تحلیل پتانسیل انرژی برق آبی لهستان و مطالعه موردی یک نیروگاه کوچک

چکیده

این مقاله پتانسیل رودخانه‌های لهستان را برای احداث منابع جدید انرژی الکتریکی تحلیل می‌کند. با استفاده از داده‌های هیدرولوژیکی چندین ساله، مجموعه‌ای از پارامترها برای ۲۸ ایستگاه آب‌سنجی ارزیابی شده است. ایستگاه‌های انتخاب‌شده ویژگی‌هایی نماینده از کل کشور را نشان می‌دهند. تحلیل با اطلاعات عمومی دربارهٔ بخش برق‌آبی لهستان آغاز می‌شود و در پایان، مطالعهٔ موردی یک نیروگاه برق‌آبی کوچک (Small Hydroelectric Power Plant – SHP) ارائه می‌گردد. موقعیت این نیروگاه برنامه‌ریزی‌شده در شمال لهستان، در سوراژ (Suraż) نزدیک ایستگاه آب‌سنجی روی رودخانهٔ نارو (Narew) قرار دارد.

خلاصه به زبان لهستانی (Streszczenie): در این مقاله، تحلیل پتانسیل رودخانه‌های لهستان برای ساخت منابع جدید انرژی الکتریکی ارائه شده است. بر پایهٔ داده‌های هیدرولوژیکی چندین ساله، مجموعه‌ای از پارامترها برای ۲۸ ایستگاه آب‌سنجی ارزیابی شد. ایستگاه‌های انتخاب‌شده نمایندهٔ ویژگی‌های کل کشور هستند. تحلیل با اطلاعات عمومی دربارهٔ بخش انرژی آبی لهستان مقدمه‌ای شده و در پایان، مطالعهٔ موردی یک نیروگاه برق‌آبی کوچک (MEW) ارائه می‌شود. موقعیت نیروگاه برنامه‌ریزی‌شده در شمال لهستان، در سوراژ نزدیک ایستگاه آب‌سنجی روی رودخانهٔ نارو است.

کلمات کلیدی: صنعت برق‌آبی لهستان، نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک (SHP)، پتانسیل انرژی برق‌آبی رودخانه‌های لهستان، نمونه یک نیروگاه برق‌آبی کوچک. (ترجمه از انگلیسی) همچنین به زبان لهستانی: hydroenergetyka w Polsce, małe elektrownie wodne, potencjał energetyczny polskich rzek, przykład MEW.

مقدمه

بر اساس چارچوب اقلیمی و انرژی ۲۰۳۰ اتحادیه اروپا، سهم منابع انرژی تجدیدپذیر از کل مصرف این اتحادیه باید دست‌کم به ۲۷٪ برسد [۱]. تولید برق با نیروگاه‌های برق‌آبی در سراسر جهان رایج است و یک پنجم کل تولید برق جهانی را تشکیل می‌دهد [۲].

لهستان، کشوری با اندازهٔ متوسط در اروپای مرکزی، از امکانات گسترده‌ای برای توسعهٔ منابع انرژی الکتریکی بهره‌مند است که از نیروی جریان آب استفاده می‌کنند. از آنجا که بیشتر آبراهه‌های لهستان سرچشمه و دهانه‌شان در داخل مرزهای این کشور قرار دارد، فرآیند توسعهٔ بخش برق‌آبی به سیاستمداران لهستانیِ تدوین‌کنندهٔ سیاست‌های انرژی سپرده شده است.

در سال ۲۰۱۷، ظرفیت کل نیروگاه‌های برق‌آبی لهستان به ۲٫۳۷۶ گیگاوات رسید که ۵٫۵٪ از ظرفیت نصب‌شدهٔ بخش انرژی این کشور را شامل می‌شود. این نیروگاه‌ها ۲۷۶۷ گیگاوات ساعت برق تولید کردند که معادل ۱٫۷٪ از تقاضای ملی است [۳]. علاوه بر نیروگاه‌های بزرگ، بیش از ۷۰۰ نیروگاه برق‌آبی کوچک نیز در لهستان فعال است [۴]. این نیروگاه‌ها از دید رسمی به‌عنوان منابع انرژی تجدیدپذیر طبقه‌بندی می‌شوند، نه منابع برق‌آبی؛ به همین دلیل توان آن‌ها در آمار برق‌آبی لحاظ نمی‌گردد. برای اینکه یک نیروگاه در لهستان «برق‌آبی کوچک» نامیده شود، ظرفیت نصب‌شدهٔ آن باید زیر ۵ مگاوات باشد. در سال ۲۰۱۷، مجموع ظرفیت این نیروگاه‌های کوچک به ۰٫۹۸۸ گیگاوات رسید [۵].

شرط اصلی برای استفاده از یک رودخانه در تولید انرژی، داشتن دبی بیش از حداقل جریان مجاز است. حداقل جریان مجاز عبارت است از کمترین دبی که باید در آبراهه‌ای عمود بر سازه جریان داشته باشد تا تعادل بیولوژیکی و نیاز آبی پایین‌دست حفظ شود [۶]. در لهستان، این پارامتر برای بیشتر رودخانه‌ها توسط مؤسسهٔ هواشناسی و مدیریت آب (IMGW) تعریف و منتشر می‌شود. اگر آبراههٔ انتخاب‌شده در انتشارات IMGW نیامده باشد، حداقل جریان مجاز با فرمول زیر محاسبه می‌شود:

Q_n = K × SNQ

که در آن: Q_n – حداقل جریان قابل قبول [m³/s]، K – ضریب تصحیح [-]، SNQ – متوسط جریان کم [m³/s]. در چنین حالتی، مقدار ضریب K بین ۰٫۵ و ۱٫۵ نوسان دارد و به نوع هیدرولوژیکی آبراهه بستگی دارد.

کوچک‌ترین نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک که با نام تأسیسات میکرو یا نیروگاه‌های میکروبرق‌آبی شناخته می‌شوند، حتی به دبی‌هایی به کمینهٔ ۱ m³/s نیاز دارند. با در نظر گرفتن این امکان، تحلیلی برای ارزیابی پتانسیل منابع برق‌آبی لهستان با تأکید بر نیروگاه‌های کوچک انجام شده است.

داده‌های ایستگاه‌های آب‌سنجی

برای این تحلیل، ۲۸ ایستگاه آب‌سنجی در لهستان انتخاب شد (جدول ۱ و شکل ۱). انتخاب این مکان‌ها بر اساس معیارهای زیر انجام گرفت:

• اندازهٔ رودخانه‌های کشور، با توجه به مهم‌ترین آن‌ها
• مکان‌های در معرض خطر سیل
• آبراهه‌های نماینده از نظر شرایط هیدرولوژیکی منطقه‌ای یا ملی

بر پایهٔ میانگین دبی ماهانهٔ رودخانه‌های بررسی‌شده، مقدار میانگین سالانه برای هر یک از سه نوع دبی محاسبه گردید. نتایج در جدول ۲ ارائه شده است. SWQ مخفف دبی بالای متوسط (average high flow) و SSQ مخفف دبی متوسط (average medium flow) است.

انتخاب دقیق اجزای یک نیروگاه برق‌آبی کوچک، به‌ویژه توربین و ژنراتور، به دانش گسترده‌ای نیاز دارد که نه تنها دبی‌ها، بلکه منحنی‌های تداوم جریان (flow duration curves) را نیز در بر می‌گیرد. این داده‌ها مشخص می‌کنند که در چند روز از سال یک مقدار معین در ایستگاه‌های مورد تحلیل به دست می‌آید.

داده‌های تداوم جریان سالانه برای ۲۸ ایستگاه انتخاب‌شده در جدول ۳ آمده است. این داده‌ها به دبی‌های پایین‌تر اشاره دارند که بیش از ۳۰۰ روز در سال دوام می‌آورند و باید به صورت زیر درک شوند: ایستگاه آب‌سنجی شمارهٔ ۱ با تداوم ۳۱۰ روز – یعنی در ۸۵٪ از سال، دبی آب ۷٫۱۰ m³/s یا بالاتر خواهد بود.

جدول ۱. فهرست ایستگاه‌های آب‌سنجی انتخاب‌شده برای انجام تحلیل

شکل ۱. نقشهٔ ایستگاه‌های آب‌سنجی انتخاب‌شده برای انجام تحلیل (بر اساس [۸])

تحلیل داده‌ها

همانطور که در جدول ۲ دیده می‌شود، حتی متوسط دبی‌های پایین (SNQ) در اکثر قریب‌به‌اتفاق ایستگاه‌ها بسیار بیشتر از حداقل ۱ متر مکعب بر ثانیه است. این یعنی بهره‌گیری از جریان آب به‌عنوان منبع انرژی در لهستان کاملاً منطقی به نظر می‌رسد، حتی اگر تنها تأسیسات میکرو مدنظر باشند.

جدول ۲. متوسط دبی‌های سالانه برای ایستگاه‌های هیدرومتری منتخب [۷]

.

جدول ۳. داده‌های دبی-مدت سالانه برای ایستگاه‌های هیدرومتری منتخب

.

نیروگاه‌های برق‌آبی، به‌ویژه آن‌هایی که مخزن ذخیره دارند (حتی مخازن کوچک)، نه‌تنها منبع تولید انرژی الکتریکی هستند، بلکه نقش تنظیم‌کننده جریان آب را هم ایفا می‌کنند. از یک سو می‌توانند از مناطق اطراف در برابر سرریز آب در هنگام سیلاب محافظت کنند و از سوی دیگر آب را برای جلوگیری از خشک‌سالی ذخیره نمایند. با استفاده از متوسط دبی‌های سالانه، میانگین درصد اختلاف بین دبی‌های انتخابی (SWQ – SSQ و SSQ – SNQ) محاسبه شد. با در نظر گرفتن داده‌های به‌دست‌آمده می‌توان موقعیت ایستگاه‌های هیدرومتری را بر پایه بیشترین اختلاف دبی و محلی که بیشتر در معرض سیل قرار دارد، تعیین کرد.

همان‌طور که مشاهده می‌شود، رودخانه‌های کوهپایه‌ای اختلاف چشمگیری میان دبی‌های SWQ، SSQ و SNQ دارند که از بیش از ۲۰۰٪ تا نزدیک ۴۰۰٪ متغیر است. یعنی متوسط دبی متوسط (SSQ) می‌تواند حتی چهار برابر دبی پایین (SNQ) باشد. ممکن است بستر رودخانه گنجایش چنین مرحله آبی بالایی را نداشته باشد و همین امر به سیلاب‌های محلی یا منطقه‌ای منجر شود. در مقابل، بخش‌های پست و ساحلی آبراهه‌ها اختلاف دبی کمتری دارند که معمولاً زیر ۱۸۰٪ است.

برای ارزیابی توانی که یک نیروگاه برق‌آبی می‌تواند تولید کند، باید از روش‌های ریاضی استفاده کرد. اولین گام معادله برنولی (Bernoulli’s equation) (۲) است که در زیر آورده شده است:

.

که در آن: ρ – چگالی سیال (آب) [kg/m³]، υ – سرعت جریان سیال در یک نقطه روی خط جریان [m/s]، g – شتاب گرانش (ثابت، ۹٫۸۱ m/s²)، h – ارتفاع نقطه بالای سطح مرجع (مثلاً سطح دریا) [m]، p – فشار سیال در نقطه انتخاب‌شده [kg/m²].

در اینجا نقطه موردنظر تحلیل این پارامترها در قبل و بعد از نیروگاه است که می‌توان به‌شکل زیر نشان داد:

.

فرمول (۳) در سمت چپ معادله برنولی را برای آب قبل از نیروگاه (زیرنویس G) و در سمت راست برای آب بعد از نیروگاه (زیرنویس D) نشان می‌دهد. نکته مهم این است که انرژی برق‌آبی در عمل ترکیبی از انرژی پتانسیل (Ep) ناشی از ارتفاع آب و انرژی جنبشی (Ek) ناشی از حرکت آن است. با در نظر گرفتن این موضوع باید دو قانون فیزیکی دیگر را هم در نظر گرفت که همراه با معادله برنولی به ایجاد فرمولی برای توان نیروگاه برق‌آبی کمک می‌کنند.

.

که در آن: m – جرم، حاصلضرب چگالی و حجم یک جسم است.

انرژی مصرف‌شده توسط نیروگاه برق‌آبی تفاوت بین انرژی برق‌آبی قبل و بعد از نیروگاه است که با فرمول زیر منعکس می‌شود:

.

سرعت جریان سیال قبل و بعد از نیروگاه معمولاً برابر است [۱۰]، بنابراین بخش‌هایی از معادله که بیانگر انرژی جنبشی هستند نیز حذف می‌شوند. با فاکتورگیری از g و با فرض اینکه تفاوت بین آب قبل و بعد از نیروگاه همان هد (Head) H است که پیش‌تر ذکر شد، فرمول زیر به دست می‌آید:

.

نتیجه فرمول به‌دست‌آمده انرژی است، بنابراین معادله (۶) در نهایت باید بر زمان t تقسیم شود تا نتیجه به‌صورت توان P حاصل گردد. با توجه به اینکه دبی Q که در ابتدای این مقاله توضیح داده شد، حاصل تقسیم حجم بر زمان است، می‌توان معادله نهایی را برای توان خام (ظرفیت) یک نیروگاه برق‌آبی (P) فرموله کرد. با جایگذاری مقادیر ثابت (ρ برای آب ۱۰۰۰ kg/m³ و g)، فرمول آماده برای استفاده در محاسبات به‌شکل زیر است:

.

توان خام نوعی توان است که تلفات در توربین‌ها، ژنراتورها و سایر بخش‌های نیروگاه در آن لحاظ نشده؛ بنابراین مقدار آن ضرب‌در بازده (efficiency) برابر توان واقعی (ظرفیت) منبع می‌شود. همان‌طور که در جدول ۳ ارائه شده، برای اکثر ایستگاه‌های هیدرومتری تحلیل‌شده دبی با مدت ۳۱۰ روز (۳۱۰ days flow-duration) بیش از ۱۰ متر مکعب بر ثانیه است. چنین مقدار دبی آب، با هد ۲ متر و بازده نیروگاه ۰٫۸۵، برای تحلیل آن به‌عنوان منبع انرژی برای نیروگاهی با توان ۱۶۷ کیلووات کافی است که می‌تواند برق حدود ۱۵ تا ۱۸ خانوار را تأمین کند. دلیلی ندارد که چنین منابعی نزدیک به یکدیگر ساخته نشوند؛ این کار ممکن است به تولید حتی چندین مگاوات از منابع واقع در امتداد یک مقطع کوتاه از رودخانه به طول چند کیلومتر منجر شود. اگرچه بی‌شک هر رودخانه‌ای در تمام طول خود برای ساخت نیروگاه برق‌آبی مناسب نیست، اما امکانات موجود ارزش تأمل دارند.

مطالعه موردی

برای ارائه صحیح پتانسیل انرژی هیدرولوژیکی، یک طرح مفهومی از یک نیروگاه برق‌آبی کوچک (Small Hydroelectric Plant – SHP) بر اساس تحلیل‌های انجام‌شده تهیه شد. موقعیت نیروگاه برنامه‌ریزی‌شده در شمال لهستان، در شهر سوراژ (Suraż) نزدیک ایستگاه هیدرومتری روی رودخانه نارو (Narew) قرار دارد. شکل ۲ موقعیت ایستگاه هیدرومتری (در بیضی سیاه) را نشان می‌دهد که در آن یک نیروگاه برق‌آبی کوچک طراحی خواهد شد. این نقطه، مانند نقشه شکل ۱، با شماره ۱۳ مشخص شده است.

شکل ۲. موقعیت نیروگاه برق‌آبی کوچک پیشنهادی بر روی نقشه خطر سیل در لهستان

این مکان به دلایل زیر انتخاب شد:

• موقعیت جغرافیایی که در آن نیروگاه‌های کمی وجود دارند؛
• خطر سیل در این بخش از رودخانه نارو که به لطف سرمایه‌گذاری کاهش خواهد یافت؛
• دبی متوسط و عرض کم بستر رودخانه که امکان استفاده از نیروگاه برق‌آبی در یک آبراهه کوچک را فراهم می‌کند؛
• امنیت انرژی نامشخص منطقه ناشی از وجود نادر زیرساخت‌های انتقال برق؛
• در دسترس بودن زمین برای سرمایه‌گذاری به دلیل قرار گرفتن در خارج از مناطق شهری متراکم یا محدودیت‌های زیست‌محیطی.

محوطه تعیین‌شده برای سرمایه‌گذاری شامل قطعاتی در سوراژ با شماره‌های زیر است: ۳۴٫۲۱۳ و ۲۲٫۴۴۴ (بخش سد و آبی نیروگاه)، ۲۲٫۲۸/۱ (مخزن ذخیره)، ۳۴٫۴۲۰-۴۲۴ (بخش الکتریکی نیروگاه).

انتخاب نوع و پارامترهای توربین آبی

برای انتخاب نوع و پارامترهای توربین آبی، داده‌های ثبت‌شده در ایستگاه اندازه‌گیری سوراژ (Suraż) را تحلیل کردیم. جدول‌های ۴ و ۵ و شکل ۳، جریان‌های مشخصهٔ ماهانه و میانگین جریان‌های با تداوم مشخص و مقادیر بیشینه را نشان می‌دهند.

با توجه به اینکه احتمال استفاده از توربین در شرایط نامی برای حداقل ۷۰٪ از روزهای سال بسیار بالاست و با استناد به داده‌های جدول‌های یادشده، توربینی با دبی ۶ تا ۷ مترمکعب بر ثانیه انتخاب می‌شود.

برای کاهش خطر سیلاب، یک مخزن ذخیرهٔ مصنوعی با حجم ۶۳۰,۰۰۰ مترمکعب در نظر گرفته شده است که در زمین‌های بایر و بدون استفادهٔ کنونی، پیش از سد نیروگاه قرار می‌گیرد. این مخزن در زمان سیلاب رودخانه پر می‌شود و آب را برای دوره‌های کم‌آبی ذخیره می‌کند. افزون بر این، با مساحت ۱۰.۵ هکتار، فضای تفریحی مناسبی برای ساکنان سوراژ و مناطق اطراف پدید می‌آورد و امکان قایقرانی، تفریح، ماهیگیری و گردشگری کشاورزی را فراهم می‌سازد.

جدول ۴. جریان‌های مشخصه ماهانه برای رودخانه نارو (Narew) در سوراژ [m³/s]

جدول ۵. میانگین جریان‌های Q با مدت معین همراه با مقادیر بالاتر برای رودخانه نارو در سوراژ

شکل ۳. نمودار جریان‌ها با مقادیر بالاتر برای رودخانه نارو در سوراژ

سد (damming up) که با کمک آن می‌توان انرژی آب جاری را با کارایی بیشتری مهار کرد، به گونه‌ای طراحی شده است که شیب ۴.۵ متری ایجاد کند. ارتفاع به‌دست‌آمده به دلیل زمین پست (lowland terrain) نسبتاً کم است.

انتخاب توربین کاپلان و ژنراتور

بر اساس داده‌های بالا، توربین کاپلان (Kaplan turbine) مدل TK30 HAb ۱۳۰۰-۲۹۰ انتخاب شد که به صورت افقی کار می‌کند و یک ژنراتور آسنکرون ۳۶۲ کیلوواتی را تغذیه می‌کند. تمامی این تجهیزات توسط شرکت HPP ساخته شده‌اند. ژنراتور به لطف استفاده از آهنرباهای دائمی برای مغناطیسی‌سازی روتور نیازی به مصرف انرژی از شبکه ندارد. جدول ۶ وابستگی راندمان و توان توربین به دبی را نشان می‌دهد.

جدول ۶. وابستگی راندمان و توان توربین به دبی

بهینه‌سازی عملکرد با مبدل فرکانس

به منظور بهینه‌سازی عملکرد نیروگاه، یک مبدل فرکانس انتخاب شد. مبدل ACS880-77LC-860A / 800A-7 که به خانواده دستگاه‌های ACS880 شرکت ABB تعلق دارد، برای نیازهای یک نیروگاه برق‌آبی کوچک مناسب است. این اینورتر کوچک‌ترین دستگاه از پانزده دستگاه موجود در این سری است و می‌تواند با منابع توان با مجموع تا ۸۰۰ کیلووات کار کند. در مورد نیروگاه سوراژ، این درایو حدود ۴۵٪ از ظرفیت خود را به کار خواهد گرفت. جدول ۷ اطلاعات پارامترهای الکتریکی این مبدل را نشان می‌دهد.

جدول ۷. داده‌های الکتریکی مبدل فرکانس انتخاب‌شده

انتخاب ترانسفورماتور

برای اتصال منبع انرژی طراحی‌شده به شبکه برق، انتخاب ترانسفورماتور مناسب ضروری است. توان تولیدی نیروگاه بین ۳۰۰ تا ۳۷۰ کیلووات خواهد بود، بنابراین برای انتقال آن به سیستم قدرت الکتریکی (EPS) از خط فشار متوسط ۱۵ کیلوولت استفاده می‌شود؛ این ولتاژ سمت بالای ترانسفورماتور نیز خواهد بود. ولتاژ سمت پایین ۵۲۵ تا ۶۹۰ ولت است که از ولتاژ خروجی درایو ناشی می‌شود. از این رو، ترانسفورماتوری با تبدیل غیراستاندارد ۰.۶ کیلوولت / ۱۵ کیلوولت باید ساخته شود. با فرض تولید در سطح نامی (۳۶۲ کیلووات) و بار بهینه ترانسفورماتور ۸۰٪، توان آن حدود ۵۰۰ کیلوولت‌آمپر خواهد بود. محاسبه این مقدار در معادله (۸) نشان داده شده است.

معادله (۸)

که در آن: ST – توان ظاهری ترانسفورماتور، Sgen – توان ظاهری ژنراتور، Pgen – توان اکتیو ژنراتور، cosφ – ضریب توان ژنراتور.

تابلو برق خدمات جانبی نیروگاه با ولتاژ پایین ۴۰۰ ولت کار خواهد کرد. یک ترانسفورماتور با تبدیل ۰.۶ کیلوولت / ۰.۴ کیلوولت برای خدمات جانبی استفاده می‌شود. باتری انباره به عنوان منبع تغذیه اضطراری برای این تابلو برق عمل می‌کند. اما به دلیل مرحله مفهومی پروژه و نداشتن اطلاعات دقیق از تابلو برق خدمات جانبی، تجهیزات به صورت فیزیکی انتخاب نشده‌اند.

جبران توان راکتیو خازنی

تولید توان در یک ماشین آسنکرون نیاز به جبران توان راکتیو القایی دارد، بنابراین یک بانک خازن نیز به کار گرفته می‌شود. بانک خازنی ۲۹ کیلووار انتخاب شده است که با محاسبات (۹) و (۱۰) توجیه می‌شود.

معادله (۹)

معادله (۱۰)

که در آن: QC – توان بانک خازن، tgφgen – ضریب توان راکتیو ژنراتور، tgφEPS – ضریب توان راکتیو سیستم قدرت الکتریکی برابر ۰.۴.

خروجی توان و خط اتصال

خروجی توان از نیروگاه، همانطور که اشاره شد، در سطح ۱۵ کیلوولت از نزدیک‌ترین پست فشار متوسط/فشار ضعیف (MV/LV) انجام می‌شود که حداکثر ۷۰۰ متر از محل نیروگاه فاصله دارد. خط ۱۵ کیلوولت به نقطه اندازه‌گیری انرژی منبع طراحی‌شده هدایت می‌شود. مسیر نهایی خط در پلان شکل ۴ گنجانده شده است. شمای الکتریکی نیروگاه با تمام دستگاه‌ها در شکل ۵ نشان داده شده است.

شکل ۴. طرح توسعه زمین نیروگاه

شکل ۵. شمای الکتریکی نیروگاه برق‌آبی کوچک

نتیجه‌گیری

به طور کلی، رودخانه‌های لهستان از پتانسیل برق‌آبی متنوعی برخوردارند. اگرچه شرایط برای ساخت نیروگاه‌های برق‌آبی بزرگ چندین مگاواتی در لهستان محدود است، تحلیل ارائه‌شده ثابت می‌کند که سرمایه‌گذاری در تأسیسات نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک کاملاً مقرون‌به‌صرفه است. پتانسیل اقتصادی منابع برق‌آبی لهستان ۲۴٪ [۴] است، بنابراین ۷۶٪ باقی‌مانده که معادل ۶۵۰۰ گیگاواتساعت در سال می‌شود، می‌تواند در آینده توسعه یابد. با توجه به راندمان نیروگاه‌های برق‌آبی که گاه از ۹۰٪ [۹] نیز فراتر می‌رود، منابع انرژی برق‌آبی ممکن است در آینده محبوب‌تر شوند، به‌ویژه با توجه به تشدید اخیر قانون لهستان در مورد نیروگاه‌های بادی.

نتیجه‌گیری و فرصت‌های پیش رو

پتانسیل نیروگاه‌های برق آبی کوچک (Small Hydropower Plants) با ظرفیت زیر ۱۰ مگاوات در اروپای شرقی به میزان قابل توجهی، یعنی حدود ۴۳٪، مورد بهره‌برداری قرار گرفته است. این مقدار معادل ۱٫۹۲۳ گیگاوات ظرفیت نصب شده است [۱۱]. اما به دلیل بحران اقتصادی جهانی که در اوایل دهه‌ی جاری آغاز شد، شاهد افزایش هزینه‌های لازم برای حمایت از رشد منابع انرژی تجدیدپذیر (Renewable Energy Sources) و همچنین انتقادات مکرر از بسته‌ی اقلیمی (Climate Package) بودیم. بنابراین، مشوق‌های اقتصادی دولت در سال‌های اخیر، به ویژه در کشور لهستان، به طور قابل‌توجهی کاهش یافته‌اند.

با توجه به تمامی شاخص‌های پتانسیل انرژی برق آبی که در بخش‌های پیشین به آن‌ها پرداخته شد، می‌توان به وضوح نتیجه‌گیری کرد که توسعه و گسترش نیروگاه‌های برق آبی کوچک در لهستان نه تنها امکان‌پذیر است، بلکه به طور قطعی عملی و در دسترس نیز می‌باشد.

مراجع

[۱] Proposal for a directive of the European Parliament and of the Council on the promotion of the use of energy from renewable sources (recast), ۲۰۱۶/۰۳۸۲, Brussels ۲۰۱۷

[۲] Corley A.-M.: The future of hydropower, IEEE Spectrum, ۲۰۱۰, http://www.ieee.org

[۳] Raport roczny z funkcjonowania KSE. Raport za rok ۲۰۱۷, PSE, http://www.pse.pl

[۴] Paska J.: Rozproszone źródła energii, OWPW, Warszawa ۲۰۱۷

[۵] Potencjał krajowy OZE. Moc zainstalowana. Stan na ۳۱.۰۳.۲۰۱۸, URE, http://www.ure.gov.pl

[۶] Minimum acceptable flow measurement, Ultraflux, http://www.ultraflux.net

[۷] Fal B. et al.: Przepływy charakterystyczne głównych rzek polskich w latach ۱۹۵۱-۱۹۹۰, IMGW, Warszawa ۱۹۹۷

[۸] Mapa zagrożenia powodziowego, ISOK, http://www.mapy.isok.gov.pl/imap/

[۹] Jarry-Bolduc D., Côté E.: Hydro energy generation and instrumentation & measurement: Hydropower plant efficiency testing, ۲۰۱۴, http://www.leonardo-energy.pl

[۱۰] Karolewski B., Ligocki P.: Wyznaczanie parametrów małej elektrowni wodnej, Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej nr ۵۶, Wroclaw ۲۰۰۴

[۱۱] Liu H., Masera D., Esser L.: World Small Hydropower Development Report ۲۰۱۶ Eastern Europe, UNIDO & ICSHP, ۲۰۱۶, http://www.smallhydroworld.org

نویسندگان

پروفسور یوزف پاسکا (Józef Paska)، دانشگاه صنعتی ورشو، مؤسسه مهندسی برق، گروه نیروگاه‌ها و اقتصاد انرژی الکتریکی، آدرس: ul. Koszykowa ۷۵, ۰۰-۶۶۲ Warszawa،

پست الکترونیک: jozef.paska@ien.pw.edu.pl

دکتر کارول پاولاک (Karol Pawlak)، دانشگاه صنعتی ورشو، مؤسسه مهندسی برق، گروه نیروگاه‌ها و اقتصاد انرژی الکتریکی، آدرس: ul. Koszykowa ۷۵, ۰۰-۶۶۲ Warszawa،

پست الکترونیک: karol.pawlak@ien.pw.edu.pl

مهندس پاول ترلیکوفسکی (Paweł Terlikowski)، دانشگاه صنعتی ورشو، مؤسسه مهندسی برق، گروه نیروگاه‌ها و اقتصاد انرژی الکتریکی، آدرس: ul. Koszykowa ۷۵, ۰۰-۶۶۲ Warszawa،

پست الکترونیک: Pawel.Terlikowski@pw.edu.pl

مهندس پولا رونکیویچ (Pola Ronkiewicz)، دانشگاه صنعتی ورشو، مؤسسه مهندسی برق، گروه نیروگاه‌ها و اقتصاد انرژی الکتریکی، آدرس: ul. Koszykowa ۷۵, ۰۰-۶۶۲ Warszawa،

پست الکترونیک: pola.ronkiewicz@ien.pw.edu.pl

مهندس یان وویچخوفسکی (Jan Wojciechowski)،

پست الکترونیک: wojan18@gmail.com

منبع و شناسه ناشر: PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 96 NR 1/2020. doi:10.15199/48.2020.01.01

منتشر شده توسط وبلاگ تخصصی کیفیت توان (PQBlog)

مهندس برق

مشاهده نوشته‌های بیشتر

پرسش‌های متداول

نیروگاه برق آبی کوچک (SHP) چیست؟

نیروگاه برق آبی کوچک به نیروگاهی گفته می‌شود که ظرفیت نصب شده آن کمتر از ۵ مگاوات باشد. در لهستان، این نیروگاه‌ها به عنوان منابع انرژی تجدیدپذیر طبقه‌بندی می‌شوند و نقش مهمی در تولید پراکنده انرژی دارند.

حداقل جریان مجاز در رودخانه‌ها چگونه محاسبه می‌شود؟

حداقل جریان مجاز (Qn) با استفاده از فرمول Qn = K × SNQ محاسبه می‌شود، که در آن SNQ متوسط جریان کم و K ضریب تصحیح بین ۰٫۵ تا ۱٫۵ است. این پارامتر برای حفظ تعادل بیولوژیکی و مصرف آب پایین‌دست تعریف می‌شود.

پتانسیل برق آبی لهستان چقدر است؟

در سال ۲۰۱۷، نیروگاه‌های برق آبی لهستان ظرفیت ۲٫۳۷۶ گیگاوات (شامل نیروگاه‌های بزرگ) و نیروگاه‌های کوچک ۰٫۹۸۸ گیگاوات ظرفیت داشتند. پتانسیل رودخانه‌ها برای احداث نیروگاه‌های جدید با تحلیل داده‌های ایستگاه‌های آب‌سنجی ارزیابی می‌شود.

نقش ایستگاه‌های آب‌سنجی در تحلیل پتاسیل برق آبی چیست؟

ایستگاه‌های آب‌سنجی داده‌های دبی رودخانه‌ها را در طول سال‌ها ثبت می‌کنند. این داده‌ها برای تعیین منحنی‌های تداوم جریان و محاسبه حداقل جریان مجاز استفاده می‌شوند که برای طراحی توربین‌ها و ژنراتورهای نیروگاه حیاتی است.

منحنی تداوم جریان چیست و چه اهمیتی دارد؟

منحنی تداوم جریان نشان می‌دهد که در چند روز از سال یک مقدار مشخص دبی در یک ایستگاه آب‌سنجی حاصل می‌شود. این داده‌ها به مهندسان کمک می‌کند تا تجهیزات نیروگاه را بر اساس دبی‌های قابل اطمینان در طول سال انتخاب کنند.

منبع: powerquality.blog