2.1.4.1 Giới thiệu chung
Thủy điện dòng suối là nguồn điện được lấy từ năng lượng từ các dòng chảy của những dòng suối nhỏ có độ dốc thích hợp. Điện năng lấy từ nước có thể được khai thác bằng nhiều cách khác nhau, bằng cách xây dựng một đập trên một cửa sông và xả nước một cách kiểm soát thông qua một turbine. Đây là một công nghệ đã được sử dụng từ rất lâu trên thế giới. Thủy điện nói chung có thể khai thác với nhiều quy mo lớn nhỏ khác nhau. Trong thực tế có thể phân loại thủy điện theo quy mô công suất.
- Thủy điện lớn, từ 100 MW trở lên thuộc hệ thống quốc gia; - Thủy điện vừa, 15-100 MW thường được hòa lưới khu vực;
- Thủy điện nhỏ, 1-15 MW có thể hòa lưới phân tán, nhưng dưới 1MW thường đứng một mình hoặc hòa lưới phân tán (địa phương);
- Vi thủy điện, từ 5kW lên đến 100 kW; thường được cung cấp năng lượng cho một nhỏ cộng đồng hay ngành công nghiệp nông thôn vùng sâu vùng xa không có điện lưới.
- Pico-thủy điện từ một vài trăm W đến 5kW, sử dụng các hộ gia đình;
Thủy điện nhỏ là sự khai thác quy mô nhỏ của năng lượng từ dòng chảy của nước. Ví dụ: khai thác thủy năng từ một con sông địa phương để cấp năng lượng cho một nhà máy sản xuất nhỏ hoặc một địa phương, hay một cộng đồng dân cư nhỏ mà ở đấy lưới điện quốc gia không vươn tới được. Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài chỉ đề cập đến loại thủy điện nhỏ dòng suối.
Trong vài thập kỷ qua, đã có một nhận thức ngày càng cao ở các nước đang phát triển. Các dự án thủy điện nhỏ có một vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế ở các khu vực nông thôn, đặc biệt là miền núi. Các dự án thủy điện nhỏ có thể cung cấp năng lượng cho công nghiệp, nông nghiệp. Điện năng được sản xuất thông qua một hệ thống cơ học trực tiếp bằng các khớp nối của turbine, turbine quay và phát ra điện.
Điện năng từ thủy điện dòng suối này có thể được lấy dưới dạng:
- Trực tiếp đến các hộ tiêu thụ điện thông qua một hệ thống phân phối điện nhỏ. - Có thể được sử dụng cho nạp ắc quy của khách hàng mang đến hệ thống này là phổ biến tại các nơi mà không có khả năng xây dựng mạng điện phân phối do điều kiện địa lý tự nhiên hoặc xa điện lưới quốc gia.
Điều kiện thích hợp để đặt một nhà máy thủy điện nhỏ là những nơi có sông suối chảy quanh năm, khu vực đồi núi, hình 2.13.
Hình 2. 13 Một số hình ảnh về nhà máy thuỷ điện kênh dẫn
2.1.4.2 Nguyên lý hoạt động của thủy điện kênh dẫn
Đối với các nhà máy thủy điện lớn, thủy năng (TN) được tập trung trên những dòng chảy (sông) lớn. Trong khi đó, thủy điện dòng suối lại khai thác từ nhiều dạng thái thủy năng khác nhau từ các dòng chảy nhỏ, suối như mô tả trên hình 2.14.
Hình 2. 14 Mô hình nhà máy thuỷ điện kênh dẫn
Các trạm thủy điện dòng suối không có yêu cầu cao về công trình thủy công như đập chắn, hồ chứa, bể xả, khả năng điều tiết mức nước. Nước từ thượng lưu qua kênh dẫn hoặc đường ống tới hệ thống turbine-máy phát điện, biến đổi thủy năng thành điện năng. Các trạm thủy điện công suất nhỏ (loại mini) có thể không có đập chắn mà lợi dụng những dòng kênh thủy lợi.
2.1.4.3 Tính toán kỹ thuật
Đối với thuỷ điện kênh dẫn, công suất được tính toán theo công thức kinh điển như sau:
P = 9,81ρηQH (2.5)
Trong đó:
- P là công suất (kW)
- Q là lưu lượng dòng chảy (m /s). - H là độ chênh cột nước (m). - ρ là tỷ trọng của nước (kg/m ). - η là hiệu suất truyền động
Bảng 2. 1 Quan hệ công suất theo lưu lượng, chiều cao cột nước
Công suất P (W) Chiều cao H (m) Lưu lượng Q (l/s)
10 3-5 2 300 4-7 3 500 3-5 8 600 3-5 10 800 3-5 15 1000 4-6 20 1200 4-6 25 3 3