Note de curs Constructii Hidrotehnice Octombrie 2023 PDF

AMENAJĂRI HIDROTEHNICE ȘI HIDROEDILITARE - curs, an II IC - Alina GÎRBACIU, ș.l.dr.ing. Alina-Ioana POPESCU-BUŞAN, ș.l.dr.ing. Șerban-Vlad NICOARĂ, ș.l.dr.ing. Octombrie 2023, Timișo...

AMENAJĂRI HIDROTEHNICE ȘI HIDROEDILITARE - curs, an II IC - Alina GÎRBACIU, ș.l.dr.ing. Alina-Ioana POPESCU-BUŞAN, ș.l.dr.ing. Șerban-Vlad NICOARĂ, ș.l.dr.ing. Octombrie 2023, Timișoara Disponibilul de apă pe globul terestru Disponibilul de apă în România Economia apelor Principiile folosirii complexe a apelor Scurt istoric al utilizarii energiei apei Utilizarea directă a energiei mecanice obținută în urma conversiei hidro - mecanică sursa: Prof.I.DAVID Scurt istoric al utilizarii energiei apei Scurt istoric al utilizarii energiei apei Scurt istoric al utilizarii energiei apei Scurt istoric al utilizarii energiei apei Scurt istoric al utilizarii energiei apei Scurt istoric al utilizarii energiei apei Scurt istoric al utilizarii energiei apei Scurt istoric al utilizarii energiei apei Utilizarea energiei electrice obținută în urma conversiei hidro - electrice sursa: Prof.I.DAVID Scurt istoric al utilizarii energiei apei Amenajarea generală a apelor în România 1950 – Plan de Electrificare enunțarea principiilor amenajării integrale a apelor  lucrările hidrotehnice realizate de atunci încoace. 1962 – Plan General de Amenajare a Apelor = lucrare de ansamblu pentru stăpânirea și folosirea apelor pe întreg teritoriul țării, măsuri și lucrări pentru satisfacerea necesarului de apă imediat și de perspectivă a folosințelor, respectiv pentru combaterea efectului dăunător al apelor și pentru protecția calității lor. obiective: - inventarierea resurselor de apă – cantitativ / calitativ - determinarea zonelor cu deficit / excedent relativ la necesități - stabilirea măsurilor / lucrărilor necesare pentru satisfacerea necesarului, pentru combaterea efectelor dăunătoare și pentru protecția calității apelor. criteriile de alegere a soluțiilor / lucrărilor / etapizării: - folosirea complexă eficiența economică. Definiții Acțiunea apei asupra construcțiilor hidrotehnice Acțiunea apei asupra construcțiilor hidrotehnice Condiții de execuție a construcțiilor hidrotehnice Consecința eventualelor avarii Consecința eventualelor avarii Caracterul distinct al construcțiilor hidrotehnice Caracterul distinct al construcțiilor hidrotehnice Clasificarea construcțiilor hidrotehnice în funcție de rol și specific (în cadrul amenajărilor) Clasificarea c.h. în funcție de rol și specific Clasificarea construcțiilor hidrotehnice în funcție de importanță Clasificarea c.h. în funcție de importanță Clasificarea c.h. în funcție de importanță Astfel, o construcție hidrotehnică se încadrează în clasa de importanță corespunzătoare pe baza celor trei parametrii menționați (categorie, durată de funcționare, însemnătate funcțională). Totuși, trebuie menționat faptul că această încadrare, deși are însemnate consecințe economice și sociale, se bazează pe un număr relativ restrâns de parametrii și nu comportă un studiu aprofundat specific asupra cheltuielilor (atât de investiție, cât și de exploatare) și respectiv asupra posibilelor pagube care ar rezulta în urma realizării investiției sau chiar în urma distrugerii elementelor amenajării. Energia hidraulică Energia hidraulică Energia hidraulică Ciclul hidrologic – sursa primară pentru conversia hidro - electrică centrale exploatând energia hidraulică Centrale hidroelectrice Centrale hidroelectrice Centrale hidroelectrice Centrale hidroelectrice pe cursurile de apă exploatând energia valurilor exploatând energia exploatând energia mareelor curenților marini sursa: Prof.I.David  Energia hidraulică În natură, diferența de nivel – căderea H – poate exista între două secțiuni succesive ale unui curs de apă (a), la o cascadă (b) sau între râuri / lacuri (corpuri de apă) situate la cote diferite (c). Atunci când condițiile naturale nu oferă amplasamente favorabile (economic amenajabile) diferența de nivel se poate realiza pe cale artificială, pompând o cantitate de apă de la un nivel inferior (spre exemplu dintr-un râu) la un nivel superior (lac de acumulare). În mod economic, pomparea se efectutează în orele de gol ale consumului din sistemul energetic, iar recuperarea energiei acumulate se face în momentele de vârf de sarcină. Energia hidraulică Energia hidraulică Energia hidraulică Energia hidraulică În ceea ce privește timpul de răspuns al diverselor tipuri de producători de energie electrică la schimbările de regim al consumului, și anume referitor la intrarea/ieșirea în/din funcțiune (producție): centralele nucleare 4-5 zile, centralele pe combustibili fosili (cărbune, păcură) 3-4 ore, centralele pe gaz 1-3 ore, centralele hidroelectrice 3-5 minute. Energia / puterea hidraulică Energia / puterea hidraulică Necesarul / producția de energie electrică – graficul de sarcină electrică zilnic (California, zi curentă de (50) vară, 1999) cerința de energie (GW) (40) (30) (20) (10) prețul energiei (€/kWh) (0,12) (0,08) Pe parcursul unei zile, necesarul la vârf (dimineața/seara) depășește necesarul (0,04) de noapte de până la 3-4 ori. momentul zilei (h) Necesarul / producția de energie electrică – acoperirea graficului de sarcină electrică zilnic cu integrarea centralelor hidroelectrice (proporțiile reprezentării nu sunt elocvente) sursa: Prof.I.David  Necesarul / producția de energie electrică – graficul de sarcină electrică zilnic “de vârf” energie cerința/producția de energie “medie” energie “de bază” energie momentul zilei (h) Tipuri principale de amenajări hidroelectrice Tipuri principale de amenajări hidroelectrice Tipuri principale de amenajări hidroelectrice Tipuri principale de amenajări hidroelectrice Tipuri principale de amenajări hidroelectrice În ceea ce privește realizarea pe cale artificială a unei înălțimi de cădere prin intermediul unei uzine hidroelectrice cu acumulare prin pompaj (UHEAP), se pot distinge trei tipuri principale de astfel de amenajări: (sistem închis) (sistem deschis) sursa: Prof.I.David Tipuri principale de amenajări hidroelectrice Funcționarea diurnă a unei Amenajări HidroElectrice cu Acumulare prin Pompaj Deficit de energie în sistem [%] Perioada de turbinare - - E'p E"p [kWh] [kWh] E"s E's Surplus de energie în sistem [kWh] [kWh] Perioada de pompaj + + ora sursa: Prof.I.David  Tipuri principale de amenajări hidroelectrice În prezent, în lume, sunt în exploatare 600 de centrale cu acumulare prin pompaj, în timp ce alte 60 sunt în curs de construcție sau în fază de proiect. Uzina Hidroelectrică cu Acumulare prin Pompaj (CHEAP) Tarniţa-Lăpuşteşti în cadrul amenajării Râului Someșul Mic (Jud.Cluj): centrala (cca.30 km Cluj-Napoca, pe valea râului Someșul Cald) este prevăzută a se realiza cu patru grupuri reversibile, turbină-pompă, cu o putere instalată de 4x250 MW; acumularea superioară Lăpuşteşti – cca.10mil.mc acumularea inferioară Tarnița (existentă) – cca.70mil.mc cădere brută 564.5m debit pompat instalat 152m3/s debit turbinat instalat 212m3/s energie consumată pompaj 2103 TWh/an energie produsă la generator 1649 TWh/an investiție estimată la 966 mil.Euro perioada de construcție estimată la 5-7ani. (Studiu de fesabilitate ISPH, 2014) Tipuri principale de amenajări hidroelectrice Amenajările hidroelectrice a căror putere instalată nu depășește 10MW se consideră microhidrocentrale (MHC). În mod uzual, aceste amenajări sunt situate pe cursurile mijlocii/inferioare ale râurilor și nu au capacitate de acumulare, iar întrucât centralele sunt situate pe cursul de apă (în frontul de barare sau nu), căderile sunt mici. Elementele amenajărilor hidroelectrice Elementele amenajărilor hidroelectrice Elementele amenajărilor hidroelectrice Principii de elaborare a schemelor de amenajare Potențialul hidroenergetic Potențialul hidroenergetic Potențialul hidroenergetic Influența construcțiilor hidrotehnice asupra regiunilor învecinate, asupra mediului în general Consideratii: hidroenergetica si mediul Consideratii: hidroenergetica si mediul Consideratii: hidroenergetica si mediul Succes!