Energia hidraulica

Universitatea Politehnica Bucuresti

Facultatea Inginerie Electrica
Hidroenergia

Constantin

Alexandra
Grupa 111 I.E.

Cuprins

Cuprins 2

2

1.Introducere 3

2.Istoric 4

3.Producator national 5

4.Functionare 8

5.Tipuri de hidrocentrale 13

6.Concluzii 14

7.Bibliografie 15

1. Introducere

In lucrarea aceasta voi vorbi despre energia hidroelectrica.Voi prezenta un scurt istoric, producator national, functionarea ce cuprinde amenajari si scheme si mai ales, tipuri de hidrocentrale.

.Exista diverse categorii de instalatii de captare a energiei hidroelectrice:

“de apa curgatoare “: pozitionate pe cursul apei;

“de bazin”: apa este recoltata prin intermediul unui baraj sau a unui dig;

“de acumulare”: apa este purtata sus prin intermediul pompelor;

Structurile necesare pentru transformarea energiei unei rezerve de apa dintr-o pozitie ridicata sau a unui curs de apa in energie mecanica pentru o tija rotativa sunt turbinele hidraulice.Majoritatea turbinelor hidraulice sunt asemanatoare cu propulsorii unei imbarcatiuni.Au diverse lame, palete, pozitionate intr-un unghi ce se poate modifica in functie de puterea de iesire a turbinei.Tija rotativa actioneaza un generator electric care transforma energia mecanica in energie electrica.

2. Istoric

Prima hidrocentrală din lume este Cragside, în Rothbury, Anglia,construită în 1870. Cragside era o casă ţărănească în apropiere de Rothbury.A fost prima casă din lume care a utilizat energia hidroelectrică.Construită într-o zonă muntoasă, a fost casa de vacanţă a lordului WilliamGeorge Amstrong şi după 1870 a trecut în grija NationalTrust.

În 1868 a fost instalat un motor hidraulic utilizat în spălătoria de rufe, în rotiserie şi pentru acţionarea liftului hidraulic.În 1870 apa din unul din lacurile deţinute pe proprietate a fost utilizată pentru a învârti un dinam (maşină electrică rotativă, generatoare de curent continuu)Siemens, aceasta fiind probabil prima centrală hidroelectrică din lume.Proliferarea surselor de energie pe seama centralelor hidroelectrice a fost privita, de toate tarile care aveau privilegiul natural de a o putea folosi, ca o parte fundamentala a valului viitorului.

Productia de energie hidroelectrica in Romania este dominata de stat prin compania „Hidroelectrica”, evaluata in 2007 ca fiind cea mai mare companie de stat, cu o valoare de 3,5 miliarde Euro.In anul 2006, energia furnizata de centrale si micro-centrale hidroelectrice a fost de 18,2 TWh, la o putere instalata de 6 235 MW.

3. Producator national

S.C. HIDROELECTRICA S.A. este:

- cel mai mare producator de energie din Romania;

- cel mai mare furnizor de servicii de sistem din Romania(cca 80% din totalul serviciilor), asigurand prin aceasta stabilitatea Sistemului Energetic National.

Energia de proiect corespunzatoare unui an hidrologic mediu este de 17,46TWh.

Societatatea are in patrimoniu:

- 104 baraje dintre care 89 baraje mari ( H>10m si Volum acumulare>1 milion m³)

Din aceste baraje:

- 8 au H>100m, cel mai inalt fiind barajul Vidraru cu H=166m

- 6 au Volum acumulare>100 milioane m³, cea mai mare acumulare la Portile de Fier

I, V= 2100 milioane m³

-cca 350 km de canale de aductiune si fuga

-cca 750 km galerii subterane sub presiune sau cu nivel liber

-cca 650 km baraje de contur (diguri) la acumulari cu retentie permanenta

-143 captari secundare

-129 cladiri de centrale hidroelectrice cu putere peste 4MW

La 31.12.2010 Hidroelectrica avea o putere totala instalata de 6438MW repartizata in:

- 247 grupuri cu Pi>10MW instalate in 106 centrale

- 46 grupuri cu 4MW< Pi ≤ 10MW instalate in 23 centrale

- 285 grupuri cu Pi≤ 4MW instalate in 139 centrale

- 5 statii de pompare cu Pi totala de 91,5MW

 Hidroagregatele sunt echipate cu:

Figura 1 : Schema unei hidrocentrale prevazuta cu o turbina Kaplan
-turbine tip Kaplan(Figura 1); puterea maxima instalata pe grup este de 194,4MW, la cele 6 grupuri din CHE Portile de Fier I.

-turbine tip Francis; puterea maxima instalata pe grup este de 167,5MW, la cele 2 grupuri din CHE Raul Mare

-turbine tip Pelton; puterea maxima instalata pe grup este de 170MW,la cele 3 grupuri din CHE Lotru-Ciunget

-turbine tip Bulb si Bulb reversibile; puterea maxima instalata pe grup este de 31,4MW, la cele 10 grupuri din CHE Portile de Fier II si Gogosu (bulb clasic) si 13,25MW la cele 20 grupuri reversibile ale amenajarii Olt Inferior;

Activitatile principale legate direct de producerea de energie sunt:

-activitatea de EXPLOATARE a echipamentelor hidroenergetice si constructiilor hidrotehnice

-activitatea de MENTENANTA a echipamentelor si constructiilor

-alte activitati conexe,dintre care mentionam ecluzarea navelor pe fluviul Dunarea prin cele 3 ecluze ale Sistemului Hidroenergetic si de Navigatie de la Portile de Fier; 

Hidroelectrica produce energie regenerabila din care 4,6% (conform datelor de proiect pentru anul hidrologic mediu), in centrale hidro cu o capacitate instalata mai mica de 10MW si este preocupata de cresterea ponderii microhidroenergiei in conformitate cu Strategia proprie si Directivele Europene.

Compania dezvolta programe de diversificare a acestui tip de energie indeosebi pentru centrale eoliene.

4. Functionare

Printr-un baraj de acumulare a apei pe cursul unui rau unde poate fi prezenta si o cascada se realizeaza acumularea unei energii potentiale, trasformata in energie cinetica prin rotirea turbinei hidrocentralei.Aceasta miscare de rotatie va fi transmisa mai departe printr-un angrenaj de roti dintate generatorului de curent electric, care prin rotirea rotorului generatorului intr-un camp magnetic, va transforma energia mecanica in energie electrica.

Puterea

Puterea unei hidrocentrale este determinata de debitul de apa, de diferenta de nivel si de randamentul hidraulic si cel al echipamentului.

Hidrocentralele moderne au un randament ridicat prin intermediul turbinelor si generatoarelor ce pot realiza un randament de pana la 90 %.

Puterea unei instalatii ce utilizeaza o cadere depinde de doi factori:

debit: trecerea unei cantitati de apa printr-un punct intr-o unitate de timp;

salt: denivelarea intre altitudinea unde este prezenta resursa hidrica extinsa si locul unde aceasta este restituita ambientului prin intermediul unei turbine.

Puterea unei instalatii ce utilizeaza un curent de apa, in schimb, depinde de rapiditatea curentului si de suprafata activa a turbinei, asemanator modului in care se genereaza energia electrica cu o instalatie eoliana, insa in comparatie cu viteza curentului si suprafetei turbinei un sistem hidraulic dezvolta o putere de 10 ori mai mare fata de un sistem eolian.

Lunga perioada de exploatare a acestei resurse pretioase a permis crearea de hidrocentrale mari care desi nu emit substante poluante in timpul functionarii lor, cer construirea de opere cu mare impact asupra mediului, in ce priveste protectia mediului si alte utilizari ale resursei hidrice.

Solutia este reprezentata de mini-centralele hidro, care cu o  putere de pana la 10 MW si cerinte minime de intretinere, garanteaza performante inalte de energie hidroelectrica cu un impact scazut asupra mediului.

O amenajare hidroenergetică a unui bazin, subbazin sau râu cuprinde una sau mai multe centrale hidroelectrice şi lacuri de acumulare.

Astfel, putem avea:



Figura 2

Amenajări în cascadă–produse prin bararea râului sau fluviului cu centrale tip baraj astfel încât la coada lacului din aval să urmeze centrala baraj din amonte (vezi Figura 2).La noi în ţară, o amenajare în cascadă se regăseşte pe râul Olt;



Figura 3
Amenajări în cascadă combinată–în sectoare cu căderi mai mari se găsesc devieri ale apei din lac prin canale, galerii,conducte sub presiune.Centrala din aval este legată printr-un canal de fugă de lacul centralei din aval.În sectorul cu cădere mai mică se regăsesc centrale în cascadă (vezi Figura 3).O astfel de amenajare se întâlneşte pe râul Argeş;



Figura 4

Energia apei depinde nu numai de volumul afluent de apă ci şi de diferenţa între nivelul unde se captează apa şi nivelul unde apa iese din turbină (căderea). Astfel, se poate obţine aproximativ aceeaşi energie în cazul unui debit mic şi unei căderi mari (amenajări montane) şi în cazul unui debit mare şi a unei căderi mici (amenajări fluviale). Ca atare, maximizarea energiei se poate face prin mărirea căderii sau prin mărirea volumului de apă afluent (de exemplu prin captarea mai multor râuri).

Cele mai multe scheme de amenajare sunt realizate prin bararea cursului de râu şi conducerea apei printr-o conductă sau tunel către turbina hidraulică.

Scheme de amenajare cu căderi mari şi mijlocii complexe, cu multe captări şi aducţiuni secundare– permit ca, pe lângă potenţialul râului principal să se utilizeze şi potenţialele afluenţilor mai importanţi sau mai puţin importanţi (figura 4);



Figura 5

Scheme de amenajare combinate cu derivaţii din alte râuri sau bazine– asemănătoare celor precedente cu excepţia că deţin aducţiuni secundare care derivă o parte din debitul afluent al râurilor sau al bazinelor vecine (vezi Figura 5);



Figura 6

Scheme de amenajare cu tăiere de bucle sau coturi ale râului– se aplică mai ales pe sectoarele mijlocii sau din aval ale râurilor foarte şerpuite;

Scheme hidroenergetice cu acumulare prin pompare–deţin centrale hidroelectrice cu agregate cu dublă funcţionare (generator-pompă),care uzinează apa în orele de sarcină ale sistemului electroenergetic şi intra ca sarcini (consumatori de energie) în orele de gol. Sunt utilizate, în general în cazul marilor centrale nucleare care au o funcţionare constantă şi nu pot fi oprite în orele de gol de sarcină.

5. Tipuri de hidrocentrale

Folosirea caderii de apa ca parametru,este determinat de diferenta de nivel dintre oglinda apei din lacul de acumulare (in spatele barajului) si oglinda apei de jos dupa ce apa a trecut prin turbina.Astfel hidrocentrale sunt:

• 
     cu o cadere mica de apa - < 15 m, debit mare
  
• 
     cu o cadere mijlocie - 15–50 m, cu debit mijlociu
  
• 
     cu o cadere mare 50–2.000 m, cu un debit mic de apa
  

Deasemenea hidrocentralele mai pot fi clasificate dupa capacitate, sau dupa felul constructiei, ca de exemplu hidrocentrale:

• 
     asezate pe firul raului (centrale fluviale), producand curent dupa debit
  
• 
     cu un lac de acumulare
  
• 
     CHEAP - centrale hidroelectrice cu acumulare prin pompare
  
• 
     cu caverne, pentru acumularea apei
  

Centrala	Raul	Puterea inst. (MW)	Puteri unitare (MW)	Acumularea	Vol.stocat (mil.mc)	Perioada p.f.
PORTILE DE FIER I	Dunarea	1050,0	6x175	Portile de Fier	2.400,0	1971
LOTRU CIUNGET	Lotru	510,0	3x170	Vidra	370,0	1972
RAUL MARE RETEZAT	Raul Mare	335,0	2x167,5	Gura Apelor	200,0	1987
MARISELU	Somes	220,5	3x73,5	Fantanele	220,0	1977
VIDRARU	Arges	220,0	4x55	Vidraru	465,0	1966
PORTILE DE FIER II	Dunarea	216,0	8x27	Portile de Fier II	800,0	1985
STEJARU	Bistrita	210,0	6x35	Izvorul Muntelui	1.230,0	1960

Tabel 1

In Tabel 1 gasim principalele hidrocentrale din Romania.

6. Concluzii

Consider ca, energia hidroelectrica reprezinta o sursa importanta de energie, deoarece apa este considerata sursa inepuizabila, acoperind o mare parte din suprafata globului pamantesc.

Importanta acesteia este redata deasemenea, prin următoarele avantaje:

• 
  economice: randament ridicat, costuri reduse, viaţă lungă.
  
• 
  ecologice: nu poluează mediul înconjurator.
  

Astăzi, apelând la sursele de energie ale planetei, nevoile întregii umanităţi pot fi îndeplinite folosind energia hidroelectrica, asigurand o furnizare suficientă de electricitate .

Mecanismele structureaza un echilibru intre un nivel inalt de protectie al mediului inconjurator, cu activitatile care presupun utilizarea apelor.

7. Bibliografie

[1] http://www.agp.ro

[2] www.hidroelectrica.ro

[3] http://www.energiialternative.net

[4] http://www.assoance.it