Υδροηλεκτρική Ενέργεια ΤΕΙ ΑΜΘ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΑΠΕ

Υδροηλεκτρική Ενέργεια Είδος ενέργειας που αξιοποιεί την μετατροπή της ενέργειας της βαρύτητας μιας ποσότητας νερού που βρίσκεται σε κάποιο ύψος, σε Κινητική η οποία με τη σειρά της μετατρέπεται σε Ηλεκτρική, μέσω ηλεκτρικής γεννήτριας

Πλεονεκτήματα Υδροηλεκτρικής ενέργειας Υδατοπτώσεις δεν αντιμετωπίζουν ορατό κίνδυνο εξάντλησης Χωρίς κόστος (καυσίμου) Ανανεώσιμη Καθαρή Συνδυασμός με άλλες δραστηριότητες: άρδευση ύδρευση, αναψυχή Διάρκεια ζωής μεγάλη Αξιοποίηση απομεμακρυσμένων περιοχών με τη δημιουργία έργων υποδομής (δρόμοι, γέφυρες)

Μειονεκτήματα Υδροηλεκτρικής ενέργειας Όχι διαθέσιμη σε όλα τα μέρη του κόσμου Ετήσια παραγωγή με διακυμάνσεις λόγω μεταβολής βροχοπτώσεων Κόστος κατασκευής έργων υψηλό Περιβαλλοντικά προβλήματα Θέση πολλές φορές μακριά από την κατανάλωση (κόστος μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας)

Υδροηλεκτρικοί σταθμοί

Κατάταξη υδροηλεκτρικών σταθμών ΥΗΣ Κατηγοριοποίηση βάση μεγέθους: Μικροί Υδροηλεκτρικοί σταθμοί Ονομαστική ισχύς < 10 MW Μεγάλοι Υδροηλεκτρικοί σταθμοί Ο χαρακτηρισμός δεν είναι μόνο ποσοτικός αλλά και ποιοτικός σε σχέση με τη χρησιμοποιούμενη τεχνολογία, μέγεθος έργων, ύπαρξη φράγματος ή όχι, έκταση υδρογεωλογικών τοπογραφικών στοιχείων και άλλες διεργασίες π.χ αδειοδοτήσεις

ΜΥΗΣ

Σχεδίαση των ΥΗΣ Δομικά έργα Ηλεκτρομηχανολογικός εξοπλισμός

Φράγμα μεγάλου ΥΗΣ

Κύρια μέρη δομικών έργων Φράγμα (δημιουργία δεξαμενής νερού) Συνωδά έργα του φράγματος: Εκχειλιστής (Ασφάλεια εκχείλισης) Σήραγγα εκτροπής (διοχέτευση παροχής κατά την κατασκευή) Εκκενωτής πυθμένα (συντήρηση ταμιευτήρα) Αγωγός πτώσης Αγωγός απαγωγής

Ηλεκτρομηχανολογικός εξοπλισμός ΥΗΣ ΣΤΑΘΜΟΣ ΙΣΧΥΟΣ Υδροστρόβιλοι (turbines) Ρυθμιστές στροφών (speed regulators) Ηλεκτρογεννήτριες (Generator) Μετασχηματιστές Ηλεκτρικοί πίνακες Αυτοματισμοί Βοηθητικός ΗΜ εξοπλισμός (ανυψωτικά μηχ/τα, πεπιεσμένο αέρα κλπ)

Υδροστρόβιλοι Οι Υδροστόβιλοι είναι μηχανολογικές διατάξεις που περιλαμβάνουν συνήθως τροχό πτερυγίων για μετατροπή της κινητικής ενέργειας σε άμεσα αξιοποιήσιμη μηχανική περιστρεφόμενου άξονα Κύρια μέρη Τμήμα εισόδου (προσαγωγής) Δρομέας Τμήμα εξόδου (απαγωγής)

Υδραυλική ισχύς Ο υδροστρόβιλος μετατρέπει την ενέργεια του υγρού (υδραυλική) σε μηχανική ενέργεια, δηλ. σε κινητήρια ροπή στη στρεφόμενη άτρακτο του δρομέα. Υδραυλική ισχύς που διατίθεται για μετατροπή σε μηχανική είναι Νη= p g Q h Q (m3/sec) Παροχή όγκου που διέρχεται τον υδροστρόβιλο

Pelton, Turgo, Cross-flow Τύποι Υδροστροβίλων Υδροστρόβιλοι δράσης (impulse turbines) Αξιοποιούν αποκλειστικά την κινητική ενέργεια του ύδατος Pelton, Turgo, Cross-flow Υδροστρόβιλοι αντίδρασης (reaction turbines) Αξιοποιούν την κινητική ενέργεια και την πίεση του ύδατος Francis, Kaplan

Υδροστρόβιλοι Pelton Μεγάλες υδατοπτώσεις >200m Περιλαμβάνουν Δρομέα με σκαφίδια Ακροφύσια Οριζόντιου & Κατακόρυφου τύπου

Pelton turbine (οριζόντιου τύπου)

Pelton turbine (κατακόρυφου τύπου)

Turgo Turbine Ανάλογα χαρακτηριστικά με Pelton Συνεχής επαφή νερού με πολλά σκαφίδια

Δρομέας από παράλληλους δίσκους Χαρακτηριστικά: Crossflow turbine Δρομέας από παράλληλους δίσκους Χαρακτηριστικά: Μικρός βαθμός απόδοσης ~80% Μεγάλο εύρος παροχής και ύψος υδατόπτωσης

Francis turbine Μέσου ύψους υδατόπτωσης <10-100m Υδροστρόβιλος αντίδρασης Μέσου ύψους υδατόπτωσης <10-100m Ακτινωτής ή μικτής ροής 8-15 Πτερύγια

Kaplan turbine Αξονικής ροής Δρομέας με πτερύγια Υδροστρόβιλος αντίδρασης Αξονικής ροής Δρομέας με πτερύγια Χαμηλού ύψους υδατοπτώσεις έως 10m

Επιλογή υδροστροβίλων Η επιλογή υδροστροβίλων στη βάση: Ύψος υδατόπτωσης Παροχή νερού Ισχύς

Επιλογή υδροστροβίλων

Στοιχεία υδρολογικής ανάλυσης Υδρολογικό έτος (1/10-31/9) Μέση μηνιαία παροχή υδατορεύματος (μ.ο ημερήσιων παροχών του εξεταζόμενου μήνα) Μέση ετήσια παροχή (μ.ο των μέσων μηνιαίων παροχών κάθε μήνα) Μέσο υδρολογικό έτος (ιδεατό υδρολογικό έτος)

Υδρολογικοί χάρτες (Πηγή ΚΑΠΕ)

Καταγραφή στάθμης ποταμού