Малі гідротурбіни дуже специфічні в принципі своєї дії на відміну від турбін звичайних ГЕС. Процес роботи мікро гідротурбіни цікавий тим, що властивості її будови можуть забезпечити під конкретний об'єкт той обсяг водних мас, який буде надходити на частини гідротурбіни (лопаті), приводити в робочий стан генератор (генератор грає роль вироблення електроенергії).
Процес посилення напору води забезпечується освітою «деривації» - сходів води у вільному перебігу (за умови, що ця мікро ГЕС дериваційного типу) або греблею (умова - міні ТЕС за типом греблі).
Потужність міні ГЕС
Рівень потужності міні ГЕС безпосередньо залежить від умов, в яких її гідротехнічні властивості знаходяться:
- Витрата води - це той обсяг водних мас (л), який проходить через турбіну за певний проміжок часу. Прийнято за цей проміжок приймати 1-2 секунди.
- Напір води - відстань між двома протилежними точками водної маси (одна розташована вгорі, інша в нижній частині). Напір має ряд характерних особливостей, від яких залежать і види мікро ГЕС (високий натиск, середній натиск, низький напір)
Особливість роботи мікро ГЕС оцінюється з точки зору її територіального розміщення. Наприклад, напірна мікро ГЕС здійснює роботу по типу відведення водних потоків по особливому каналу, зробленому з дерева, що знаходиться під певним кутом нахилу, що дозволяє воді швидше протікати. Напір води в такому ГЕС залежить від того, наскільки цей канал довгий. Далі вода перетікає в напірний трубопровід, після чого потрапляє в гідроагрегат, який розташовується в нижній частині. Потім перероблена вода шляхом видавлювання прямує назад місце витоку.
Розташування міні ГЕС
Важливо зауважити, що положення гідротурбіни в залежності від виду побудови може бути різним:
- Горизонтальне положення. Такий стан гідротурбіни призводить до природного збільшення розмірів самої міні ГЕС (за допомогою турбінного валу, який так само збільшує розмір, системи енергії при обертанні, а так само зміна масштабів машинного залу). Однак варто зазначити, що будівництво подібних гідротурбін не є більш складним в порівнянні з іншими, а навіть навпаки, спрощує його.
- Вертикальне розташування. Даний вид розташування сприяє зменшенню розмірів ГЕС, дозволяє поліпшити баланс осьових ліній, її компактності. Таке розміщення більш складне в побудові, так як створюється необхідність детального балансу осі в обертальному елементі. Так само в такій ситуації важливо більш ретельно поставитися до обов'язкового положенню робочої підлоги, коли він буде в одну горизонтальну лінію і його міцності, що б вони були в змозі витримати вагу всього побудови. Вертикальне розташування підсилює тиск на вісь конструкції.
Застосування міні ГЕС
У загальному і цілому установки малих ГЕС використовуються в основному для застосування їх у віддалених районах житлових об'єктів. Вони не можу бути серйозними конкурентами великим електростанціям, а скоріше служать для забезпечення економії енергії. З недавніх пір кількість людей, що використовують альтернативні джерела енергії. як гідроелектростанції, батареї сонячного типу і різні установки вітряного регулювання. Турбіни, описувані в цій статті незабаром можуть стати єдиним цілим з цими новаторськими джерелами енергії, що в підсумку призведе до створення нових електричних схем і моделей.
Для чого можуть бути використані дані споруди?
- для забезпечення електроенергією об'єктів приватної власності;
- для віддалених промислових районів;
- для електричних зарядних станцій;
- для тимчасового використання.
Переваги міні ГЕС
У малих ГЕС є ряд особливих переваг:
- вони випускаються в двох варіантах: закріплені на дні водойми, а так само з особливими гачками, які дозволяють проводити роботи на поверхні
- установка може досягати потужності, що дорівнює 5 КВ, щоб збільшити потужність і ККД ГЕС турбіни встановлюються як модулі
- ГЕС негативно ніяк не впливають на навколишнє середовище в процес будівництва, тому що для її створення використовується природна вода, яка направляється в певний потік і приводить в рух лопаті.
Турбіни для міні ГЕС
Тепер поговоримо безпосередньо про гідротурбінах для міні ГЕС і про те, що нам необхідно для її будівництва. Характеристики та особливості експлуатації гідротурбіни:
- Температура води, яка подається в турбіну, повинна перевищувати +4 ° С.
- Температура, яка повинна бути в блоковому модулі +15 ° С і вище.
- Звуковий тиск, джерело якого знаходиться за 1 м від гідротурбіни, становить 80 дБ і не більше.
- Зовнішня поверхня гідротурбіни повинна бути розігріта до температури не вище + 45 ° С за умови, що температура повітря навколо + 25 ° С.
Розглянемо приклад добре збалансованої і працює гідротурбіною в ідеальних умовах.
Припустимо, що ми маємо проточну гідротурбіну, радіальну, напоростурйную з середнім натиском, яка забезпечує тангенціальну подачу води на лопаті, вал горизонтальний. Такі типи труб відносять до класу «тихих». Вони мають особливість пристосування до навколишнього середовища, місця установки і різних перепадів висотних тисків. Якщо витрата води різко змінюється, то в турбіні застосовується конструкція двокамерного мішка, що робить роботу пристрою більш якісною.
Корпус будь гідротурбіни виготовляється зі сталі конструкційного типу, вона міцна і надійна. Витрати на матеріали, будівництво значно знижені в порівнянні з гідротурбінами для звичайних ГЕС. Найпоширеніший матеріал, який використовується для будівництва гідротурбіни, буде витримувати перепади від 90 до 120 метрів, деякі деталі виготовляються з нержавіючої сталі (корпус, трубопроводи).
У гідротурбінах нового покоління є можливість замінювати генератор і робоче колесо без сильної деформації і перебирання. Варто відзначити, що робоче колесо має властивість самоочищатися завдяки водним потокам, які в процесі своєї роботи проходять через область робочого колеса. Під час проектування генератора і самої гідротурбіни приймається радий заходів, що дозволяє знизити кавітаційний рівень. Нинішні гідротурбіни на 100 відсотків позбавлені цієї проблеми.
Головна частина гідротурбіни - це робоче колесо. Матеріалом для виготовлення лопаток часто є сталь профільного типу. Лопатки в силу своїх властивостей можу створювати зусилля осьового рівня, полегшуючи роботу підшипників, а самі робітники колеса знаходяться на постійному балансі. Тривалість роботи осі робочого колеса визначається її положенням, для більш довгої роботи її встановлюють на підшипниковий рівень.
Особливості гідротурбін для міні ГЕС
- Можуть бути використані в системах очищення для отримання якісної питної води.
- Можливе підключення промислового генератора.
- Підвищені вимоги до надійності генератора.
Деякі характеристики технічного плану:
- Перепад висот: 3 - 200 м
- Водорасход: 0,03 - 13 кубічних метра в секунду
- Потужність: 5 - 3 000 кВт
- Число лопаток, розташованих на осьовому секторі: 37
- ККД: 84% - 87%
Звичайно, міні ГЕС навряд чи зможуть стати основним джерелом енергії, однак їх використання цілком доцільно в якості засобу зменшення навантаження на основну живильну енергомережу, особливо в періоди пікового споживання.