5672968853

1. Wiadomości wstępne, teza, zakres i cel pracy

Świadomość stopniowego wyczerpywania się łatwo dostępnych zasobów energii staje się coraz powszechniejsza. Zjawisko to wywołuje ciągły wzrost cen energii i zmusza państwa, a także pojedynczych obywateli do poszukiwań sposobów oszczędnego gospodarowania energią oraz tanich i odnawialnych jej źródeł. W końcowych latach XX wieku uczyniono wielkie postępy w rozwoju energooszczędnych technologii w budownictwie, rozwinięto rozmaite kierunki uzyskiwania energii ze źródeł odnawialnych i, co wydaje się najważniejsze, dotarła do powszechnej świadomości konieczność oszczędzania energii w związku z przewidywanym zbliżającym się deficytem energii.

Zwane obecnie alternatywny mi odnawialne źródła energii były wykorzystywane przez ludzi od zarania dziejów'. Do ogrzewania stosowano spalanie drewna, którego zasoby samoistnie się odtwarzały, w późniejszych okresach wykorzystywano niewyczerpaną energię wiatru do napędzania wiatraków i statków, koło wodne napędzało młyny i dostarczało energię do zakładów przemysłowych, źródła termalne używane są do ogrzewania mieszkań, od niedawna do ogrzewania wykorzystuje się energię słoneczną z użyciem kolektorów słonecznych i wytwarzania energii elektrycznej w ogniwach fotoelektrycznych. Znaczenie tych źródeł systematycznie rośnie. Państwa, a także organizacje międzynarodowe wprowadzają regulacje, określające pożądany poziom korzystania ze źródeł odnawialnych energii. Do takich regulacji należą: dyrektywa Unii Europejskiej 2001/77/EC [17], decyzja Parlamentu Europejskiego i Rady Europy nr 1230/2003/WE z 26 czerwca 2003r. [14], Deklaracja Madrycka „Plan działań na rzecz źródeł energii odnawialnej w Europie” [15],

Spełnienie postulow anego w Dyrektywie zakresu korzy stania ze źródeł odnaw ialny ch jest kosztowne i nie we wszystkich państwach członkowskich Unii możliwe. Zakres możliwości wyznacza tu położenie geograficzne i związane z nim: zasoby wodne, siła wiatru i nasłonecznienie. Tym niemniej wytyczony został kierunek, który w pewnym zakresie będzie łagodził dolegliwości deficytu energii. Powrót do, odrzucanej przez społeczeństwa niektórych krajów energetyki atomowej na jakiś czas pozwoli na istotną poprawę bezpieczeństwa energetycznego. Bezdyskusyjna jednak staje się konieczność ciągłego podnoszenia sprawności technicznej i doskonałości urządzeń czerpiących energię ze źródeł odnaw ialny ch [21,36,69].

Rosnące ceny energii sprawiają, że dotychczas mało efektywne ekonomiczne przedsięwzięcia techniczne uzyskują powoli walor rentowności [64, 69, 72]. Tak jest w przypadku małych elektrowni wodnych (w skrócie MEW), które w Polsce przeżywają okres zwiększonego zainteresowania ze strony inwestorów’, i które budowane są również jako samodzielne źródła zasilania niektórych obiektów, oddalonych od powszechnej sieci energetycznej. Podobne trendy występują na całym świecie. Nie tylko hobbyści, ale również profesjonaliści zajmują się wyszukiwaniem niewielkich cieków wodnych, który ch energię można przetworzyć na elektry czność [72], Ten szeroki front inwestorów sprawia, że stosowane rozwiązania mają zróżnicowany poziom techniczny. Dość często stany awaryjne w tych urządzeniach, w spółpracujących z siecią energetyczną, stają się przy czyną awarii w obiektach zasilany ch z tej sieci. W niniejszym opracowaniu zebrano informacje na temat zagrożeń związanych z niedoskonałością urządzeń różnych MEW, włączonych do współpracy z sieciami elektroeneigetycznymi w dwudziestu wybranych mały ch elektrowniach wodnych [3,4, 5],

W najmniejszych elektrowniach turbiny nie są wyposażone w żadne elementy regulacji momentu napędzającego. Zwykle po dołączeniu generatora do sieci moc hydrozespolu zależna jest tylko od różnicy poziomów „wody górnej" i „dolnej”. Poziomy te albo ustalają się samoistnie, albo regulowane są innymi urządzeniami, jak jazy, śluzy, zapory o nastaw ach rzadko związanych z pracą MEW [63, 64, 70], Wówczas zarówno moc przekazywana do sieci, jak również napięcie i częstotliwość zależne są od czynników zewnętrznych.

Większość obecnie eksploatowanych MEW do wytwarzania energii elektrycznej używa generatorów indukcyjny ch ze względu na ich prostą budowę i niezawodność. Maszyny te są w stanie