Pequenas centrais hidrelétricas geralmente são executadas em esquemas. O exemplo mais conhecido na Europa central seria provavelmente um moinho tradicional. Na maioria dos países onde a energia hidráulica é usada, os moinhos foram o primeiro uso. Originalmente, a roda d’água conduzia diretamente as mós. As usinas modernas de micro-hidrelétricas (MHP) usam turbinas em vez de rodas d’água e alimentam principalmente um gerador para produzir eletricidade. Mas nos casos em que o maquinário pode ser usado e instalado próximo à turbina, os sistemas de acionamento direto apresentam algumas vantagens. Tais sistemas são puramente mecânicos e, portanto, extremamente robustos. Na verdade, não existe uma tecnologia abrangente para conduzir máquinas sem motores de combustão.
As categorias de pequenas hidrelétricas são tomadas principalmente pelo tamanho da potência de saída. No entanto, o limite superior da potência de um local é determinado pelas condições locais, como quantidade de água corrente e diferença de altura.
Água em Watts
Para determinar o potencial de potência da água que flui em um rio ou córrego, é necessário determinar tanto a vazão da água quanto a altura pela qual a água pode cair. A vazão é a quantidade de água que passa por um ponto em um determinado tempo. As unidades típicas de vazão são litros por segundo ou metros cúbicos por segundo. A altura manométrica é a altura vertical, em metros, desde a turbina até o ponto onde a água entra na tubulação de aspiração ou conduto forçado, ao pesquisar sobre micro usina hidreletrica preço
A potência potencial pode ser calculada como: P = g * Q * H * f eff
Exemplo: Um local com uma altura manométrica de 10 metros, vazão de 300 litros/s (= 0,3 m 3 /s) terá uma potência potencial de 15 kW de eletricidade:
10m/s 2 * 0,3m 3 /s * 10m * 0,5 = 15m 5 /s 3= 15m 5 /s 3 * 1.000 kg/m 3 (densidade da água)
= 15.000 J/s
= 15.000 W
= 15kW
Potência em kW (P); Caudal em m 3 /s (Q); Cabeça em m (H); Constante de gravidade = 9,81 m/s2 ( g); Fator de eficiência (f eff ) => 0,4 - 0,7 *
* Turbinas hidráulicas pequenas raramente têm eficiência superior a 80%. A eficiência dos geradores de ~ 90% e a energia também serão perdidas na tubulação que transporta a água para a turbina, devido às perdas por atrito. Um guia aproximado usado para pequenos sistemas de alguns kW é considerar a eficiência geral de aproximadamente 50%. Assim, o poder teórico deve ser multiplicado por 0,50 para uma figura mais realista
Se uma máquina for operada em condições diferentes de carga total ou vazão total, outras ineficiências significativas devem ser consideradas. As características de fluxo parcial e carga parcial do equipamento precisam ser conhecidas para avaliar o desempenho nessas condições. É sempre preferível operar todos os equipamentos nas condições de vazão e carga nominais do projeto, mas nem sempre é prático ou possível onde o fluxo do rio flutua ao longo do ano ou onde os padrões de carga diária variam consideravelmente.
Dependendo dos requisitos de uso final da energia gerada, a saída do eixo da turbina pode ser usada diretamente como energia mecânica ou a turbina pode ser conectada a um gerador elétrico para produzir eletricidade. Para muitas aplicações industriais rurais, a potência do eixo é adequada
(para processamento de alimentos, como moagem ou extração de óleo, serraria, oficina de carpintaria, equipamentos de mineração de pequena escala, etc.), mas muitas aplicações exigem conversão para energia elétrica. Para aplicações domésticas, a eletricidade é preferida.
Isso pode ser fornecido:
- diretamente para a casa através de um pequeno sistema de distribuição elétrica ou,
- pode ser fornecido por meio de baterias que são devolvidas periodicamente à casa de força para recarga – este sistema é comum onde o custo da eletrificação direta é proibitivo devido à dispersão da habitação (e, portanto, um sistema de distribuição caro),
Quando um gerador é usado, a eletricidade de corrente alternada (CA) é normalmente produzida. A energia monofásica é satisfatória em pequenas instalações até 20kW, mas além disso, a energia trifásica é utilizada para reduzir as perdas de transmissão e ser adequada para motores elétricos maiores. Uma fonte de alimentação CA deve ser mantida a 50 ou 60 ciclos/segundo constantes para a operação confiável de qualquer equipamento elétrico usando a fonte. Esta frequência é determinada pela velocidade da turbina que deve ser regulada com muita precisão.
Condições Adequadas para Micro-Hidrelétrica
As melhores áreas geográficas para a exploração de pequenas hidroelétricas são aquelas onde há rios íngremes que fluem durante todo o ano, por exemplo, as áreas montanhosas de países com alta pluviosidade durante todo o ano, ou as grandes cadeias montanhosas e seus sopés, como os Andes e o Himalaia. Ilhas com climas marinhos úmidos, como as ilhas do Caribe, Filipinas e Indonésia também são adequadas. Turbinas de baixa queda foram desenvolvidas para exploração em pequena escala de rios onde há uma pequena queda, mas fluxo suficiente para fornecer energia adequada.
Para avaliar a adequação de um local potencial, a hidrologia do local precisa ser conhecida e um levantamento do local realizado, para determinar o fluxo real e os dados de queda. As informações hidrológicas podem ser obtidas no departamento de meteorologia ou irrigação normalmente administrado pelo governo nacional. Esses dados fornecem uma boa imagem geral dos padrões anuais de chuva e prováveis flutuações na precipitação e, portanto, nos padrões de fluxo. O levantamento do local fornece informações mais detalhadas das condições do local para permitir que o cálculo de energia seja feito e o trabalho de projeto seja iniciado. Os dados de vazão devem ser coletados durante um período de pelo menos um ano inteiro, sempre que possível, de modo a verificar a flutuação da vazão do rio ao longo das várias estações. Existem muitos métodos para realizar medições de vazão e altura manométrica e estes podem ser encontrados nos textos relevantes.
Leave a Reply