Il principio di funzionamento di una mini centrale idroelettrica. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Il principio di funzionamento di una microcentrale idroelettrica è che le sue strutture idrauliche forniscono la pressione necessaria all'acqua che scorre alle pale di una turbina idraulica, che aziona un generatore che produce elettricità. Questa pressione dell'acqua è formata dalla deviazione: il flusso naturale dell'acqua (se si tratta di un tipo di deviazione della microcentrale idroelettrica) o da una diga (se si tratta di un tipo di diga).

I parametri tecnici di una microcentrale idroelettrica dipendono dalle condizioni idrotecniche:

• dal consumo di acqua - il volume di acqua in litri (o metri cubi) che passa attraverso la turbina in 1 secondo;
• dalla pressione: la distanza dal punto superiore a quello inferiore dell'acqua che cade sulla turbina (Fig. 4). A seconda delle caratteristiche della pressione, le centrali idroelettriche micro-idroelettriche sono divise ad alta, media e bassa pressione.

Fig.4. Valore di testa

Inoltre, la progettazione di una microcentrale idroelettrica dipende dalla sua disposizione. La Figura 5 mostra una microcentrale idroelettrica a pressione del tipo a deviazione. Il principio del suo funzionamento è che l'acqua viene scaricata attraverso un canale deviatore con una leggera pendenza e, grazie alla lunghezza del canale, viene raggiunta la pressione dell'acqua richiesta. Successivamente, l'acqua viene fornita attraverso una tubazione in pressione ad un'unità idraulica situata al di sotto, dopodiché l'acqua utilizzata viene restituita al fiume.

Fig.5. Micro HPP a pressione con canale di deviazione

Di seguito, la Figura 6 mostra una microcentrale idroelettrica senza canale deviatore. La sua differenza rispetto a una centrale idroelettrica con canale di deviazione è che la pressione necessaria viene raggiunta grazie alle condizioni naturali: un'ampia pendenza del letto del fiume. L'acqua viene fornita direttamente dalla struttura di presa dell'acqua attraverso un bacino a pressione alla tubazione.

Fig.6. Micro HPP a pressione senza canale di deviazione

In alcuni casi, le microcentrali idroelettriche vengono realizzate costruendo una diga lungo il percorso di un fiume o ruscello (Fig. 7). Ciò consente di risolvere due problemi:

1. raggiungere la pressione richiesta sollevando l'acqua all'altezza richiesta;
2. regolazione del flusso e del regime dell'acqua (ciò che negli esempi precedenti viene risolto utilizzando una piscina a pressione).

L'acqua accumulata in questo piccolo serbatoio funziona quindi secondo lo stesso principio: l'acqua viene fornita all'unità idraulica attraverso una tubazione in pressione.

Fig.7. Microcentrale idroelettrica con diga

È anche possibile costruire una piccola microcentrale idroelettrica su un canale irriguo (Fig. 8). Una condizione necessaria è una portata elevata (corrente elevata). L'attrezzatura stessa occupa parte del canale, la turbina è completamente immersa nell'acqua e fa passare parte del flusso attraverso se stessa, il resto dell'acqua passa attraverso il canale di bypass della microcentrale idroelettrica.

Fig.8. Micro HPP su un canale di irrigazione

A condizione che ci sia bassa pressione (a partire da 1,5 metri), ma una portata d'acqua sufficiente, è possibile installare una centrale idroelettrica a bassa pressione con albero verticale, con una potenza fino a 1-3 kW, come mostrato in Figura 9 Questo progetto utilizza una turbina idraulica di tipo Kaplan a bassa pressione, con albero verticale e generatore sincrono. Tali microcentrali idroelettriche sono costituite dalle seguenti strutture idrauliche:

• presa d'acqua;
• cancello-regolatore;
• canale di deviazione;
• vassoio;
• tubo di aspirazione;
• sfioratore.

Fig.9. Microcentrale idroelettrica a bassa pressione con tubo di aspirazione

Fig.9-1 Microcentrale idroelettrica con una capacità di 1000 W sul fiume Chon-Kyzyl-Suu (regione di Jety-Oguz)

Per quanto riguarda la posizione delle turbine idrauliche (verticali o orizzontali), è necessario sapere che questa dipende dai parametri di flusso (pressione e flusso d'acqua) e dal tipo di turbina. In generale possiamo dire che:

• la disposizione orizzontale della turbina idraulica porta ad un aumento delle dimensioni della microcentrale idroelettrica nel suo insieme (a causa della lunghezza dell'albero della turbina e del sistema di trasmissione dell'energia rotazionale, dell'aumento delle dimensioni della sala turbine, ecc.) , ma in generale semplifica la realizzazione della microcentrale idroelettrica (Fig. 10).
• La disposizione verticale della turbina idraulica consente di ottenere un migliore bilanciamento assiale dell'unità e di ridurre significativamente le dimensioni della microcentrale idroelettrica stessa, ma allo stesso tempo questo schema è più impegnativo per l'installazione della turbina idraulica ( bilanciamento preciso dell'asse di rotazione) e sulla fondazione portante dell'unità (posizione rigorosamente orizzontale del piano di lavoro e le sue caratteristiche di resistenza, che consentono di sopportare il peso dell'unità idraulica), nonché una significativa pressione assiale sulla struttura ( Figura 11).

Fig.10. Schema di una microcentrale idroelettrica con disposizione orizzontale dell'unità idroelettrica

Fig.10-1. Micro HPP con una potenza di 5 kW vicino al villaggio di Chon-Sary-Oi sul fiume Orto-Koy-Suu

Fig. 11 Schema di un'unità idraulica con disposizione verticale nel villaggio di Balbay, distretto di Tyup

Autori: Kartanbaev B.A., Zhumadilov K.A., Zazulsky A.A.

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