ŚWIĘTOKRZYSKI PORTAL EWE

REGIONALNA BAZA WIEDZY

Home » Energia Wodna » Budowa elektrowni wodnej

 

 

Elektrownia wodna składa się z następujących elementów: budowla wodna oraz blok elektrowni, obejmujący urządzenia mechaniczne, instalację elektryczną oraz budynek.Podstawową częścią budowli wodnej jest budowla piętrząca wodę, którą w zależności od wysokości piętrzenia może być jaz (do 15 m) bądź zapora (dla wyższych spadów). Jej pozostałymi elementami są kanały, rurociągi doprowadzające i odprowadzające wodę, sztolnie i komory wyrównawcze, przelewy stałe i regulowane, spusty denne, upusty płuczące oraz urządzenia kontrolno-pomiarowe budowli wodnej.Blok elektrowni stanowi zespół maszyn i urządzeń, które służą do zamiany energii spiętrzonej wody na energię elektryczną. Jego podstawowe wyposażenie stanowi hydrozespół składający z turbiny wodnej połączonej za pośrednictwem przekładni z generatorem. Do podstawowych urządzeń bloku elektrowni zalicza się aparaturę do regulacji turbiny o napędzie hydraulicznym, ręcznym lub elektrycznym, przekładnię (zębatą lub pasową) i inne pomocnicze urządzenia mechaniczne. Są nimi: zasuwy odcinające wlot wody do elektrowni, kraty wlotowe, rury ssące odprowadzające wodę z turbiny do komory odpływowej, zamknięcia remontowe i hala maszyn z urządzeniem dźwigowym. Do prawidłowego funkcjonowania elektrownia wymaga również aparatury kontrolno–pomiarowej i systemu łączności, instalacji zasilającej oraz wyprowadzenia mocy.

  • Turbiny wodne w małych elektrowniach wodnych

Turbina wodna jest to silnik wodny, który przetwarza energię mechaniczną płynącej wody na ruch obrotowy, napędzający generator. Konstrukcje poszczególnych rodzajów turbin są dosyć zróżnicowane, jednak większość ma podstawowe podzespoły spełniające te same funkcje. Należą do nich: wirnik z wałem turbiny, aparat kierowniczy, łożyska nośne i prowadzące, korpus turbiny i w niektórych przypadkach rura ssąca.Istnieje wiele rodzajów turbin wodnych o odmiennych charakterystykach, przeznaczonych do pracy na różnych spadach i przepływach. Do najczęściej stosowanych turbin zalicza się turbiny Francisa, Kaplana, Peltona oraz ostatnio śrubę Archimedesa.

  • Turbina Francisa

Posiada wirnik ze stałymi łopatkami, do której woda jest kierowana poprzez element doprowadzający w kształcie spirali, leja lub kotła i ruchome łopatki kierownicze. Zadaniem kierownicy jest zapewnienie dopływu określonej ilości wody do wirnika turbiny oraz właściwe ukształtowanie strugi. Jej wyprowadzenie następuje z kolei poprzez rurę ssącą. Moc turbiny reguluje się zmianą przepływu na skutek modyfikacji położenia łopatek kierownicy. Turbina Francisa może pracować na spadach w zakresie od 5 do100 m i uzyskuje sprawność do 90 %.

  • Turbina Kaplana

Składa się z wirnika zamocowanego na pionowym lub poziomym wale. Wirnik jest wyposażony w łopatki osadzone w piaście, które posiadają możliwość regulacji. Ich liczba w zależności od przepływu i spadu elektrowni może wynosić od 2 do 8. Doprowadzenie i ujście wody realizowane jest analogiczne jak w turbinie Francisa. Regulacji mocy turbiny dokonuje się poprzez zmianę ustawienia kątów łopatek kierownicy i kąta ustawienia łopatek wirnika. Turbiny Kaplana pracują na spadach od 1 do 70 m i uzyskują najwyższą sprawność w szerokim zakresie zmian obciążenia spośród wszystkich typów turbin. Oscyluje ona zazwyczaj pomiędzy 40 a 94%.

  • Turbina Peltona

Jest zbudowana z tarczy kołowej, która na obwodzie posiada w podwójne czarki, spełniające rolę łopatek. Woda doprowadzana jest do budynku elektrowni rurociągiem ciśnieniowym, a następnie poprzez dyszę kierowana na łopatki turbiny. Dzięki zmianie położenia iglicy w dyszy można płynnie regulować jej moc. Turbiny Peltona stosuje się do najwyższych spadów w zakresie od 50 do 500 m, a sprawność sięga rzędu 90%.

  • Śruba Archimedesa

Zbudowana jest z wirnika w kształcie ślimacznicy obracającej się w półkolistej rynnie i osadzonej na dwóch łożyskach. Woda napływając na wirnik swoim ciężarem napiera na niego, wymuszając w ten sposób jego ruch obrotowy. Po spłynięciu rynną woda swobodnie wypływa z turbiny. Na górnym końcu śruby Archimedesa znajduje się generator połączony z wirnikiem za pośrednictwem przekładni. W przypadku konieczności utrzymania górnej wody na stałym poziomie potrzebny jest dodatkowy sterownik, regulujący pracę turbiny. Jeżeli ten wymóg nie jest konieczny turbina samoistnie dostosowuje prędkość obrotową w zależności od wartości przepływu. Śruba Archimedesa nadaje się do stosowania na bardzo niskich spadach, poczynając już od 1 metra. Górna granica to 10 metrów, ze względu na rozmiary ślimacznicy. Dodatkowo do jej funkcjonowania wystarczy przepływ 100 l/s. Górna wartość tego parametru to 10 000 l/s. Dzięki temu racjonalne staje się wykorzystanie rzek, na których instalacja turbin Francisa czy Kaplana byłaby po prostu nieopłacalna.

1W tym serwisie wykorzystywane są pliki cookies. Stosujemy je w celach zapamiętywania ustawień i zbierania anonimowych danych dla celów statystycznych. Użytkownik ma możliwość samodzielnej zmiany ustawień dotyczących cookies w swojej przeglądarce internetowej.