korištenje (2007)Potreba za MHE i korištenje (2007)• HE sa ukupno preko 1000 GW osiguravaju oko
17 % električne energije svijeta -> najvažniji OI!
• Malih HE ima preko 230 GW• Malih HE ima preko 230 GW– 1-2% proizv. el. en. usporedivo sa drugim "novim" OI
Energijske tehnologije
HE u EuropiHE u EuropiHE u EuropiHE u Europi• HE čine 80% OIE i 19% ukupne proizvodnje el.
(MHE 2 3%)en. (MHE ~2-3%)• Zrela tehnologija, ali još uvijek potencijal
– Vrlo mali pad, poboljšanja i renoviranje, višenamjenske itd.– Značajno neiskorišteno u mnogim zemljama
N k j l d l č k i i j– Nema znakova razvoja, malo dozvola, čak i za renoviranje
Energijske tehnologije6Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Male HE u Europi – male i velike HEMale HE u Europi – male i velike HE
2001 : production capacity [MW] France Greece Ireland Poland Portugal Switzerl
and
Traditionnal electricity 89 465 7 467 4 044 32 407 6 040
Large hydro 23 939 3 141 498 339 4 0131MW < SHP <10
MW* 1 549 45 27 185 290 757
SHP <1 MW 407 15 10 27Wind 153 276 138 29 179
Biomass 25 1 040 441Swiss SHP production capacity : Asean Center for Energy 'Overview of mini and small hydropower in Europe' J. Leckscheidt and T. Tjarokop p y gy y p p jPolish SHP production capacity (SHP < 5 MW in 2002): EC Baltic RE centre, Feb 2004Wind capacity : Energies renouvelables en europe les chiffres clé, 2003SHP capacity (other than Swiss and poland) : Esha's report on small hydropower statistics
Energijske tehnologije7Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
MHE u Europi - MHEMHE u Europi - MHEMHE u Europi MHEMHE u Europi MHE
Energijske tehnologije8Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
MHE u EU - Instalirani kapacitetiMHE u EU - Instalirani kapacitetiMHE u EU Instalirani kapacitetiMHE u EU Instalirani kapaciteti
Christine Lins ESHA IEA Small Hydro Workshop & Hydrovision 2008
Energijske tehnologije9
Christine Lins, ESHA, IEA Small Hydro Workshop & Hydrovision 2008
Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
MHE u Europi - PotencijalMHE u Europi - PotencijalMHE u Europi PotencijalMHE u Europi Potencijal
• 2004. EU-25 ima sa skoro 17000 MHE instalirano 11 GW
Š– Italija 21%, Francuska 17% i Španjolska 16%
• Smatra se da je u EU-15 iskorišteno preko 65% ekonomičnih potencijala MHE – oko 20 TWh/god. u EU-15 i
č– oko 27 TWh/god u novim članicama
Energijske tehnologije10Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
MHE u EU - DozvoleMHE u EU - DozvoleEU zemlja Vrijem potrebno za
dozvolu (god.)Grčka 3‐5 MHE u EU DozvoleMHE u EU Dozvole
Najmanje 12 mjeseci u
Španjolska 6‐10 Italija 4‐8 Portugal 9‐12
• Najmanje 12 mjeseci u Austriji do 12 godina u Portugalu
Danska Skoro nemoguće Francuska 6 Irska 1
Portugalu– Prosječno vrijeme je krače u ne-EU
zemljama
Nizozemska 10 Austrija 1 Finska 2‐15 Šzemljama
– Vrijeme je krače za renoviranje, ali ne uvijek
ž
Švedska 2‐7 Velika Britanija 5‐8 Švicarska 2‐5 Č šk 1 2• Posebno važno za korisnike
koncesija Češka 1‐2 Estonija 1‐2 Mađarska 1 Lit 1 5 3Litva 1.5‐3 Poljska 1‐8 Latvia 1.5 Slovača 2Christine Lins ESHA IEA Small Hydro Workshop
Energijske tehnologije
Slovača 2 Slovenija 2 Rumnjska 1
Christine Lins, ESHA, IEA Small Hydro Workshop & Hydrovision 2008 - Nema podataka za Belgiju,
Njemačku, Bugarsku i Tursku.
11Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Cijena izdavanja dozvoleCijena izdavanja dozvoleCijena izdavanja dozvoleCijena izdavanja dozvole
• Varira unutar svake zemlje• Varira unutar svake zemlje– Hidrologija; EIA; preliminarni projekt; dozvole za
vodu korištenje zemlje i gradnju; prava na zemlju;vodu, korištenje zemlje i gradnju; prava na zemlju; studija priključivanja na EES; upravljanje projektom i troškovi financiranjaj
• 10 do 30 k€• Nepovratno za odbijanje dozvole
• Problem više administracija (e-uprava)– Neusklađenost i nepoštivanje definiranih vremenskih
rokova– Otpor ribara i ekoloških udruga
Energijske tehnologije
– Nekonzistentni zahtjevi bez temelja u zakonu
12Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
MHE u SAD - Sažetak odobravanjaMHE u SAD - Sažetak odobravanjaMHE u SAD Sažetak odobravanjaMHE u SAD Sažetak odobravanja
Preliminary Verdant Pilot Conditional MMSStatue/ Authorization
PreliminaryPermit
VerdantExemption
Pilot License
ConditionalLicense
LicenseMMS Lease
Coast Zone Management Act N Y Y Y Y Y
Clean Water Act Section 404 N Y Y Y Y N
? ? ? ?Clean Water Act Section 401 N ? ? ? ? N
Rivers & Harbors Act Section 10 N Y N N N Y
NEPA N Y Y Y Y Y
Endangered Species Act N Y Y Y Y Y
Various Federal Fish/Migratory/ Mammal Laws
N Y Y Y Y Y
MMS L OCS N ? Y Y Y N
Energijske tehnologije13
MMS Lease on OCS N ? Y Y Y N
State Land Lease N Y Y Y Y N
Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Snaga i energija HESnaga i energija HESnaga i energija HESnaga i energija HE J mghW
][WhgmhgdtdmP
dtdW
gmaseni protok [kg/s]
dtdtvolumni protok [m3/s]
hgQhgVP
cAQ
S
W 1081.9 3 hQP
Snaga HE P=9,81 Qsi h [kW]
Vjerojatna energija W=8760 P [kWh]Vjerojatna energija W=8760 P [kWh]
Snaga male HESnaga male HESnaga male HESnaga male HE
ukupna efikasnost – 70-80% za male HEP = g Q H
ukupna efikasnost 70 80% za male HE
gustoća vode (1000 kg/m3)
g akceleracija gravitacije (9.81 m/s2)
Q t k ( 3/ )
Primjer:
P = 9,81*H*Q* [kW] Q protok (m3/s)
H neto pad (m) – uključuje gubitke
( = 50%)
Potrebna snaga: ~5 kW t b d kt Q H 1
p ( ) potreban produkt Q·H ~ 1 za
snagu ~ 5kW
Energijske tehnologije15Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Bernoullijeva jednadžbaBernoullijeva jednadžbaBernoullijeva jednadžbaBernoullijeva jednadžba
strujanja trenje- w .21
r02 konstwwcghp
r
p
spec. energija tlaka
2
c
gh spec. energija pol. (energija pol. )1
spec kinetička energija2c2
spec. kinetička energija
w spec. gubici energijer
Uobičajeni način pisanja jednadžbe strujanja u hidromehanici:
1 2 k thhp m .
22 konsthc
gh
gp
r
visina tlakavisina gubitaka
Energijske tehnologije16
visina tlaka
geodetska visinavisina brzine
Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Varijabilnost padalina kroz godinuVarijabilnost padalina kroz godinuVarijabilnost padalina kroz godinuVarijabilnost padalina kroz godinu
Energijske tehnologije17Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Varijabilnost protoka kroz godinuVarijabilnost protoka kroz godinuVarijabilnost protoka kroz godinuVarijabilnost protoka kroz godinu
Energijske tehnologije18
Srednji protok na raznim lokacijama rijeke Neckar za jednu godinuZdenko Šimić - Male hidroelektrane
Varijabilnost protoka kroz godinuVarijabilnost protoka kroz godinuVarijabilnost protoka kroz godinuVarijabilnost protoka kroz godinu
Energijske tehnologije19
Srednji mjesečni protok na raznim lokacijama u AustrijiZdenko Šimić - Male hidroelektrane
Varijabilnost protoka kroz godinuVarijabilnost protoka kroz godinu
Energijske tehnologije20Srednji mjesečni višegodišnji protok za Rockenau/Neckar i Maxau/Rhine
Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Hidrološka svojstvaHidrološka svojstvaHidrološka svojstvaHidrološka svojstva• količina vode koja pritječe u
vodotoke definira se kao:vodotoke definira se kao:
faktorotjecanja=voda u promatranom vodotoku
faktor otjecanja ide i do 0,95
faktor otjecanja=oborinsko područje količina padavina
j j ,
• mogućnost pretvorbe energije položaja vode ovisi o p jpoznavanju količine vode u vodotoku po iznosu i vremenu ( f( ) k(H=f(Q) – konsmupciona krivulja) Kretanje protoka za jedan vodotok
Energijske tehnologije
na jednom mjestu u nekoj godini
21Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Krivulja trajanja protoka (1)Krivulja trajanja protoka (1)j j j p ( )j j j p ( )
Q =f(t) krivulja trajanja protokaQT=f(t) - krivulja trajanja protokaQ [m3/s]
Qmax
Q=f(t) - krivulja protokaA BA+B
QQmint [mjeseci]
126
Energijske tehnologije
6
22Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Veličina izgradnje - QiVeličina izgradnje - Qii
• maksimalni protok koji može HE propustiti kroz postrojenje
Q [m3/s]
Q Q liči i d j
• iskoristivi volumen vode Vi
Qmax Qi - veličina izgradnje
V tdQi
Qi
dQ
0
• srednji iskoristivi protok
tQVt
Vsi
i
o
i 3154 106.
tQmin- stupanj iskorištenja
d
VV
i
A
Energijske tehnologije
tovodeVAg
23Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Primjer za malu HEPrimjer za malu HE
H 3 030
35
Hn = 3.0 m (ukupni 3.4m)
Qsr = 4.8 m3/s20
25
w m
3/s
= 75% (pretpostavljeno)
Za malu HE s turbinom instaliranog protoka 3 8 m3/s daje
10
15Flow
instaliranog protoka 3.8 m3/s daje snagu od 85 kW
0
5
Primjer za srednji dnevni protok
Energijske tehnologije24Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Protok i snagaProtok i snagaProtok i snagaProtok i snaga
Krivulja trajanja padaNazivni parametri
Krivuljatrajanja
protoka
Krivulja trajanjasnage
100 300200 365
Iskoristiv protok
Vrijeme u danima
Energijske tehnologije27
100 300200 365
Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Usporedba energije za 2 MW HEUsporedba energije za 2 MW HE
2500
2000
1500
W-d
ani Procjenjena
hidrologija
500
1000KW Mjerena hidrologija
0
500
1 21 41 61 81 101 121 141 161 181 201 221 241 261 281 301 321 341 361Dan u godini
Energijske tehnologije28
Charles D. D. Howard, P. Eng.
g
Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Usporedba turbinaUsporedba turbina
Područje rada turbina:
• Pelton
• Francis• Francis
• Kaplan
Energijske tehnologije29Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Usporedba turbinaUsporedba turbinaUsporedba turbinaUsporedba turbina
Energijske tehnologije31Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
T bi li d i t kT bi li d i t kTurbine za mali pad i protokTurbine za mali pad i protok
J d t i l• Jednostavni propeler - mala cijena, mala iskoristivost
• Poprečni protok - srednja cijena, velika iskoristivost
K l
Energijske tehnologije
• Kaplan – za male padove i velike protoke
32Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
P l i K lP l i K lPropeler i KaplanPropeler i Kaplan
Energijske tehnologije34Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Krivulja snage – poprečnaKrivulja snage – poprečnaKrivulja snage poprečna Krivulja snage poprečna
Energijske tehnologije35Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Vodenična kola i vodne pumpeVodenična kola i vodne pumpeVodenična kola i vodne pumpeVodenična kola i vodne pumpe
Energijske tehnologije36Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Gubitci u dovodnoj cijeviGubitci u dovodnoj cijeviGubitci u dovodnoj cijeviGubitci u dovodnoj cijevi
vlfh2
gD
fhg 2
L - duljina dovodaD - hidraulički promjer dovodap jv - prosječna brzina vodeg - akceleracija gravitacijef = 64/Re - koeficijent za laminarni ili turbulentni protok, određen vrstom dovoda (proizvođač)
Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Male hidroelektrane 37
Darcy-Weisbach
Procjena snage za predviđeni protokProcjena snage za predviđeni protokProcjena snage za predviđeni protokProcjena snage za predviđeni protok
“Assessmet Methods for Small-hydro Projects” IEA Technical Report 2000
Energijske tehnologije38
Assessmet Methods for Small-hydro Projects , IEA Technical Report, 2000.
Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Očekivana snagaOčekivana snagaOčekivana snagaOčekivana snaga
Energijske tehnologije39“Assessmet Methods for Small-hydro Projects”, IEA Technical Report, 2000.Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Od protoka do energijeOd protoka do energijeKrivulja trajanja
protokaEfikasnost turbine Krivulja opterećenja
Snaga HE
Krivulja trajanja snage
Količina i raspoloživost energije
Ukupno isporučena električna energija u
Ukupno iskorištena energija u otočnom
Energijske tehnologije40
mrežu radu
Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Karakteristike malih HEKarakteristike malih HEKarakteristike malih HEKarakteristike malih HE
Ključni faktori ekonomičnosti malih HE:
Veliki inicijalni troškovi
Dugi životni vijekg j
Velika pouzdanost i raspoloživost
Mali troškovi pogona
Autonomni pogonBuckfast Abbey, Devon, UK
Rad bez goriva
Mali utjecaj na okoliš!?
Energijske tehnologije41Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Posebni zahtjeviPosebni zahtjeviPosebni zahtjeviPosebni zahtjevi
1. Idejno rješenje2 U j ti đ j2. Uvjeti uređenja
prostora3 Građevinska dozvola3. Građevinska dozvola4. Ugovor o najmu5 Uporabna dozvola5. Uporabna dozvola6. Ugovor o isporuci el.
energijeenergije
Energijske tehnologije42Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Hidroelektrane (HE) - definicijaHidroelektrane (HE) - definicija
• HE su postrojenja u kojima se energija položaja vode l k čpretvara u električnu energiju
• HE se sastoji od objekata i dijelova koji služe za:
– skupljanje vode,
– odvođenje vodeodvođenje vode,
– pretvorbu energije položaja vode u mehaničku energijuenergiju,
– pretvorbu mehaničke u električnu energiju,
– transformaciju električne energije i
– razvod električke energije
Energijske tehnologije
g j
43Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Hidroelektrane - dijeloviHidroelektrane - dijelovijj
• brana ili pregrada• zahvat vode• dovod vode• vodna komora, ,
vodostan• tlačni cjevovod, j ,
kanal• strojarnicaj• odvod vode
Energijske tehnologije46Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
EkonomijaEkonomijaEkonomijaEkonomija
Pretpostavke:Tipično:€1500 - €4500/kW
10% diskontna stopa kroz 15 godina2500
Cijena investicije, cijena el. en. i isplativost
g
O&M do 4% investicije1500
2000
t £/k
W
Faktor opterećenja 60%
Prema tome investicija od
1000
1500
Cap
ital C
ost
Prema tome investicija od €165,000 (2000 €/kW) bila bi provediva uz 4.25 p/kWh0
500
3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7
Energijske tehnologije47
p/kWh
Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Godišnji troškovi - Primjer 300 kW HE
Average Annual Costs(2001 d ll )(2001 dollars)
Fees and overdraft interest $1,000Insurance $8,000Insurance $8,000Legal/accounting $2,000Property Taxes $3,000Provincial Capital Tax $4,000T l h $700Telephone $700Electricity $600Utility Maintenance Fee $1,200Water Rental Tax $3,700$ ,Maintenance/Misc. $6,000Contingency $4,800Total $35,000
Energijske tehnologije48Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
G diš j ij iG diš j ij iGodišnja energija i novacGodišnja energija i novac
26.000 €28.000 €30.000 €
Podatci za primjer male HE
16.000 €18.000 €20.000 €22.000 €24.000 €
Pretpostavke: PMaks = 85 kW
6 000 €8.000 €
10.000 €12.000 €14.000 €6.000 € PMaks. 85 kW
Qi = 3.85 m3/s
Rezervni protok = 0 5 m3/s
0 €2.000 €4.000 €6.000 €
Propeler Poprečna Kaplan
Rezervni protok = 0.5 m /s
Cijena 4.25 p/kWhp p p
Energijske tehnologijeObnovljivi izvori 4949Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Primjeri za mikro i malu HEPrimjeri za mikro i malu HEPrimjeri za mikro i malu HEPrimjeri za mikro i malu HE• Pad 2.5 m i
t k 2 3/• Pad 55 m i
protok 1 2 m3/sprotok 2 m3/s • Francis turbina
protok 1.2 m3/s (barem 9 mjeseci)
• Francis turbina• Asinhroni generator
42 kW
• Francis turbina• Asinhroni generator 2
x 245 kW• Godišnja energija
100 MWh
x 245 kW• Godišnja energija
1750 MWh100 MWh• Faktor snage 0.27
1750 MWh• Specifične investicije
1050 €/kW1050 €/kW
Energijske tehnologije50Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Cijena i veličina MHECijena i veličina MHECijena i veličina MHECijena i veličina MHE
Energijske tehnologije51Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Novi pristupi i rješenja bušenjeNovi pristupi i rješenja bušenjeNovi pristupi i rješenja - bušenjeNovi pristupi i rješenja - bušenje
Usmjereno bušenje pojednostavljuje izgradnju malih HE
Energijske tehnologije52Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Utjecaj na okolišUtjecaj na okolišUtjecaj na okolišUtjecaj na okoliš
Energijske tehnologije53Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Odlike malih hidroelektranaOdlike malih hidroelektranaOdlike malih hidroelektranaOdlike malih hidroelektrana Kao i kod velikih hidroelektrana: Smanjivanje potrošnje fosilnih goriva Zaštita od poplava Navodnjavanje
Sigurnost i pouzdanost opskrbe energijomSigurnost i pouzdanost opskrbe energijom Napajanje el. en. udaljenijih lokacija Nestalnost protoka (varijacije toka i male
akumulacije)j ) Sinkroni i asinkroni generatori (mogućnost
samostalnog rada – otočni pogon)
Energijske tehnologije
samostalnog rada – otočni pogon)
Zdenko Šimić - Male hidroelektrane 54
Pozicija male HE u EESPozicija male HE u EESPozicija male HE u EESPozicija male HE u EES• Utjecaj male HE ovisi o stanju
mreže na mjestu priključka• Utjecaj na gubitke, tokove
snaga, naponske prilike,mreže na mjestu priključka• Mreža je dimenzionirana za
radijalno napajanjekl d l k b l h
snaga, naponske prilike, pouzdanost (moguća potrebna pojačanja mreže)Povećavanje izobličenja• Prikladne za veliki broj ruralnih
mreža s malom potrošnjom:– Npr. 20 MWh/km2 (Lika)
• Povećavanje izobličenja napona zbog pojave viših harmonika te nestabilnosti p / ( )
prema 200 MWh/km2
(hrvatski prosjek)• Prikladne za loše naponske
napona• Potreba za promjenom
dimenzioniranja zaštite• Prikladne za loše naponske prilike na krajevima mreže
• Otočni rad doprinosi lokalnoj l ž l
dimenzioniranja zaštite• Proizvodnja el. en. iz. malih HE
je vrlo promjenjiva (vrlo mala akumulacija)raspoloživosti el. en. (vrlo mala akumulacija)
Energijske tehnologije55Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Male hidroelektrane u HR Male hidroelektrane u HR Male hidroelektrane u HR Male hidroelektrane u HR • 12,5 TWh ukupni tehnički potencijal HE
50% i k išt– 50% iskorišteno– 8% teh. Potencijal za mHE30 MW HE 2006 i l 0 11 TWh• 30 MW mHE 2006. proizvelo 0,11 TWh
• Projekcije strategije:– Do 2020. povećati korištenje mHE 2-4 puta– Iskoristiti do 40% tehničkog potencijala (1 TWh)
• Istraživanje, administracija i zakonodavstvo
Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Male hidroelektrane 56
ZaključnoZaključnoZaključnoZaključno
Male HE mogu dati ne veliki ali niti zanemariv• Male HE mogu dati ne veliki ali niti zanemariv doprinos proizvodnji el. en.P d šk i i i j l HE i iš k• Podrška i investiranje u male HE ima višestruke dugoročne koristi (globalno zatopljenje, i k b ij i k ij )sigurnost opskrbe energijom i ekonomija)
• Konstrukcija i ekonomičnost je vrlo specifična za svaku lokaciju (mala akumulacija i jednostavnija hidrologija)
• Manji negativni utjecaj na okoliš (npr. mala akumulacija), ali ovisno o stvarnoj primjeni (npr.
Energijske tehnologije
j ), j p j ( pminimalni protok koji se ne koristi)
57Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Zanimljivi podaci
DODATNODODATNOZanimljivi podaci
Energijske tehnologije58Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Alternativna rješenjaAlternativna rješenjaAlternativna rješenjaAlternativna rješenja• Analogno vjetroagregatima• P = CAv31/2• Voda ima 850x veću gustoćug• Turbine u slobodnom toku vode• Turbine za jako male padove• Turbine za jako male padove
Energijske tehnologije59Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
New Energy CorporationNew Energy CorporationNew Energy CorporationNew Energy Corporation
• Brzina vode od 1,5 do 4 m/s• Efikasnost 40-45 %• Snage od 5-200 kW• Promjenjiva brzina 50-90 rpm• Promjenjiva brzina 50-90 rpm• Problem početne brzine i
učvršćivanjaučvršćivanja
Energijske tehnologije60Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Gorlov Helical TurbineGorlov Helical TurbineGorlov Helical TurbineGorlov Helical Turbine
• Brzina vode od 1,5 do 4,5 m/s• Efikasnost 40-45 %• Snage od 1-360 kW• Bolja modularnost i efikasnost• Bolja modularnost i efikasnost
od turbina na bazi Darrieusrješenjarješenja
• Sama se pokrene
Energijske tehnologije61Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Verdant PowerVerdant PowerVerdant Power Verdant Power
• Brzina vode od 1,5 do 4 m/s
• Efikasnost 30-40 %• Snaga 35 kWSnaga 35 kW• Varijabilna brzina,
generator sgenerator s permanentnim magnetommagnetom
Energijske tehnologije62Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Ciklus vode – isparivanje, padaline, putovi i vrijemeCiklus vode – isparivanje, padaline, putovi i vrijeme
Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Male hidroelektrane 63Okoliš i održivi razvoj: Resursi 63
Padaline kroz godinu diljem svijetaPadaline kroz godinu diljem svijetaPadaline kroz godinu diljem svijetaPadaline kroz godinu diljem svijeta
Energijske tehnologije64Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
RETScreenTM
Energijske tehnologijeObnovljivi izvori 65“Assessmet Methods for Small-hydro Projects”, IEA Technical Report, 2000.65Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Usporedba turbinaUsporedba turbinaUsporedba turbinaUsporedba turbina
Padovi, protoci i turbine zai turbine za male HE s raznimraznim turbinama
Energijske tehnologije66Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Male hidroelektrane u HRMale hidroelektrane u HRMale hidroelektrane u HRMale hidroelektrane u HR• Definicija: instalirana snaga do 5 (10) MW• Prostorna disperziranost• Mali padovi u nepristupačnim i slabo p p p
naseljenim područjima• Tehnički iskoristivi energetski potencijal g p j
~180 MW
Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Male hidroelektrane 67
Stanje korištenja malih HE u HRStanje korištenja malih HE u HR• http://www.nn.hr/clanci/sluzbeno/2007/1082.htm• Na temelju članka 28. stavka 3. Zakona o energiji (»NarodneNa temelju članka 28. stavka 3. Zakona o energiji (»Narodne
novine«, br. 68/2001 i 177/2004), Vlada Republike Hrvatske je na sjednici održanoj 22. ožujka 2007. godine donijela
TARIFNI SUSTAV• TARIFNI SUSTAV• ZA PROIZVODNJU ELEKTRIČNE ENERGIJE IZ OBNOVLJIVIH
IZVORA ENERGIJE I KOGENERACIJE• II. POTICAJNA CIJENA ZA ISPORUČENU ELEKTRIČNU
ENERGIJU IZ POSTROJENJA KOJA KORISTE OBNOVLJIVE IZVORE ENERGIJE I KOGENERACIJUIZVORE ENERGIJE I KOGENERACIJUČlanak 3.
• Pravo na poticajnu cijenu stječe proizvođač električne energije koji koristi obnovljive izvore energije odnosno kogeneraciju za proizvodnju električneobnovljive izvore energije, odnosno kogeneraciju za proizvodnju električne energije pod uvjetom da je:1. ishodio rješenje o stjecanju statusa povlaštenog proizvođača električne energije sukladno članku 8 stavku 2 Zakona o tržištu električne energije te
Energijske tehnologije
energije sukladno članku 8. stavku 2. Zakona o tržištu električne energije te2. sklopio s operatorom tržišta ugovor o otkupu električne energije sukladno članku 30. stavku 1. podstavku 9. Zakona o tržištu električne energije.
68Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Stanje korištenja malih HE u HRStanje korištenja malih HE u HRStanje korištenja malih HE u HRStanje korištenja malih HE u HR
• Članak 4.• (1) Ovim Tarifnim sustavom se utvrđuju tarifne stavke i visine tarifnih stavki
(C) izražene u kn/kWh za isporučenu električnu energiju iz postrojenja koja koriste obnovljive izvore energije za sljedeće grupe postrojenja:koriste obnovljive izvore energije za sljedeće grupe postrojenja:1. Postrojenja priključena na distribucijsku mrežu koja koriste obnovljive izvore energije za proizvodnju električne energije instalirane električne snage do uključivo 1 MWj
• b. hidroelektrana 0,69 kn/kWh• 2. Postrojenja priključena na prijenosnu ili distribucijsku mrežu koja koriste
obnovljive izvore energije za proizvodnju električne energije instaliraneobnovljive izvore energije za proizvodnju električne energije instalirane električne snage veće od 1 MW
• a. hidroelektrane instalirane snage do uključivo 10 MW i ijenergija:
• - do uključivo 5000 MWh/ god. 0,69 kn/kWh• - više od 5000 MWh do uključivo 15000 MWh/god. 0,55 kn/kWh
Energijske tehnologije
• više od 5000 MWh do uključivo 15000 MWh/god. 0,55 kn/kWh• - više od 15000 MWh/ godini 0,42/kWh• h. elektrane na ostale OI (morski valovi, plima i oseka…) 0,50 69Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Stanje korištenja malih HE u HRStanje korištenja malih HE u HRStanje korištenja malih HE u HRStanje korištenja malih HE u HR
Z j d t lj i d j• Zanemarane pojednostavljenim vrednovanjem preko male snage/energije
• Iskustvo i zakonska regulativa ozbiljna prepreka• Relativno prema trendovima (Slovenija, p ( j ,
Austrija,...) vrlo slabo iskorišten potencijal malih HE
U vlasništvu HEPU vlasništvu HEP--a:a:20 (8) objekata20 (8) objekata37 (19) agregata37 (19) agregata
Energijske tehnologije70
37 (19) agregata37 (19) agregata68,265 (47,81) MW68,265 (47,81) MW
Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Finvest 1 i 2, Čabranka Mrežnica
Kupčina 6Orljava 7
Čabranka
Kupa
• Roški Slap – 2x886 kW, 6 GWh• Finvest 1 4x315 kW 3 6 GWh
Duga Resa12 objekata22 agregata4 9 MW • Finvest 1 – 4x315 kW, 3,6 GWh
• Finvest 2 – 30 kW, 0,14 GWh
Roški Slap
4,9 MW
Majdan
p
Privatne male hidroelektranePrivatne male hidroelektrane
Energijske tehnologije
hidroelektraneu pogonuhidroelektraneu pogonu 71Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Podaci za dvije male HE u HRPodaci za dvije male HE u HRPodaci za dvije male HE u HRPodaci za dvije male HE u HRRoški slap
1910 1998
Finvest• 1991• 1910., 1998.
• 18,3 m, 6 m3/s po turbini• 2 Osberger turbine
• 1991.• 55 m, 3 m3/s po turbini• 4 Cink turbine• 2 Osberger turbine
• 2 sinkrona gen. 1130 kVA, (0,82)
• 4 Cink turbine• 4 asinkrona gen. 315 kW
(0,82)č ž
, ( , )• Odvojene sabirnice, 10 kV• Realno ostvariva snaga
670 (630) kW (dovodni
• Priključena na mrežu 20 kV
• Godišnji prosjek 3 600670 (630) kW (dovodni kanal)
• Godišnji prosjek 6 GWh
Godišnji prosjek 3 600 MWh
• Za razliku od Roškog slapa ima stalnu posaduslapa ima stalnu posadu
Energijske tehnologije72Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Male hidroelektrane u HR-Male hidroelektrane u HR-potencijalpotencijal
Instaliranasnage
Broj poteza Broj poteza (%)
Instal. snaga (MW)
Instal. snagasnage
(MW)(%) snaga (MW) snaga
(%)
5 - 1,5 20 3 50 291,5 - 1,0 17 2 22 121,0 - 0,5 42 6 29 160,5 - 0,1 296 42 56 31
Manje od 0,1 324 47 21 12UKUPNO 699 100 177 100
Energijske tehnologije73Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Pilot Pilot projekti malih HEprojekti malih HE
Energijske tehnologije74
* Preuzeto od dr.sc. H. Bašić
Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Istraživanje potencijalnih lokacija HR
Istraživanje potencijalnih lokacija HRu HRu HR
• Od 77 lokacija isključeno je:j j j 33 – prostorno planska ograničenja 18 - zaštita okoliša i kulturna baština 18 - zaštita okoliša i kulturna baština dvije lokacije su spojene u jednu novim
j š jrješenjem
• Preostalo 25 lokacijaj• 72 -> 32 MW 25 -> 7,8 MW
Energijske tehnologije75Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Troškovi investicije i pogonski troškoviTroškovi investicije i pogonski troškoviTroškovi investicije i pogonski troškovi za male HETroškovi investicije i pogonski troškovi za male HE
• Širok raspon troškova od preko 0,5 M$/MWp p , $/do više milijuna US dolara po MW instaliranesnageg
• Za neke male HE u pogonu u HRt šk i d 1 3 d 2 5troškovi pogona su od 1,3 do 2,5€/MWh/
Energijske tehnologije76Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Slikom kroz malu HESlikom kroz malu HESlikom kroz malu HESlikom kroz malu HE
Zahvat vode –zgrada, slika sa 1600 m n.v.
Energijske tehnologije77
Izvor: A. Ajanović, Intrade energija d.o.o. , Sarajevo
Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Cijevi
Materijali:Materijali:- čelik,- drugi materijali.
Gradnja:nadzemno
Zahvat vode Zahvat vode --zamrznutzamrznut
- nadzemno,- podzemno.
Energijske tehnologije79Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Čelična Vareni spojcijev u kanalu
S j jSpajanje varenjem
Energijske tehnologije80Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
li j GGRP cijevi-
Instaliranje GRP cijevi
jutvrđivanje materijala
Pokriveno
oko cijevi
Energijske tehnologije81Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Priprema cementiranja GRP cijeviGRP-cijevi
Instalirano GRP-koljeno
Energijske tehnologije82Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Betonski izlaz iz difdifuzora
Betoniranje podloge za generatorza generator
Energijske tehnologije83Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Francis turbinaFrancis turbina
Reguliranje ulaza vode
Instaliranje turbine
Energijske tehnologije84Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Radno kolo Ulaz u turbinu sa zaobilaskomRadno kolo
Energijske tehnologije85Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
P l biPelton turbina
Lopatice u obliku žlice
Radno kolo na osovini
Energijske tehnologije86Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Mehanizam za reguliranje vode na ulazu u turbinu
Energijske tehnologije87Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Instaliranje turbine u Instaliranje regulatora jstrojarnici
j gispred turbine
Energijske tehnologije88Zdenko Šimić - Male hidroelektrane
Generator
Instaliranje generatoraInstaliranje generatora u strojarnici
Energijske tehnologije89Zdenko Šimić - Male hidroelektrane