Ήπιες και νέες μορφές ενέργειας

Σχετικά έγγραφα
Yδρολογικός κύκλος. Κατηγορίες ΥΗΕ. Υδροδαμική (υδροηλεκτρική) ενέργεια: Η ενέργεια που προέρχεται από την πτώση του νερού από κάποιο ύψος

Yδρολογικός κύκλος. Κατηγορίες ΥΗΕ. Υδροδαμική (υδροηλεκτρική) ενέργεια: Η ενέργεια που προέρχεται από την πτώση του νερού από κάποιο ύψος

Ήπιες και νέες μορφές ενέργειας

Υ ΡΟΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

ΣΤΑΘΜΟΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Τεχνοοικονομική Μελέτη

Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (Α.Π.Ε.)

Τεχνική Προστασίας Περιβάλλοντος Αρχές Αειφορίας

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

Ήπιες και νέες μορφές ενέργειας

Λογιστική Κόστους Ενότητα 8: Κοστολογική διάρθρωση Κύρια / Βοηθητικά Κέντρα Κόστους.

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙI. Ενότητα 5: Γεννήτριες εκτύπων πόλων και διεγέρσεις Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε

Μηχανολογικό Σχέδιο Ι

Λογιστική Κόστους Ενότητα 12: Λογισμός Κόστους (2)

ΣΤΑΘΜΟΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών. Χημεία. Ενότητα 14: Χημική ισορροπία

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

Τεχνοοικονομική Μελέτη

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

ΥδροδυναµικέςΜηχανές

Θερμοδυναμική. Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Πίνακες Νερού σε κατάσταση Κορεσμού. Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Επίκουρος Καθηγητής

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

ΜΙΚΡΑ ΚΑΙ ΜΕΓΑΛΑ ΥΔΡΟΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΕΡΓΑ ΣΤΗΝ ΑΙΤΩΛΟΑΚΑΡΝΑΝΙΑ ΝΙΚΟΣ ΜΑΣΙΚΑΣ ΠΟΛΙΤΙΚΟΣ ΜΗΧΑΝΙΚΟΣ

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Νέες Τεχνολογίες και Καλλιτεχνική Δημιουργία

ΥδροδυναµικέςΜηχανές

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ-ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

Ηλεκτροτεχνία ΙΙ. Ενότητα 2: Ηλεκτρικά κυκλώματα συνεχούς ρεύματος. Δημήτρης Στημονιάρης, Δημήτρης Τσιαμήτρος Τμήμα Ηλεκτρολογίας

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙΙ

Τεχνοοικονομική Μελέτη

ΣΤΑΘΜΟΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Έννοιες φυσικών επιστημών Ι και αναπαραστάσεις

Προηγμένος έλεγχος ηλεκτρικών μηχανών

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών. Χημεία. Ενότητα 13: Χημική κινητική

ΑΝΤΙΡΡΥΠΑΝΤΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ Ενότητα 2: Αιωρούμενα σωματίδια & Απόδοση συλλογής Αν. Καθ. Δρ Μαρία Α. Γούλα Τμήμα Μηχανικών

ΥΔΡΟΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΕΡΓΟ ΜΕΣΟΧΩΡΑΣ

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ-ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

Ηλεκτρικοί Κινητήρες μικρής ισχύος, δομή και έλεγχος

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙI

Υπόγεια Υδραυλική και Υδρολογία

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

Εισαγωγή στην πληροφορική

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙI. Ενότητα 6: Εισαγωγή στους ασύγχρονους κινητήρες Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε

Eγγειοβελτιωτικά έργα και επιπτώσεις στο περιβάλλον

Λογιστική Κόστους Ενότητα 11: Λογισμός Κόστους (1)

Διοίκηση Εξωτερικής Εμπορικής Δραστηριότητας

Παρά το γεγονός ότι παρατηρείται αφθονία του νερού στη φύση, υπάρχουν πολλά προβλήματα σε σχέση με τη διαχείρισή του.

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Διαχείριση Υδατικών Πόρων

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙΙ

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών. Χημεία. Ενότητα 9: Υβριδισμός. Τόλης Ευάγγελος

Εφηρμοσμένη Θερμοδυναμική

Λογιστική Κόστους Ενότητα 7: Κοστολογική διάρθρωση Κέντρα Κόστους.

Προηγμένος έλεγχος ηλεκτρικών μηχανών

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

Προηγμένος έλεγχος ηλεκτρικών μηχανών

Προηγμένος έλεγχος ηλεκτρικών μηχανών

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙI. Ενότητα 9: Ισοδύναμο κύκλωμα και τύποι Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε

ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑ. Ενότητα 3: Πολλαπλή Παλινδρόμηση. Αναπλ. Καθηγητής Νικόλαος Σαριαννίδης Τμήμα Διοίκησης Επιχειρήσεων (Γρεβενά)

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙI. Ενότητα 8: Αρχή λειτουργίας Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε

Ηλεκτρικοί Κινητήρες μικρής ισχύος, δομή και έλεγχος

Μαθηματική Ανάλυση Ι

Τεχνολογία και Καινοτομία - Οικονομική Επιστήμη και Επιχειρηματικότητα

Έλεγχος και Ευστάθεια Σ.Η.Ε

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών. Χημεία. Ενότητα 8: Η θεωρία δεσμού σθένους. Τόλης Ευάγγελος

Υπόγεια Υδραυλική και Υδρολογία

Εργαστήριο Ανάλυσης Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας

Υδρεύσεις Αποχετεύσεις - Αρδεύσεις

ΑΝΤΙΡΡΥΠΑΝΤΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ Ενότητα 6: Ηλεκτροστατικά Φίλτρα

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών. Χημεία. Ενότητα 7: Μοριακή γεωμετρία. Τόλης Ευάγγελος

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙI. Ενότητα 10: Ροπή κινητήρα Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε

Εφαρμογές πληροφορικής σε θέματα πολιτικού μηχανικού

Προηγμένος έλεγχος ηλεκτρικών μηχανών

Λογιστική Κόστους Ενότητα 11: Λογισμός Κόστους

Γραμμική Άλγεβρα και Μαθηματικός Λογισμός για Οικονομικά και Επιχειρησιακά Προβλήματα

Ιστορία της μετάφρασης

Εκκλησιαστικό Δίκαιο. Ενότητα 10η: Ιερά Σύνοδος της Ιεραρχίας και Διαρκής Ιερά Σύνοδος Κυριάκος Κυριαζόπουλος Τμήμα Νομικής Α.Π.Θ.

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Τεχνολογία & Καινοτομία - Αρχές Βιομηχανικής Επιστήμης

Εισαγωγή στους Η/Υ. Ενότητα 2β: Αντίστροφο Πρόβλημα. Δημήτρης Σαραβάνος, Καθηγητής Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Μηχανολόγων & Αεροναυπηγών Μηχανικών

ΣΤΑΘΜΟΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Λογιστική Κόστους Ενότητα 9: Πρότυπο κόστος

Διοικητική Λογιστική

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Σε ένα ηλεκτρικό δίκτυο, είτε αυτό είναι ένα ισχυρό διασυνδεδεμένο δίκτυο (όπως αυτό της ηπειρωτικής χώρας) είτε είναι αυτόνομο (μεγάλης ή

Έννοιες φυσικών επιστημών Ι και αναπαραστάσεις

Eγγειοβελτιωτικά έργα και επιπτώσεις στο περιβάλλον

Ηλεκτροτεχνία ΙΙ. Ενότητα 1: Βασικές Έννοιες Ηλεκτροτεχία Ηλεκτρονική. Δημήτρης Στημονιάρης, Δημήτρης Τσιαμήτρος Τμήμα Ηλεκτρολογίας

Γραμμική Άλγεβρα και Μαθηματικός Λογισμός για Οικονομικά και Επιχειρησιακά Προβλήματα

Έννοιες φυσικών επιστημών Ι και αναπαραστάσεις

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Transcript:

Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Ήπιες και νέες μορφές ενέργειας Ενότητα : Υδροηλεκτρική Ενέργεια IV Μικρά ΥΗΕ Σκόδρας Γεώργιος, Αν. Καθηγητής gskodras@uowm.gr Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ψηφιακά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

Περιεχόμενα Διάκριση μεταξύ μικρών και μεγάλων ΥΗΕ Χαρακτηριστικά μικρών υδροηλεκτρικών Μικρά ΥΗΕ στην Ελλάδα Το υδροδυναμικό της χώρας μας Διαμόρφωση του μικρού ΥΗΕ Η ροή της ενέργειας Υδροστρόβιλοι 4

Διάκριση μεταξύ μικρών και μεγάλων ΥΗΕ Από πλευράς αρχής λειτουργίας, τόσο στη μετατροπή της υδραυλικής ενέργειας σε μηχανική και στη μετατροπή της τελευταίας σε ηλεκτρική, ένα μικρό ΥΗΕ δεν διαφέρει από ένα μεγάλο Επίσης δεν διαφέρουν ως προς το πλήθος και το είδος των επί μέρους έργων-τμημάτων από τα οποία απαρτίζεται ένα ΥΗΕ. 5

Διάκριση μεταξύ μικρών και μεγάλων ΥΗΕ Ο χαρακτηρισμός ενός Υδροηλεκτρικού Έργου (ΥΗΕ) ως μικρού δεν αναφέρεται αποκλειστικά στην εγκατεστημένη ισχύ ή στις διαστάσεις των μονάδων αλλά σε ένα σύνολο χαρακτηριστικών, πολλά από τα οποία δεν είναι μετρήσιμα, δηλ. οι διαφορές μεταξύ μικρών και μεγάλων ΥΗΕ δεν είναι μόνο ποσοτικές αλλά κυρίως και ποιοτικές 6

Διάκριση μεταξύ μικρών και μεγάλων ΥΗΕ Στα μεγάλα ΥΗΕ ο χαρακτηρισμός τους ως μεγάλων παραλείπεται ως εννοούμενος. Ως μικρό χαρακτηρίζεται ένα Υδροηλεκτρικό Εργο (YHE) όταν η ονομαστική ισχύς του είναι μικρότερη των 10 ΜW, χωρίς η τιμή αυτή να αποτελεί ένα γενικά αποδεκτό όριο 7

Διάκριση μεταξύ μικρών και μεγάλων ΥΗΕ Σε ορισμένες χώρες το όριο διάκρισης μεταξύ μεγάλων και μικρών ΥΗΕ ορίζεται στα 5 ΜW Το ότι το όριο διάκρισης δεν είναι ιδιαίτερα σαφές οφείλεται στο ότι οι διαφορές τους δεν είναι τόσο ποσοτικές όσο ποιοτικές και αφορούν την επιλογή του ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού, την διαμόρφωση και την εκμετάλλευση του ΥΗΕ Μία βασική διαφοροποίηση μεταξύ μικρών και μεγάλων ΥΗΕ έγκειται στην επιλογή και εγκατάσταση τυποποιημένου ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού στην περίπτωση των μικρών ΥΗΕ 8

Διάκριση μεταξύ μικρών και μεγάλων ΥΗΕ Λαμβάνοντας υπόψη ότι η τυποποίηση του ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού για τον εξοπλισμό μικρών ΥΗΕ φθάνει συνήθως μέχρι την ισχύ των 10 ΜW (αν και ορισμένες εταιρείες προσφέρουν τυποποιημένους υδροστροβίλους ον. ισχύος μέχρι 15 ΜW), φαίνεται ότι η τιμή αυτή αποτελεί το πλέον αποδεκτό όριο διάκρισης μεταξύ μικρών και μεγάλων ΥΗΕ, όπως άλλωστε δέχονται όλες οι χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης 9

Διάκριση μεταξύ μικρών και μεγάλων ΥΗΕ Το όριο διάκρισης μεταξύ μικρών και μεγάλων ΥΗΕ έχει σημασία και από πλευράς διαδικασιών και αδειοδοτήσεων καθώς για τα μικρά ΥΗΕ προβλέπονται διαδικασίες απλούστερες ενώ σε ορισμένες χώρες, όπως στην Ελλάδα, ένα μεγάλο ΥΗΕ δεν μπορεί να κατασκευασθεί παρά μόνο από την ΔΕΗ 10

Διάκριση μεταξύ μικρών και μεγάλων ΥΗΕ Στη διεθνή βιβλιογραφία υπάρχουν και άλλες διακρίσεις: ως micro χαρακτηρίζεται ένα ΥΗΕ όταν η ονομαστική ισχύς του είναι μικρότερη των 100 ΚW ως mini όταν η ονομαστική ισχύς του είναι μικρότερη από 1ΜW και ως μικρό όταν η ονομαστική ισχύς του είναι μεταξύ του 1 ΜW και 10 ΜW Τα όρια αυτά μεταξύ micro, mini και μικρής δεν είναι απόλυτα και υπάρχουν αποκλίσεις σε διάφορες χώρες καθόσον σχετίζονται κυρίως με τις διαδικασίες αδειοδότησης και τις προδιαγραφές σύνδεσης με το διασυνδεδεμένο ηλεκτρικό δίκτυο 11

Διάκριση μεταξύ μικρών και μεγάλων ΥΗΕ Ένα μικρό ΥΗΕ δεν πρέπει να θεωρηθεί ως μικρογραφία ενός μεγάλου καθώς η προσέγγιση αυτή θα οδηγήσει σε οικονομική αποτυχία την επένδυση Οι κύριες διαφορές μεταξύ μικρών και μεγάλων ΥΗΕ εντοπίζονται στην επιλογή και εγκατάσταση τυποποιημένου ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού καθώς και στο πρόγραμμα εκμετάλλευσης το οποίο έχει άμεσο αντίκτυπο στην διάταξη και διαστασιολόγηση των διαφόρων στοιχείων που το απαρτίζουν 12

Διάκριση μεταξύ μικρών και μεγάλων ΥΗΕ Άλλοι παράγοντες ευνοϊκοί για την κατασκευή ενός μικρού ΥΗΕ είναι ότι μπορεί πιο εύκολα να συνδυασθεί με άλλες διευθετήσεις, π.χ. ύδρευση, άρδευση, οπότε θα ήταν δυνατόν να αξιοποιηθούν υπάρχοντα μικρά αρδευτικά φράγματα Οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις που επιφέρουν τα μικρά ΥΗΕ είναι πολύ μικρότερες από αυτές των μεγάλων καθώς οι περισσότερες από αυτές οφείλονται στον σχηματισμό μεγάλου ανάντι ταμιευτήρα 13

Διάκριση μεταξύ μικρών και μεγάλων ΥΗΕ Μία άλλη διάκριση των ΥΗΕ αναφέρεται στο μέγεθος της διαθέσιμης υδραυλικής πτώσης Η, η τιμή της οποίας εκφράζει την ανά μονάδα μάζας υδραυλική ενέργεια του νερού και την τάξη μεγέθους της στατικής πίεσης στον αγωγό προσαγωγής και το τμήμα εισόδου του υδροστροβίλου, ενώ από αυτή κυρίως εξαρτάται η επιλογή του τύπου του υδροστροβίλου Διακρίνονται τρεις κατηγορίες μικρού ύψους όταν το Η είναι μικρότερο των 20 m μέσου ύψους, όταν 20 < H <150 m μεγάλου ύψους όταν H > 150 m 14

Διάκριση μεταξύ μικρών και μεγάλων ΥΗΕ Δεδομένου ότι η υδραυλική ισχύς είναι γινόμενο της παροχής του νερού και της υδραυλικής πτώσης γίνεται φανερό ότι το κόστος κατασκευής ενός μικρού ΥΗΕ είναι τόσο μικρότερο, και άρα η επένδυση τόσο πιο αποδοτική, όσο μεγαλύτερη είναι η υδραυλική πτώση Η Όμως κατά κανόνα οι μεγάλες υδραυλικές πτώσεις αναπτύσσονται σε ορεινές και απομακρυσμένες περιοχές οπότε ενδέχεται το κόστος των γραμμών μεταφοράς της ηλεκτρικής ενέργειας να είναι τόσο υψηλό ώστε να αντισταθμίζει το πλεονέκτημα του σχετικά χαμηλού κόστους του μικρού ΥΗΕ 15

Διάκριση μεταξύ μικρών και μεγάλων ΥΗΕ Το αντίθετο συμβαίνει με τα μικρά ΥΗΕ μικρής υδραυλικής πτώσης: το ύψος της επένδυσης είναι αυξημένο όμως κατά κανόνα βρίσκονται κοντά σε πεδινές και κατοικήσιμες περιοχές οπότε το κόστος των έργων σύνδεσης με το διασυνδεδεμένο ηλεκτρικό δίκτυο είναι μικρό Ακόμη τα ΥΗΕ χαρακτηρίζονται από το εάν το φράγμα σχηματίζει ταμιευτήρα (δεξαμενή αποθήκευσης) μεγάλου όγκου ή εάν ο σταθμός λειτουργεί κατά τον ρου του ποταμού, όπως κυρίως συμβαίνει στα έργα μικρού ύψους πτώσεως 16

Διάκριση μεταξύ μικρών και μεγάλων ΥΗΕ Μικρό ΥΗΕ 17

Χαρακτηριστικά Μικρών Υδροηλεκτρικών Η εξάπλωση και η εκμετάλλευση των μικρών υδροηλεκτρικών, που βασίζεται κυρίως στους μικρούς ποταμούς και στην επιφανειακή ροή των υδάτων, είναι συνήθως αρκετά ελκυστική επένδυση Αυτό οφείλεται στα πολλαπλά πλεονεκτήματα που αυτά διαθέτουν, και κυρίως στο γεγονός ότι αντίστοιχα έργα είναι σχετικά εύκολο να αναπτυχθούν τόσο από τεχνικής όσο και από οικονομικής σκοπιάς 18

Χαρακτηριστικά Μικρών Υδροηλεκτρικών Ανάμεσα στα κυριότερα πλεονεκτήματα των μικρών ΥΗΕ θεωρούνται ότι: 1. οι υδατοπτώσεις είναι ανανεώσιμη πηγή ενέργειας και έτσι δεν αντιμετωπίζουν ορατό κίνδυνο εξαντλήσεώς τους, όπως αντιμετωπίζεται το ενδεχόμενο αυτό για τα συμβατικά καύσιμα 2. τα ΥΗΕ δεν έχουν απόβλητα ή κατάλοιπα, δεν μολύνουν το περιβάλλον και (ουσιαστικά) δεν αυξάνουν την θερμοκρασία του νερού των ποταμών 3. η κατασκευή τους συνδυάζεται συχνά και με άλλες διευθετήσεις όπως άρδευση, ύδρευση, ρύθμιση πλημμύρας, αλιεία, αναψυχή, κλπ. 4. το κόστος της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας δεν παρουσιάζει μεγάλες διακυμάνσεις και αντιστοιχεί ουσιαστικά στις αποσβέσεις του έργου. Το λειτουργικό κόστος των ΥΗΕ (το κόστος συντήρησης και προσωπικού) είναι μικρό 19

Χαρακτηριστικά Μικρών Υδροηλεκτρικών 5. οι υδροστρόβιλοι είναι στιβαρές και αξιόπιστες μηχανές που απαιτούν μικρή συντήρηση και επίβλεψη (ο προληπτικός έλεγχος γίνεται μετά από 5000 ώρες λειτουργίας περίπου) και για τον λόγο αυτό το προσωπικό των ΥΗΕ είναι πολύ μικρό σε σύγκριση με την εγκατεστημένη ισχύ (περίπου 25 άτομα για ΥΗΕ συνολικής ισχύος 300 ΜW) ή ένας τεχνίτης για την επίβλεψη ενός μικρού ΥΗΕ 6. για τις ανάγκες κατασκευής του ΥΗΕ κατασκευάζονται έργα υποδομής (δρόμοι, γέφυρες) που βοηθούν στην αξιοποίηση απομακρυσμένων περιοχών 7. η διάρκεια ζωής των ΥΗΕ είναι μεγάλη, της τάξεως των 50 ετών για τα μεγάλα και 20-30 ετών για τα μικρά 8. η διάρκεια ζωής τους μπορεί να γίνει μεγαλύτερη με ανανέωση του ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού 20

Χαρακτηριστικά Μικρών Υδροηλεκτρικών 9. το πλέον σημαντικό και αναντικατάστατο πλεονέκτημα των υδροηλεκτρικών έργων (ΥΗΕ) είναι η δυνατότητα πολύ γρήγορης παραλαβής και απόρριψης φορτίου έτσι ώστε να γίνεται δυνατή η παρακολούθηση της μεταβολής της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας και η κάλυψη των αιχμών ζήτησης του διασυνδεδεμένου δικτύου 10.τον ρόλο αυτό αναλαμβάνουν τα μεγάλης ισχύος υδροηλεκτρικά έργα αποθήκευσης, δηλ. αυτών των οποίων φράγμα δημιουργεί δεξαμενή (ταμιευτήρα) μεγάλης χωρητικότητας 21

Χαρακτηριστικά Μικρών Υδροηλεκτρικών 11.η δυνατότητα κάλυψης των αιχμών ισχύος του δικτύου είναι πολύ σημαντική από τεχνικής και οικονομικής άποψης επειδή η αξία της KWh αιχμής είναι πολλαπλάσια της αξίας της KWh βάσεως 12.σ' αυτό ακριβώς το πλεονέκτημα των ΥΗΕ βασίζεται η κατασκευή αναστρέψιμων μονάδων οι οποίες κατά την διάρκεια της χαμηλής ζήτησης (νύχτα) λειτουργούν αντλώντας νερό από τον κάτω ταμιευτήρα προς τον άνω δηλ. αποταμιεύοντας ενέργεια την οποία είναι έτοιμα να αποδώσουν κατά τις ώρες αιχμής 22

Χαρακτηριστικά Μικρών Υδροηλεκτρικών Ως μειονεκτήματα των ΥΗΕ θα μπορούσαμε να αναφέρουμε: 1. έχουν μεγάλη διάρκεια κατασκευής (της τάξεως των 5-10 ετών για μεγάλο ΥΗΕ και 1-2 χρόνια για μικρό ΥΗΕ) ενώ επίσης μεγάλη είναι η διάρκεια των μελετών και συλλογής-επεξεργασίας υδρολογικών και γεωλογικών κλπ. στοιχείων, τα οποία πρέπει να είναι τόσο πιό πλήρη και αξιόπιστα όσο μεγαλύτερο είναι το έργο 2. η ετήσια παραγωγή ενέργειας υφίσταται διακυμάνσεις που σχετίζονται με την ποσότητα των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων (βροχοπτώσεων και χιονοπτώσεων) 23

Χαρακτηριστικά Μικρών Υδροηλεκτρικών 3. έχουν πολύ υψηλό κόστος (της τάξεως των 2000-4000 /ΚW) και γι' αυτό απαιτούν την διάθεση πολύ μεγάλων κεφαλαίων 4. η κατασκευή τους προϋποθέτει την ύπαρξη κατάλληλων υδατοπτώσεων και μεγάλων παροχών. (για τον λόγο αυτό η θέση τους είναι πολλές φορές πολύ μακριά από την κατανάλωση με αποτέλεσμα να επιβαρύνεται σημαντικά το κόστος κατασκευής τους από το κόστος των έργων μεταφοράς της ηλεκτρικής ενέργειας) 24

Χαρακτηριστικά Μικρών Υδροηλεκτρικών Ανάμεσα στα βασικά τους χαρακτηριστικά περιλαμβάνονται: 1. Βασίζονται σε απλό και αξιόπιστο ηλεκτρομηχανολογικό εξοπλισμό 2. Οι μελέτες γεωλογικού, υδρολογικού και γεωτεχνικού περιεχομένου είναι περιορισμένης έκτασης 3. Σε περίπτωση κατασκευής φράγματος αυτό είναι χωμάτινο 4. Είναι κατάλληλα για αναστρεφόμενη λειτουργία ώστε να λειτουργούν σε συνεργασία με αντλητικά συγκροτήματα 25

Μικρά ΥΗΕ Έργα στην Ελλάδα O ορισμός των Μικρών υδροηλεκτρικών Έργων ποικίλει από χώρα σε χώρα Η Ελληνική Νομοθεσία (Ν1559/85 και Ν.2244/94) ορίζει ως μικρούς, τους σταθμούς με ισχύ μικρότερη των 10 MW, με τον όρο ότι μόνο τα έργα εγκατεστημένης ισχύς έως και 2 MW, μπορούν να αποτελέσουν αντικείμενο ελεύθερης δράσης Επισημαίνεται ότι κάτω από προϋποθέσεις είναι δυνατή και ανάληψη σχετικής μικρο-υδροηλεκτρικής δράσης και για μικρά έργα ισχύος μεταξύ 2MW και 5MW 26

Μικρά ΥΗΕ Έργα στην Ελλάδα Οι πολύ υψηλοί βαθμοί απόδοσης των υδροστροβίλων, που μερικές φορές υπερβαίνουν και το 90 % και η πολύ μεγάλη διάρκεια ζωής των μικρο-υδροηλεκτρικών έργων που μπορεί να υπερβαίνει και τα 100 έτη, αποτελούν δύο χαρακτηριστικούς δείκτες ενεργειακής αποτελεσματικότητας και τεχνολογικής ωριμότητας των μικρών υδροηλεκτρικών σταθμών 27

Το Υδροδυναμικό της Χώρας μας Στην κρατούσα εντύπωση ότι η Ελλάδα είναι χώρα φτωχή σε υδατικούς πόρους, εντύπωση που σχετίζεται με τις ιστορικές ανακολουθίες στα θέματα της υδατικής πολιτικής και της αναπτυξιακής ασυμμετρίας και χωροταξικής ασυμβατότητας, πρέπει να αντιταχθεί η αλήθεια της ανομοιόμορφης χωροχρονικής κατανομής των υδατικών πόρων αλλά και της αθροιστικής υπερεπάρκειας του αναλογούντος ανά κάτοικο ετησίου υετού Το γεγονός αυτό είναι απόλυτα συμβατό τόσο με τους χιλιάδες νερόμυλους που ήταν σε λειτουργία στον μετεπαναστατικά συρρικνωμένο ελλαδικό χώρο του 1821, όσο και με τις πολυάριθμες και πολυποίκιλες εγκαταστάσεις υδροκίνησης των αρχών του αιώνα 28

Το Υδροδυναμικό της Χώρας μας Η εξέλιξη των Μικρών Υδροηλεκτρικών άρχισε στην Ελλάδα με την κατασκευή των υδραυλικών τροχών, των υδρόμυλων των υδροτριβείων των πριονιστηρίων ξυλείας, των σουσαμομύλων και υφαντουργείων Ήδη, από τις αρχές του αιώνα κάποιες από τις εγκαταστάσεις μηχανικής αξιοποίησης του λευκού άνθρακα εξελίχθηκαν σε εγκαταστάσεις παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με στόχο την κάλυψη τοπικών αναγκών 29

Το Υδροδυναμικό της Χώρας μας Η Ελλάδα διαθέτει ένα από τα πλέον έντονα ορεινά τοπογραφικά του Ευρωπαϊκού χώρου, τα οποία εφόσον αξιοποιηθούν μπορούν να δώσουν άριστα αποτελέσματα, όσον αφορά τη χρήση των επιφανειακών υδάτων Πιο συγκεκριμένα, η μορφολογία του εδάφους στη χώρα μας είναι αρκετά ευνοϊκή για τη δημιουργία αξιόλογου υδροδυναμικού Τα ορεινά και ανώμαλα εδάφη της χώρας μας σχηματίζουν έντονες κλίσεις και κοιλάδες, οι οποίες διευκολύνουν τη δημιουργία ποταμών και τη συγκράτηση των υδάτων 30

Το Υδροδυναμικό της Χώρας μας Επιπρόσθετα, η υδραυλικότητα είναι ένας χαρακτηριστικός δείκτης για κάθε χώρα, που εκφράζει σε γενικές γραμμές την υγρότητα του κλίματος ή καλύτερα το ποσό των βροχοπτώσεων σε ένα χρόνο Στην περίπτωση της χώρας μας η υδραυλικότητα της δεν αποτελεί ισχυρό παράγοντα σε σχέση με άλλες βορειοευρωπαϊκές χώρες, όπως η Αγγλία και η Γερμανία, όπου οι βροχοπτώσεις είναι πολύ συχνότερες και εντονότερες Αυτό οφείλεται κυρίως στο ότι η Ελλάδα βρίσκεται σε τέτοια γεωγραφική θέση, όπου λαμβάνει χώρα το φαινόμενο της εξάτμισης σε αντίθεση με τις προαναφερθείσες χώρες στις οποίες υλοποιείται η συμπύκνωση 31

Το Υδροδυναμικό της Χώρας μας Ο αέναος υδρολογικός κύκλος οφείλεται στην ηλιακή ενέργεια 32

Το Υδροδυναμικό της Χώρας μας Η ενέργεια του νερού, την οποία και αξιοποιούμε, είναι ανανεώσιμη και προέρχεται από την ηλιακή ενέργεια, που προκαλεί την εξάτμιση και στη συνέχεια τις βροχοπτώσεις. Το φαινόμενο αυτό καλείται υδρολογικός κύκλος και καθορίζει την υδραυλικότητα μιας χώρας Το τοπογραφικό ανάγλυφο και η εδαφική διαμόρφωση είναι ανάμεσα στους κυριότερους παράγοντες, που επηρεάζουν την υδραυλικότητα μιας περιοχής 33

Το Υδροδυναμικό της Χώρας μας Το τοπογραφικό ανάγλυφο και η εδαφική διαμόρφωση είναι ανάμεσα στους κυριότερους παράγοντες, που επηρεάζουν την υδραυλικότητα μιας περιοχής Εάν λοιπόν εξετασθεί η εδαφική διαμόρφωση της χώρας μας προκύπτει ότι το μεγαλύτερο ποσοστό αυτής χαρακτηρίζεται ως ορεινό, ενώ λιγότερες περιοχές θεωρούνται πεδινές και ημιορεινές 34

Το Υδροδυναμικό της Χώρας μας 35

Το Υδροδυναμικό της Χώρας μας Η υπερβολική καλλιέργεια των εδαφών συντελεί σε αυξημένη διείσδυση των υδάτων σε αυτά, αποθαρρύνοντας τη συγκέντρωση των υδάτων και τη δημιουργία Υδατοπτώσεων Στο σχήμα παρουσιάζονται οι καλλιεργημένες εκτάσεις της χώρας μας, από όπου προκύπτει το υψηλό ποσοστό καλλιεργειών στις πεδινές εκτάσεις 36

Το Υδροδυναμικό της Χώρας μας 37

Το Υδροδυναμικό της Χώρας μας Η υδραυλικότητα αποτελεί σημαντικό δείκτη υδροδυναμικού κάθε περιοχής Όσον αφορά τη χώρα μας, οι ετήσιες κατά μέσο όρο βροχοπτώσεις παρουσιάζονται στο σχήμα Η περιοχή της Ηπείρου και της Δ. Στερεάς διαθέτουν τις περισσότερες βροχοπτώσεις 38

Το Υδροδυναμικό της Χώρας μας 39

Το Υδροδυναμικό της Χώρας μας Η Ελλάδα είναι μια χώρα με έναν ικανοποιητικό αριθμό ποταμών, οι οποίοι μπορούν να αξιοποιηθούν κατάλληλα ανά περίπτωση Στους κυριότερους ποταμούς της χώρας μας περιλαμβάνονται οι: Έβρος, Νέστος, Στρυμόνας, Αξιός, Αλιάκμονας, Πηνειός, Άραχθος, Αχελώος, Σπερχειός και ο Αλφειός. Ιδιαίτερη βέβαια σημασία έχει το ποσοστό της παροχής του κάθε ποταμού που είναι διαθέσιμο τελικά, δεδομένου των πολλαπλών χρήσεων των υδάτινων πόρων 40

Το Υδροδυναμικό της Χώρας μας Πιο συγκεκριμένα ο Αχελώος για το μήνα Δεκέμβριο παρουσιάζει παροχή της τάξης των 300 m3/s, ενώ ο Αξιός για το μήνα Μάρτιο εμφανίζει παροχή 230m3/s Ο ποταμός Έβρος διαθέτει παροχές της τάξεως των 200 m3/s σε όλο το διάστημα Ιανουαρίου-Μαρτίου 41

Το Υδροδυναμικό της Χώρας μας Για την καλύτερη διαχείριση των υδάτινων πόρων, αλλά και για οργανωτικούς και διοικητικούς λόγους, η χώρα μας έχει χωριστεί σε δεκατέσσερα (14) υδάτινα διαμερίσματα, τα οποία φαίνονται στο σχήμα 42

Το Υδροδυναμικό της Χώρας μας 43

Το Υδροδυναμικό της Χώρας μας Το εκτιμώμενο υδροδυναμικό των υδάτινων διαμερισμάτων και η έκταση τους 44

Το Υδροδυναμικό της Χώρας μας Επιφάνεια και υδροδυναμικό μικρών ΥΗΕ εγκατεστημένης ισχύος μέχρι 5 MW των υδατικών διαμερισμάτων της Ελλάδας 45

Διαμόρφωση του Μικρού ΥΗΕ Ένα ΥΗΕ αποτελείται από έργα πολιτικού μηχανικού και ηλεκτρομηχανολογικό εξοπλισμό. Τα κύρια μέρη των έργων πολιτικού μηχανικού ενός ΥΗΕ έργου είναι: Το φράγμα σκοπός του οποίου είναι η δημιουργία δεξαμενής, του ταμιευτήρα, στην οποία συγκεντρώνεται ποσότητα νερού (προερχόμενη από την φυσική απορροή του υδατορεύματος) από την οποία, μέσω του αγωγού προσαγωγής, το νερό προασάγεται στον υδροστρόβιλο 46

Διαμόρφωση του Μικρού ΥΗΕ Με τον σχηματισμό ταμιευτήρα μεγάλης χωρητικότητας (συνάρτηση της θέσεως, του ύψους και του ανοίγματος του φράγματος) επιτυγχάνεται ευελιξία στην λειτουργία του έργου, δηλ. η παραγωγή ενέργειας γίνεται, ως ένα βαθμό, ανεξάρτητη από την φυσική παροχή. Όπως ήδη αναφέρθηκε ο σχηματισμός ταμιευτήρα μεγάλης χωρητικότητας αποτελεί χαρακτηριστικό των μεγάλων ΥΗΕ μέσω των οποίων επιδιώκεται η κάλυψη των αιχμών του δικτύου. 47

Διαμόρφωση του Μικρού ΥΗΕ Η κατασκευή μεγάλου φράγματος και ο σχηματισμός μεγάλου ταμιευτήρα επιβαρύνει σημαντικά το κόστος του έργου ενώ, στην περίπτωση ενός μικρού ΥΗΕ, η παραγωγή των μονάδων δεν συμβάλλει ουσιαστικά στην ανακούφιση των αιχμών ενός ισχυρού διασυνδεδεμένου δικτύου. Για τους λόγους αυτούς ο σκοπός του φράγματος στα μικρά ΥΗΕ δεν είναι ο σχηματισμός μεγάλου ταμιευτήρα αλλά η εξασφάλιση ομαλών συνθηκών στην υδροληψία, στην είσοδο του συστήματος πρασαγωγής, ώστε να μην εισέρχονται σε αυτό φερτά του υδατορεύματος ή αέρας. 48

Διαμόρφωση του Μικρού ΥΗΕ Το υδραυλικό σύστημα προσαγωγής και απαγωγής της παροχής από την υδροληψία στους υδροστροβίλους και στην συνέχεια στην φυσική κοίτη του υδατορεύματος αποτελείται από ανοικτό αγωγό (διώρυγα ή κανάλι), ή σήραγγα (συναντάται συνήθως μόνο στα μεγάλα ΥΗΕ), την δεξαμενή φόρτισης (στο άκρο της διώρυγας προσαγωγής) και τον αγωγό προσαγωγής, τις βάνες και τα θυροφράγματα και ενδεχόμενα τον πύργο ή τους πύργους ανάπαλσης όταν απαιτείται η προστασία των αγωγών προσαγωγής ή και απαγωγής από υπερπιέσεις και υποπιέσεις που λαμβάνουν χώρα κατά τα μεταβατικά φαινόμενα εκκίνησης ή απόρριψης φορτίου των υδροστροβίλων (υδραυλικό πλήγμα) 49

Διαμόρφωση του Μικρού ΥΗΕ Ανάλογα με την διαμόρφωση του έργου το σύστημα προσαγωγής μπορεί να μην περιλαμβάνει σήραγγα ή και διώρυγα προσαγωγής. Η διαστασιολόγηση του συστήματος προσαγωγής και απαγωγής του νερού καθορίζεται με οικονομοτεχνικά κριτήρια. Στην περίπτωση αγωγού προσαγωγής μεγάλου μήκους προκύπτει προτιμότερη η κατασκευή ενός αγωγού προσαγωγής για την τροφοδοσία όλων των υδροστροβίλων του ΥΗΣ ενώ στην αντίθετη περίπτωση κάθε υδροστρόβιλος τροφοδοτείται από ανεξάρτητο αγωγό 50

Διαμόρφωση του Μικρού ΥΗΕ Για τις ανάγκες κατασκευής και συντήρησης του έργου προβλέπονται τα θυροφράγματα και οι βάννες διακοπής ανάντι και κατάντι των υδροστροβίλων οι οποίες κατά την διάρκεια της κανονικής λειτουργίας είναι πλήρως ανοικτές 51

Διαμόρφωση του Μικρού ΥΗΕ Ο ηλεκτρομηχανολογικός εξοπλισμός αποτελείται από τους υδροστροβίλους, τους ρυθμιστές στροφών, τις ηλεκτρογεννήτριες, τους μετασχηματιστές, τους ηλεκτρικούς πίνακες, τους ασφαλειοαποζεύκτες και τον βοηθητικό εξοπλισμό, όπως τα ανυψωτικά μηχανήματα (γερανογέφυρες), το σύστημα πεπιεσμένου ελαίου και αέρα, τους αυτοματισμούς κλπ. Κάθε ηλεκτρογεννήτρια είναι κατ' ευθείαν συνδεδεμένη με τον υδροστρόβιλο στην ίδια άτρακτο, εκτός από πολύ μικρές μονάδες στις οποίες παρεμβάλλεται γραναζωτή μετάδοση. Σκοπός των μετασχηματιστών είναι η ανύψωση της τάσεως που παράγουν οι γεννήτριες στην υψηλή τάση του διασυνδεδεμένου δικτύου ώστε η μεταφορά της ενέργειας να γίνεται με τις μικρότερες απώλειες. 52

Διαμόρφωση του Μικρού ΥΗΕ Το πλήθος των μονάδων, δηλ. συγκροτημάτων υδροστροβίλου-ηλεκτρικής γεννήτριας-μετασχηματιστού κλπ, εξαρτάται από το προβλεπόμενο πρόγραμμα παραγωγής του έργου, λαμβάνοντας υπόψη την διακύμανση της παροχής, την ανάγκη κάλυψης αιχμών του δικτύου κλπ. και φυσικά καθορίζεται από οικονομοτεχνικά κριτήρια. Για λόγους ασφαλείας το πλήθος των μονάδων ενός μεγάλου ΥΗΕ είναι συνήθως μεγαλύτερο ή ίσο του δύο (2). Με τον τρόπο αυτό υπάρχει η δυνατότητα συντήρησης και μεγαλύτερη ευελιξία στο πρόγραμμα παραγωγής. Στα μικρά ΥΗΕ το βέλτιστο πλήθος των μονάδων παραγωγής προκύπτει από καθαρά οικονομοτεχνικά κριτήρια 53

Διαμόρφωση του Μικρού ΥΗΕ Διαμόρφωση ενός μικρού ΥΗΕ 54

Η ροή της ενέργειας Ένας υδροστρόβιλος μετατρέπει την ενέργεια του υγρού (φυσικό νερό στην μεγάλη πλειοψηφία των περιπτώσεων) σε μηχανική ενέργεια, δηλ. σε κινητήρια ροπή στην στρεφόμενη άτρακτο του δρομέα 1. Η υδραυλική ισχύς που διατίθεται για μετατροπή σε μηχανική ενέργεια ισούται: όπου N h Q (m 3 /sec) παροχή όγκου που διέρχεται από τον υδροστρόβιλο ρ (kg/m 3 ) γ (Nt/m 3 ): πυκνότητα και ειδικό βάρος νερού h = z E z A : υδραυλική πτώση g Qh Qh 55

Η ροή της ενέργειας 2. Η διαθέσιμη υδραυλική ισχύς Ν i στον υδροστρόβιλο είναι ίση: όπου: N i H Q H = h - δh fee = h - k e Q 2 : Η διαθέσιμη υδραυλική πτώση (ή καθαρό ύψος πτώσεως), δηλ. η ενέργεια ανά μονάδα μάζας του νερού την οποία ο υδροστρόβιλος καλείται να μετατρέψει σε μηχανική ενέργεια δh fee = k e Q 2 : Οι υδραυλικές απώλειες δh fee στο σύστημα προσαγωγής (σήραγγα, αγωγός προσαγωγής) Ο δείκτης e χαρακτηρίζει την διατομή εισόδου στον υδροστρόβιλο 56

Η ροή της ενέργειας 3. Η δεσμευόμενη από τον υδροστρόβιλο ισχύς NC ισούται: όπου: N N 2 ca Q 2 g Ni η διαθέσιμη στον υδροστρόβιλο ισχύς C i γ Qc a2 /2g η ισχύς που αντιστοιχεί στην κινητική ενέργεια του υγρού στην διατομή εξόδου του υδροστροβίλου, δηλ. αυτή που διαφεύγει της ενεργειακής μετατροπής και δεν είναι δυνατόν να αξιοποιηθεί 57

Η ροή της ενέργειας 4. Η πραγματική μηχανική ισχύς Ν που αποδίδεται στην άτρακτο του υδροστροβίλου, στρεφόμενη με γωνιακή ταχύτητα ω (rad/sec), θα είναι ίση: N M στην οποία με Μ παριστάνεται η κινητήρια ροπή που αναπτύσσεται στην άτρακτοτου υδροστροβίλου n N N i Η διαφορά δν=(νi-ν) αντιστοιχεί στις συνολικές απώλειες του υδροστροβίλου οι οποίες εκφράζονται μέσω του ολικού βαθμού απόδοσης η του υδροστροβίλου: N i Η καθαρή μηχανική ισχύς που αποδίδει ο υδροστρόβιλος είναι ίση προς: N=γ Η Q η 58

Η ροή της ενέργειας Σε μονάδες του μετρικού συστήματος: η ισχύς Ν εκφράζεται σε kw το ειδικό βάρος γ σε kp/m 3 (για το νερό στις συνήθεις συνθήκες θερμοκρασίας είναι γ 1000 kp/m 3 ) η παροχή Q σε m 3 /sec η διαθέσιμη υδραυλική πτώση Η σε mσυ ο βαθμός απόδοσης η του υδροστροβίλου είναι αδιάστατος αριθμός, Η εξίσωση γράφεται: 9,81 H Q n N 804 1000 102 kw Q H n 9, H Q n 59

Η ροή της ενέργειας 5. Η καθαρή ηλεκτρική ενέργεια Νe που παράγεται θα είναι μικρότερη της μηχανικής Ν που παράγει ο υδροστρόβιλος κατά τις απώλειες της ηλεκτρικής γεννήτριας και του μετασχηματιστού Συμβολίζοντας με η G τον βαθμό απόδοσης της γεννήτριας και με η Tr τον βαθμό απόδοσης του μετασχηματιστού, η καθαρή ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται θα είναι ίση προς: N n n N e G Tr Η καθαρή ηλεκτρική ενέργεια που διατίθεται στο ηλεκτρικό δίκτυο θα είναι μικρότερη της Ν e κατά την ιδιοκατανάλωση του ΥΗΣ, δηλ. την ηλεκτρική ενέργεια που απορροφάται από τις βοηθητικές εγκαταστάσεις της μονάδας για φωτισμό, αυτοματισμούς, εξαερισμό, πεπιεσμένο αέρα κλπ. 60

Υδροστρόβιλοι Υδροστρόβιλος ορίζεται η μηχανή που μετατρέπει την ενέργεια του υγρού (νερού) σε μηχανική ενέργεια μέσω συνεχούς ροής του υγρού και σταθερής περιστροφικής κίνησης. Η μετατροπή (μέρους) της ενέργειας του διερχόμενου υγρού υπό σταθερή παροχή σε μηχανική ενέργεια λαμβάνει χώρα στο στρεφόμενο μέρος της μηχανής, το οποίο καλείται δρομέας, μέσω της ανάπτυξης της κινητήριας ροπής Μ σε αυτό Συμβολίζοντας με ω την γωνιακή ταχύτητα περιστροφής του δρομέα η αντίστοιχη μηχανική ισχύς θα είναι: N M 61

Υδροστρόβιλοι Η άτρακτος του δρομέα είναι συζευγμένη με την άτρακτο της ηλεκτρικής γεννήτριας μέσω της οποίας μετατρέπεται η μηχανική ισχύς Ν σε ηλεκτρική Ne, δηλ. σε μία μορφή ενέργειας η οποία είναι εύκολο να μεταφερθεί στον τόπο κατανάλωσης 62

Υδροστρόβιλοι Λειτουργία υδροστροβίλων 63

Υδροστρόβιλοι Διαμόρφωση των υδροστροβίλων Οι σύγχρονοι υδροστρόβιλοι διακρίνονται σε δύο κατηγορίες: τους υδροστροβίλους ολικής προσβολής και τους υδροστροβίλους μερικής προσβολής Στους πρώτους η λειτουργία του δρομέα είναι αξονοσυμμετρική και για τον λόγο αυτό το τμήμα εισόδου πρέπει να περιβάλλει τον δρομέα εξασφαλίζοντας αξονοσυμμετρικές συνθήκες της ροής στην διατομή εισόδου του δρομέα 64

Υδροστρόβιλοι Αντίθετα στους υδροστροβίλους μερικής προσβολής, σε κάθε χρονική στιγμή, μόνο ένα τμήμα του δρομέα τροφοδοτείται και συμβάλλει στην μετατροπή της ενέργειας 65

Υδροστρόβιλοι Σχηματική διάταξη υδ/λων α) Pelton β) Τurgo και γ) Cross Flow 66

Υδροστρόβιλοι Οι υδροστρόβιλοι ολικής προσβολής χαρακτηρίζονται και ως υδροστρόβιλοι αντιδράσεως καθώς η ροή διά μέσου του δρομέα γίνεται με παράλληλη μεταβολή της στατικής πίεσης του υγρού Οι υδροστρόβιλοι μερικής προσβολής χαρακτηρίζονται και ως υδροστρόβιλοι δράσεως δεδομένου ότι ολόκληρος ο δρομέας λειτουργεί σε χώρο ομοιόμορφης στατικής πίεσης οπότε ο βαθμός αντιδράσεως είναι μηδενικός. 67

Υδροστρόβιλοι Στους υδροστροβίλους αντιδράσεως κατατάσσονται οι υδροστρόβιλοι ακτινικής και μικτής ροής τύπου Francis και οι υδροστρόβιλοι αξονικής ροής όπως ο υδροστρόβιλος τύπου Kaplan και οι άλλες παραλλαγές των υδροστροβίλων αξονικής ροής (σωληνωτός, βολβοειδής κλπ) Χαρακτηριστικός τύπος υδροστροβίλου δράσεως είναι ο υδροστρόβιλος τύπου Pelton 68

Υδροστρόβιλοι α) Υδροστρόβιλοι αντιδράσεως Οι κύριοι τύποι υδροστροβίλων αντιδράσεως είναι ο υδροστρόβιλος Francis, ακτινικής και μικτής ροής, ο υδροστρόβιλος διαγώνιας ροής τύπου Deriaz και οι υδροστρόβιλοι αξονικής ροής όπως ο τύπος Kaplan, o βολβοειδής), ο σωληνωτός και ο υδροστρόβιλος δακτυλίου 69

Υδροστρόβιλοι 70

Υδροστρόβιλοι Υδροστρόβιλος Kaplan 71

Υδροστρόβιλοι Για μικρές υδραυλικές πτώσεις (Η<20 mσυ περίπου) και μικρές ισχείς, αντί της κλασσικής διαμόρφωσης αξονικής ροής υδροστροβίλου Kaplan, συναντώνται δύο παραλλαγές: ο βολβοειδής (bulb) και ο σωληνωτός (tube) υδροστρόβιλος, ο οποίος λόγω της απλότητας της κατασκευής του είναι κατάλληλος για μικρές ισχείς (μέχρι 10 ΜW περίπου, ανάλογα με τον κατασκευαστή) 72

Υδροστρόβιλοι Στους υδροστροβίλους αυτούς η ροή στο τμήμα εισόδου γίνεται κατά την αξονική (και όχι ακτινική) διεύθυνση έτσι ώστε να μειώνεται ο συνολικός όγκος, οι υδραυλικές απώλειες και το όλο κόστος του έργου. Στην περίπτωση όμως αυτή υπάρχει το πρακτικό πρόβλημα ότι η άτρακτος του δρομέα, στην οποία αναπτύσσεται η κινητήρια ροπή, βρίσκεται στο εσωτερικό της ροής. Το πρόβλημα αυτό αντιμετωπίζεται διαφορετικά στους διαφόρους τύπους υδροστροβίλων αξονικής ροής 73

Υδροστρόβιλοι Οι σωληνωτοί υδροστρόβιλοι κατασκευάζονται για μικρές ισχείς (μέχρι 10 MW περίπου) γιατί σε σύγκριση με τους βολβοειδείς έχουν τις ακόλουθες βασικές διαφορές: οι σωληνωτοί υδροστρόβιλοι έχουν μικρότερο ολικό βαθμό απόδοσης λόγω της αλλαγής της διεύθυνσης της ροής, όμως το κόστος του βολβοειδούς είναι υψηλότερο λόγω της περισσότερο δύσκολης κατασκευής (ανάγκη στεγανότητας, μικρός όγκος ηλεκτρογεννήτριας και ανάγκες ψύξης της, δυνατότητα επίσκεψης κλπ) 74

Υδροστρόβιλοι Στην περιοχή των μικρών υδροστροβίλων (ισχύος μικρότερης των 10 MW) συναντώνται και άλλες παραλλαγές υδροστροβίλων αξονικής ροής 75

Υδροστρόβιλοι Στις μικρές μονάδες και με σκοπό την μείωση του όγκου (και του κόστους) της ηλεκτρoγεννήτριας, μεταξύ της ατράκτου του δρομέα και της γεννήτριας, παρεμβάλλεται συχνά μηχανικό κιβώτιο πολλαπλασιασμού των στροφών της γεννήτριας, κατά κανόνα όταν η ταχύτητα περιστροφής του δρομέα προκύπτει μικρότερη των 500 RPM Η λύση αυτή εφαρμόζεται συνήθως στους σωληνωτούς και βολβοειδείς υδροστρόβιλους χαμηλής υδραυλικής πτώσης 76

Υδροστρόβιλοι β) Υδροστρόβιλος δράσεως τύπου Pelton Στις περιπτώσεις πολύ υψηλής ενέργειας ανά μονάδα μάζας του υγρού, δηλ. για υψηλές τιμές της διαθέσιμης υδραυλικής πτώσης Η, είναι προτιμότερη για διάφορους οικονομοτεχνικούς λόγους που θα εκτεθούν στην συνέχεια η διαμόρφωση στροβίλων μερικής προσβολής, δηλ. στροβίλων στους οποίους η ροή δεν είναι αξονοσυμμετρική και σε κάθε χρονική στιγμή τροφοδοτείται και λειτουργεί ένα μόνο τμήμα του δρομέα 77

Υδροστρόβιλοι Ο όρος "δρομέας μερικής προσβολής" χρησιμοποιείται σε αντιδιαστολή με τους "δρομείς ολικής προσβολής", δηλ. τους δρομείς των υδροστροβίλων Francis, Kaplan όπου οι συνθήκες της ροής είναι αξονοσυμμετρικές και η λειτουργία του δρομέα ομοιόμορφη 78

Υδροστρόβιλοι Οι κύριοι λόγοι για τους οποίους στις μεγάλες τιμές ενέργειας του υγρού είναι προτιμότερη η διαμόρφωση των υδροστροβίλων μερικής προσβολής είναι οι ακόλουθοι: η ταχύτητα της ροής είναι πολύ υψηλή το οποίο σε συνδυασμό με τις μικρές παροχές, άρα τις μικρές διατομές, έχει ως αποτέλεσμα την υπερβολική αύξηση των υδραυλικών απωλειών στο εσωτερικό της μηχανής, άρα την μείωση του βαθμού απόδοσης. 79

Υδροστρόβιλοι η τιμή της στατικής πίεσης είναι πολύ υψηλή με αποτέλεσμα να γίνεται προβληματική η μηχανική αντοχή του τμήματος εισόδου εάν αυτό ήταν μορφής σπειροειδούς κελύφους το οποίο αποτελεί και το ογκωδέστερο τμήμα της μηχανής. Στην περίπτωση υδροστροβίλου Pelton μόνο το τμήμα του ακροφυσίου τροφοδοσίας (που είναι μικρό σε μέγεθος) υπόκειται σε σημαντική τιμή της στατικής πίεσης. 80

Υδροστρόβιλοι η σημαντική διαφορά της στατικής πίεσης ανάντι και κατάντι του δρομέα θα είχε ως αποτέλεσμα την σημαντική αύξηση των ογκομετρικών απωλειών στο εσωτερικό της μηχανής εάν αυτός ήταν ολικής προσβολής ή θα απαιτούσε την κατασκευή πολύπλοκων και δαπανηρών λαβυρίνθων για την διατήρηση των ογκομετρικών απωλειών σε αποδεκτό επίπεδο 81

Υδροστρόβιλοι 82

Υδροστρόβιλοι 83

Τέλος Ενότητας 84

Σημείωμα Αναφοράς Copyright, Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών, Σκόδρας Γεώργιος. «Ήπιες και νέες μορφές ενέργειας». Έκδοση: 1.0. Κοζάνη 2015. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: https:// eclass.uowm.gr/courses/mech244/ 85

Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Όχι Παράγωγα Έργα Μη Εμπορική Χρήση 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] h t t p ://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό 86

Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς το Σημείωμα Αδειοδότησης τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει) μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους. 87