Pembangkit listrik tenaga air kecil - jenis dan proyek

Pembangkit listrik tenaga air adalah sekumpulan komponen yang saling berhubungan dan berfungsi untuk mengubah energi (kinetik dan potensial) menjadi energi listrik atau sebaliknya.

Menurut klasifikasi yang ada, yang kecil adalah pembangkit listrik tenaga air (HPP) daya hingga 10-15 MW, meliputi:

• pembangkit listrik tenaga air kecil - dari 1 hingga 10 MW.

• pembangkit listrik tenaga air mini — dari 0,1 hingga 1 MW.

• pembangkit listrik tenaga mikrohidro — dengan kapasitas hingga 0,1 MW.

Aliran dan head memainkan peran yang menentukan dalam kapasitas pembangkit listrik tenaga air. Aliran dan tekanan diatur menggunakan pasokan air yang telah terakumulasi sebelumnya di bagian atas air. Semakin banyak air di dalam tangki, semakin tinggi tingkat tekanan air dan, karenanya, kepala.

Sumber potensi tenaga air yang digunakan dalam tenaga air adalah sungai besar sedang dan kecil, sistem irigasi dan pasokan air, limpasan lereng gletser dan salju permanen.HPP terutama berbeda satu sama lain dalam cara menciptakan tekanan, tingkat pengaturan aliran, jenis peralatan utama yang dipasang, kompleksitas penggunaan aliran air (tunggal atau multifungsi), dll.

Pembangkit listrik tenaga air kecil (pembangkit listrik tenaga air kecil) memainkan peran yang sangat penting dalam memasok listrik ke konsumen otonom yang tersebar jauh dari saluran listrik. Artikel tersebut membahas proyek umum yang menggunakan energi aliran kecil.

Pengaturan untuk menggunakan lingkungan saat ini ditunjukkan pada Gambar. 1 a. Ini berfungsi sebagai berikut. Ketika baling-baling vertikal 1 dipengaruhi oleh media yang mengalir, terjadi gaya hidrodinamik yang menggerakkan pelek pemberat. Melalui tautan kinematik 3, penyangga mentransmisikan torsi ke poros generator, sedangkan generator itu sendiri tetap diam. Pembangkit listrik tenaga air ini beroperasi di aliran air dataran rendah yang ukuran dan energinya menentukan kapasitasnya.

Beras. 1. Skema pengoperasian pembangkit listrik tenaga air datar: a) pembangkit listrik tenaga air datar, b) b) pembangkit listrik tenaga air.

Pembangkit listrik tenaga air (Gbr. 1, b), saat bergerak, menggunakan energi cairan melalui impeller 6. Impeller 1 berisi poros dan baling-baling yang terletak di atasnya. Instalasi dipasang pada rangka 7 yang dipasang pada ponton 6. Bilah, yang miring tegak lurus ke arah aliran air, mengubah orientasinya ke aliran dengan bantuan roda 4.

Salah satu bilah terbuat dari gabungan bagian dalam dan luar yang saling terkait, memiliki konektor melintang yang terletak pada sudut sumbu, dan dilemahkan oleh bantalan elastis yang ditempatkan di antara bagian dan sambungan elastis.Sambungan elastis dibuat dalam bentuk paket pelat yang menghadap aliran medium, dengan panjang bervariasi, menempel pada bilah dan bersentuhan dengan bagian luarnya. Perangkat berorientasi pada aliran air datar. Mesin pembangkit listrik yang diterapkan dapat berupa tipe sinkron dan asinkron.

Dalam ditunjukkan pada gambar. 2, aliran fluida dari control valve 1 dialihkan secara bergantian ke chamber 2 dan 3 dan sebaliknya.

Beras. 2. Turbin di jalur aliran siphon

Gerakan rotasi cairan di dalam bilik menyebabkan osilasi udara dan luapannya melalui pipa 4 dan 6 dengan aktivasi turbin 5 dan generator yang terhubung dengannya. Untuk meningkatkan efisiensi seluruh perangkat, dipasang di jalur aliran siphon. Prasyarat untuk pengoperasian bebas masalah adalah cairan yang mengalir, bersih tanpa fraksi besar. Rak sampah diperlukan untuk instalasi ini.

Turbin air terapung dengan daya 16 kW (Gbr. 3) dirancang untuk mengubah energi kinetik aliran menjadi energi mekanik dan kemudian menjadi energi listrik. Turbin adalah elemen melingkar memanjang yang terbuat dari bahan ringan (lebih ringan dari air) dengan sirip heliks di permukaannya. Elemen ditangguhkan di kedua sisi oleh batang yang mengirimkan torsi ke generator.

Ara. 3. Turbin air terapung

Pembangkit listrik hidrolik (Gbr. 4) dirancang untuk menghasilkan listrik melalui generator mini, yang digerakkan secara bergilir oleh sabuk penggerak tak berujung 1 dengan ember air 2 terletak di atasnya. Sabuk 1 dengan ember 2 dipasang pada bingkai 3 mampu terbawa gelombang . Bingkai 3 dipasang ke penyangga 4 tempat generator 5 berada.

Ember terletak di bagian luar sabuk dengan sisi terbuka menghadap ke arah horizontal aliran air.Jumlah ember ditentukan oleh kondisi untuk memastikan rotasi generator. Varian menggunakan perangkat tipe "tangga" dengan bilah yang terpasang dimungkinkan.

Beras. 4. Perakitan sabuk dan ember

Perangkat untuk menggunakan energi kinetik dari aliran terdiri dari silinder vertikal yang terletak di air di tepian yang berlawanan, di mana roller ditempatkan (Gbr. 5).

Beras. 5. Pemasangan bendungan mikro

Pisau dipasang di antara sumbu atas dan bawah roller. Karena sudut serang antara baling-baling dan vektor kecepatan, air yang mengalir menggerakkan silinder secara berputar, dan melalui roller, sebuah generator yang menghasilkan listrik.

Perangkat untuk menggunakan energi aliran terdiri dari impeler 1 yang terletak secara vertikal di aliran air, dengan baling-baling berengsel 2 pada pelek 1 atas dan bawah 3 (Gbr. 6). Tepi atas 1 terhubung ke generator 4. Posisi baling-baling 2 diatur oleh aliran itu sendiri: tegak lurus dengan aliran depan dan sejajar dengan gerakan hulu.

Beras. 6. Perangkat yang mengubah energi aliran air

Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Selongsong 1 kW (MHES-1) terdiri dari turbin berupa roda tupai 1, baling-baling pemandu 2, pipa fleksibel 3 dengan diameter 150 mm, alat pengisap air 4 , a generator 5, unit kontrol 6 dan bingkai 7 (Gbr. 7).

Beras. 7. Bushing PLTMH 1 kW

Pengoperasian MicroHPP ini dilakukan sebagai berikut: perangkat pemasukan air 4 memusatkan media hidrolik dan melalui pipa 3 memberikan perbedaan ketinggian antara permukaan air atas dan turbin kerja 1, interaksi tekanan tertentu dari cairan hidrolik dengan turbin menggerakkan yang terakhir dalam rotasi.Torsi turbin 1 ditransmisikan ke generator listrik.

Pembangkit listrik tenaga air siphon (Gbr. 8) digunakan jika ada setetes cairan hidrolik pada ketinggian 1,75 m dari bendungan atau sebagai akibat dari kondisi alam.

Beras. 8. Menyedot unit hidrolik

Pengoperasian instalasi ini adalah sebagai berikut: aliran fluida hidrolik melalui turbin 1 naik melalui puncak bendungan, gbr. 9, torsi ditransmisikan melalui poros 2 dan roda gigi sabuk 3 ke generator listrik 4. Media cairan bekas memasuki air belakang melalui saluran air yang mengembang.

Instalasi mikrohidroelektrik bertekanan rendah (Gbr. 9) beroperasi dengan kepala nominal kolom cairan minimal H = 1,5 m. Saat droop berkurang, daya output berkurang. Ketinggian penurunan yang disarankan adalah 1,4-1,6 m.

Beras. 9. Pembangkit listrik tenaga air bertekanan rendah

Prinsip operasi didasarkan pada interaksi cairan hidrolik dengan energi potensial, diubah menjadi bentuk putar dan kemudian menjadi bentuk listrik. Pada alat hisap 1, cairan memasuki turbin 2, cairan tersebut dipusingkan sebelumnya dan, selanjutnya menembus pipa cabang karena cairan yang jatuh, berinteraksi dengan bilah turbin 2, mengubah energi kinetik cairan menjadi a torsi pada poros 3, kemudian ke generator listrik.

Berat stasiun tekanan rendah adalah 16 kg dengan daya P = 200 W. Konverter tenaga air semi-langsung baling-baling terdiri dari pipa tekanan 1, jaringan pemandu 2, turbin baling-baling 3, saluran keluar bulat 4, torsi poros transmisi 5 dan generator listrik 6 (gbr. 10).

Beras. 10. Konverter aliran semi langsung

Daya listrik rancangan ini berada pada kisaran 1-10 kW dengan selisih ketinggian Nm = 2,2-5,7 m Konsumsi air QH = 0,05-0,21 m 3m / s. Selisih ketinggian Nm = 2,2-5,7 m Kecepatan putaran turbin akan menjadi wn = 1000 rpm.

Konverter hidrolik kapsul berdasarkan motor listrik 2PEDV-22-219 (Gbr. 11) bekerja mirip dengan pembangkit listrik tenaga air sebelumnya dengan head H = 2,5-6,3 m dan laju aliran air Q = 0,005-0,14 m 3 / s Tenaga listrik 1-5 kW. Diameter turbin air dari 0,2 hingga 0,254 m Diameter roda hidrolik adalah Dk = 0,35-0,4 m.

Beras. 11. Pembangkit Listrik Tenaga Air Kapsul

Konverter hidrolik aliran langsung (Gbr. 12) terdiri dari turbin baling-baling 1, kisi pemandu 2, poros transmisi torsi 3, generator listrik 4, pipa knalpot 5. Ia bekerja menggunakan pipa tekanan.

Beras. 12. Konverter hidrolik aliran langsung

Hydroconverter (Gbr. 13) dirancang untuk mengubah energi media cair yang bergerak cepat menjadi energi listrik.

Beras. 13. Konverter energi hidrolik untuk aliran air yang cepat

Ini terdiri dari turbin baling-baling 1, terletak di kapsul 2, dan dipasang pada arus air yang disebut «arus cepat». Kapsul terletak di baling-baling pemandu 4, yang dipasang di dalam media fluida. Torsi dari turbin ditransmisikan ke poros 5, dan kemudian ke generator listrik 6.