Petites centrals hidroelèctriques - tipus i projectes

Les centrals hidroelèctriques són un conjunt de components que estan interconnectats i serveixen per convertir l'energia (cinètica i potencial) en energia elèctrica o viceversa.

Segons la classificació existent, els petits ho són centrals hidroelèctriques (HPP) potència de fins a 10-15 MW, incloent:

• petites centrals hidroelèctriques: d'1 a 10 MW.

• minicentrals hidroelèctriques — de 0,1 a 1 MW.

• microcentral hidroelèctrica — amb una capacitat de fins a 0,1 MW.

El cabal i la cabal juguen un paper decisiu en la capacitat d'una central hidroelèctrica. El cabal i la pressió es regulen mitjançant un subministrament d'aigua preacumulat a la part superior de l'aigua. Com més aigua al dipòsit, més alt serà el nivell d'aigua a pressió i, en conseqüència, el capçal.

La font del potencial hidroelèctric utilitzat en l'energia hidroelèctrica són els rius grans, mitjans i petits, els sistemes de reg i subministrament d'aigua, l'escorrentia de vessants de les glaceres i la neu permanent.Les HPP es diferencien principalment entre si per la manera de crear pressió, el grau de regulació del cabal, el tipus d'equip principal instal·lat, la complexitat d'utilitzar el cabal d'aigua (únic o multifuncional), etc.

Les petites centrals hidroelèctriques (petites centrals hidroelèctriques) tenen un paper especialment important en el subministrament d'electricitat a consumidors autònoms dispersos lluny de les línies elèctriques. L'article parla de projectes comuns que utilitzen l'energia de petits rierols.

La configuració per utilitzar l'entorn actual es mostra a la Fig. 1 a. Funciona de la següent manera. Quan les pales verticals 1 són influenciades pel medi que flueix, es produeix una força hidrodinàmica que impulsa les vores de llast. A través de l'enllaç cinemàtic 3, el suport transmet el parell a l'eix del generador, mentre que el propi generador roman estacionari. Aquesta central hidroelèctrica funciona en cursos d'aigua de terra baixa la mida i l'energia dels quals en determinen la capacitat.

Arròs. 1. Esquemes de funcionament d'una central hidroelèctrica plana: a) central hidroelèctrica plana, b) b) central hidroelèctrica.

La central hidroelèctrica (Fig. 1, b), mentre es mou, aprofita l'energia del líquid mitjançant l'impulsor 6. L'impulsor 1 conté un eix i unes pales situades sobre ell. La instal·lació està muntada sobre un bastidor 7 fixat a pontons 6. Les pales, inclinades perpendicularment a la direcció del flux d'aigua, canvien la seva orientació al flux amb l'ajuda de la roda 4.

Una de les fulles està feta d'un compost de parts interiors i exteriors entrellaçades, amb un connector transversal situat en angle respecte a l'eix, i està debilitat per un coixinet elàstic col·locat entre les peces i una connexió elàstica.La connexió elàstica es realitza en forma d'un paquet de plaques enfrontades al flux del medi, de longitud variable, adherides a la fulla i en contacte amb la seva part exterior. El dispositiu està orientat a un flux d'aigua pla. Les màquines generadores d'energia aplicades poden ser de tipus síncron i asíncron.

En el que es mostra a la fig. 2, el flux de fluid de la vàlvula de control 1 es desvia alternativament a les cambres 2 i 3 i viceversa.

Arròs. 2. Turbina en el recorregut del flux del sifó

El moviment de rotació del líquid a les cambres provoca oscil·lacions de l'aire i el seu desbordament per les canonades 4 i 6 amb l'activació de la turbina 5 i del generador connectat a ella. Per millorar l'eficiència de tot el dispositiu, s'instal·la al recorregut del flux del sifó. Els requisits previs per a un funcionament sense problemes són líquid que flueix, net i sense grans fraccions. Per a aquesta instal·lació cal un bastidor d'escombraries.

Una turbina d'aigua flotant amb una potència de 16 kW (Fig. 3) està dissenyada per convertir l'energia cinètica del flux en energia mecànica i després en energia elèctrica. La turbina és un element circular allargat fet de material lleuger (més lleuger que l'aigua) amb aletes helicoïdals a la superfície. L'element està suspès a banda i banda per unes varetes que transmeten el parell al generador.

Fig. 3. Turbina d'aigua flotant

La central hidràulica (Fig. 4) està dissenyada per generar electricitat a través d'un minigenerador, que és accionat en rotació per una corretja de transmissió sense fi 1 amb galledes d'aigua 2 situades sobre ella. 3 capaços de ser transportats per ones . El marc 3 està unit a un suport 4 sobre el qual es troba el generador 5.

Les galledes es troben a l'exterior del cinturó amb els costats oberts mirant a la direcció horitzontal del flux d'aigua.El nombre de galledes ve determinat per la condició per garantir la rotació del generador. És possible una variant d'utilitzar un dispositiu de tipus "escala" amb fulles acoblades.

Arròs. 4. Muntatge de cinturó i galleda

El dispositiu d'aprofitament de l'energia cinètica dels fluxos consta de cilindres verticals situats a l'aigua en marges oposats, sobre els quals es col·loca un corró (Fig. 5).

Arròs. 5. Instal·lació d'una micro presa

Les fulles es munten entre l'eix superior i inferior del corró. A causa de l'angle d'atac entre les pales i el vector velocitat, l'aigua que flueix impulsa els cilindres en rotació, i a través del corró, un generador que genera electricitat.

El dispositiu d'aprofitament de l'energia dels fluxos consta d'un impulsor 1 situat verticalment en el flux d'aigua, amb paletes articulades 2 a les llandes 1 superior i 3 inferior (Fig. 6). La vora superior 1 està connectada al generador 4. La posició de les pales 2 està regulada pel propi cabal: perpendicular al flux frontal i paral·lel al moviment aigües amunt.

Arròs. 6. Un aparell que converteix l'energia del flux d'aigua

La central microhidroelèctrica de màniga 1 kW (MHES-1) consta d'una turbina en forma de roda d'esquirol 1, una paleta guia 2, una canonada flexible 3 amb un diàmetre de 150 mm, un dispositiu d'aspiració d'aigua 4 , un el generador 5, una unitat de control 6 i el bastidor 7 (Fig. 7).

Arròs. 7. Casquet micro hidràulic 1 kW

El funcionament d'aquest MicroHPP es realitza de la següent manera: el dispositiu d'admissió d'aigua 4 concentra el medi hidràulic i a través de la canonada 3 proporciona una diferència d'alçada entre el nivell superior de l'aigua i la turbina de treball 1, la interacció d'una determinada pressió del fluid hidràulic amb la turbina acciona aquesta última en rotació.El parell de la turbina 1 es transmet al generador elèctric.

S'utilitza una central hidroelèctrica de sifó (Fig. 8) on hi ha una gota de fluid hidràulic a una alçada d'1,75 m de la presa o com a conseqüència de les condicions naturals.

Arròs. 8. Unitat hidràulica de sifó

El funcionament d'aquestes instal·lacions és el següent: el pas del fluid hidràulic per la turbina 1 puja per la cresta de la presa, fig. 9, el parell es transmet a través de l'eix 2 i l'engranatge de la corretja 3 al generador elèctric 4. El medi líquid gastat entra a l'aigua de fons a través de la línia d'aigua en expansió.

Una instal·lació microhidroelèctrica de baixa pressió (Fig. 9) funciona amb una altura nominal de la columna de líquid d'almenys H = 1,5 m. A mesura que disminueix la caiguda, la potència de sortida disminueix. L'alçada de caiguda recomanada és d'1,4-1,6 m.

Arròs. 9. Central hidroelèctrica de baixa pressió

El principi de funcionament es basa en la interacció del fluid hidràulic amb l'energia potencial, convertida en forma rotativa i després en forma elèctrica. En el dispositiu d'aspiració 1, el líquid entra a la turbina 2, el líquid és pre-vortex i, penetrant encara més el tub de branca a causa del líquid que cau, interacciona amb les pales de la turbina 2, converteix l'energia cinètica del líquid en una parell a l'eix 3, després al generador elèctric.

El pes de l'estació de baixa pressió és de 16 kg amb una potència P = 200 W. El convertidor d'energia hidroelèctrica semidirecta d'hèlix consta d'una canonada de pressió 1, una xarxa de guia 2, una turbina d'hèlix 3, un canal de sortida arrodonit 4, un parell eix de transmissió 5 i generador elèctric 6 (fig. 10).

Arròs. 10. Convertidor de cabal semidirecte

La potència elèctrica d'aquest disseny està en el rang 1-10 kW amb una diferència d'alçada Nm = 2,2-5,7 m Consum d'aigua QH = 0,05-0,21 m 3m / s. La diferència d'altura Nm = 2,2-5,7 m. La velocitat de gir de la turbina serà wn = 1000 rpm.

El convertidor hidràulic càpsula basat en el motor elèctric 2PEDV-22-219 (Fig. 11) funciona de manera similar a l'anterior central hidroelèctrica amb una capçada H = 2,5-6,3 m i un cabal d'aigua Q = 0,005-0,14 m 3 / s Potència elèctrica 1-5 kW. El diàmetre de les turbines d'aigua és de 0,2 a 0,254 m. El diàmetre de la roda hidràulica és Dk = 0,35-0,4 m.

Arròs. 11. Microcentral hidroelèctrica de càpsula

El convertidor hidràulic de flux directe (Fig. 12) consta d'una turbina d'hèlix 1, una reixeta guia 2, un eix de transmissió de parell 3, un generador elèctric 4, una canonada d'escapament 5. Funciona mitjançant una canonada de pressió.

Arròs. 12. Convertidor hidràulic de flux directe

L'hidroconvertidor (Fig. 13) està dissenyat per convertir l'energia d'un medi líquid que es mou ràpidament en energia elèctrica.

Arròs. 13. Convertidor d'energia hidràulica per a un flux ràpid d'aigua

Consta d'una turbina d'hèlix 1, situada en una càpsula 2, i s'instal·la sobre corrents d'aigua anomenats «corrents ràpids». La càpsula es troba a la paleta guia 4, que està muntada dins del medi fluid. El parell de la turbina es transmet a l'eix 5 i després al generador elèctric 6.