Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Project of a small hydroelectric power plant located on a weir within Wrocławski Węzeł Wodny

Urszula Emilia Napierała

Abstract

Water plants are a source of renewable energy, they can be located on mainland waters or on see waters. Despite the fact that ocean and see are a much bigger source of energy, they are not frequently used to provide renewable energy. Energy can be obtained through power of tides, undulation and currents of ocean and see. Mainland hydropower is much better developed and is used by humans for hundreds of years. Along with advancement, there had been created new layouts of water plants on rivers and the shape of turbines had been changed. Develop had started from simple action turbines, then the pressure of water was used on reaction turbines. Steady technology development allows water energetics to constantly fortify its position in the field of energy supply. In Poland potential of water energy is not sufficiently used. The biggest hydroelectric power plants are peak – load with supplementary pumped storage, which do not belong to renewable energies. A capability to receive high power output, encourage to build this type of hydroelectric power plants. Due to war and communism many small water power plants and locations with hydropower potential had been neglected and currently their redevelopment is not affordable. The government does not support potential investors of small hydroelectric power plants and is not capable to determine optimal conditions for development. The highest hydropower in Poland has Wisła, next one is Odra. Odra had been, already in the Middle Ages, used as a source of hydropower – to power mills and smiths. Conducted analysis proved, that infrastructure with hydropower potential exists and convenient hydrological conditions. As a location for designed small hydroelectric plant was selected the Opatowice weir. Despite the low effective net head, 1,59 m, there is a possibility of using high river flow. The Opatowice – Bartoszowice weir cooperates with other objects located on Odra river and provides regular level of accumulation beneficial for hydro–energetics. Objects shown in thesis, located near designed power plant, effectively produce electric power and show river potential. During an assessment of flow through turbines, it was vital to provide steady production of electric energy, therefore the amount was set for 52 m3/s, it is equal to the average of the lowest flow in the river (SNQ). Installation of two turbines will allow for power plant work even during a flow lover then SNQ, by using only one turbine. Energy of the water will be transformed on Semi – Kaplan turbines, with regulation on runner blades. It allows a turbine to work during different river flows. Water will be guided to turbines by two penstocks, it will allow to lower the cost of power plant construction, axial water flow on bulb turbine will allow to lower the hydraulic loss during energy transition. Accurate dimensioning of the small power plant building will be conducted after consultation with the manufacturer of turbines. Measurements of penstocks and draft tubes are associated with a specific type of turbine and have a major influence on turbine efficiency. Powel plant will be equipped in appropriate devices that will prevent floating trash and debris from entering penstock, such as trash rack, trash rack cleaning machine and trash and debris switch. All of these solutions are adjusted to high flow conditions and low effective head, which will occur in the power plant and will allow to obtain low cost of construction of the hydroelectric power plant. This project carried initial study that is conducted during preparation to design hydroelectric power plant. There have been set topographical and hydrological conditions for chosen location and the economic aspects of built has been discussed. The shape of the building have been designed and type of turbines and other specific solutions connected to building structure, penstocks, draft tubes and river shore have been selected.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Urszula Emilia Napierała (FEE) Urszula Emilia Napierała,, Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering (FEE)
Title in Polish
Projekt małej elektrowni wodnej na istniejącym stopniu piętrzącym w obrebie Wrocławskiego Węzła Wodnego
Supervisor
Jan Winter (FEE/DHEH) Jan Winter,, Department of Hydraulic Engineering and Hydraulics (FEE/DHEH)Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering (FEE)
Certifying unit
Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering (FEE)
Affiliation unit
Department of Hydraulic Engineering and Hydraulics (FEE/DHEH)
Study subject / specialization
, Inżynieria Środowiska
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
30-08-2016
Issue date (year)
2016
Pages
42
Reviewers
Jan Winter (FEE/DHEH) Jan Winter,, Department of Hydraulic Engineering and Hydraulics (FEE/DHEH)Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering (FEE) Paweł Popielski (FEE/DHEH) Paweł Popielski,, Department of Hydraulic Engineering and Hydraulics (FEE/DHEH)Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering (FEE)
Keywords in Polish
mała elektrownia wodna, MEW, Wrocławski Węzeł Wodny, WWW, jaz, Opatowice, projekt, inżynieria wodna, inżynieria środowiska
Keywords in English
small power plant, Wrocławski Węzeł Wodny, WWW, weir, Opatowice, project, water engineering, environmental engineering
Abstract in Polish
Elektrownie wodne należą do odnawialnych źródeł energii, mogą się znajdować na wodach śródlądowych, bądź morskich. Pomimo tego, że ocean i morze mają o wiele większy potencjał energetyczny, nie są często wykorzystywane w celach energetycznych. Uzyskiwany jest prąd w wyniku użycia pływów, falowania i prądów morskich. Energetyka wodna śródlądowa jest o wiele lepiej rozwinięta i jest wykorzystywana przez ludzi od setek lat. Wraz z postępem były tworzone nowe rozwiązania układu elektrowni na rzekach, zmieniano kształt turbin. Rozpoczęto od tych najprostszych, jak turbiny akcyjne, następnie nauczono się wykorzystywać ciśnienie wody w turbinach reakcyjnych. Stały rozwój technologii pozwala energetyce wodnej cały czas umacniać swoją pozycję w dziedzinie zaopatrzenia ludności w prąd. W Polsce potencjał energetyczny nie jest dostatecznie wykorzystany. Dominują elektrownie wodne szczytowo – pompowe, które nie należą do odnawialnych źródeł energii. Możliwość uzyskiwania dużych mocy zachęca do stosowania tego typu rozwiązań. Przez wojnę i komunizm wiele obiektów MEW i tych z potencjałem do budowy elektrowni zostało zaniedbanych i obecnie ich modernizacja nie jest już opłacalna. Rząd nie wspiera potencjalnych inwestorów małych elektrowni wodnych i nie jest w stanie ustalić optymalnych warunków rozwoju. Największy potencjał energetyczny w Polsce ma rzeka Wisła, następnie Odra. Odra była już w średniowieczu wykorzystywana do celów energetycznych - napędzania młynów, kuźni. Przeprowadzona analiza wykazała, że istnieje infrastruktura z potencjałem do rozwoju energetyki wodnej, oraz sprzyjające ku temu warunki hydrologiczne. Jako lokalizację projektowanej elektrowni wodnej wybrano jaz Opatowice. Pomimo niskiego spadu użytecznego, 1,59 m, jest możliwość efektywnego wykorzystania wysokich przepływów. Stopień wodny Opatowice – Bartoszowice współpracuje z obiektami znajdującymi się na Odrze i zapewnia stały poziom piętrzenia korzystny dla energetyki. Przedstawione w pracy obiekty sąsiadujące z projektowaną elektrownią, efektywnie produkują energię elektryczną i ukazują potencjał rzeki. Przy wyborze przełyku instalowanego elektrowni istotne było zapewnienie stałej produkcji energii elektrycznej dlatego wartość ustalono na 52 m3/s, która jest równa SNQ. Instalacja dwóch turbin umożliwi nawet przy wystąpieniu przepływów poniżej SNQ na pracę elektrowni, poprzez działanie tylko jednego turbozespołu. Energia wody będzie przemieniana na turbinach Semi-Kaplana, z regulacją łopatek wirnika. Umożliwia to pacę przy zmiennych przepływach. Woda na turbiny będzie doprowadzana przez dwa kanały rurowe, pozwalające na obniżenie kosztów budowy elektrowni, a osiowe doprowadzenie wody na wirnik, na zmniejszenie strat hydraulicznych. Dokładne zwymiarowanie bloku elektrowni nastąpi po konsultacjach z producentem turbin. Wymiary kanałów wlotowych, rur ssawnych, są ściśle związane z danym typem turbiny i mają znaczny wpływ na sprawność turbin. Elektrownia zostanie wyposażona w odpowiednie urządzenia zapobiegające wlotowi zanieczyszczeń na turbinę jak kierownica zanieczyszczeń, krata i czyszczarka. Projekt ten przedstawiał wstępne studium jakie jest przeprowadzane przy przygotowaniach do projektowania elektrowni wodnej. Ustalono warunki topograficzne, hydrologiczne dla wybranego obiektu i omówiono ekonomię budowy obiektu. Zaproponowano rozwiązanie elektrowni, typ turbiny i szczególne rozwiązania dotyczące konstrukcji bloku elektrowni, kanałów oraz brzegów.
File
  • File: 1
    253552-Urszula Napierała.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 13660

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTe0ec4754d08e4414bdd078fd7b67c703/
URN
urn:pw-repo:WUTe0ec4754d08e4414bdd078fd7b67c703

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page