Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Small hydropower plant - technical and economical analysis

Maciej Kleczyński

Abstract

The bachelor work discusses about small hydro power plant, a review of selected literature, calculation design and its economy. There is also a discussion about the administrative requirements and legal requirements for hydro power plant. In the first chapter, we are dealing with the general characteristics of hydropower plant. It was discussed the division of hydropower plants on small, large, pumped storage, tidal, and others. It also presents the potential of hydropower in Poland. It was discussed in detail the period from 2011 to 2015. The second chapter is about the construction of hydroelectric power plants. It mentioned the main devices and structures that make up the hydropower plant. They are: dam, generator, transmission(gear), turbine. Types of turbines that exist in hydropower divided into action and reactionary. The basic types are: Pelton turbine, Francis turbine, Kaplan turbine. Less well known are the tube turbine and propeller turbine (varieties of Kaplan turbine), Deriaz turbine and cross turbine. In the third chapter are preliminary calculation of the project. It was calculated values such as the energy of the water stream, then the energy transmitted to turbine and energy converted into electricity. The following shows a sample data of hydropower plant, such as the height of fall and the value of the flow, the number of turbines and their type (3 Kaplan turbines), the efficiency of individual devices. Based on available data of the hydropower plant it was calculated power of the plant and the dimensions of the turbines such as size and scale. To do that, values such as speed, flow and power was reduced(scaled) to one meter fall. Based on these values it was calculated specific speed factor and the ratio between the diameter of the rotor hub and the characteristic diameter. In the fourth chapter provides an economic assessment of the project, to which the RETScreen 4 program was used, which is a macro for MS Excel, freely shared on the Internet. With his help it has been defined planned power system, it was set the cost of hydraulic engineering work, and it was conducted financial analysis of the project. It was discussed exchanging Kaplan turbines for cross tubines(Banki-Michell's turbines) in the projected hydropower plant. Economic model was more beneficial, initial costs lower and the payback period shorter. The fifth chapter is a discussion about the investment process, which includes: choice of location, legal and administrative conditions (water permit, operat, building permit, etc.), project financing (grants and support programs) and operation of hydropower plant and sale of electricity. In the conclusions it was discussed the differences between using two different types of turbines in the same hydropower plant and also it was highlighted the very complicated law, which negatively affects investors, who are potentially interested in hydropower plants.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Maciej Kleczyński (FPAE) Maciej Kleczyński,, Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Title in Polish
Mała elektrownia wodna. Analiza techniczno-ekonomiczna
Supervisor
Karolina Błogowska (FPAE/IHE) Karolina Błogowska,, The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Certifying unit
Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Affiliation unit
The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)
Study subject / specialization
, Energetyka (Power Engineering)
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
29-06-2016
Issue date (year)
2016
Pages
63
Internal identifier
MEL; PD-3709
Reviewers
Karolina Błogowska (FPAE/IHE) Karolina Błogowska,, The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE) Roman Domański (FPAE/IHE) Roman Domański,, The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Keywords in Polish
mała elektrownia wodna, energetyka wodna, turbiny wodne, analiza techniczna, analiza ekonomiczna
Keywords in English
small hydropower plant, hydropower, water turbines, technical analysis, economical analysis
Abstract in Polish
W pracy omówiony został temat małych elektrowni wodnych, przegląd wybranej literatury, projekt obliczeniowy oraz jego ekonomia. Poruszono temat wymagań administracyjnych i prawnych dotyczących elektrowni wodnych. W pierwszym rozdziale pracy mamy do czynienia z nakreśleniem ogólnej charakterystyki elektrowni wodnych. Został omówiony podział elektrowni wodnych na elektrownie małe, duże, szczytowo-pompowe, pływowe, maremotoryczne i maretermiczne. Przedstawiono również potencjał energetyki wodnej w Polsce. Omówiony został szczegółowo okres od 2011 do 2015 roku. W drugim rozdziale pracy omówiona jest budowa elektrowni wodnych. Wymienione są główne urządzenia i konstrukcje składające się na elektrownie wodną. Są to: zapora, generator, przekładnia, turbina. Rodzaje turbin jakie występują w energetyce wodnej dzielimy na akcyjne i reakcyjne. Podstawowe rodzaje to: turbina Peltona, turbina Francisa, turbina Kaplana. Mniej znane są: turbina rurowa i śmigłowa (odmiany turbin Kaplana), turbina Deriaza, turbina Banki-Michella. W trzecim rozdziale znajdują się wstępne obliczenia dotyczące projektu. Wyznaczone są wartości takie jak energia strumienia wody, następnie energia przekazywana turbinie i energia zamieniana na energię elektryczną. W dalszej części przedstawiono dane projektu przykładowej elektrowni wodnej, takie jak wysokość spadu i wartość przełyku, ilość turbin i ich rodzaj(3 turbiny Kaplana), sprawności poszczególnych urządzeń. Na podstawie dostępnych danych obliczono moc elektrowni i wyznaczono wymiary turbin. Aby to zrobić należało wartości takie jak prędkość obrotowa, przełyk i moc zredukować do spadu jednego metra. Na podstawie tych wartości wyznaczono wyróżnik szybkobieżności oraz stosunek średnicy piasty wirnika do średnicy charakterystycznej. W czwartym rozdziale znajduje się ocena ekonomiczna projektu, do której zastosowano program RETScreen 4, który jest makrem do programu MS Excell, darmowo udostępnionym w Internecie. Przy jego pomocy określony został planowany system elektroenergetyczny, wyceniono koszty prac hydrotechnicznych oraz przeprowadzono analizę finansową projektu. Pod dyskusję poddano zamianę turbin Kaplana na turbiny Banki-Michella. Model ekonomiczny był korzystniejszy, koszty początkowe mniejsze, a okres zwrotu z inwestycji krótszy. W piątym rozdziale omówiono proces inwestycyjny, na który składa się wybór lokalizacji, uwarunkowania prawno-administracyjne (pozwolenie wodnoprawne, operat, pozwolenie budowlane etc.), finansowanie projektu (dofinansowania i programy wspomagające) oraz eksploatacja elektrowni i sprzedaż energii elektrycznej. We wnioskach omówiono różnicę pomiędzy zastosowaniem dwóch różnych rodzajów turbin w tej samej elektrowni oraz zwrócono uwagę na bardzo skomplikowane prawo, które dotyka potencjalnych inwestorów w energetykę wodną.
File
  • File: 1
    Praca inżynierska Maciej Kleczyński 235003.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 12420

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT26885c9c817244c09b4a7c540b45c60c/
URN
urn:pw-repo:WUT26885c9c817244c09b4a7c540b45c60c

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page