Увод

Хидроенергия или хидроелектричество е производството на електричество от турбини, задвижвани от водна маса. Това е приложение на много по-стари технологии, които са били използвани в продължение на векове за трансформиране на енергията в течащата вода или хидроенергията в по-полезни форми на енергия, например използване на воденица за мелене на жито.   Хидроенергията  може да се използва при река с редовен и обилен поток и достатъчен наклон (височинна разлика или напор).

Водната енергия  е от най-широко използваните източници на възобновима енергия и с най-утвърдена технология. 22%  от световното производство на електричество е от хидроенергийни инсталации, повечето от които са ВЕЦ, по-малки от 10 MW. В Европа има над 17 400 инсталирани ВЕЦ.

Ключови характеристики на водната енергия

Примери за ВЕЦ

Хидроенергийната технология се разработва в продължение на над 100 години. Технологията бива адаптирана към всеки  размер приложение и според  мащаба на централата бива както следва:

Пико ВЕЦ: до 5 kW

Микро и мини ВЕЦ: от 5 kW до 100kW

Малки ВЕЦ: от 100kW до 10MW

Дефинирането на малки ВЕЦ  е различно за отделните страни (от 1,5 до 25 MW), но 10MW  е  общоприетият лимит за малки ВЕЦ  и е официално приет лимит от Европейската асоциация за малка водна мощност.

Големи ВЕЦ са тези над 10 MW. Те се изграждат на големи язовири.

Повече за хидропотенциала

Компоненти на схемата

Фигурата показва главните компоненти на речна микро хидро схема.Този вид приложение не изисква завиряване за събиране на вода. Вместо това част от водата бива отклонена от реката и преминава през канал през долина преди да се спусне в турбината през улей. Турбината задвижва генератор, който произвежда електричество. Електропровод го пренася до близкото селце.

Има и други конфигурации, които могат да се използват в зависимост от топографските и хидрологичните условия, но всички те имат същият принцип на действие.

 За да се определи енергийният потенциал на вода, течаща в река или поток е необходимо да се определи скоростта на водният поток и височината на падане върху турбината.

Воден дебит е количеството вода, течащо през определено сечение за единица  време. Единици за измерване на водния дебит  са литри на секунда или кубични метра на секунда.

Напора е вертикалната височина от турбината (точката при която се извлича енергия от водата) до точката, при която водата влиза в поемащата тръба или улей.

 Винаги се губи енергия, когато тя се превръща от една форма в друга. Малките водни  турбини рядко са с ефективност над 80%, останалите 20% включват кинетичната енергия във водата, излизаща от турбината и енергията, която се превръща в топлинна енергия и шум. Поради триенето - енергия се губи и в тръбата, пренасяща водата към турбината. С добро проектиране тази загуба може значително да се намали.

Технология на турбините

Турбината е основен елемент за производство на енергия. Турбината трябва да е въможно най-ефективна според бюджета, тъй като е основна част от капиталовият разход на централата и определя финансовата възвръщаемост на проекта.

Има два основни вида турбини, които се използват, но те се характеризират с различни дизайни и допълнения към тях.

Високо напорните турбини са идеални за бързотечаща вода, надолу по висок и стръмен наклон, но с малък дебит на потока.

Ниско напорните турбини са идеални за реки с голям дебит, течащи бавно в равнинна местност.

Технологиите за вятърни турбини са напреднали в резултат на многобройните и систематични изследвания за оптимизиране.

Дизайна на малките турбини трябва да отговаря на три изисквания: улесненост (ограничен разход), висока ефективност и максимум благонадеждност (минимум повреди и лесна подръжка).

Повече за принципите на проектиране

Те също така са разнороден източник на енергия. Освен променлив, могат да произвеждат и прав ток, като дават възможност да се използват стандартни електрични уреди и електричеството може да се принася до малки селища.

Уреди, които могат да се захранват от пико хидро системи са електрични крушки, радиоприемници и телевизори, хладилници и готварски печки. Някои пико хидро турбини също така позволяват да се извлича директно механична енергия за захранване на различни инструменти за работилници, воденици и други съоръжения.

Пико хидро системата използва енергията на падащата вода. Фигурата вдясно показва как изглежда пико хидро система.

Основни компоненти