Energia hidro

• Energia hidro, sau hidro electricitatea, reprezintă generarea de electricitate cu ajutorul unor turbine angrenate de apa.

• Poate fi captata sub doua forme:– Energie potenţiala (de căderea libera a apei)– Energie cinetica (de curgere a curenţilor de apa)

• Clasificarea centralelor hidroelectrice conform capacitaţii de producere a energiei electrice:– Hidrocentrale mari > 100MW, conectate la reţeaua de electricitate;– Hidrocentrale medii: 15-100MW, conectate la reţeaua de

electricitate;– Hidrocentrale mici: 1-15 MW, conectate la reţeaua de electricitate;– Mini - hidrocentrale:~100kW, deseori fiind separata, dar uneori

poate fi conectate la reţeaua de electricitate;– Micro - hidrocentrale: 5-100kW, destinata uzual pentru comunitate

mica sau industrie rurala;– Pico-hidrocentrale: <5 kW, este destinata uzual pentru un

consumator separat

• Energia hidro asigura in prezent ~19% (2650TWh/an) din necesarul global in energie electrica.

• A şasea parte din potenţialul hidroenergetic tehnic explorabil este valorificat

0,00% 5,00% 10,00% 15,00% 20,00% 25,00% 30,00% 35,00%

Africa

Oceania

Orientul mijlociu

Europa

Asia

America de Nord

America de Sud 15,7%

20,9%

25,5%

31,5%

0,9%

2,3%

3,2%

Capacitaţi hidroenergetice instalate pana in anul 1999, divizate pe regiuni

Capacitaţi hidroenergetice instalate pana in anul 1999, divizate pe regiuni

Sursele de producere a energiei electrice in Canada

• Topul tarilor in producţia globala de energie hidroelectrica:» China 416700GWh;» Canada 396700GWh;» Brazilia 285603GWh;» SUA 260400GWh;» Rusia 169700GWh;» India 125126GWh;» Norvegia 180800GWh;» Japonia 88500GWh;» Franţa 56100GWh.

• Cele mai mari hidrocentrale din lume:1.Itaipu (Brazilia/Paraguai): cap. 14000MW, prod. anuala 93.4TW/h;

2.Barajul Three Gorges (China): cap. 9800MW, prod. anuala 84.5 TW/h;

3.Guri (Venezuela): cap. 10200MW, prod. anuala 46TW/h;

….

18(32). Portile de Fier (Romania/Serbia): cap. 2280MW, prod. anuala 11.3 TW/h.

Itaipu (Brazilia/Paraguai)

Guri (Venezuela)

Portile de Fier (Romania/Serbia)

Three Gorges (China)

• Clasificarea microhidrocentralelor1.Microhidrocentrala fără baraj:

- Fundaţie de ţărm ;

- Turbina de apa –energia apei este convertita in energie mecanica;

- Generatorul;

- Staţia de transformare si linia de transport

Principiul de funcţionare a rotii de apa antrenata de flux

2. Microhidrocentrala cu baraj:- Acumularea: stochează energia potenţiala disponibila;

- Sistemul de transfer: dispozitiv de captare si circuitul de transfer unde energia disponibila este convertita in energie cinetica;

- Turbina hidraulica;

- Generatorul;

- Staţia de transformare si linia de transport.

Principalele componente ale unei hidrocentrale cu baraj

• Cantitatea de energie produsă depinde:

– Înălţimea de cădere a apei pe verticala: cu cât este mai mare, cu atât este mai mare puterea generată;

– Debitul de apa ce trece prin turbina: puterea produsă este proporţională cu volumul de apa ce trece prin turbină în unitatea de timp.

• Tipuri de turbine:– Turbine de impuls: turbine pentru înălţimi mari si debite

mici;– Turbine cu reacţiune: turbine pentru înălţimi mici de

apa si debite mari.

Schema microhidrocentrala de înălţime mare şi debite mici

Schema microhidrocentrala de înălţime mici şi debite mari

• Tipuri de multiplicatoarele de viteza:– Multiplicator cu roţi dinţate cilindrice se foloseşte în cazul

microhidrocentralelor cu rotor vertical;– Multiplicator planetar – conic se foloseşte în cazul

microhidrocentralelor cu rotor orizontal;– Multiplicator cu curea se foloseşte în cazul microhidrocentralelor de

putere mica cu turbina cu ax orizontal

Multiplicator cu roti dinţate

Multiplicator planetar

Multiplicator cu curea

1. Turbina cu reacţiune

1.1. Turbina Kaplan• Utilizata pentru o înălţime

joasa de cădere a apei;• Apa trebuie sa treacă prin

câteva elemente înainte de a intra in turbina

• Formarea unei carcase speciale in care apa intra tangenţial si este forţata sa efectueze o mişcare in spirala rotorului

• Palele sunt dirijabile

1.2.Turbina Francis• Cele mai utilizate turbine;• Turbina cu reacţiune de flux;• Curenţii de apa acţionează

asupra palelor radial la intrare si axial la ieşire;

• Funcţionează la căderi de înălţime de la 1-500m;

• Pot dezvolta puteri pana la 800MW

• Utilizata la toate hidrocentralele mari.

2. Turbina cu impulsuri

2.1. Turbina Pelton• Reprezintă o roata cu o

serie de cupe instalate la periferie.

• Un jet de apa sau mai multe, cu viteză mare, este direcţionat tangenţial la roata, acţionând cupele.

• Utilizate la înălţimi mari 30-1000m

• Puterea dezvoltata 10kW-10MW.

Microhidrocentrala plutitoare cu roata de apa

• Transforma energia cinetica a apei curgătoare din râuri in energie electrica sau mecanica(pentru irigaţii).

• Parţi componente: 1.roata de apa cu axul principal orizontal; 2. pale; 3. roată de curea; 4. generator electric; 5. curea; 6. roată de curea; 7. platforma plutitoare.

• Avantaje: exclude impactul ecologic negativ; autoreglarea poziţiei roţii de apă în funcţie de nivelul şi cursul apei curgătoare.

Avantaje energiei hidro:

• este o sursa de energie electrica regenerabila • nu poluează (nu exista emisii de căldura si gaze toxice) • nu are costuri de carburant si are costuri de operare si

întreţinere mici • este o tehnologie care oferă o operare flexibila si sigura• au o viata lunga si foarte multe dintre ele funcţionează

de mai bine de jumătate de secol si sunt încă foarte eficiente

• au un randament de peste 80%

Dezavantaje:

• Frecvent impun construirea de lacuri de acumulare ceea ce determină strămutarea locuitorilor;

• Ouput variabil – depinde de cantitatea de precipitaţii; • Modificarea ecosistemului: terenuri inundate, migrarea

peştilor, modificarea cantităţii de oxigen din apa;• Costurile iniţiale ridicate.