شش تکنولوژی نوظهور نیروگاه‌های برق آبی

ژانویه 31, 2021 اخبار, بلاگ آب و فاضلاب, تمام مقالات در:
Six emerging hydropower technology trends

شش تکنولوژی نوظهور نیروگاه‌های برق آبی

روند فراگیری تکنولوژی‌های جدید با هدف افزایش انعطاف‌پذیری، کارایی و مقرون‌به‌صرفه‌تر بودن، موضوع ورکشاپی بود که توسط مرکز تحقیقات مشترک کمیسیون اروپا (JRC) برگزار شد. در اینجا خلاصه‌ای از نتایج این ورکشاپ براساس تحقیق و توسعه انجام شده توسط دو نویسنده امانوئل کوارانتا (Emanuele Quaranta) و ایوانس کوگیاس (Ioannis Kougias) بیان می‌شود. این تکنولوژی‌ها انعطاف‌‌پذیری نیروگاه‌های برق‌آبی، قابلیت دیجیتالی شدن، سرعت متغیر و ذخیره‌سازی توربین‌ها، ژنراتورها با روتورهای جریان کنترل شده و همچنین تکنولوژی‌های جدید با مقیاس کوچک و دوست‌دار ماهی (Fish-Freindly) هستند.

انعطاف‌پذیری نیروگاه‌های برق‌آبی

برای کاهش تغییرات آب و هوایی به استفاده بیشتر از منابع انرژی‌های تجدید‌پذیر (RES) نیاز است. تولید متغیر انرژی‌های تجدیدپذیر نیاز دارد که تکنولوژی‌های جدید برق‌آبی انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به طیف گسترده شرایط هیدرولیک ارائه کنند. برخی از مهم‌ترین تکنولوژی‌های انعطاف‌پذیر در‌حال توسعه عبارتند از:
  • باله‌های تثبیت‌کننده
  • دیافراگم قابل تنظیم که در مخروط لوله پیش‌ساخته نصب شده است
  • شیارهای j
  • پذیرش یا تزریق هوا
  • تزریق یا تخلیه محوری آب با سرعت بالا یا پایین
  • تزریق مماسی آب در دیواره مخروطی
  • تخلیه جریان آب اضافی
  • تزریق دو فاز هوا- آب در امتداد محور
  • راهکارهای ذخیره‌سازی انرژی برق‌آبی 
  • باتری‌های هیبرید
  • مدلسازی و راه‌حل‌های کنترلی هوشمند برای افزایش انعطاف‌پذیری واحد و محدوده عملیاتی

دیجیتالی کردن نیروگاه‌های برق‌آبی

جمع‌آوری و پردازش داده‌های حقیقی برای شبیه‌سازی شرایط کار واقعی توربین‌های برق‌آبی، می‌تواند خدمات پشتیابی پیشرفته‌ای را بدون به خطر انداختن ایمنی دستگاه‌ها تامین کند. طبق تخمین‌های انجام شده، می‌توان با دیجیتالی کردن نیروگاه‌های برق‌آبی، در مجموعTWh 42 به تولید انرژی این نیروگاه‌ها افزود. چنین افزایشی می‌تواند به پس‌انداز سالانه پنج میلیارد دلار و کاهش قابل توجه انتشار گازهای گلخانه‌ای منجر شود.

توربین‌های سرعت متغیر و ذخیره انرژی

با هدف استفاده روزافزون از انرژي‌های تجدیدپذیر، می‌توان از نیروگاه‌هایی که دارای واحد ذخیره آب پمپی هستند، استفاده کرد.

 نیروگاه‌های بر‌ق‌آبی دارای توربین با سرعت متغیر می‌توانند هم در حالت استفاده از توربین و هم در حالت استفاده از ذخایر آب پمپی فعالیت کنند، لذا زمانی که استفاده از ذخایر آب پمپی مد نظر است باید از توربین با سرعت متغیر استفاده کرد.

 توربین‌های سرعت متغیر دارای بالاترین سطح راندمان هستند و با استفاده از این توربین‌ها می‌توان مزایای نیروگاه‌ بر‌ق‌آبی را افزایش و هزینه آن را کاهش داد.

تغییر سرعت با استفاده از مبدل‌های الکترونیکی، به دو روش امکان‌پذیر است:

  • ماشین‌های سنکرون که استاتور آن با فرکانس متغیر هدایت می‌شود
  • ماشین‌های القایی دوفاز که به وسیله جریان ‌AC در هر سیم‌پیچ استاتور و روتور تغذیه می‌شود

نیروگاه برق‌آبی Goldisthal در آلمان، اولین نیروگاه برق‌آبی با سرعت متغیر در اروپاست که در سال 2004 راه‌اندازی شد. این نیروگاه مجهز به چهار واحد ذخیره پمپ آب 256 مگاواتی است.

ژنراتور‌های با روتورهای جریان کنترل شده

در الکترونیک جدید با تامین جریان برق کنترل شده، فرصت‌های تازه‌ای را برای کنترل ماشین‌های برقی ایجاد می‌کند. به عنوان مثال نیروگاه برق‌آبی Frades II در پرتغال، با دو توربین پمپ و یک سیستم تحریک AC برای کنترل قدرت روتور ژنراتور القایی احداث شد.

تکنولوژی‌های جدید نیروگاه‌های برق‌آبی مقیاس کوچک

نیروگاه‌های برق‌آبی در مقیاس کوچک نقش مهمی در برق‌رسانی به شبکه‌های کوچن و روستایی ایفا می‌کند. به طور خاص به طراحی‌های جدید ماشین‌‌های هیدورلیکی گرانشی (gravity hydraulic machine) و توربین‌ها کم هد و hydrokinetic برای پمپ‌ها به عنوان توربین (pats) می‌توان اشاره کرد. Pats، پمپ‌های رایجی هستند که می‌توانند در حالت توربین نیز عمل کنند. طراحی‌های افزایشی در ساخت patهای تحت توسعه عبارتند از توربین Deriaz، اگرچه این مدل توربین در نیروگاه‌های بزرگ برق‌آبی استفاده می‌شوند.

تکنولوژی‌های دوست‌دار ماهی (Fish-Freindly)

به دلیل نگرانی‌های زیست محیطی در مورد انرژی برق‌آبی، پایداری نیروگاه‌های برق‌آبی در مرحله طراحی مرود توجه قرار می‌گیرد. توربین‌های دوست‌دار ماهی شامل: پیچ‌های هیدرودینامیک ارشمیدس چرخ‌های آب و توربین‌های Vortex برای کاربردهای Low Head توربین‌های Alden توربین‌های Minimum Gap Runner با High Head از این تکنولوژی‌ها برای جلوگیری از محدویت‌ عبور ماهی‌ها و سایر حیوانات آبزی استفاده می‌شود و عموما این توربین‌های دوستدار محیط زیست هستند.

دیدگاه خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *