Das Funktionsprinzip eines Mini-Wasserkraftwerks. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Alternative Energiequellen

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Das Funktionsprinzip eines Mikrowasserkraftwerks besteht darin, dass seine hydraulischen Strukturen den notwendigen Druck des Wassers erzeugen, das zu den Schaufeln einer hydraulischen Turbine fließt, die einen Generator antreibt, der Strom erzeugt. Dieser Wasserdruck entsteht durch Umleitung – den natürlichen Wasserfluss (wenn es sich um ein Umleitungs-Kleinstwasserkraftwerk handelt) oder einen Damm (wenn es sich um einen Dammtyp handelt).

Die technischen Parameter eines Kleinstwasserkraftwerks hängen von den hydrotechnischen Gegebenheiten ab:

• aus dem Wasserverbrauch – die Wassermenge in Litern (oder Kubikmetern), die in 1 Sekunde durch die Turbine fließt;
• vom Druck – der Abstand vom oberen zum unteren Punkt des Wassers, das auf die Turbine fällt (Abb. 4). Je nach Druckcharakteristik werden Kleinwasserkraftwerke in Hochdruck-, Mitteldruck- und Niederdruck-Kleinstwasserkraftwerke unterteilt.

Abb.4. Kopfwert

Auch die Gestaltung eines Kleinwasserkraftwerks hängt von seinem Layout ab. Abbildung 5 zeigt ein Druck-Mikrowasserkraftwerk vom Umleitungstyp. Das Funktionsprinzip besteht darin, dass das Wasser durch einen Umleitungskanal mit leichtem Gefälle abgeleitet wird und durch die Länge des Kanals der erforderliche Wasserdruck erreicht wird. Anschließend wird das Wasser über eine Druckleitung einer darunter liegenden Hydraulikeinheit zugeführt und das verbrauchte Wasser anschließend wieder in den Fluss zurückgeführt.

Abb.5. Druckmikro-HPP mit Umlenkkanal

Unten zeigt Abbildung 6 ein Kleinwasserkraftwerk ohne Umleitungskanal. Der Unterschied zu einem Wasserkraftwerk mit Umleitungskanal besteht darin, dass der notwendige Druck durch natürliche Gegebenheiten – ein großes Gefälle des Flussbettes – erreicht wird. Die Wasserversorgung erfolgt direkt vom Wassereinlassbauwerk über ein Druckbecken in die Rohrleitung.

Abb.6. Druckmikro HPP ohne Umlenkkanal

In einigen Fällen werden Mikrowasserkraftwerke durch den Bau eines Staudamms entlang des Fluss- oder Bachlaufs errichtet (Abb. 7). Dadurch können Sie zwei Probleme lösen:

1. Erreichen des erforderlichen Drucks durch Anheben des Wassers auf die erforderliche Höhe;
2. Regulierung des Wasserflusses und -regimes (was in den obigen Beispielen durch die Verwendung eines Druckbeckens gelöst wird).

Das in diesem kleinen Reservoir gesammelte Wasser funktioniert dann nach dem gleichen Prinzip: Über eine Druckleitung wird das Wasser dem Hydraulikaggregat zugeführt.

Abb.7. Kleinstwasserkraftwerk mit Staudamm

Es ist auch möglich, ein kleines Mikrowasserkraftwerk auf einem Bewässerungskanal zu errichten (Abb. 8). Voraussetzung ist ein hoher Durchfluss (hoher Strom). Die Ausrüstung selbst nimmt einen Teil des Kanals ein, die Turbine ist vollständig in Wasser eingetaucht und leitet einen Teil der Strömung durch sich selbst, der Rest des Wassers fließt durch den Bypasskanal des Kleinwasserkraftwerks.

Abb.8. Micro HPP an einem Bewässerungskanal

Bei geringem Druck (ab 1,5 Metern), aber ausreichendem Wasserdurchfluss ist es möglich, ein Niederdruck-Wasserkraftwerk mit vertikalem Schacht und einer Leistung von bis zu 1-3 kW zu installieren, wie in Abbildung 9 dargestellt Dieses Design verwendet eine Niederdruck-Hydraulikturbine vom Kaplan-Typ mit einer vertikalen Welle und einem Synchrongenerator. Solche Kleinstwasserkraftwerke bestehen aus folgenden Wasserbauwerken:

• Wasseraufnahme;
• Gate-Regler;
• Umleitungskanal;
• Tablett;
• Saugrohr;
• Überlauf.

Abb.9. Niederdruck-Kleinwasserkraftwerk mit Saugrohr

Abb.9-1 Mikrowasserkraftwerk mit einer Leistung von 1000 W am Fluss Chon-Kyzyl-Suu (Region Jety-Oguz)

Wenn Sie über den Standort von Wasserturbinen (vertikal oder horizontal) sprechen, müssen Sie wissen, dass dieser von den Strömungsparametern (Druck und Wasserdurchfluss) und dem Turbinentyp abhängt. Im Allgemeinen können wir Folgendes sagen:

• Die horizontale Anordnung der Wasserturbine führt zu einer Vergrößerung des gesamten Mikrowasserkraftwerks (aufgrund der Länge der Turbinenwelle und des Rotationsenergieübertragungssystems, einer Vergrößerung des Turbinenraums usw.). , aber im Allgemeinen vereinfacht es den Bau des Kleinstwasserkraftwerks (Abb. 10).
• Die vertikale Anordnung der Wasserturbine ermöglicht eine bessere axiale Ausbalancierung der Einheit und eine deutliche Reduzierung der Größe des Kleinstwasserkraftwerks selbst, gleichzeitig stellt dieses Schema jedoch höhere Anforderungen an die Installation der Wasserturbine ( präzises Ausbalancieren der Drehachse) und auf dem tragenden Fundament der Einheit (strikte horizontale Position des Arbeitsbodens und seine Festigkeitseigenschaften, die es ermöglichen, dem Gewicht der Hydraulikeinheit standzuhalten) sowie erheblicher axialer Druck auf die Struktur ( Abb. 11).

Abb.10. Schema eines Kleinstwasserkraftwerks mit horizontaler Anordnung der Wasserkrafteinheit

Abb.10-1. Mikro-WKW mit einer Leistung von 5 kW in der Nähe des Dorfes Chon-Sary-Oi am Fluss Orto-Koy-Suu

Abb. 11 Schema einer hydraulischen Einheit mit vertikaler Anordnung im Dorf Balbay, Bezirk Tyup

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

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