ТЕХНІЧНЕ Й ЕКОЛОГІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ВИБОРУ ТИПОРОЗМІРІВ ГІДРОТУРБІН ДЛЯ НИЗЬКОНАПІРНИХ МАЛИХ ГЕС
DOI:
https://doi.org/10.20535/1813-5420.4.2022.273414Keywords:
small hydroelectric power station, ecology, hydro turbine, calculation, low head, Ukraine.Abstract
The purpose of the work is to minimize the harmful impact on the environment of low-pressure micro-hydropower plants, which are equipped with axial propeller hydro turbines and give all generated electricity to the grid at a preferential "green" tariff. Methodology. Analytical methods have been used in the theoretical studies described in this article. Findings. At small low-pressure hydropower plants up to 100 kW, 2 or 3 hydraulic units with different geometrically similar propeller turbines should be installed. We have proven this from economic, technical and environmental points of view. The proportionality factor of the impeller diameters of these turbines shall be √2. Originality. We have analytically determined a denominator of geometric progression equal to √2 to create a model row of propeller geometrically similar hydro turbines for small hydroelectric power plants (i.e., the proportionality factor of the impeller diameters of any two adjacent turbine sizes must be equal to √2). Practical value. The results of the studies can be used in practice when designing propeller hydro turbines for small hydroelectric power plants up to 100 kW, which operate at pressures up to 5 meters of water column. Conclusions. It is established that the best option for ecological and economic reasons is the equipping a small hydroelectric power plant up to 100 kW and a head of up to 5 m with three different propeller turbines – large, medium and small – with a 4:2:1 ratio of water consumption. This option allows for uniform discrete seven-stage regulation of water flow by the station with the following characteristics: depth of control – 86%, discretion of regulation – 14%. In this case, the relative water consumptions by the station may take the following values: 100%, 86%, 71%, 57%, 43%, 29%, 14%. Slightly worse in terms of ecology, but economically preferable option with two different propeller turbines – large and small – with a 2:1 ratio of water consumption. It allows providing a uniform discrete three-stage regulation of water flow by the station with the following characteristics: depth of regulation – 67%, discretion of regulation – 33%. In this case, the relative water consumptions by the station can take the following values: 100%, 67%, 33%.
References
S. Denysiuk, H. Strelkova, C. Pfeiffer, M. Strelkov, O. Ishchenko. “European tendencies of innovative development for energy sector and final energy consumption”, Power engineering: economics, technique, ecology, no. 2(52), pp. 7 – 19, 2018.
M. Tarasenko, M. Zin, Y. Pidhainyi. “Advantages and problems of micro-hydro power quantitative development and ways of their solution”, Transactions of Kremenchuk Mykhailo Ostrohradskyi National University, issue 2 (85), pp. 31–40, 2014.
M. Tarasenko, M. Zin, Y. Pidhainyi. “Ways of accelerating the micro-hydro power development pace in Ukraine”, Transactions of Kremenchuk Mykhailo Ostrohradskyi National University, issue 4 (87), pp. 56–61, 2014.
UNITED NATIONS. SUSTAINABLE DEVELOPMENT. Transforming our world: the 2030 Agenda for Sustainable Development. [Online]. Available: https://sustainabledevelopment.un.org/post2015/transformingourworld [Accessed: Jan. 8, 2020].
O. Degtjarenko, S. Shashkov. “Expedience and prospects of development of midget power plants in Ukraine”, Transactions of Sumy State University, series "Economy", no. 1, pp. 89–96, 2010.
S. Bumarskov. “Experience hydro-turbines design for low-pressure and high-pressure small hydro power”, Transactions of National University of Water Management and Nature Resources Use (Rivne), issue 2 (62), pp. 309–313, 2013.
T.H. Bakken, H. Sundt, A. Ruud, A. Harby. “Development of small versus large hydropower in Norway comparison of environmental impacts”, Energy Procedia, no. 20, pp. 185–199, 2012.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).