Obnovljivi izvori energije: Male hidroelektrane iz ugla hidromašinskog inženjerstva

Aktuelna energetska kriza potvrdila je stavove stručne javnosti da se svet ne može oslanjati samo na fosilna goriva i podstakla vodeće industrijske zemlje da ubrzaju proces energetske tranzicije ka “održivim izvorima energije”. Reč je o ekološki čistoj energiji, čija proizvodnja najmanje zagađuje životnu sredinu i čije zalihe nisu ograničene, što državama obezbeđuje energetsku nezavisnost.

Osim energije sunca, vetro energije, geotermalne energije i energije biomase, najzastupljeniji obnovljivi izvor u svetu je hidroenergija, odnosno, energija vode. Poslednjih godina je aktuelizovano pitanje izgradnje malih hidroelektrana (MHE). Međutim, ovo pitanje je podelilo stručnu i širu javnost, ne samo oko njihovog uticaja na životnu sredinu, nego i oko toga koliko električne energije je moguće dobiti iz njih.

Čini se da brojne rasprave “za i protiv” malih hidroelektrana nisu dale konkretne odgovore na suštinska pitanja kako one zapravo funkcionišu, koja je njihova višenamenska uloga u integralnom upravljanju vodama i kakav je zaista njihov uticaj na okolinu. Odgovore na ova i druga aktuelna pitanja u vezi sa MHE možete pronaći u knjizi “Obnovljivi izvori energije – male hidroelektrane”, dr Ivana Božića, profesora Katedre za hidraulične mašine i energetske sisteme Mašinskog fakulteta u Beogradu.

Govoreći o razlozima koji su ga motivisali da napiše jednu ovakvu knjigu u trenutku kada u društvu vladaju oprečna mišljenja o energetskom značaju MHE, prof. Božić navodi potrebu da se šira javnost informiše i edukuje, ali i da se kritički sagledaju svi aspekti i definišu mere koje treba ispoštovati pri projektovanju i eksploataciji malih hidropostrojenja.

Iako u domaćoj udžbeničkoj i stručnoj literaturi već postoje knjige o malim hidroelektranama, potreba za stalnim ažuriranjem propisa, standarda, podataka i inovacija, kao i nedostatak pojedinih tematskih celina iz oblasti hidromašinskog inženjerstva, ukazala su na neophodnost da se sačini baš ovakav pisani materijal.

Prof. Božović je uveren da se malim hidroelektranama može postići cilj višenamenskog iskorišćenja malih vodotoka zasnovan na načelima održivog razvoja i očuvanja životne sredine.

– Ti ciljevi se mogu ostvariti jedino uz poštovanje i stalnu proveru svih standardima definisanih, zakonima propisanih, društveno i ekološki prihvatljivih, tehnički ostvarivih i ekonomski racionalnih uslova za izgradnju i eksploataciju savremene male hidroelektrane. S druge strane, višedecenijska iskustva u ovoj oblasti daju dovoljno informacija za efikasnije donošenje odluka o određenim tehničkim i konceptualnim rešenjima u primeni male hidroenergetike i zaobilaženje stranputica, propusta u projektovanju i posledičnih uticaja na životnu sredinu – ističe prof. Božić.

Ukupni svetski hidropotencijal kontinentalnih vodotokova koji se može energetski iskoristiti eksploatacijom MHE do 10 MW procenjen je na preko 230 GW. Iskorišćeno je tek nešto više od trećine, tako da se u perspektivi može iskoristiti još preko 150 GW.

– Naravno, ne može svaki vodotok da se koristiti u energetske svrhe, ali isto tako ne može da se osporava ni savremen pristup u razmatranju mogućnosti i analizi opravdanosti energetske upotrebe vodotoka. Specifičnost svakog vodotoka određuje se upravo njegovim dovoljnim izučavanjem, tako da višenamenska i sveobuhvatna istraživanja vodotoka dovode do konkretnih zaključaka i optimalnih odluka za svaki vodotok posebno, konkretnu lokaciju i predviđenu koncepciju MHE – navodi profesor.

S druge strane, sam koncept, dispozicija i veličina celokupnog hidroenergetskog objekta zavisi od brojnih faktora: lokacijskih uslova, terensko-topografskih mogućnosti, tipa postrojenja, eksploatacionih zahteva, obezbeđivanja vodoprivrednog minimuma i garantovanog ekološkog protoka i drugih faktora koji su specifični za svaku lokaciju i svaki vodotok. Drugim rečima, svaka MHE mora da se analizira i prilagođava uslovima na terenu, dostupnim protocima i primarnim zahtevima životne sredine, tako da opšti kriterujum za određivanje instalisanih parametara ne postoji i svaka MHE je rezultat višekriterijumske optimizacije viševarijantnih rešenja – podvlači prof. Božić.

Foto: Mašinski fakultet

– Jedno od osnovnih načela primene MHE je korišćenje samo onog dela vode vodotoka koji je pravilnim planiranjem i projektovanjem predodređen za hidroenergetske potrebe uz obavezu očuvanja njenog kvaliteta. Najčešći vid iskorišćenja hidropotencijala ostvaruje se zahvatanjem, skretanjem i odvođenjem dela vode iz vodotoka, tj. delimičnom derivacijom. Vekovima je derivacioni pristup primenjivan za potrebe vodenica, kada je samo deo vode iz potoka i rečica u brdsko-planinskim područjima zahvatan i preusmeravan na vodeničke točkove, a zatim vraćan u svoj prirodan tok. Takav koncept se mora primenjivati i za savremene MHE – ističe autor.

Takođe, dodaje, savremeni trend male hidroenergetike prepoznaje potencijal i mogućnosti iskorišćenja kapaciteta već izgrađenih vodoprivrednih objekata i postrojenja koji prevashodno nisu namenjeni za hidroenergetsku upotrebu, ali pod uslovom da se ni na koji način ne ugrožava njihova osnovna namena i eksploatacija. Prilagođavajući i nadograđujući postojeće vodovodne sisteme, postrojenja za preradu otpadnih voda i sisteme za navodnjavanje, moguće je ostvariti proizvodnju električne energije i nadomestiti deo sopstvene potrošnje tih sistema bez značajnijih građevinskih radova i velikih investicionih ulaganja.

Koncipirajući knjigu, autor je posebnu pažnju posvetio savremenim hidrauličnim turbinama i hidromašinskoj opremi koja se ugrađuje u mala i mini hidroenergetska postrojenja, prelaznim režimima i zaštiti hidroenergetskih postrojenja od hidroudara, kao i merenjima garantovanih energetskih i ekoloških parametara.

– Osnovno inženjersko načelo hidroenergetike glasi: hidraulična turbina mora biti valjano izabrana, namenski projektovana, prilagođena specifičnostima MHE i optimalno i pouzdano korišćena u širokom eksploatacionom opsegu. Danas imamo primenu velikog broja tipova hidrauličnih turbina koje se međusobno razlikuju po principima funkcionisanja, konstruktivnim i energetskim karakteristikama, načinu održavanja i ceni, ali i prema ekološkoj prihvatljivosti. Bilo da je reč o neposrednom korišćenju vode vodotoka sa nikakvim ili minimalnim obimom građevinskih radova, ili da se u višeagregatnim MHE ugradnjom hidroagregata različitih energetskih parametara omogućava široki spektar kombinacija njihovog angažovanja, moguće je optimalno korišćenje energije vode – objašnjava prof. Božić.

On smatra da postojeće nedoumice oko MHE potiču od samog sliva i post festum spoznaje uticaja MHE na vodotoke i mikrolokacijske ekosisteme.

– U praksi, mali vodotoci su ili neistraženi ili nedovoljno ekološki istraženi, tako da se pri projektovanju i eksploataciji primenjuje princip opšte prihvaćenih načela, preporuka i kriterijuma, što nije uvek opravdano i sprovodivo – kaže prof. Božić.

S tim u vezi dodaje da je veoma važno da se pre projektovanja i izgradnje svake pojedinačne MHE jasno definiše njihov mogući uticaj na životnu sredinu.

– To zahteva multidisiplinarni pristup i ekspertizu raznih ekoloških diciplina – ekohidrologija, hidroekologija, fitoekologija, zooekologija, ekologija čoveka i drugo. Praćenjem bioloških, hidromorfoloških, fizičko-hemijskih i hemijskih elemenata kvaliteta procenjuje se ekološki status (struktura i funkcionisanje akvatičnog ekosistema) i ekološki potencijal (status značajno izmenjene vode) vodotoka. Stoga su ekolozi jedini kvalifikovani i kompetentni da definišu uslove pri kojima se MHE može projektovati, izgraditi i eksploatisati. Jasno definisani ekološki zahtevi su obavezujući za inženjere svih struka – naglašava autor.

Knjiga “Obnovljivi izvori energije – male hidroelektrane” je prvenstveno namenjena studentima master studija Mašinskog fakulteta, kao i studentima drugih tehničkih fakulteta koji u okviru svojih studijskih programa izučavaju razne obnovljive izvore energije i posebno male hidroelektrane. Celokupan tiraž je visokokvalitetno štampan, a sadržaj knjige može da posluži i inženjerima koji se u svom radu susreću sa projektovanjem i eksploatacijom različitih tipova malih hidroelektrana.

Izvor: Mašinski fakultet