АРХИМЕДОВА ХИДРОДИНАМИЧКА ТУРБИНА

Откако на пазарот на електрична енергија пристапот е либерален или се стреми кон либералност,користењето на природните извори на енергија, соларна енергија, енергијата на ветерот и хидро енергија се корисат за производство на електрична енергија секаде каде што има поволни услови, бидејќи развојот на ефективни технологии го дозволува тоа . Речиси секое домаќинство има можност да е  производител на електрична енергија ако постои можност за приклучување на дистрибутивната мрежа.

Во овој текст се задржуваме на моќта од користење на  хидроенергија.  Лугето имаат изградено своите населби и го врзуваат својот живот најчесто во близина  на река. Сега е шанса секаде каде што тоа е можно со помош на моќта на водата да се  произведи енергија. Просечната месечна потрошувачка на електрична енергија по домаќинство е околу 700 kWh или ангажирани 1kW на моќ по домаќинство. Од нашиот размислувања за хидроенергија ова значи дека микро централа од 25 kW, која произведува 90.000 kWh и може да снабдува околу 10 домаќинства со електрична енергија. Оваа пресметка покажува дека секое место каде што е можно да се произведе електрична енергија во овој начин има смисла за поставување на хидро турбина. Во речиси секоја земја се појави потреба да се произведува зелена енергија од природни обновливи извори, а државата го  поддржува тоа со повисока откупна цена на  произведената електрична енергија. Катастарот на  локациии на мали хидроцентрали во Република Македонија, издадена од Министерството за Животна средина и просторно планирање вклучува речиси 400 погодни локации за изградба на електрани. Секако, постојат уште  многу локации на кои има можност и се погодни за градење микро електроцентрали со сила помала  од 100 kW кои не се евидентирани . Останува да секој поединец-инвеститор да ги препознае  таквите места и со наша заедничка соработка да се пресметаат можностите што ги  нуди локацијата.

Турбини кои најчесто се користат се Каплан, Пелтон, Френсис, Ossberger, а податоците за нивните карактеристики и примена се познати.

Затоа, ние би сакале да ви го претставиме решението за локации со турбини, кои се помалку познати првенствено за инвеститорите . Хидро турбина Архимед или  Archimed hydrodynamic screw turbines се релативна новина. Всушност многу биле применети низ историјата, но како  пумпа врз основа на добро познатиот принцип на Архимедова серпентина. Во изминатите неколку години почна нивната примена како турбини во европските земји. Првенствено во области каде што реката има мал пад и променливи протоци. Обемот на нивната примена е голем и се достапни падови  од 1 метар до 10 метри. Протокот  кој може да го користи оваа турбина е од 200 до 4000 литри во секунда. Тие се произведуваат со различен опсег на снаги и тоа од неколку  киловати па до 500 kW снага. Со комбинирање на паралелна работа на две или повеќе турбини имаме можност да се користат поголеми протоци.

Спектар на снаги во зависност од протокот и корисната висина на различни турбини.

За да e ова појасно за читателот еве и некои слики:

Вообичаена локација и изглед на мала хидроцентрала со Архимед турбината. инсталиран проток Q = 1500 l / s H корисен пад = 1,4 метри

Инсталиран проток Q = 1000 л / сек и корисен пад H = 2,5 метри

Q = 1400 литри / сек H = 2 м

Q = 600 литри / секунда H = 4,6 метри

Принцип на работа

Архимед турбините ја  конвертираат енергијата на водата во корисна работа за да се направи електрична енергија. Секоја турбина има свој инсталиран проток и корисен пад. Инсталиран проток е максималниот проток на вода што може да ја пропуштиме низ турбината. Минималниот проток потребен за работа на турбината е 20% од инсталираниот проток (технички минимум). Корисен пад е разликата помеѓу нивото на водата каде што влегува во турбина и нивото на водата каде што водата излегува од турбината.

Каде; H -корисни пад на турбината Q- инсталиран проток

Активниот дел на турбината преку која водата поминува.

Дијаметарот на  турбина зависи од инсталираниот проток и аголот на турбината. Аголот  на поставување на   турбината е 22-36 степени.

Работното коло на турбината, преку редукторот(менувачот)е поврзано е со генераторот. Бројот на вртежи на турбината варира во зависност од капацитетот на турбината, но тоа се движи 20-45 вртежи во минута. Турбината користи асинхрон генератор чија брзина се постигнува преку редукторот. Работата на турбина е автоматски контролирана според параметрите добиени од сензорите. Во случај на дефект на турбината автоматски престанува со работа околу 6 секунди. Работата турбина и комплетниот систем може да се контролираат и управуваат и  далечински.

Можности

Погодни места за оваа турбина се реки  каде  има водопад, бетонски праг или ѕид и каде што постои разлика во нивото на реката. Тогаш е потребно да се направи само зафат за предвидениот довод на вода која која ќе ја спроведеме  до турбината. Водата може да се црпи од реката и низ отворен канал кој води до турбини. Во таков случај, можно е да ги користат постоечките канали, кои се користеле на пример за воденица.

Турбината работи и користи инсталиран проток од 20 до 100% на водата.

Ако инсталираниот  проток Q = 1,500 литри во секунда турбина тогаш може да почне да работи со 300 литри во секунда.

Корисен ефект на турбина се зголемува со количината на вода која поминува низ на.И многу е важно дека само со 20% од проектираниот проток имаат коефициент на ефикасност 0,74.

Табела на ефикасност, во зависност од протокот низ турбината

Највисок степен на полезно дејство е 0,87 за дизајнирана стапка од 100% проток.

Пример приближна пресметка на снагата на централата

Бруто моќ на централата се пресметува  Pb= 9,81 x H x Q

P е бруто пад на водата

Q е потребниот проток

N = Бруто моќност

за

H = 3,5 метри

Q = 2,5 кубни метри во секунда

P бруто = 85,84 kW

Потоа моќ на турбината, што таа ја предава на  генератор

P = 85,84 x 0,87 = 74,68 kW

Кога ќе вклучуваат загубите во пренос и генератор приближно коефициентот на ефикасност на целата постројка е 0,76, што значи дека од теоретските 84 до 85 kW можно е да се добие 65 kW нето моќ.

Предност:

Архимедовите турбини имаат неколку предности што ги направи конкурентни за инсталирање и тоа:

-Не се чувствителни на наноси и делови од растенија што ги носи водата и затоа не доаѓа до застој на турбината во такви услови.

-Турбината и нејзиното работно коло може да биде поплавена со доаѓањето на висок водостој на вода.

-Регулирање на протокот на вода низ Лизгачкa Порта е едноставен и евтин.

-Машинскиот објект за опрема не бара посебни услови и целиот објект е едноставен со мали  градежни работи и е 30 проценти поевтини од другите решенија.

-коефициентот на ефикасност на турбината е добар, ако се има на ум дека ова е многу мал пад за турбина со многу променливи текови.

-Цената на турбината е околу 20% помала од турбини со исти карактеристики за вакви падови и текови.

-Еколошки е многу добра и мерењата покажаа дека рибите до 20 cm можат да поминат низ турбината без да бидат повредени.

-Турбина производителот ја испорачува  заедно со преносниот дел, генератотор, електричните орамри и со автоматска контрола. Работен век на деловите е 100.000 часа.

-Одржувањето е едноставено и не бара посебно обучени услужни работници и опремата е видлива и на располагање.

Сето ова зборува дека  Архимедовата турбина може да се инсталира секаде каде на локацијата имаме падови 1-7,5 метри со проток почнувајќи од минимум 200 литри во секунда до неколку метри кубни во секунда.

Турбините се направени од челик и се заштитени со посебни материјали во зависност од карактеристиките на водата.

Бетонска структура во која се поставува турбина.

Турбините се поставени под агол во однос на хоризонталната оска, кој аголот е од 22 степени до 36 степани во зависност од локацијата и условите.

Турбина инсталирана во бетонски канал.

Турбини во компактна варијанта на хоризонталната канал.

Надолжен пресек на електрана

Централа со две турбини.

Заклучок

Се надеваме дека во овој краток текст ќе го добивте првиот впечаток за Архимедовите хидро турбини и колку добро решение е за вашата идна инвестиција .Овие позитивни карактеристики на оваа турбина и едноставноста на решението, Ви овозможуваат успех во инвестирањето во мали и микро хидроцентрали.

составил: Саша Живковиќ    градежен  инж.