Capitolul 3 - Potenţialul Hidroenergetic PDF

Capitolul 3 POTENŢIALUL HIDROENERGETIC  3. 1. Energia şi puterea hidraulică Energia totală specifică (a unităţii de greutate) a unui lichid: αv 2 p E = z 2g γ Energia brută disponibilă pe un sector 1 – 2 al unui curs de apă va fi:...

Capitolul 3 POTENŢIALUL HIDROENERGETIC  3. 1. Energia şi puterea hidraulică Energia totală specifică (a unităţii de greutate) a unui lichid: αv 2 p E = z 2g γ Energia brută disponibilă pe un sector 1 – 2 al unui curs de apă va fi: E b 1-2= E1-2 ∙ G, unde E1-2 = α v α v p 2 2 1 1 2 2 1 p2 z1 z2 2g γ Putem defini căderea brută a sectorului: 2 2 α1v1 α2v2 H b 1-2 z1 z 2 E b 1-2 G H b 1-2 γ V H b 1-2 2g Utilizând ca unitate de măsură kilowattul oră, obținem: 1 Eb 1 2 V H b 1 2 kWh 0,002725 V H b 1 2 kWh 367 Puterea brută teoretică obţinută cu ajutorul volumului de apă V este dată de energia produsă în timp de o secundă: dE b1 V Pb 2 γ H W 9,81 10 3 Q H W 9,81 Q H kW dt T  3.2. Potenţialul hidroenergetic Potenţialul hidroenergetic (PH) reprezintă echivalentul energetic al unui volum de apă, determinat pentru o perioadă de timp dată (în general 1 an). El este de două categorii: teoretic şi amenajabil. Potenţialul hidroenergetic teoretic (brut) reprezintă totalitatea resurselor de energie naturală ale unui bazin, fără a ţine seama de posibilităţile tehnice şi economice de amenajare. El corespunde unei utilizări integrale a căderii şi disponibilului de apă al bazinului şi unui randament total de 100%. Deci potenţialul teoretic (brut) liniar al cursurilor de apă reprezintă energia (sau puterea) maximă care se poate obţine pe râul respectiv (sau pe un anumit sector al său). Pentru un anumit sector i - j:  Potenţialul hidroenergetic tehnic amenajabil reprezintă acea parte din potenţialul brut care ar putea fi obţinută prin amenajarea cursului de apă, ţinând cont de condiţiile tehnice ale momentului respectiv. Se poate determina pe baza elaborării schemelor de amenajare ale fiecărui curs de apă în parte şi se calculează ţinând seama de pierderile care apar în instalaţiile unei amenajări, datorate următoarelor cauze principale: – neutilizarea întregii căderi brute a râului datorită variaţiei nivelului în lacurile de acumulare; neamenajarea zonei de izvorâre a râului, etc; – neutilizarea energetică a întregului stoc de apă a râului din cauza deversărilor, a pierderilor prin infiltraţii şi evapotranspiraţie, consumului de apă pentru alte folosinţe; – pierderilor în turbine şi generatoare, ca urmare a ciclului de transformare energie hidraulică – energie mecanică – energie electrică. Potenţialul hidroenergetic economic amenajabil reprezintă acea parte a potenţialului hidroenergetic tehnic amenajabil care se poate obţine în condiţii economice. Această mărime este susceptibilă de modificări, fiind influenţată de progresul tehnic, restul altor categorii de centrale, amplasarea teritorială a surselor de energie primară, condiţiile economice ale ţării sau regiunii date. Valoarea sa trebuie raportată la o anumită dată şi trebuie reevaluat periodic.  3.3. Evaluarea potenţialului hidroenergetic Potenţialul hidroenergetic teoretic se calculează pe sectoare caracteristice ale fiecărui curs de apă (între confluenţe, la schimbări de pantă, etc.). – Pe cursurile de apă mici sectorizarea se face luând drept limite punctele de confluenţă cu afluenţi importanţi, zonele de schimbare a pantei râului, amplasamentele probabile ale uvrajelor amenajării. – Pe fluviile importante, unde aportul diferiţilor afluenţi este nesemnificativ, potenţialul teoretic se poate calcula pe sectoare de lungime egală (10 – 100km).  Pentru un anumit sector de râu, între secţiunile i şi j, puterea şi energia sunt date de relaţiile definite anterior. Într-o secţiune j, în calcul se utilizează mai multe valori caracteristice ale debitului: – debitul mediu: Qm; – debitele cu probabilităţi de depăşire de 50% şi 95% (Q50% şi Q95%); – debitele medii ale semestrului de vară, respectiv de iarnă, obţinând astfel indicaţii privind variaţia puterii şi energiei care pot fi produse de centrala hidroelectrică. Gradul de concentrare a potenţialului teoretic liniar se poate exprima prin potenţialul liniar specific, notat pij [W/m, kW/km sau MW/km] şi obţinut prin raportarea potenţialului teoretic Pij la lungimea Lij a sectorului de referinţă i-j: Pij p ij L ij  Metoda grafo-analitică pentru determinarea potenţialului teoretic liniar Într-un sistem de coordonate Q-z, se reprezintă punctele i şi j ale tronsonului, iar suprafaţa A haşurată între dreapta care uneşte aceste puncte şi proiecţiile ei pe axa Oz (vezi figura) reprezintă, la scara desenului, exact potenţialul hidroenergetic liniar căutat. Rezultă: Reprezentarea grafică a potenţialului hidoenergetic teoretic liniar  Se consideră bazinul hidrografic din figura de mai jos, cu râul principal şi afluenţii săi, precum şi datele din tabelul alăturat. Secţiunea i 1 2 3 4 5 6 7 Qi [m3/s] 2 2,5/2,9 3,2 4,4/5,6 6 7/8,6 9,4 zi [mdM] 1130 1100 1000 900 850 820 790 Secţiunea i 8 8av 9 9av 10 10av Qi [m3/s] 0 0,4 0 1,2 0 1,6 zi [mdM] 1150 1100 1120 900 940 820 Se cere să se reprezinte grafic potenţialul hidroenergetic liniar al bazinului hidrografic şi să se haşureze aria puterii P pe graficul z = z (Q).  Metode de reprezentare a potenţialului hidroenergetic teoretic După calculul potenţialului hidroenergetic teoretic, acesta trebuie reprezentat grafic, existând mai multe sisteme de reprezentare: – prin linii paralele; p < 100kW/km p < 100 - 1000 kW/km p < 1000 - 1500 kW/km p < 1500 - 2000kW/km – prin benzi; – prin izolinii de egală valoare a potenţialului specific; 8 p5 4 p4 p3 3 p2 7 p1 6 5 2 1 – prin figuri geometrice a căror suprafaţă este proporţională cu valoarea potenţialului; – caracteristica cadastrală/cadastrul hidroenergetic. Conţine: profilul în lung al râului z = z (L); variaţia debitului total în lungul râului Q = Q (L); variaţia potenţialului specific p = p (L); variaţia potenţialului hidroenergetic liniar exprimat ca putere sau ca energie; Se mai indică: lungimea în km, panta medie a fiecărui sector de râu i (‰) şi cotele z (mdM) ale punctelor care delimitează fiecare sector. Printr-un cerc se indică punctele în care râul primeşte afluenţi şi de pe care parte a sa vin aceştia.  POTENŢIALUL HIDROENERGETIC ÎN LUME ŞI ÎN ŢARĂ Se estimează potenţialul teoretic liniar mondial la valoarea de 3800 GW, la care corespunde o producţie de energie de 36000 TWh/an. Potenţialul tehnic amenajabil mondial este de circa 1710 GW cu 15000 TWh/an, deci circa 45% din potenţialul teoretic. Potenţialul economic amenajabil se apreciază pentru o producţie de energie de 9800 TWh/an, deci circa 27% din cel teoretic. Există o tendinţă de creştere a valorii potenţialului tehnic amenajabil, datorită progresului tehnic. În Europa, cel mai mare potenţial teoretic îl are Norvegia (556 TWh/an), pe locul doi situându-se Italia. România are un potenţial teoretic de 90 TWh/an. Din punct de vedere economic amenajabil, Suedia are 51% din cel teoretic, apoi Finlanda 42% şi Austria 39%. România are potenţialul economic amenajabil de 26,7% din cel teoretic.