90
Hidroenergija – male HE Hidroenergija – male HE Potencijal i tehnologija Prof.dr.sc. Zdenko Šimić FER 2010. [email protected]

Hidroenergija, male HE – prezentacija - MINGORPoie.mingo.hr/UserDocsImages/Male HE prezentacija.pdf · Cijena izdavanja dozvoleCijena izdavanja dozvole • Varira unutar svake zemljeVarira

  • Upload
    dodiep

  • View
    222

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Hidroenergija – male HEHidroenergija – male HEPotencijal i tehnologijaProf.dr.sc. Zdenko ŠimićFER [email protected]

SadržajSadržajSadržajSadržaj

• Uvod• Uvod• Potreba za mHE i stanje korištenja• Snaga i energija

– Hidrološka svojstva - vjerojatnosna krivulja protoka– Turbine

• Ekonomija• Utjecaj na okoliš• Zaključno• Zaključno• MHE u HR

Slik k MHEEnergijske tehnologije

• Slikom kroz MHE2Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

UvodUvodUvodUvod• Male HE imaju puno zajedničkog sa velikim HE• Početak korištenja MHE 1883

– Sj. Irska - 2 turbine ukupno skoro 40 kW uz pad od 10 m i – Brazil - 2 generatora ukupno 12 kW uz pad od 5 m

• 1895, Telluride, Clorado, SAD

Energijske tehnologije

Obnovljivi kapaciteti – bez velikih HEObnovljivi kapaciteti – bez velikih HEObnovljivi kapaciteti bez velikih HEObnovljivi kapaciteti bez velikih HE

Energijske tehnologije4Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Potreba za MHE i korištenje (2007)Potreba za MHE i korištenje (2007)Potreba za MHE i korištenje (2007)Potreba za MHE i korištenje (2007)• HE sa ukupno preko 1000 GW osiguravaju oko

17 % električne energije svijeta -> najvažniji OI!

• Malih HE ima preko 230 GW• Malih HE ima preko 230 GW– 1-2% proizv. el. en. usporedivo sa drugim "novim" OI

Energijske tehnologije

HE u EuropiHE u EuropiHE u EuropiHE u Europi• HE čine 80% OIE i 19% ukupne proizvodnje el.

(MHE 2 3%)en. (MHE ~2-3%)• Zrela tehnologija, ali još uvijek potencijal

– Vrlo mali pad, poboljšanja i renoviranje, višenamjenske itd.– Značajno neiskorišteno u mnogim zemljama

N k j l d l č k i i j– Nema znakova razvoja, malo dozvola, čak i za renoviranje

Energijske tehnologije6Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Male HE u Europi – male i velike HEMale HE u Europi – male i velike HE

2001 : production capacity [MW] France Greece Ireland Poland Portugal Switzerl

and

Traditionnal electricity 89 465 7 467 4 044 32 407 6 040

Large hydro 23 939 3 141 498 339 4 0131MW < SHP <10

MW* 1 549 45 27 185 290 757

SHP <1 MW 407 15 10 27Wind 153 276 138 29 179

Biomass 25 1 040 441Swiss SHP production capacity : Asean Center for Energy 'Overview of mini and small hydropower in Europe' J. Leckscheidt and T. Tjarokop p y gy y p p jPolish SHP production capacity (SHP < 5 MW in 2002): EC Baltic RE centre, Feb 2004Wind capacity : Energies renouvelables en europe les chiffres clé, 2003SHP capacity (other than Swiss and poland) : Esha's report on small hydropower statistics

Energijske tehnologije7Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

MHE u Europi - MHEMHE u Europi - MHEMHE u Europi MHEMHE u Europi MHE

Energijske tehnologije8Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

MHE u EU - Instalirani kapacitetiMHE u EU - Instalirani kapacitetiMHE u EU Instalirani kapacitetiMHE u EU Instalirani kapaciteti

Christine Lins ESHA IEA Small Hydro Workshop & Hydrovision 2008

Energijske tehnologije9

Christine Lins, ESHA, IEA Small Hydro Workshop & Hydrovision 2008

Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

MHE u Europi - PotencijalMHE u Europi - PotencijalMHE u Europi PotencijalMHE u Europi Potencijal

• 2004. EU-25 ima sa skoro 17000 MHE instalirano 11 GW

Š– Italija 21%, Francuska 17% i Španjolska 16%

• Smatra se da je u EU-15 iskorišteno preko 65% ekonomičnih potencijala MHE – oko 20 TWh/god. u EU-15 i

č– oko 27 TWh/god u novim članicama

Energijske tehnologije10Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

MHE u EU - DozvoleMHE u EU - DozvoleEU zemlja  Vrijem potrebno za 

dozvolu (god.)Grčka 3‐5  MHE u EU DozvoleMHE u EU Dozvole

Najmanje 12 mjeseci u

Španjolska 6‐10  Italija 4‐8  Portugal  9‐12  

• Najmanje 12 mjeseci u Austriji do 12 godina u Portugalu

Danska  Skoro nemoguće Francuska  6  Irska 1  

Portugalu– Prosječno vrijeme je krače u ne-EU

zemljama

Nizozemska 10 Austrija 1 Finska  2‐15  Šzemljama

– Vrijeme je krače za renoviranje, ali ne uvijek

ž

Švedska  2‐7  Velika Britanija 5‐8  Švicarska 2‐5  Č šk 1 2• Posebno važno za korisnike

koncesija Češka 1‐2  Estonija  1‐2  Mađarska 1 Lit 1 5 3Litva  1.5‐3 Poljska  1‐8  Latvia  1.5  Slovača 2Christine Lins ESHA IEA Small Hydro Workshop

Energijske tehnologije

Slovača 2  Slovenija  2  Rumnjska 1  

Christine Lins, ESHA, IEA Small Hydro Workshop & Hydrovision 2008 - Nema podataka za Belgiju,

Njemačku, Bugarsku i Tursku.

11Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Cijena izdavanja dozvoleCijena izdavanja dozvoleCijena izdavanja dozvoleCijena izdavanja dozvole

• Varira unutar svake zemlje• Varira unutar svake zemlje– Hidrologija; EIA; preliminarni projekt; dozvole za

vodu korištenje zemlje i gradnju; prava na zemlju;vodu, korištenje zemlje i gradnju; prava na zemlju; studija priključivanja na EES; upravljanje projektom i troškovi financiranjaj

• 10 do 30 k€• Nepovratno za odbijanje dozvole

• Problem više administracija (e-uprava)– Neusklađenost i nepoštivanje definiranih vremenskih

rokova– Otpor ribara i ekoloških udruga

Energijske tehnologije

– Nekonzistentni zahtjevi bez temelja u zakonu

12Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

MHE u SAD - Sažetak odobravanjaMHE u SAD - Sažetak odobravanjaMHE u SAD Sažetak odobravanjaMHE u SAD Sažetak odobravanja

Preliminary Verdant Pilot Conditional MMSStatue/ Authorization

PreliminaryPermit

VerdantExemption

Pilot License

ConditionalLicense

LicenseMMS Lease

Coast Zone Management Act  N Y  Y  Y  Y  Y 

Clean Water Act Section 404  N Y  Y  Y  Y  N 

? ? ? ?Clean Water Act Section 401  N ? ?  ?  ?  N

Rivers & Harbors Act Section 10  N Y  N N N Y 

NEPA  N Y  Y  Y  Y  Y 

Endangered Species Act  N Y  Y  Y  Y  Y 

Various Federal Fish/Migratory/ Mammal Laws 

N Y  Y  Y  Y  Y 

MMS L OCS N ? Y Y Y N

Energijske tehnologije13

MMS Lease on OCS  N ?  Y  Y  Y  N

State Land Lease  N Y  Y  Y  Y  N

Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Snaga i energija HESnaga i energija HESnaga i energija HESnaga i energija HE J mghW

][WhgmhgdtdmP

dtdW

gmaseni protok [kg/s]

dtdtvolumni protok [m3/s]

hgQhgVP

cAQ

S

W 1081.9 3 hQP

Snaga HE P=9,81 Qsi h [kW]

Vjerojatna energija W=8760 P [kWh]Vjerojatna energija W=8760 P [kWh]

Snaga male HESnaga male HESnaga male HESnaga male HE

ukupna efikasnost – 70-80% za male HEP = g Q H

ukupna efikasnost 70 80% za male HE

gustoća vode (1000 kg/m3)

g akceleracija gravitacije (9.81 m/s2)

Q t k ( 3/ )

Primjer:

P = 9,81*H*Q* [kW] Q protok (m3/s)

H neto pad (m) – uključuje gubitke

( = 50%)

Potrebna snaga: ~5 kW t b d kt Q H 1

p ( ) potreban produkt Q·H ~ 1 za

snagu ~ 5kW

Energijske tehnologije15Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Bernoullijeva jednadžbaBernoullijeva jednadžbaBernoullijeva jednadžbaBernoullijeva jednadžba

strujanja trenje- w .21

r02 konstwwcghp

r

p

spec. energija tlaka

2

c

gh spec. energija pol. (energija pol. )1

spec kinetička energija2c2

spec. kinetička energija

w spec. gubici energijer

Uobičajeni način pisanja jednadžbe strujanja u hidromehanici:

1 2 k thhp m .

22 konsthc

gh

gp

r

visina tlakavisina gubitaka

Energijske tehnologije16

visina tlaka

geodetska visinavisina brzine

Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Varijabilnost padalina kroz godinuVarijabilnost padalina kroz godinuVarijabilnost padalina kroz godinuVarijabilnost padalina kroz godinu

Energijske tehnologije17Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Varijabilnost protoka kroz godinuVarijabilnost protoka kroz godinuVarijabilnost protoka kroz godinuVarijabilnost protoka kroz godinu

Energijske tehnologije18

Srednji protok na raznim lokacijama rijeke Neckar za jednu godinuZdenko Šimić - Male hidroelektrane

Varijabilnost protoka kroz godinuVarijabilnost protoka kroz godinuVarijabilnost protoka kroz godinuVarijabilnost protoka kroz godinu

Energijske tehnologije19

Srednji mjesečni protok na raznim lokacijama u AustrijiZdenko Šimić - Male hidroelektrane

Varijabilnost protoka kroz godinuVarijabilnost protoka kroz godinu

Energijske tehnologije20Srednji mjesečni višegodišnji protok za Rockenau/Neckar i Maxau/Rhine

Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Hidrološka svojstvaHidrološka svojstvaHidrološka svojstvaHidrološka svojstva• količina vode koja pritječe u

vodotoke definira se kao:vodotoke definira se kao:

faktorotjecanja=voda u promatranom vodotoku

faktor otjecanja ide i do 0,95

faktor otjecanja=oborinsko područje količina padavina

j j ,

• mogućnost pretvorbe energije položaja vode ovisi o p jpoznavanju količine vode u vodotoku po iznosu i vremenu ( f( ) k(H=f(Q) – konsmupciona krivulja) Kretanje protoka za jedan vodotok

Energijske tehnologije

na jednom mjestu u nekoj godini

21Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Krivulja trajanja protoka (1)Krivulja trajanja protoka (1)j j j p ( )j j j p ( )

Q =f(t) krivulja trajanja protokaQT=f(t) - krivulja trajanja protokaQ [m3/s]

Qmax

Q=f(t) - krivulja protokaA BA+B

QQmint [mjeseci]

126

Energijske tehnologije

6

22Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Veličina izgradnje - QiVeličina izgradnje - Qii

• maksimalni protok koji može HE propustiti kroz postrojenje

Q [m3/s]

Q Q liči i d j

• iskoristivi volumen vode Vi

Qmax Qi - veličina izgradnje

V tdQi

Qi

dQ

0

• srednji iskoristivi protok

tQVt

Vsi

i

o

i 3154 106.

tQmin- stupanj iskorištenja

d

VV

i

A

Energijske tehnologije

tovodeVAg

23Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Primjer za malu HEPrimjer za malu HE

H 3 030

35

Hn = 3.0 m (ukupni 3.4m)

Qsr = 4.8 m3/s20

25

w m

3/s

= 75% (pretpostavljeno)

Za malu HE s turbinom instaliranog protoka 3 8 m3/s daje

10

15Flow

instaliranog protoka 3.8 m3/s daje snagu od 85 kW

0

5

Primjer za srednji dnevni protok

Energijske tehnologije24Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Energijske tehnologije25Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Energijske tehnologije26Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Protok i snagaProtok i snagaProtok i snagaProtok i snaga

Krivulja trajanja padaNazivni parametri

Krivuljatrajanja

protoka

Krivulja trajanjasnage

100 300200 365

Iskoristiv protok

Vrijeme u danima

Energijske tehnologije27

100 300200 365

Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Usporedba energije za 2 MW HEUsporedba energije za 2 MW HE

2500

2000

1500

W-d

ani Procjenjena

hidrologija

500

1000KW Mjerena hidrologija

0

500

1 21 41 61 81 101 121 141 161 181 201 221 241 261 281 301 321 341 361Dan u godini

Energijske tehnologije28

Charles D. D. Howard, P. Eng.

g

Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Usporedba turbinaUsporedba turbina

Područje rada turbina:

• Pelton

• Francis• Francis

• Kaplan

Energijske tehnologije29Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Energijske tehnologije30Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Usporedba turbinaUsporedba turbinaUsporedba turbinaUsporedba turbina

Energijske tehnologije31Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

T bi li d i t kT bi li d i t kTurbine za mali pad i protokTurbine za mali pad i protok

J d t i l• Jednostavni propeler - mala cijena, mala iskoristivost

• Poprečni protok - srednja cijena, velika iskoristivost

K l

Energijske tehnologije

• Kaplan – za male padove i velike protoke

32Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

P ltP ltPeltonPeltonD

a

Energijske tehnologije33Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

P l i K lP l i K lPropeler i KaplanPropeler i Kaplan

Energijske tehnologije34Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Krivulja snage – poprečnaKrivulja snage – poprečnaKrivulja snage poprečna Krivulja snage poprečna

Energijske tehnologije35Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Vodenična kola i vodne pumpeVodenična kola i vodne pumpeVodenična kola i vodne pumpeVodenična kola i vodne pumpe

Energijske tehnologije36Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Gubitci u dovodnoj cijeviGubitci u dovodnoj cijeviGubitci u dovodnoj cijeviGubitci u dovodnoj cijevi

vlfh2

gD

fhg 2

L - duljina dovodaD - hidraulički promjer dovodap jv - prosječna brzina vodeg - akceleracija gravitacijef = 64/Re - koeficijent za laminarni ili turbulentni protok, određen vrstom dovoda (proizvođač)

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Male hidroelektrane 37

Darcy-Weisbach

Procjena snage za predviđeni protokProcjena snage za predviđeni protokProcjena snage za predviđeni protokProcjena snage za predviđeni protok

“Assessmet Methods for Small-hydro Projects” IEA Technical Report 2000

Energijske tehnologije38

Assessmet Methods for Small-hydro Projects , IEA Technical Report, 2000.

Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Očekivana snagaOčekivana snagaOčekivana snagaOčekivana snaga

Energijske tehnologije39“Assessmet Methods for Small-hydro Projects”, IEA Technical Report, 2000.Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Od protoka do energijeOd protoka do energijeKrivulja trajanja 

protokaEfikasnost turbine Krivulja opterećenja

Snaga HE

Krivulja trajanja snage

Količina i raspoloživost energije

Ukupno isporučena električna energija u 

Ukupno iskorištena energija u otočnom 

Energijske tehnologije40

mrežu radu

Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Karakteristike malih HEKarakteristike malih HEKarakteristike malih HEKarakteristike malih HE

Ključni faktori ekonomičnosti malih HE:

Veliki inicijalni troškovi

Dugi životni vijekg j

Velika pouzdanost i raspoloživost

Mali troškovi pogona

Autonomni pogonBuckfast Abbey, Devon, UK

Rad bez goriva

Mali utjecaj na okoliš!?

Energijske tehnologije41Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Posebni zahtjeviPosebni zahtjeviPosebni zahtjeviPosebni zahtjevi

1. Idejno rješenje2 U j ti đ j2. Uvjeti uređenja

prostora3 Građevinska dozvola3. Građevinska dozvola4. Ugovor o najmu5 Uporabna dozvola5. Uporabna dozvola6. Ugovor o isporuci el.

energijeenergije

Energijske tehnologije42Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Hidroelektrane (HE) - definicijaHidroelektrane (HE) - definicija

• HE su postrojenja u kojima se energija položaja vode l k čpretvara u električnu energiju

• HE se sastoji od objekata i dijelova koji služe za:

– skupljanje vode,

– odvođenje vodeodvođenje vode,

– pretvorbu energije položaja vode u mehaničku energijuenergiju,

– pretvorbu mehaničke u električnu energiju,

– transformaciju električne energije i

– razvod električke energije

Energijske tehnologije

g j

43Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Podjela HEPodjela HEPodjela HEPodjela HE

Energijske tehnologije44Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Hidroelektrane - dijeloviHidroelektrane - dijelovijj

• brana ili pregrada• zahvat vode• dovod vode• vodna komora, ,

vodostan• tlačni cjevovod, j ,

kanal• strojarnicaj• odvod vode

Energijske tehnologije46Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

EkonomijaEkonomijaEkonomijaEkonomija

Pretpostavke:Tipično:€1500 - €4500/kW

10% diskontna stopa kroz 15 godina2500

Cijena investicije, cijena el. en. i isplativost

g

O&M do 4% investicije1500

2000

t £/k

W

Faktor opterećenja 60%

Prema tome investicija od

1000

1500

Cap

ital C

ost

Prema tome investicija od €165,000 (2000 €/kW) bila bi provediva uz 4.25 p/kWh0

500

3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7

Energijske tehnologije47

p/kWh

Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Godišnji troškovi - Primjer 300 kW HE

Average Annual Costs(2001 d ll )(2001 dollars)

Fees and overdraft interest $1,000Insurance $8,000Insurance $8,000Legal/accounting $2,000Property Taxes $3,000Provincial Capital Tax $4,000T l h $700Telephone $700Electricity $600Utility Maintenance Fee $1,200Water Rental Tax $3,700$ ,Maintenance/Misc. $6,000Contingency $4,800Total $35,000

Energijske tehnologije48Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

G diš j ij iG diš j ij iGodišnja energija i novacGodišnja energija i novac

26.000 €28.000 €30.000 €

Podatci za primjer male HE

16.000 €18.000 €20.000 €22.000 €24.000 €

Pretpostavke: PMaks = 85 kW

6 000 €8.000 €

10.000 €12.000 €14.000 €6.000 € PMaks. 85 kW

Qi = 3.85 m3/s

Rezervni protok = 0 5 m3/s

0 €2.000 €4.000 €6.000 €

Propeler Poprečna Kaplan

Rezervni protok = 0.5 m /s

Cijena 4.25 p/kWhp p p

Energijske tehnologijeObnovljivi izvori 4949Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Primjeri za mikro i malu HEPrimjeri za mikro i malu HEPrimjeri za mikro i malu HEPrimjeri za mikro i malu HE• Pad 2.5 m i

t k 2 3/• Pad 55 m i

protok 1 2 m3/sprotok 2 m3/s • Francis turbina

protok 1.2 m3/s (barem 9 mjeseci)

• Francis turbina• Asinhroni generator

42 kW

• Francis turbina• Asinhroni generator 2

x 245 kW• Godišnja energija

100 MWh

x 245 kW• Godišnja energija

1750 MWh100 MWh• Faktor snage 0.27

1750 MWh• Specifične investicije

1050 €/kW1050 €/kW

Energijske tehnologije50Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Cijena i veličina MHECijena i veličina MHECijena i veličina MHECijena i veličina MHE

Energijske tehnologije51Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Novi pristupi i rješenja bušenjeNovi pristupi i rješenja bušenjeNovi pristupi i rješenja - bušenjeNovi pristupi i rješenja - bušenje

Usmjereno bušenje pojednostavljuje izgradnju malih HE

Energijske tehnologije52Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Utjecaj na okolišUtjecaj na okolišUtjecaj na okolišUtjecaj na okoliš

Energijske tehnologije53Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Odlike malih hidroelektranaOdlike malih hidroelektranaOdlike malih hidroelektranaOdlike malih hidroelektrana Kao i kod velikih hidroelektrana: Smanjivanje potrošnje fosilnih goriva Zaštita od poplava Navodnjavanje

Sigurnost i pouzdanost opskrbe energijomSigurnost i pouzdanost opskrbe energijom Napajanje el. en. udaljenijih lokacija Nestalnost protoka (varijacije toka i male

akumulacije)j ) Sinkroni i asinkroni generatori (mogućnost

samostalnog rada – otočni pogon)

Energijske tehnologije

samostalnog rada – otočni pogon)

Zdenko Šimić - Male hidroelektrane 54

Pozicija male HE u EESPozicija male HE u EESPozicija male HE u EESPozicija male HE u EES• Utjecaj male HE ovisi o stanju

mreže na mjestu priključka• Utjecaj na gubitke, tokove

snaga, naponske prilike,mreže na mjestu priključka• Mreža je dimenzionirana za

radijalno napajanjekl d l k b l h

snaga, naponske prilike, pouzdanost (moguća potrebna pojačanja mreže)Povećavanje izobličenja• Prikladne za veliki broj ruralnih

mreža s malom potrošnjom:– Npr. 20 MWh/km2 (Lika)

• Povećavanje izobličenja napona zbog pojave viših harmonika te nestabilnosti p / ( )

prema 200 MWh/km2

(hrvatski prosjek)• Prikladne za loše naponske

napona• Potreba za promjenom

dimenzioniranja zaštite• Prikladne za loše naponske prilike na krajevima mreže

• Otočni rad doprinosi lokalnoj l ž l

dimenzioniranja zaštite• Proizvodnja el. en. iz. malih HE

je vrlo promjenjiva (vrlo mala akumulacija)raspoloživosti el. en. (vrlo mala akumulacija)

Energijske tehnologije55Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Male hidroelektrane u HR Male hidroelektrane u HR Male hidroelektrane u HR Male hidroelektrane u HR • 12,5 TWh ukupni tehnički potencijal HE

50% i k išt– 50% iskorišteno– 8% teh. Potencijal za mHE30 MW HE 2006 i l 0 11 TWh• 30 MW mHE 2006. proizvelo 0,11 TWh

• Projekcije strategije:– Do 2020. povećati korištenje mHE 2-4 puta– Iskoristiti do 40% tehničkog potencijala (1 TWh)

• Istraživanje, administracija i zakonodavstvo

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Male hidroelektrane 56

ZaključnoZaključnoZaključnoZaključno

Male HE mogu dati ne veliki ali niti zanemariv• Male HE mogu dati ne veliki ali niti zanemariv doprinos proizvodnji el. en.P d šk i i i j l HE i iš k• Podrška i investiranje u male HE ima višestruke dugoročne koristi (globalno zatopljenje, i k b ij i k ij )sigurnost opskrbe energijom i ekonomija)

• Konstrukcija i ekonomičnost je vrlo specifična za svaku lokaciju (mala akumulacija i jednostavnija hidrologija)

• Manji negativni utjecaj na okoliš (npr. mala akumulacija), ali ovisno o stvarnoj primjeni (npr.

Energijske tehnologije

j ), j p j ( pminimalni protok koji se ne koristi)

57Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Zanimljivi podaci

DODATNODODATNOZanimljivi podaci

Energijske tehnologije58Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Alternativna rješenjaAlternativna rješenjaAlternativna rješenjaAlternativna rješenja• Analogno vjetroagregatima• P = CAv31/2• Voda ima 850x veću gustoćug• Turbine u slobodnom toku vode• Turbine za jako male padove• Turbine za jako male padove

Energijske tehnologije59Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

New Energy CorporationNew Energy CorporationNew Energy CorporationNew Energy Corporation

• Brzina vode od 1,5 do 4 m/s• Efikasnost 40-45 %• Snage od 5-200 kW• Promjenjiva brzina 50-90 rpm• Promjenjiva brzina 50-90 rpm• Problem početne brzine i

učvršćivanjaučvršćivanja

Energijske tehnologije60Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Gorlov Helical TurbineGorlov Helical TurbineGorlov Helical TurbineGorlov Helical Turbine

• Brzina vode od 1,5 do 4,5 m/s• Efikasnost 40-45 %• Snage od 1-360 kW• Bolja modularnost i efikasnost• Bolja modularnost i efikasnost

od turbina na bazi Darrieusrješenjarješenja

• Sama se pokrene

Energijske tehnologije61Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Verdant PowerVerdant PowerVerdant Power Verdant Power

• Brzina vode od 1,5 do 4 m/s

• Efikasnost 30-40 %• Snaga 35 kWSnaga 35 kW• Varijabilna brzina,

generator sgenerator s permanentnim magnetommagnetom

Energijske tehnologije62Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Ciklus vode – isparivanje, padaline, putovi i vrijemeCiklus vode – isparivanje, padaline, putovi i vrijeme

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Male hidroelektrane 63Okoliš i održivi razvoj: Resursi 63

Padaline kroz godinu diljem svijetaPadaline kroz godinu diljem svijetaPadaline kroz godinu diljem svijetaPadaline kroz godinu diljem svijeta

Energijske tehnologije64Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

RETScreenTM

Energijske tehnologijeObnovljivi izvori 65“Assessmet Methods for Small-hydro Projects”, IEA Technical Report, 2000.65Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Usporedba turbinaUsporedba turbinaUsporedba turbinaUsporedba turbina

Padovi, protoci i turbine zai turbine za male HE s raznimraznim turbinama

Energijske tehnologije66Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Male hidroelektrane u HRMale hidroelektrane u HRMale hidroelektrane u HRMale hidroelektrane u HR• Definicija: instalirana snaga do 5 (10) MW• Prostorna disperziranost• Mali padovi u nepristupačnim i slabo p p p

naseljenim područjima• Tehnički iskoristivi energetski potencijal g p j

~180 MW

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Male hidroelektrane 67

Stanje korištenja malih HE u HRStanje korištenja malih HE u HR• http://www.nn.hr/clanci/sluzbeno/2007/1082.htm• Na temelju članka 28. stavka 3. Zakona o energiji (»NarodneNa temelju članka 28. stavka 3. Zakona o energiji (»Narodne

novine«, br. 68/2001 i 177/2004), Vlada Republike Hrvatske je na sjednici održanoj 22. ožujka 2007. godine donijela

TARIFNI SUSTAV• TARIFNI SUSTAV• ZA PROIZVODNJU ELEKTRIČNE ENERGIJE IZ OBNOVLJIVIH

IZVORA ENERGIJE I KOGENERACIJE• II. POTICAJNA CIJENA ZA ISPORUČENU ELEKTRIČNU

ENERGIJU IZ POSTROJENJA KOJA KORISTE OBNOVLJIVE IZVORE ENERGIJE I KOGENERACIJUIZVORE ENERGIJE I KOGENERACIJUČlanak 3.

• Pravo na poticajnu cijenu stječe proizvođač električne energije koji koristi obnovljive izvore energije odnosno kogeneraciju za proizvodnju električneobnovljive izvore energije, odnosno kogeneraciju za proizvodnju električne energije pod uvjetom da je:1. ishodio rješenje o stjecanju statusa povlaštenog proizvođača električne energije sukladno članku 8 stavku 2 Zakona o tržištu električne energije te

Energijske tehnologije

energije sukladno članku 8. stavku 2. Zakona o tržištu električne energije te2. sklopio s operatorom tržišta ugovor o otkupu električne energije sukladno članku 30. stavku 1. podstavku 9. Zakona o tržištu električne energije.

68Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Stanje korištenja malih HE u HRStanje korištenja malih HE u HRStanje korištenja malih HE u HRStanje korištenja malih HE u HR

• Članak 4.• (1) Ovim Tarifnim sustavom se utvrđuju tarifne stavke i visine tarifnih stavki

(C) izražene u kn/kWh za isporučenu električnu energiju iz postrojenja koja koriste obnovljive izvore energije za sljedeće grupe postrojenja:koriste obnovljive izvore energije za sljedeće grupe postrojenja:1. Postrojenja priključena na distribucijsku mrežu koja koriste obnovljive izvore energije za proizvodnju električne energije instalirane električne snage do uključivo 1 MWj

• b. hidroelektrana 0,69 kn/kWh• 2. Postrojenja priključena na prijenosnu ili distribucijsku mrežu koja koriste

obnovljive izvore energije za proizvodnju električne energije instaliraneobnovljive izvore energije za proizvodnju električne energije instalirane električne snage veće od 1 MW

• a. hidroelektrane instalirane snage do uključivo 10 MW i ijenergija:

• - do uključivo 5000 MWh/ god. 0,69 kn/kWh• - više od 5000 MWh do uključivo 15000 MWh/god. 0,55 kn/kWh

Energijske tehnologije

• više od 5000 MWh do uključivo 15000 MWh/god. 0,55 kn/kWh• - više od 15000 MWh/ godini 0,42/kWh• h. elektrane na ostale OI (morski valovi, plima i oseka…) 0,50 69Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Stanje korištenja malih HE u HRStanje korištenja malih HE u HRStanje korištenja malih HE u HRStanje korištenja malih HE u HR

Z j d t lj i d j• Zanemarane pojednostavljenim vrednovanjem preko male snage/energije

• Iskustvo i zakonska regulativa ozbiljna prepreka• Relativno prema trendovima (Slovenija, p ( j ,

Austrija,...) vrlo slabo iskorišten potencijal malih HE

U vlasništvu HEPU vlasništvu HEP--a:a:20 (8) objekata20 (8) objekata37 (19) agregata37 (19) agregata

Energijske tehnologije70

37 (19) agregata37 (19) agregata68,265 (47,81) MW68,265 (47,81) MW

Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Finvest 1 i 2, Čabranka Mrežnica

Kupčina 6Orljava 7

Čabranka

Kupa

• Roški Slap – 2x886 kW, 6 GWh• Finvest 1 4x315 kW 3 6 GWh

Duga Resa12 objekata22 agregata4 9 MW • Finvest 1 – 4x315 kW, 3,6 GWh

• Finvest 2 – 30 kW, 0,14 GWh

Roški Slap

4,9 MW

Majdan

p

Privatne male hidroelektranePrivatne male hidroelektrane

Energijske tehnologije

hidroelektraneu pogonuhidroelektraneu pogonu 71Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Podaci za dvije male HE u HRPodaci za dvije male HE u HRPodaci za dvije male HE u HRPodaci za dvije male HE u HRRoški slap

1910 1998

Finvest• 1991• 1910., 1998.

• 18,3 m, 6 m3/s po turbini• 2 Osberger turbine

• 1991.• 55 m, 3 m3/s po turbini• 4 Cink turbine• 2 Osberger turbine

• 2 sinkrona gen. 1130 kVA, (0,82)

• 4 Cink turbine• 4 asinkrona gen. 315 kW

(0,82)č ž

, ( , )• Odvojene sabirnice, 10 kV• Realno ostvariva snaga

670 (630) kW (dovodni

• Priključena na mrežu 20 kV

• Godišnji prosjek 3 600670 (630) kW (dovodni kanal)

• Godišnji prosjek 6 GWh

Godišnji prosjek 3 600 MWh

• Za razliku od Roškog slapa ima stalnu posaduslapa ima stalnu posadu

Energijske tehnologije72Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Male hidroelektrane u HR-Male hidroelektrane u HR-potencijalpotencijal

Instaliranasnage

Broj poteza Broj poteza (%)

Instal. snaga (MW)

Instal. snagasnage

(MW)(%) snaga (MW) snaga

(%)

5 - 1,5 20 3 50 291,5 - 1,0 17 2 22 121,0 - 0,5 42 6 29 160,5 - 0,1 296 42 56 31

Manje od 0,1 324 47 21 12UKUPNO 699 100 177 100

Energijske tehnologije73Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Pilot Pilot projekti malih HEprojekti malih HE

Energijske tehnologije74

* Preuzeto od dr.sc. H. Bašić

Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Istraživanje potencijalnih lokacija HR

Istraživanje potencijalnih lokacija HRu HRu HR

• Od 77 lokacija isključeno je:j j j 33 – prostorno planska ograničenja 18 - zaštita okoliša i kulturna baština 18 - zaštita okoliša i kulturna baština dvije lokacije su spojene u jednu novim

j š jrješenjem

• Preostalo 25 lokacijaj• 72 -> 32 MW 25 -> 7,8 MW

Energijske tehnologije75Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Troškovi investicije i pogonski troškoviTroškovi investicije i pogonski troškoviTroškovi investicije i pogonski troškovi za male HETroškovi investicije i pogonski troškovi za male HE

• Širok raspon troškova od preko 0,5 M$/MWp p , $/do više milijuna US dolara po MW instaliranesnageg

• Za neke male HE u pogonu u HRt šk i d 1 3 d 2 5troškovi pogona su od 1,3 do 2,5€/MWh/

Energijske tehnologije76Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Slikom kroz malu HESlikom kroz malu HESlikom kroz malu HESlikom kroz malu HE

Zahvat vode –zgrada, slika sa 1600 m n.v.

Energijske tehnologije77

Izvor: A. Ajanović, Intrade energija d.o.o. , Sarajevo

Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Zahvat vode - završen

Energijske tehnologije78Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Cijevi

Materijali:Materijali:- čelik,- drugi materijali.

Gradnja:nadzemno

Zahvat vode Zahvat vode --zamrznutzamrznut

- nadzemno,- podzemno.

Energijske tehnologije79Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Čelična Vareni spojcijev u kanalu

S j jSpajanje varenjem

Energijske tehnologije80Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

li j GGRP cijevi-

Instaliranje GRP cijevi

jutvrđivanje materijala

Pokriveno

oko cijevi

Energijske tehnologije81Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Priprema cementiranja GRP cijeviGRP-cijevi

Instalirano GRP-koljeno

Energijske tehnologije82Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Betonski izlaz iz difdifuzora

Betoniranje podloge za generatorza generator

Energijske tehnologije83Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Francis turbinaFrancis turbina

Reguliranje ulaza vode

Instaliranje turbine

Energijske tehnologije84Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Radno kolo Ulaz u turbinu sa zaobilaskomRadno kolo

Energijske tehnologije85Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

P l biPelton turbina

Lopatice u obliku žlice

Radno kolo na osovini

Energijske tehnologije86Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Mehanizam za reguliranje vode na ulazu u turbinu

Energijske tehnologije87Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Instaliranje turbine u Instaliranje regulatora jstrojarnici

j gispred turbine

Energijske tehnologije88Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Generator

Instaliranje generatoraInstaliranje generatora u strojarnici

Energijske tehnologije89Zdenko Šimić - Male hidroelektrane

Regulator turbine Nadzor i mjerenje

Energetski transfomator

Energijske tehnologije90

gispred strojarnice

Zdenko Šimić - Male hidroelektrane