Budowa mikroelektrowni wodnych. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Alternatywne źródła energii

 Komentarze do artykułu

O wyborze lokalizacji i rozplanowaniu mikroHPP decydują warunki naturalne, możliwości i pragnienia przyszłego użytkownika. Wszystkie te zagadnienia są złożone i obejmują zarówno parametry hydrologiczne, jak i kwestie elektryczne, budowlane i ekonomiczne. Powinien być wzięty pod uwagę główne zagadnienia budowy mikroelektrowni wodnych.

Linie energetyczne

Preferowana jest budowa mikroelektrowni wodnej bliżej zabudowań, czyli konsumenta, ponieważ wraz ze wzrostem odległości i odpowiadającej jej długości linii elektroenergetycznych rosną zarówno koszty budowy, instalacji i utrzymania tych linii, jak i koszty straty energii elektrycznej z powodu rezystancji w liniach elektroenergetycznych (PL).

 Opór elektryczny jest wielkością fizyczną (wyrażoną w omach), która charakteryzuje oporność przewodnika na prąd elektryczny (przewody linii elektroenergetycznej). Wartość ta zmienia się w zależności od materiału, przekroju i długości przewodu.

Na rysunku 34 przedstawiono straty na przykładzie mikroelektrowni wodnej o mocy 10 kW. Przedstawione na rysunku obliczenia porównują straty w elektroenergetycznej linii przesyłowej o długości 3 km i 200 m (materiał drutu - aluminium o przekroju 25 mm).

Rys.34. Obliczanie strat energii elektrycznej w zależności od długości linii energetycznych

Jak widać spadek napięcia w linii elektroenergetycznej o długości 3 km wyniósł 68%, podczas gdy w linii elektroenergetycznej o długości 200 metrów tylko 5%.

W wystarczająco dużych elektrowniach wodnych (lub małych elektrowniach wodnych o dużej mocy) problem ten rozwiązuje się, przesyłając energię elektryczną do podstacji, gdzie jej napięcie wzrasta do setek kilowoltów, co umożliwia przesyłanie dużej mocy liniami energetycznymi przy minimalnym przekroju drutu i przy minimalnych stratach. Technicznie rzecz biorąc, system transformatorów (w celu zwiększenia napięcia, a następnie obniżenia napięcia) może być również dostarczony do mikroHPP, ale zwiększy to całkowity koszt mikroHPP.

Drugim czynnikiem wpływającym na zmniejszenie wskaźników napięcia/mocy docierających do konsumenta jest materiał i przekrój przewodów linii elektroenergetycznej.

Dlaczego konieczne jest obliczanie przewodów i kabli pod kątem długoterminowego dopuszczalnego prądu? Przede wszystkim wykonywane są obliczenia dla bezpiecznego i niezawodnego zasilania. Kolejnym ważnym czynnikiem jest część ekonomiczna. Łatwo byłoby wziąć gruby drut miedziany i bez liczenia niczego upewnić się, że prąd elektryczny przejdzie przez taki drut bez strat. Ale koszt takich linii energetycznych nie będzie ekonomicznie uzasadniony.

Rozumie się, że przy tym samym prądzie w linii elektroenergetycznej i przy wzroście napięcia można przesyłać więcej mocy. Oznacza to, że przy stałym przekroju przewodu linii elektroenergetycznej możliwe jest przesyłanie dużych mocy na duże odległości.

Dlatego dla sprawnej technicznie i ekonomicznie mikroelektrowni wodnej konieczne jest wybranie miejsca jej budowy jak najbliżej odbiorców oraz zastosowanie odpowiednich materiałów na linie elektroenergetyczne.

Ocena parametrów hydrologicznych

Potencjalna wydajność mikroHPP obliczana jest na podstawie dwóch głównych wskaźników:

• ciśnienie wody w metrach;
• zużycie wody w litrach (lub metrach sześciennych) na sekundę.

Wskaźniki te są wykorzystywane w następującym wzorze do obliczania zdolności produkcyjnej wybranego obszaru:

,

gdzie: P = moc elektryczna, kW; Q = natężenie przepływu, m3/s; H = wartość głowy, m; g = przyspieszenie grawitacyjne (9.81 m/s2); η = ogólna sprawność (użyj 70%).

Jak widać, do obliczeń konieczne jest wprowadzenie do wzoru wartości ciśnienia i przepływu wody. Aby uzyskać te dane, istnieje wiele sposobów obliczania mocy - prostych i złożonych, dokładnych i przybliżonych.

Wartości ciśnienia i przepływu wody są głównymi wskaźnikami wyboru miejsca pod budowę elektrowni wodnej. W praktyce istnieją miejsca atrakcyjne pod budowę mikroelektrowni wodnych, gdzie dość łatwo jest dokonać wstępnej oceny spiętrzenia i przepływu. Jednak często zdarzają się też miejsca, gdzie parametry cieku nie są tak dobrze widoczne. Utrudnieniem może być niewielkie nachylenie cieku lub niezorganizowany przepływ wody (gdy rzeka lub strumień składa się z kilku koryt lub wielu dopływów i odpływów). Aby nie wykonywać szczegółowych pomiarów ciśnienia i przepływu wody za każdym razem w różnych miejscach, wskazane jest dokonanie wstępnej oceny w kilku miejscach, w których budowa mikroelektrowni wodnej jest wizualnie wykonalna. Jest to konieczne, aby wybrać najlepszą lokalizację dla już szczegółowych badań.

W tym celu stosuje się różne metody. Na przykład możesz użyć:

Dane kartograficzne, które wskazują wzniesienia terenu. Takie mapy są dostępne u geologów, lokalnych Gosregisters, LSG lub władz odpowiedzialnych za nawadnianie. Na mapach takich zaznaczone są wszystkie istotne zmiany wysokości terenu na obrzeżach gruntu i wody (brzegi rzek). Z ich pomocą możesz wstępnie oszacować różnicę wysokości i odpowiednio potencjalne ciśnienie. Możliwe jest również przybliżone oszacowanie wymaganej długości kanału przekierowania (w przypadku przekierowania typu micro HPP).

• Poziomowanie na ziemi.
• Oszacowanie wysokości terenu i linii wodnych za pomocą urządzenia GPS, zarówno specjalnego, jak i dostępnego w niektórych modelach telefonów komórkowych.
• Szacowanie średnich długookresowych zrzutów wód na podstawie danych ze stacji wodowskazowych.
• Dane dotyczące zużycia wody od organów odpowiedzialnych za nawadnianie.

Taka ocena pozwoli na wyeliminowanie mniej atrakcyjnych miejsc i rozpoczęcie bardziej szczegółowych badań w jednym lub dwóch miejscach.

Manometr wody

W przypadku budowy wystarczająco mocnej mikroelektrowni wodnej (na przykład ponad 10 kW) zaleca się przeprowadzanie badań przy pomocy specjalistów i ich sprzętu. Jeśli nie jest to możliwe lub planowana jest budowa małej mikroelektrowni wodnej, można przeprowadzić własne badania przy użyciu stosunkowo prostych środków.

Rys.35. Oznaczanie ciśnienia za pomocą węża z wodą

Ta metoda (ryc. 35) wykorzystuje przezroczystą rurkę (na przykład wąż do nawadniania) wypełnioną wodą i zasadę naczyń połączonych. Poziom wody na jednym końcu rurki powinien sięgać górnego oznaczenia; w takim przypadku konieczne jest zmierzenie odległości od poziomu wody na drugim końcu rurki do gruntu (dolne oznaczenie). Podczas następnego pomiaru poziom górnego znaku powinien znajdować się w miejscu, w którym znajdował się dolny znak w poprzednim pomiarze. Suma tych wysokości da całkowitą wysokość między górnym i dolnym prądem (tj. Głową).

Ta sama zasada jest stosowana podczas pomiaru ciśnienia za pomocą poziomu budynku i pręta pomiarowego (ryc. 36).

Rys.36. Wyznaczanie ciśnienia na poziomie budynku

Konieczne jest, aby płyta była ułożona ściśle poziomo (zapewnia to poziom budynku), a ciśnienie mierzono zgodnie z tą samą zasadą, jak pokazano na przykładzie z rurką.

Pomiar przepływu wody

Obserwuje się zużycie wody w górskich rzekach i strumieniach Kirgistanu:

• największy - w czerwcu ... sierpniu;
• najmniejsza - w styczniu ... marcu.

Maksymalny przepływ jest zwykle 3 do 5 razy większy od minimalnego przepływu. Dlatego przy dokonywaniu oceny należy przyjąć za podstawę okres minimalnego przepływu wody. Z reguły zużycie wody jest minimalne w sezonie zimowym, kiedy zużywa się najwięcej energii elektrycznej. Poniższy schemat (ryc. 37) ilustruje tę zależność na przykładzie rzeki Taldy-Suu i wsi Taldy-Suu (rejon Tyup).

Ryc.37. Stosunek zużycia wody w rzece Taldy-Suu do zużycia energii elektrycznej we wsi Taldy-Suu

Podobnie jak w przypadku oceny ciśnienia wody, do oceny przepływu można zastosować dwa podejścia - z pomocą specjalistów i ich sprzętu lub samodzielnie, za pomocą improwizowanych środków (ryc. 38).

Metoda a) jest bardziej przeznaczona dla małych strumieni (strumień, rowy) i wykorzystuje pojemniki domowe (wiadro, beczka). Konieczne jest wykrycie czasu napełnienia pojemnika (którego dokładna objętość jest znana) i określenie przepływu wody.

Rys.38. Pomiar przepływu wody za pomocą: a) wiader; b) pływak.

W przypadku dużych objętości zaleca się stosowanie metody b). Aby zmierzyć przepływ wody w ten sposób, należy wybrać miejsce na korycie rzeki o długości 5-10 m, najbardziej równej głębokości i szerokości oraz o spokojnym nurcie. Konieczne jest zmierzenie głębokości i szerokości spływu w terenie w kilku miejscach i wyznaczenie wartości średniej. Drugim krokiem jest określenie natężenia przepływu. W tym celu na początku wybranego odcinka rzuca się spławik (dowolny lekki przedmiot pływający, na przykład papier, piankę itp.) i mierzy się czas, jaki zajmuje mu przepłynięcie przez ten odcinek rzeki.

Wskaźnik zużycia wody określa wzór:

,

gdzie: Q - zużycie wody, m3/s; h - głębokość przepływu, metry; b - szerokość przepływu, metry; v - prędkość przepływu, metry na sekundę; f jest współczynnikiem przepływu.

W przypadku tego wzoru konieczne jest zastosowanie wskaźnika współczynnika przepływu (f = 0,5 ... 0,8). Im bardziej nierówne wybrzeże, im bardziej skaliste dno, mniejsza głębokość i większa szerokość kanału, tym mniejszą wartość f należy zastosować we wzorze.

Przykład:

• głębokość przepływu h wynosi 0,4 m;
• szerokość przepływu b - 1,0 m;
• prędkość przepływu v - 0,5 m/s;
• współczynnik strumienia f przyjmuje się jako 0,6

Zużycie wody (Q) będzie równe: Q \u0,4d 1 x0,5 x 0,6 x 0,12 \u3d XNUMX mXNUMX / s.

Ocena zapotrzebowania na energię elektryczną

Właściwa ocena zapotrzebowania na energię elektryczną jest bardzo ważna, aby określić, czy Twoja mikroelektrownia wodna będzie wystarczająca do zaspokojenia Twoich potrzeb na energię elektryczną.

Przede wszystkim, aby określić wielkość zużycia energii elektrycznej, należy wziąć pod uwagę, w jakim systemie będzie ona wykorzystywana - w publicznych sieciach elektrycznych lub we własnej sieci odbiorczej.

Po przekazaniu do systemu centralnego cała energia wyprodukowana przez mikroHPP trafi do sieci publicznej iw tym przypadku nie ma potrzeby obliczania stosunku zużycia i produkcji energii elektrycznej.

W przypadku eksploatacji mikroelektrowni wodnej we własnej sieci konieczne jest wykonanie obliczeń zużycia i produkcji energii elektrycznej. Jest to konieczne w celu wyeliminowania zarówno niedoprodukcji energii elektrycznej, jak i jej nadprodukcji. Jeżeli niedoprodukcję uda się zrekompensować równoległym poborem energii elektrycznej z publicznych sieci odbiorczych (OZE), to budowa mocy większej niż to konieczne doprowadzi do nieuzasadnionego wzrostu kosztów budowy mikroelektrowni wodnej. Ponadto, jak opisano w rozdziale „Układ sterowania Micro HPP”, nadwyżka energii elektrycznej musi być zużywana przez obciążenie balastowe (na przykład elementy grzejne do podgrzewania wody), aby zapewnić normalne działanie hydroelektrowni. Prowadzi to również do wzrostu kosztów budowy, ponieważ instalacja obciążenia balastowego wymaga dodatkowej pracy i materiałów.

Potencjalna moc mikroelektrowni wodnych (wytwarzanie energii elektrycznej) jest obliczana z uwzględnieniem znanego już wzoru obliczania mocy

Jeśli chodzi o zużycie energii elektrycznej, każde urządzenie ma swój własny wskaźnik zużycia energii elektrycznej.

Na przykład możesz użyć danych z poniższej tabeli do obliczeń. Tabelę można uzupełnić o dane dotyczące zużycia innych urządzeń elektrycznych.

Jednocześnie, jeśli przewiduje się, że energia elektryczna będzie wykorzystywana przez dużą liczbę odbiorców, to bardzo trudno jest określić, ile energii iw jakim czasie zostanie zużyta. W takim przypadku konieczne jest skoordynowanie mechanizmu konsumpcji z konsumentami. Przykład w godzinach szczytu (rano i wieczorem) konsumenci powinni wyłączać (lub nie włączać) niektóre urządzenia elektryczne, takie jak: żelazka, odkurzacze, grzejniki, kuchenki elektryczne itp.

Szczególną uwagę należy zwrócić na silniki elektryczne i domowe mechanizmy elektryczne oparte na silnikach elektrycznych (piły tarczowe, maszyny do szycia, pompy, sprężarki itp.). Podczas uruchamiania silnika elektrycznego prąd rozruchowy może wzrosnąć 3-5 razy w stosunku do mocy znamionowej, która jest podana na silniku elektrycznym. Jednoczesne włączenie kilku silników elektrycznych może spowodować, że w krótkim okresie czasu obciążenie MEW wzrośnie ponad dopuszczalne, co może niekorzystnie wpłynąć na jego pracę.

Informacje o silniku są podane w jego paszporcie (w dokumentacji i na metalowej tabliczce przymocowanej do nadwozia). Podano tu wartości nominalne, tj. te, dla których silnik jest zaprojektowany w normalnej pracy przy maksymalnym dopuszczalnym obciążeniu.

Na przykład na tabliczce jest napisane: P = 1,1 kW; U = 220 V; ja = 4,3 A; f = 50Hz; = 2810 obr./min; Sprawność = 77,5%; cos f = 0,87. To znaczy:

• P = 1,1 kW znamionowa użyteczna moc na wale silnika wynosi 1,1 kW lub 1100 W
• U = napięcie sieciowe 220 V wynosi 220 V
• I = 4,3 A prąd linii wynosi 4,3 A
• f = 50 Hz częstotliwość sieci musi wynosić 50 Hz
• n = 2810 obr./min znamionowa prędkość obrotowa, tj. prędkość obrotowa silnika przy obciążeniu znamionowym wynosi 2810 obr./min
• Sprawność = 77,5% sprawność nominalna (stosunek mocy użytecznej na wale do mocy pobranej energii elektrycznej odebranej z sieci, płatnej wg licznika) wynosi 77,5%
• cos f = 0,87 Współczynnik mocy (zwany także „cos phi”) wynosi 0,87. Współczynnik mocy to stosunek mocy czynnej energii elektrycznej, tj. taką, która może zostać przekształcona w inną formę, w tym przypadku - w mechaniczną, do pełnej mocy elektrycznej.

Zatem, biorąc pod uwagę wskazane współczynniki, zużycie energii elektrycznej przez silnik elektryczny podczas pracy wyniesie około 1,5 kW.

Autorzy: Kartanbaev B.A., Zhumadilov K.A., Zazulsky A.A.

Zobacz inne artykuły Sekcja Alternatywne źródła energii.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum CC2591 - układ wzmacniacza wysokiej częstotliwości 29.10.2008 Firma Texas Instruments wprowadziła wysoce zintegrowany wzmacniacz RF 2,4 GHz do zastosowań bezprzewodowych o małej mocy. CC2591 rozszerza zakres systemów bezprzewodowych, łącząc wzmacniacz mocy, który zwiększa moc wyjściową do +22dBm oraz wzmacniacz o niskim poziomie szumów, który zwiększa czułość odbiornika do +6dBm. CC2591 to wydajny i ekonomiczny wzmacniacz dla wszystkich systemów bezprzewodowych 2,4 GHz, takich jak ZigBee-ceTH, czujniki pomiarowe, elektronika przemysłowa, konsumencka i audio. Urządzenie jest w stanie współpracować ze wszystkimi istniejącymi i rozwijanymi transceiverami TI 2,4 GHz RF, nadajnikami i systemami na chipie, co przyspieszy czas rozwoju i zwiększy wydajność. „CC2591 zapewnia tak duży wzrost zasięgu i zasięgu, że Paxton Access po raz pierwszy mógł zaoferować swoim klientom bezprzewodową alternatywę dla przewodowych systemów dostępu i sterowania do budynków”. „CC2591 w połączeniu z systemem na chipie CC2430 umożliwi nam opracowanie nowej generacji bezprzewodowych systemów dostępu i kontroli” — powiedział Mark Thompson, dyrektor ds. rozwoju w Paxton Access Ltd. Układ CC2591 zawiera wzmacniacz mocy, wzmacniacz niskoszumowy, transformator, przełączniki, cewki indukcyjne i interfejs sieciowy RF. Ten niezrównany poziom integracji upraszcza opracowywanie urządzeń o wysokiej wydajności i umożliwia klientom tworzenie wydajnych rozwiązań bezprzewodowych przy użyciu mniejszej liczby komponentów zewnętrznych. CC2591 jest dostępny w opakowaniu 16x4mm QFN-4.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Miniaturowy moduł radiowy 868 MHz z wbudowaną anteną

▪ Oczyszczanie wody pitnej z narkotyków

▪ Dziecko z trójką rodziców

▪ Identyfikacja osoby przez naczynia krwionośne

▪ Testowany nowy łazik

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ część opisów stanowisk na stronie internetowej. Wybór artykułu

▪ Artykuł Jane Austen. Słynne aforyzmy

▪ artykuł Kim jest Herkules? Szczegółowa odpowiedź

▪ Artykuł sezamowy. Legendy, uprawa, metody aplikacji

▪ artykuł Układ wzmacniacza TDA2030, 14 watów. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Pamięć bezstykowa do odbiornika radiowego. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024