Kleine waterkrachtcentrales - soorten en projecten

Waterkrachtcentrales zijn een reeks componenten die met elkaar zijn verbonden en dienen om energie (kinetische en potentiële) om te zetten in elektrische energie of vice versa.

Volgens de bestaande classificatie zijn dat de kleintjes waterkrachtcentrales (HPP) vermogen tot 10-15 MW, inclusief:

• kleine waterkrachtcentrales - van 1 tot 10 MW.

• mini-waterkrachtcentrales — van 0,1 tot 1 MW.

• micro-waterkrachtcentrale — met een capaciteit tot 0,1 MW.

Stroming en verval spelen een doorslaggevende rol in de capaciteit van een waterkrachtcentrale. Debiet en druk worden geregeld met behulp van een watertoevoer die vooraf is verzameld in het bovenste deel van het water. Hoe meer water in de tank, hoe hoger het waterdrukniveau en dus de opvoerhoogte.

De bron van het waterkrachtpotentieel dat in waterkracht wordt gebruikt, zijn grote, middelgrote en kleine rivieren, irrigatie- en watervoorzieningssystemen, hellingafvoer van gletsjers en permanente sneeuw.HPP's verschillen voornamelijk van elkaar in de manier waarop ze druk creëren, de mate van stromingsregeling, het type geïnstalleerde hoofdapparatuur, de complexiteit van het gebruik van de waterstroom (enkelvoudig of multifunctioneel), enz.

Kleine waterkrachtcentrales (kleine waterkrachtcentrales) spelen een bijzonder belangrijke rol bij het leveren van elektriciteit aan autonome verbruikers die ver van hoogspanningslijnen liggen. Het artikel bespreekt veelvoorkomende projecten die de energie van kleine stroompjes gebruiken.

De instellingen voor het gebruik van de huidige omgeving worden getoond in Fig. 1 een. Het werkt als volgt. Wanneer de verticale schoepen 1 worden beïnvloed door het stromende medium, ontstaat er een hydrodynamische kracht die de ballastranden aandrijft. Via de kinematische verbinding 3 brengt de steun het koppel over op de generatoras, terwijl de generator zelf stationair blijft. Deze waterkrachtcentrale werkt op laaggelegen waterlopen waarvan de omvang en energie bepalend zijn voor de capaciteit.

Rijst. 1. Bedieningsschema's van een platte waterkrachtcentrale: a) platte waterkrachtcentrale, b) b) waterkrachtcentrale.

De waterkrachtcentrale (fig. 1, b) gebruikt tijdens het bewegen de energie van de vloeistof door middel van de waaier 6. De waaier 1 bevat een as en daarop geplaatste schoepen. De installatie is gemonteerd op een frame 7 dat op pontons 6 is bevestigd. De bladen, loodrecht op de richting van de waterstroom gericht, veranderen hun oriëntatie op de stroom met behulp van het wiel 4.

Een van de bladen is gemaakt van een composiet van in elkaar grijpende binnen- en buitendelen, met een dwarsverbindingsstuk onder een hoek met de as, en wordt verzwakt door een elastisch kussen dat tussen de delen is geplaatst en een elastische verbinding.De elastische verbinding wordt gemaakt in de vorm van een pakket platen gericht naar de stroom van het medium, van variabele lengte, hechtend aan het mes en in contact met het buitenste deel ervan. Het apparaat is gericht op een vlakke waterstroom. Toegepaste stroomopwekkingsmachines kunnen van het synchroon en asynchrone type zijn.

In de getoonde afb. 2 wordt de vloeistofstroom van regelklep 1 afwisselend naar kamer 2 en 3 geleid en vice versa.

Rijst. 2. Turbine in het stromingstraject van de sifon

De roterende beweging van de vloeistof in de kamers veroorzaakt luchtoscillaties en hun overstroming door pijpleidingen 4 en 6 met de activering van de turbine 5 en de daarmee verbonden generator. Om de efficiëntie van het hele apparaat te verbeteren, wordt het in het stroompad van de sifon geïnstalleerd. De voorwaarden voor een probleemloze werking zijn stromende vloeistof, schoon zonder grote fracties. Voor deze installatie is een afvalrek vereist.

Een drijvende waterturbine met een vermogen van 16 kW (fig. 3) is ontworpen om de kinetische energie van de stroming om te zetten in mechanische en vervolgens in elektrische energie. De turbine is een langwerpig cirkelvormig element gemaakt van licht (lichter dan water) materiaal met spiraalvormige vinnen op het oppervlak. Het element is aan beide zijden opgehangen aan stangen die het koppel doorgeven aan de generator.

Afb. 3. Drijvende waterturbine

De waterkrachtcentrale (fig. 4) is ontworpen om elektriciteit op te wekken door middel van een minigenerator, die in rotatie wordt aangedreven door een eindloze aandrijfriem 1 met daarop geplaatste wateremmers 2. Een riem 1 met emmers 2 is op een frame gemonteerd 3 geschikt om op golven te worden gedragen. Frame 3 is bevestigd aan een steun 4 waarop de generator 5 is geplaatst.

De emmers bevinden zich aan de buitenzijde van de band met de open zijden gericht naar de horizontale richting van de waterstroom.Het aantal emmers wordt bepaald door de voorwaarde om de rotatie van de generator te waarborgen. Een variant van het gebruik van een apparaat van het type "ladder" met bevestigde messen is mogelijk.

Rijst. 4. Montage van band en bak

Het apparaat voor het gebruik van de kinetische energie van de stromen bestaat uit verticale cilinders die zich in het water op tegenoverliggende oevers bevinden, waarop een rol is geplaatst (fig. 5).

Rijst. 5. Installatie van een microdam

De messen zijn gemonteerd tussen de boven- en onderas van de wals. Door de invalshoek tussen de schoepen en de snelheidsvector drijft het stromende water de cilinders in rotatie aan, en via de rol een generator die elektriciteit opwekt.

Het apparaat voor het gebruik van de energie van de stromingen bestaat uit een waaier 1 die verticaal in de waterstroom is geplaatst, met scharnierende schoepen 2 aan de bovenste 1 en onderste 3 randen (Fig. 6). De bovenrand 1 is aangesloten op de generator 4. De stand van de schoepen 2 wordt door de stroming zelf geregeld: loodrecht op de voorstroming en evenwijdig aan de stroomopwaartse beweging.

Rijst. 6. Een apparaat dat de energie van de waterstroom omzet

De sleeve micro-waterkrachtcentrale 1 kW (MHES-1) bestaat uit een turbine in de vorm van een eekhoornwiel 1, een geleideschoep 2, een flexibele pijpleiding 3 met een diameter van 150 mm, een wateraanzuiginrichting 4 , een generator 5, een besturingseenheid 6 en frame 7 (fig. 7).

Rijst. 7. Bus micro waterkracht 1 kW

De werking van deze MicroHPP wordt als volgt uitgevoerd: het waterinlaatapparaat 4 concentreert het hydraulische medium en zorgt via de pijpleiding 3 voor een hoogteverschil tussen het bovenste waterniveau en de werkende turbine 1, de interactie van een bepaalde druk van de hydraulische vloeistof met de turbine drijft de laatste in rotatie.Het koppel van de turbine 1 wordt overgebracht op de elektrische generator.

Een waterkrachtcentrale met sifon (Fig. 8) wordt gebruikt wanneer er een druppel hydraulische vloeistof is op een hoogte van 1,75 m van de dam of als gevolg van natuurlijke omstandigheden.

Rijst. 8. Hydraulische unit overhevelen

De werking van deze installaties is als volgt: de doorgang van hydraulische vloeistof door de turbine 1 stijgt door de top van de dam, fig. 9, wordt het koppel via de as 2 en het riemtandwiel 3 overgebracht naar de elektrische generator 4. Het verbruikte vloeibare medium komt het achterwater binnen via de uitzettende waterleiding.

Een lagedruk micro-waterkrachtinstallatie (fig. 9) werkt met een nominale opvoerhoogte van de vloeistofkolom van minimaal H = 1,5 m. Naarmate de droop afneemt, neemt het uitgangsvermogen af. De aanbevolen valhoogte is 1,4-1,6 m.

Rijst. 9. Lagedruk waterkrachtcentrale

Het werkingsprincipe is gebaseerd op de interactie van hydraulische vloeistof met potentiële energie, omgezet in roterende en vervolgens in elektrische vorm. In de zuiginrichting 1 komt de vloeistof de turbine 2 binnen, de vloeistof wordt vooraf gevortexd en, door de aftakleiding verder te penetreren vanwege de vallende vloeistof, interageert met de bladen van de turbine 2, zet de kinetische energie van de vloeistof om in een koppel op de as 3, dan naar de elektrische generator.

Het gewicht van het lagedrukstation is 16 kg met een vermogen P = 200 W. De propeller semi-directe waterkrachtomvormer bestaat uit een drukleiding 1, een geleidingsrooster 2, een propellerturbine 3, een afgerond uitlaatkanaal 4, een koppel transmissieas 5 en elektrische generator 6 (fig. 10).

Rijst. 10. Semi-directe stroomomzetter

Het elektrisch vermogen van dit ontwerp ligt in het bereik van 1-10 kW met een hoogteverschil Nm = 2,2-5,7 m. Waterverbruik QH = 0,05-0,21 m 3m / s. Het hoogteverschil Nm = 2,2-5,7 m. De rotatiesnelheid van de turbine is wn = 1000 tpm.

De capsule-hydraulische omzetter op basis van de 2PEDV-22-219 elektromotor (Fig. 11) werkt op dezelfde manier als de vorige waterkrachtcentrale met een opvoerhoogte H = 2,5-6,3 m en een waterstroomsnelheid Q = 0,005-0,14 m 3 / s Elektrisch vermogen 1-5 kW. De diameter van de waterturbines is van 0,2 tot 0,254 m. De diameter van het hydraulische wiel is Dk = 0,35-0,4 m.

Rijst. 11. Capsule micro-waterkrachtcentrale

De hydraulische omzetter met directe stroom (Fig. 12) bestaat uit een propellerturbine 1, een geleidingsrooster 2, een koppeloverbrengingsas 3, een elektrische generator 4, een uitlaatpijpleiding 5. Het werkt met behulp van een drukleiding.

Rijst. 12. Hydraulische omvormer met directe stroom

De hydroconverter (fig. 13) is ontworpen om de energie van een snelbewegend vloeibaar medium om te zetten in elektrische energie.

Rijst. 13. Hydraulische energie-omzetter voor snelle waterstroom

Het bestaat uit een propellerturbine 1, die zich in een capsule 2 bevindt, en is geïnstalleerd op waterstromingen die «snelle stromingen» worden genoemd. De capsule bevindt zich in de geleideschoep 4, die in het vloeibare medium is gemonteerd. Het koppel van de turbine wordt overgebracht op de as 5 en vervolgens op de elektrische generator 6.