ŚWIĘTOKRZYSKI PORTAL EWE

REGIONALNA BAZA WIEDZY

Home » Energia Wodna » Przykłady wdrożeń

 

 

  • MEW Bieleckie Młyny

Jedną z pierwszych elektrowni wodnych w Polsce, gdzie zastosowano śrubę Archimedesa, jest MEW Bieleckie Młyny, zlokalizowana na kilometrze 24+620 Czarnej Nidy. Jest to 35 przepływowa hydroelektrownia  funkcjonująca na terenie Województwa Świętokrzyskiego, która według klasyfikacji stosowanej przez Towarzystwo Rozwoju Małych Elektrowni Wodnych należy do grupy mikroelektrowni wodnych, o mocy nieprzekraczającej 100 kW. Podjęcie decyzji o wyborze śruby Archimedesa ugruntowały parametry rzeki, które nie sprzyjają zastosowaniu turbin innego rodzaju:

  • zmienne przepływy w granicach od 0,37 m3/s (NNQ) do 140 m3/s (WWQ),
  • niewielkie piętrzenie o wysokości 1,50 m w miejscu inwestycji.

Ze względu na indywidualny charakter lokalizacji i konieczność dostosowania turbiny do istniejącej zabudowy hydrotechnicznej, została ona zaprojektowana całkowicie od podstaw. Konstrukcja, w całości stalowa, wykonana jest z trzech spiral owiniętych na rurze. Ślimacznica jest zawieszona po obu końcach na łożyskach w rynnie żelbetowej, pod kątem 22˚ w stosunku do poziomu. Oparcie dolnego łożyska turbiny stanowi belka stalowa zakotwiona w ścianach pionowych komory turbinowej. Śruba Archimedesa jest zamontowana o średnicy 2800 mm, a generator dysponuję mocą 34 kW. Maksymalny przełyk turbiny wynosi 3,2 m3/s., natomiast przepływ nienaruszalny utrzymywany jest na poziomie 0,34 m3/s i jest realizowany poprzez stałą szczelinę w przewale kamiennym. Turbina znajduje się poza budynkiem, w którym znajduje się generator, szafy sterownicze z zainstalowanym wyposażeniem elektrycznym oraz automatyką, pozwalającą na zdalne kontrolowanie parametrów pracy elektrowni, a także na modyfikowanie parametrów takich jak: poziom wody, spad, a także podstawowe parametry elektryczne. W skład elektrowni wodnej wchodzi ponadto jaz betonowy z drewnianymi szandorami, a także wspomniany wcześniej przewał kamienny.

Parametry elektrowni oraz potencjał hydroenergetyczny rzeki pozwala w rezultacie na wyprodukowanie około 170 000 kWh energii elektrycznej w ciągu roku, dzięki której możliwe jest zasilenie ponad 100 gospodarstw domowych. Mała elektrownia Wodna w Bieleckich Młynach nie tylko produkuje czystą energię, przyczyniając się do redukcji zanieczyszczeń powietrza, ale także pozytywnie wpływa na lokalne warunki hydrologiczne poprzez podnoszenie poziomu wód gruntowych na obszarze powyżej progu. Zwiększenie tzw. małej retencji przyczynia się do poprawy bioróżnorodności, a także minimalizuje negatywne skutki suszy, które są szczególnie dotkliwe dla rolnictwa. Elektrownia wodna zmniejsza ponadto erozję denną powyżej progu, a także pełni funkcję rzecznego odkurzacza, który wyłapuje niesione z nurtem odpady antropogeniczne.

Turbina zastosowana w MEW w Bieleckich Młynach jest obecnie rozwiązaniem pionierskim z dziedziny małej energetyki wodnej w Polsce. Jednak w obliczu nieustannie zmniejszającej się liczby dostępnych lokalizacji pod elektrownie wodne o dużych spadach i przepływach oraz wciąż zaostrzanych wymogów dotyczących ochrony środowiska naturalnego, przyszłość małej energetyki wodnej zmierza w kierunku powszechnego wykorzystania alternatywnych sposobów napędu generatorów prądotwórczych, do jakich niewątpliwie należy śruba Archimedesa.

                                                                                               

Mała elektrownia wodna w Bieleckich Młynach

Fot. Michał Lis, Instytut OZE

  • MEW Wolica

Za sprawą przeprowadzonej w 2013 roku gruntownej przebudowy małej elektrowni wodnej w podkieleckiej wsi Wolica udało się zwiększyć wykorzystanie potencjału hydroenergetycznego Czarnej Nidy. Piętrzenie przez dziesięciolecia było wykorzystywane do celów gospodarczych na potrzeby młyna wodnego, natomiast od roku 2001 w tym miejscu funkcjonowała mała elektrownia wodna, wyposażona w turbinę Francisa oraz turbinę śmigłową. Dzięki zamianie dotychczas używanych turbin na nowe urządzenia: turbinę Kaplana i śrubę Archimedesa, roczna produkcja energii wzrosła o blisko 50%, co pozwoliło w pełni wykorzystać potencjał hydroenergetyczny tej lokalizacji. Wraz z pracami przygotowawczymi i rozbiórkowymi rozpoczął się nowy etap w historii obiektu, którego celem jest generalna modernizacja elektrowni. W pierwszej kolejności zdemontowany został dotychczasowy budynek MEW wraz z obydwiema turbinami, co stanowiło przepustkę do wybudowania koryta żelbetowego pod śrubę Archimedesa, klatki dla turbiny Kaplana, przebudowy kanału napływowego, atakże osadzenia rury ssącej. Konstrukcja kanału napływowego i klatki turbinowej stanowi oparcie dla nowego budynku MEW. Jego elewacja dla zachowania spójności architektonicznej z sąsiadującym budynkiem nieczynnego młyna została pokryta naturalnym kamieniem wapiennym, natomiast narożniki budynku oraz otwory okienne i drzwiowe zostały obudowane cegłą, również na wzór istniejącego w sąsiedztwie młyna. Natomiast bez zmian pozostał jaz szandorowy o konstrukcji żelbetowo-stalowej oraz przelew stały z kamienia, który zapewnia przepływ nienaruszalny na poziomie 1,82 m3/s. Najbardziej widowiskowym etapem dotychczas wykonanych prac była instalacja turbin, która spotkała się z dużym zainteresowaniem ze strony mieszkańców Wolicy. Dotychczas funkcjonujące hydrozespoły nie pozwalały w pełni wykorzystać potencjału hydroenergetycznego Czarnej Nidy w tej lokalizacji, dlatego też obecny właściciel podjął decyzję o zamianie ich na nowe urządzenia: turbinę Kaplana i śrubę Archimedesa, dostosowane do lokalnych warunków hydrologicznych. Dysponują one mocą instalowaną odpowiednio 45 i 30 kW i przeznaczone są do pracy na spadzie 2,2 metra. Do przekazania uzyskanego momentu obrotowego do generatorów asynchronicznych będą wykorzystane przekładnie zębate (dwustopniowa dla turbiny Kaplana i trójstopniowa dla śruby Archimedesa). Dzięki zastosowaniu dwóch turbin o zupełnie odmiennej konstrukcji i charakterystyce, które zostały specjalnie zaprojektowane dla tej elektrowni, możliwe będzie zwiększenie produkcji energii o blisko 35% w stosunku do wyników uzyskiwanych przy wykorzystaniu starych urządzeń, ze 180 MWh do 270 MWh.Dla MEW Wolica przewidziano kilka sposobów sterowania hydrozespołami – ręczne pozwoli na uruchomienie dowolnej z dwóch turbin lub obydwu na raz oraz automatyczne, gdzie załączanie turbin odbywa się w sposób zoptymalizowany, zgodnie z programem zaimplementowanym w sterowniku PLC. Automatyka MEW Wolica zakłada pracę turbiny Archimedesa przy niskich przepływach, turbiny Kaplana dla średnich przepływów i dwóch hydrozespołów przy przepływach zbliżonych do maksymalnych. Zarówno turbina Kaplana, jak i śruba Archimedesa pracują z nowoczesnymi systemami sterowania. Dodatkowo, m.in. w celach badawczych w elektrowni zastosowano układ falowników, dzięki któremu, możliwa jest płynna zmiana prędkości obrotowej generatora, co przy konkretnych parametrach hydrologicznych pozwala na osiągnięcie wyższej sprawności hydrozespołu. W zależności od ustawień na panelu operatorskim, falownik może współpracować z hydrozespołem Kaplana lub Archimedesa. Ze względu na konieczność zaprojektowania turbin wodnych od podstaw oraz zastosowania w elektrowni wielu nowatorskich rozwiązań, wymagane było zaangażowanie specjalistów z różnych dziedzin; m.in. z zakresu mechaniki płynów, mechaniki, pneumatyki, automatyki. Z uwagi na innowacyjne rozwiązania wykorzystane w obu hydrozespołach oraz zastosowane urządzenia pomiarowe cały obiekt służy jako stanowisko badawcze. Prowadzone badania mają na celu optymalizację pracy turbin poprzez ich lepsze dopasowanie do warunków lokalnych.

Mała elektrownia wodna w Wolicy


 Źródło: Instytut OZE

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.