Prof. dr. sc. Kreimir FranjiProf. dr. sc. Kreimir Franjikresimir.franjic1@zg.tkresimir.franjic1@zg.t--com.hrcom.hr

Hrvatski hidropotencijali Hrvatski hidropotencijali ii

male hidroelektranemale hidroelektrane

Zagreb, veljaa 2010.Zagreb, veljaa 2010.

Hidroenergetski potencijalHidroenergetski potencijal

U Hrvatskoj je do sada sainjena samo studija: U Hrvatskoj je do sada sainjena samo studija: Katastar malih vodnih snaga u SR Katastar malih vodnih snaga u SR HrvatskojHrvatskoj u rujnu 1985. godineu rujnu 1985. godine

Nisu obuhvaene pozicije na veim rijekama za koje je pokazivao Nisu obuhvaene pozicije na veim rijekama za koje je pokazivao interes HEPinteres HEP

U studiji je obraU studiji je obraeno 130 malih vodotokovaeno 130 malih vodotokova

Kriteriji za odabir pozicija su bili:Kriteriji za odabir pozicija su bili: donja granica snage od 50 kW/kmdonja granica snage od 50 kW/km gornja granica duine derivacije 500 mgornja granica duine derivacije 500 m donja granica bruto proizvodnje energije od 175.000 kWh godinjedonja granica bruto proizvodnje energije od 175.000 kWh godinje

Na ovaj nain definirano je 698 pozicija na promatranim vodotokoNa ovaj nain definirano je 698 pozicija na promatranim vodotokovimavima

Ukoliko se kao osnovni kriterij uzme raspoloivi geodetski pad iUkoliko se kao osnovni kriterij uzme raspoloivi geodetski pad i isti podijeli u isti podijeli u razrede:razrede: Pozicije s geodetskim padom < 3 mPozicije s geodetskim padom < 3 m Pozicije s geodetskim padom od 3 Pozicije s geodetskim padom od 3 -- 5 m5 m Pozicije s geodetskim padom od 5 Pozicije s geodetskim padom od 5 --10 m10 m Pozicije s geodetskim padom od 10Pozicije s geodetskim padom od 10--20 m20 m Pozicije s geodetskim padom > 20 mPozicije s geodetskim padom > 20 monda se dobiva slijedea tablica:onda se dobiva slijedea tablica:

42821257,9759,2110,76738,17> 207,35113024,76255,3870,79414,193od 10 do 2023,716530040,69182,0651,487,268od 5 do 102718923727,57125,5432,2164,047od 3 do 53826522980,9986,7215,4871,645< 3%komkWkWm3/smm

PostotakBrojpozicija

Ukupnasnaga

Srednjasnaga

Srednjiprotok

Srednjipad

Geodetski pad

a rezutati studije su grafiki prikazani na slijedeim grafikima rezutati studije su grafiki prikazani na slijedeim grafikim prikazima:prikazima:

grafiki prikaz prethodne tablice:grafiki prikaz prethodne tablice:Pregled hidropotencijala pozicija na malim

vodotokovima

0,1

1

10

100

1000

0,1 1 10 100

Srednji protok (m3/s)

G

e

o

d

e

t

s

k

i

p

a

d

(

m

)

Pregled snaga mHE u Hrvatskoj

10

100

1000

10000

0,1 1 10 100

Geodetski pad (m)

E

f

e

k

t

i

v

n

a

s

n

a

g

a

(

k

W

)

Osnovni hidroenergetski param etri

0

1

2

3

4

5

6

1,645 4,047 7,268 14,193 38,17

Srednja vrijednost geodetskog pada po razredima (m)

S

r

e

d

n

j

i

p

r

o

t

o

k

p

o

r

a

z

r

e

d

i

m

a

(

m

3

/

s

)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

S

r

e

d

n

j

a

s

n

a

g

a

p

o

r

a

z

r

e

d

i

m

a

(

k

W

)

Godine 2007. osniva se pri Ministarstvu gospodarstva, Godine 2007. osniva se pri Ministarstvu gospodarstva, rada i poduzetnitva rada i poduzetnitva Registar projekata i postrojenja Registar projekata i postrojenja za koritenje obnovljivih izvora energije i kogeneracije za koritenje obnovljivih izvora energije i kogeneracije te povletenih proizvaaa (Registar OIEKPP)te povletenih proizvaaa (Registar OIEKPP) i kojem i kojem je u ovom trenutku (31. 01. 2010.) upisano 72 je u ovom trenutku (31. 01. 2010.) upisano 72 projekta s podruja malih hidroelektrana.projekta s podruja malih hidroelektrana.

Autor ove prezentacije je uestvovao u izradi 63 Autor ove prezentacije je uestvovao u izradi 63 preliminarne analize za prijavu projekata u navedeni preliminarne analize za prijavu projekata u navedeni Registar, kojom prilikom je detaljno, kako teoretski, Registar, kojom prilikom je detaljno, kako teoretski, tako i na terenu, prouio pozicije za koje je traen upis tako i na terenu, prouio pozicije za koje je traen upis u Registar. u Registar.

Za veinu pozicija se raspolagalo sa stvarnim Za veinu pozicija se raspolagalo sa stvarnim hidrolokim i geodetskim podlogama, a rezultati su hidrolokim i geodetskim podlogama, a rezultati su prikazani u slijedeoj tablici. Ispod nje se nalazi prije prikazani u slijedeoj tablici. Ispod nje se nalazi prije spomenuta tablica temeljena na podacima iz 1985. spomenuta tablica temeljena na podacima iz 1985. godine, radi usporedbe.godine, radi usporedbe.

42821257,9759,2110,76738,17> 20

7,35113024,76255,3870,79414,193od 10 do 20

23,716530040,69182,0651,487,268od 5 do 10

2718923727,57125,5432,2164,047od 3 do 5

3826522980,9986,7215,4871,645< 3

%komkWkWm3/smm

PostotakBrojpozicija

Ukupnasnaga

Srednjasnaga

Srednjiprotok

Srednjipad

Geodetskipad

Iz analize se izostavlja Tisovac 1!

412581687,53267,511,8538,808> 2024,615235381569,216,41213,16od 10 do 2013,186080,8760,112,5566,838od 5 do 1016,3103328332,816,4533,546od 3 do 5

531414,2471,430,8331,887< 3%komkWkWm3/smm

PostotakBroj pozicija

Ukupna snaga

Srednja snaga:

Srednji protok:

Srednji pad:

Geodetski pad

Postrojenja malih hidroelektranaPostrojenja malih hidroelektrana

A A brana i vodozahvatbrana i vodozahvatB B otvoreni derivacijski kanal otvoreni derivacijski kanal

(po izohipsi brijega)(po izohipsi brijega)C C ulazni bazen s preljevomulazni bazen s preljevomD D tlani cjevovodtlani cjevovodE E strojarnica s rasklopitemstrojarnica s rasklopitemF F uljev vode u stari vodotokuljev vode u stari vodotokG G mrea prema mrea prema

potroaimapotroaima

Derivacijske hidroelektrane:Derivacijske hidroelektrane:Hidroelektrana s otvorenim derivacijskim kanalom i tlanim Hidroelektrana s otvorenim derivacijskim kanalom i tlanim

cijevovodom:cijevovodom: Hidroelektrana s otvorenim derivacijskim kanalom:Hidroelektrana s otvorenim derivacijskim kanalom:

Hidroelektrana sa zatvorenim derivacijskim kanalom i tlanim Hidroelektrana sa zatvorenim derivacijskim kanalom i tlanim cjevovodom:cjevovodom:

Pribranske hidroelektrane:Pribranske hidroelektrane:

Vrste klasinih vodnih turbina za Vrste klasinih vodnih turbina za male hidroelektranemale hidroelektrane

(s konstantnim brojem okretaja)(s konstantnim brojem okretaja)

Uzevi u obzir protoke i padove koji su na Uzevi u obzir protoke i padove koji su na poetku spomenuti, kao i snage koje treba poetku spomenuti, kao i snage koje treba oekivati od malih hidroelektrana kod nas, iz oekivati od malih hidroelektrana kod nas, iz prethodne slike slijede turbine za primjenu na prethodne slike slijede turbine za primjenu na naim vodotocima:naim vodotocima:

-- Kaplanove (propelerne) i cijevne turbine, Kaplanove (propelerne) i cijevne turbine, -- Ossbergerove i Cinkove turbineOssbergerove i Cinkove turbine

Francisove turbine se mogu takoFrancisove turbine se mogu takoer koristiti, er koristiti, no u uvjetima malog pada loa im je osobina no u uvjetima malog pada loa im je osobina mali broj okretaja (pa je nuna viestupnjevita mali broj okretaja (pa je nuna viestupnjevita multiplikacija, to poskupljuje postrojenje a multiplikacija, to poskupljuje postrojenje a veliki su i gubici energije) i loa regulacijska veliki su i gubici energije) i loa regulacijska svojstva, s obzirom na promjenjivost protoka svojstva, s obzirom na promjenjivost protoka kod malih vodotokova.kod malih vodotokova.

Kaplanove (propelerne) turbineKaplanove (propelerne) turbine

Cijevne turbineCijevne turbine

Ossbergerova i Cinkova turbinaOssbergerova i Cinkova turbina

Nain rada Nain rada -- iskoristivostiskoristivost

Koritenje pumpi kao vodnih turbinaKoritenje pumpi kao vodnih turbina

Usporedba karakteristika pumpa Usporedba karakteristika pumpa -- turbinaturbina

Vodne turbine s promjenjljivim Vodne turbine s promjenjljivim brojem okretajajabrojem okretajaja

Razvojem Razvojem generatora frekvencije i generatora sinusoidalne forme izmjeningeneratora frekvencije i generatora sinusoidalne forme izmjenine strujee strujevelikih snaga, ostvarena je mogunost rada hidraulikih turbina velikih snaga, ostvarena je mogunost rada hidraulikih turbina s promjenjljivim s promjenjljivim brojem okretaja, ime je otpala potreba regulacije protoka (snagbrojem okretaja, ime je otpala potreba regulacije protoka (snage) zakretnim e) zakretnim statorskim i rotorskim lopaticama. Time je znatno pojednostavljestatorskim i rotorskim lopaticama. Time je znatno pojednostavljena konstrukcija na konstrukcija vodnih turbina.Uz turbinu se vee direktnom vezom vodnih turbina.Uz turbinu se vee direktnom vezom generator s permanentnim generator s permanentnim magnetima.magnetima.

Zbog navedenih injenica, regulacija i upravljanje hidroeneZbog navedenih injenica, regulacija i upravljanje hidroenergetskim postrojenjima rgetskim postrojenjima postaje jednostavnija, a postrojenja postaju jeftinija.postaje jednostavnija, a postrojenja postaju jeftinija.

Nova generacija turbina (a i ostalih elemenata) dovest e do proNova generacija turbina (a i ostalih elemenata) dovest e do proizvodnje jeftinije izvodnje jeftinije elektrine energije, a to je najvanije, omoguiti e iskoritaelektrine energije, a to je najvanije, omoguiti e iskoritavanje preostalih (do vanje preostalih (do sada neiskoritenih) prirodnih hidropotencijala. Tako se dolazisada neiskoritenih) prirodnih hidropotencijala. Tako se dolazi do skupnog naziva do skupnog naziva za ove turbine za ove turbine VLH (very low head) turbineVLH (very low head) turbine..

DIVE DIVE -- TURBINETURBINEPrincip rada ovih turbina je:Princip rada ovih turbina je:

Ova konstrukcija vodnoOva konstrukcija vodno--turbinskih agregata po prvi puta omoguava smjetaj strojarnice turbinskih agregata po prvi puta omoguava smjetaj strojarnice neovisno od poloaja turboneovisno od poloaja turbo--generatora!generatora!

Neke mogunosti smjetaja turbinskog Neke mogunosti smjetaja turbinskog agregata u VLH postrojenju:agregata u VLH postrojenju:

Klasina vertikalna Kaplanova turbina Klasina vertikalna Kaplanova turbina sifonskog tipa, s generatorom s sifonskog tipa, s generatorom s konstantnim brojem okretajakonstantnim brojem okretaja

Klasina cijevna turbina s generatorom s Klasina cijevna turbina s generatorom s konstantnim brojem okretajakonstantnim brojem okretaja

Nova VLH turbina s generatorom s Nova VLH turbina s generatorom s promjenjljivim brojem okretajapromjenjljivim brojem okretaja

VLH VLH -- turbineturbineFrancuska firma MJ2 Technologies S.A.R.L. Razvila je gamu VFrancuska firma MJ2 Technologies S.A.R.L. Razvila je gamu VLH turbina, shematski LH turbina, shematski prikazana na slijedeoj slici:prikazana na slijedeoj slici:

koje ugrakoje ugraene u postrojenje izgledaju:ene u postrojenje izgledaju:

Matrix turbineMatrix turbineIdeja za matrix turbina stara je vie desetaka godina a nasIdeja za matrix turbina stara je vie desetaka godina a nastala je u Americi, slijedom elje da tala je u Americi, slijedom elje da se proizvede puno manjih jeftinih turbina koje bi se spojile u mse proizvede puno manjih jeftinih turbina koje bi se spojile u matricu i uronile u vodu na atricu i uronile u vodu na mjestima raznih zapornica i sl. No problem je bio u odranju konmjestima raznih zapornica i sl. No problem je bio u odranju konstantnog broja okretaja u vrlo stantnog broja okretaja u vrlo promjenjljivim strujnim uvjetima. Zbog toga je ta ideja ekala rpromjenjljivim strujnim uvjetima. Zbog toga je ta ideja ekala razvoj frekventnih generatora, azvoj frekventnih generatora, odnosno konvertora i tek u dananje dane zaivila. Shematski je odnosno konvertora i tek u dananje dane zaivila. Shematski je ta ideja prikazana na ta ideja prikazana na slijedeim slikama:slijedeim slikama:

Austrijska firma VA TECH HYDRO je otkupila stari ameriki pAustrijska firma VA TECH HYDRO je otkupila stari ameriki patent i razvila je poseban sustav atent i razvila je poseban sustav malih hidroagregata kojeg ja patentirala pod nazivom malih hidroagregata kojeg ja patentirala pod nazivom HYDROMATRIXHYDROMATRIX, a jedna od varijanti je , a jedna od varijanti je prikazana na slijedeoj slici:prikazana na slijedeoj slici:

Hvala na panji!Hvala na panji!