Energetyka wodna

Zapora Hoovera - widoczna korona i 4 wieże wlotowe – są to

ujęcia wody dla turbin.

Energetyka wodna



Energetyka wodna (hydroenergetyka)
zajmuje się pozyskiwaniem energii wód
i jej przetwarzaniem na energię
mechaniczną i elektryczną przy użyciu
silników wodnych (turbin wodnych) i
hydrogeneratorów w siłowniach
wodnych (np. w młynach) oraz
elektrowniach wodnych.

Zapora Itaipu na rzece Parana, ma prawie 8km długości.

Zbudowano na niej największą na świecie elektrownię wodną.

Energetyka wodna na świecie

Nazwa elektrowni

Kraj

Moc [GW]

Itaipu

Brazylia

12,6

Guri

Wenezuela

10,3

Grand Coulee

USA

6,7

Krasnojarsk

Rosja

La Grande 2

Kanada

5,3

Corpus Posadas

Argentyna / Paragwaj

4,7

W ostatnich latach z różnych powodów wzrosło zainteresowanie

Małymi Elektrowniami Wodnymi.

Klasyfikacja Małych
Elektrowni Wodnych (MEW):



Mikro-energetyka wodna, do której
zalicza się obiekty o mocy
zainstalowanej do 50 kW



Mini-energetyka wodna obejmująca
obiekty o mocy 50 kW do 1 MW



Mała energetyka wodna, z mocą
zainstalowaną od 1 MW do 15 MW

Elektrownia wodna Tumut 3 jest częścią węzła
hydroenergetycznego Snowy Mountains w Nowej
Południowej Walli w Australii.

Typy elektrowni wodnych



Przepływowe bez zbiornika



Regulacyjne z dużym zbiornikiem
wodnym



Zbiornikowe z małym zbiornikiem
wodnym



Kaskadowe



Pompowo-szczytowe

PRZEPŁYWOWE BEZ ZBIORNIKA

Przepływowe bez zbiornika - są to elektrownie o dużych

kosztach budowy, a ich wielkość produkcji zależy od pory roku

i od pogody. W elektrowniach tych nie ma możliwości

regulacji mocy

REGULACYJNE Z DUŻYM

ZBIORNIKIEM WODNYM

Regulacyjne z dużym zbiornikiem wodnym - zastosowanie

zbiornika umożliwia regulację w cyklu dobowym i

tygodniowym, a dodatkowo zbiornik może stanowić

zabezpieczenie przeciwpowodziowe

ZBIORNIKOWE Z MAŁYM

ZBIORNIKIEM WODNYM

Zbiornikowe z małym zbiornikiem wodnym - umożliwiają

krótkoterminową regulację w godzinach tzw. szczytu

KASKADOWE

Kaskadowe - zastosowanie wielu zbiorników z możliwością

indywidualnej i globalnej regulacji ich napełniania i

opróżniania pozwala na optymalne wykorzystanie i regulację

mocy, a także na magazynowanie nadwyżek energii. Zbiorniki

te stanowią też dobre zabezpieczenie przeciwpowodziowe

POMPOWO-SZCZYTOWE

Pompowo-szczytowe - elektrownie te służą do przetwarzania

w okresie nocnym, kłopotliwej w magazynowaniu, energii

elektrycznej na energię potencjalną wody i zwracania jej do

sieci elektroenergetycznej w okresie szczytowego

zapotrzebowania w ciągu dnia. Do tego celu wykorzystuje się

dwa, połączone ze sobą rurociągiem, zbiorniki wodne,

usytuowane na różnych poziomach. Urządzenie zamocowane

na rurociągu pracuje jako pompa w okresie napełniania

zbiornika górnego, a w momencie jego opróżniania jako

turbina.

Elektrownie te dzieli się ponadto

w zależności od wysokości spadu

na trzy kategorie:



niskospadowe 2-20 m



średniospadowe 20-150 m



wysokospadowe powyżej 150 m

Zalety MEW:



nie zanieczyszczają środowiska i mogą być
instalowane w licznych miejscach na małych
ciekach wodnych



mogą być zaprojektowane i wybudowane w ciągu 1-
2 lat, wyposażenie jest dostępne powszechnie, a
technologia dobrze opanowana



prostota techniczna powoduje wysoką
niezawodność i długą żywotność



wymagają nielicznego personelu i mogą być
sterowanie zdalnie



rozproszenia w terenie skraca odległości przesyłu
energii i zmniejsza związane z tym koszty

Zasada działania MEW:



Na początku woda w ujęciu zostaje pozbawiona wszystkich zbędnych rzeczy z nią
płynących, jak np. patyki, liście, papiery. W specjalnym zbiorniku umieszczonym
pod ziemią woda musi się ustać. Tam cały piach i mniejsze śmieci, które nie
zostały usunięte przy ujęciu opadają na dno. Zbiornik automatycznie oczyszcza
się co pewien czas z nagromadzonego materiału rzecznego. Drugie zadanie tego
zbiornika to magazynowanie wody. Pozwala on na pracę elektrowni bez
dostarczania wody przez strumień przez czas od jednej do kilku godzin w
zależności od mocy zainstalowanej i wielkości zbiornika.



Dalej woda spływa kanałem. Jest on również zakopany pod ziemią i zazwyczaj
ciągnie się wzdłuż rzeki lub strumienia, choć nie zawsze. Po kilkunastu lub
kilkudziesięciu metrach woda dostaje się do budynku elektrowni. Turbiny wraz z
generatorami zwykle są pod powierzchnią ziemi. Woda uderzając w łopatki
turbiny napędza ją, ta z kolei napędza generator wytwarzający energię
elektryczną. Po tym procesie woda jest doprowadzona do ujścia i trafia do
strumienia, z którego została pobrana.



Często zdarza się, że MEW mają na swoim wyposażeniu dwa generatory różnej
mocy. Udogodnienie to stosuje się w celu lepszego wykorzystania energii zawartej
w wodzie. Gdy spływająca woda ma małą masę załączany jest hydrozespół o
mniejszej mocy, gdyż ten drugi miałby o wiele mniejszą sprawność.

Zadania elektrowni
wodnych zbiornikowych:



Wytwarzanie energii elektrycznej



Wpływają na stabilizację stosunków
wodnych i chronią przed powodziami,



Są źródłem wody pitnej i przemysłowej,



Służą rolnictwu i leśnictwu
(nawadnianie, gospodarka rybna),



Poprawiają komunikację (przeprawy
drogowe i kolejowe),



Stwarzają nowe tereny rekreacyjne.

Największe Elektrownie w

Polsce (m.in.):

ELEKTROWNIA

RZEKA /JEZIORO

MOC [MW]

Żarnowiec

J.Żarnowieckie

716

Porąbka - Żar

Soła

500

Włocławek

Wisła

160,2

Żydawo

Radew

150

Solina

San

132

Niedzica

Dunajec

92,6

Dychów

Bóbr

79,5

Rożnów

Dunajec

Zapora w Solinie:

Elektrownia w Solinie



Przy zaporze znajduje się hydroelektrownia wodna
szczytowo pompowa z czterema turbozespołami
typu Francisa o mocy zainstalowanej: obecnie 136
MW po modernizacji 200 MW i produkcji rocznej 112
GWh.



Solina jest elektrownią interwencyjno - regulacyjną.
Służy zapewnieniu bezpieczeństwa energetycznego
kraju, gdyż dzięki charakterystycznej dla elektrowni
wodnych szybkości odpalenia, możliwe jest
dostarczenie energii w razie krajowego kryzysu w
dostawie. Oprócz funkcji hydroenergetycznej i
retencyjnej, jest ona znanym i atrakcyjnym
turystycznie miejscem rekreacji.

Widok na zaporę w Solinie w

kierunku północnym

Zapora w Czorsztynie



Zapora w Czorsztynie ma 404 m
długości i 60 m wysokości. Elektrownia
należy do szczytowo - pompowych.
Czas uruchomienia tej elektrowni
wynosi 3 - 4 minuty.



Elektrownia pełni funkcje:
hydroenergetyczną, retencyjną,
zaopatrzenia w wodę, rekreacyjną.