برق‌آبی

نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک

(Small hydroelectric power plants)

1. معرفی

با توجه به محدودیت منابع سوخت‌های فسیلی و اثرات مخرب زیست‌محیطی آن‌ها و نیز با توجه به افزایش جمعیت در کره‌ی زمین و نیاز روزافزون بشر به انرژی مخصوصاً انرژی الکتریکی، تمایل به استفاده از انرژی‌های پاک در تولید برق افزایش‌یافته است. از میان منابع انرژی تجدیدشونده، استفاده از انرژی منابع آبی جهت راه‌اندازی نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک و میکرو به سبب مزایای فراوانی که نسبت به سایر نیروگاه‌ها دارد، می‌تواند برحسب موقعیت و شرایط منطقه، منبع تولید برق گردد. انرژی برق‌آبی يا هیدروپاور اصطلاحی است که به انرژی الکتريکی تولیدی از نیروی آب اطلاق می‌شود. در حال حاضر هیدرو الکتریسیته چیزی در حدود 30٪ از کل انرژی الکتريکی تولیدی جهان را پوشش می‌دهد. نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک عموماً در محل‌های با پتانسیل هیدرولیکی کم احداث می‌شوند، نظیر:

• آبشارها
• آب‌های ورودی و خروجی از آبگیر سدها، کانال خروجی سدها، شیرخانه سدها و…
• مسیر خطوط انتقال آب
• مسیر رودخانه‌ها
• کانال‌های آبیاری و زهکشی
• ایستگاه‌های پمپاژ آب و تصفیه‌خانه‌های آب شرب
• چاه‌ها و مراکز تفریحی و استخرهای پرورش ماهی

نمونه ديگر نیروگاه‌های برق‌آبی که از پتانسیل بالايی جهت رشد و توسعه در کشور برخوردار است بازيافت انرژی پتانسیل آب در مسیر خطوط و کانال‌های انتقال آب می‌باشد. به‌واسطه این‌که منابع تأمین آب به لحاظ جغرافیايی در بالادست نسبت به محل مصرف واقع‌شده‌اند، آب ورودی به مخازن در شبکه انتقال دارای پتانسیل بالايی می‌باشد که تنظیم میزان دبی ورودی به مخازن و جلوگیری از فرسايش و خرابی سازه‌ای مخازن ضروری می‌باشد. جهت رفع اين مشکل در حال حاضر از شیرهای فشارشکن جهت کنترل و تنظیم میزان دبی آب ورودی مخازن استفاده می‌شود که بسته به سايز شیر، دارای هزينه بالايی هستند، در ضمن انرژی پتانسیل آب در اين شیرها تلف‌شده و به گرما تبديل می‌شود.

2. ظرفیت تولید نيروگاه‌های برق‌آبی کوچک

نیروگاه‌های برق‌آبی بر اساس ظرفیت تولید و نصب نیروگاه به دسته‌های زیر تقسیم‌بندی می‌شود:

• نیروگاه برق‌آبی بزرگ: بیشتر از ۱۰۰ مگاوات
• نیروگاه برق‌آبی متوسط: بین ۱۵ تا ۱۰۰ مگاوات
• نیروگاه برق‌آبی کوچک: بین ۱ تا ۱۵ مگاوات
• نیروگاه برق‌آبی مینی: بین ۱۰۰ کیلووات تا ۱ مگاوات
• نیروگاه برق‌آبی میکرو: بین ۵ کیلووات تا ۱۰۰ کیلووات
• نیروگاه برق‌آبی پیکو: بین ۳۰۰ وات تا ۵ کیلووات

3. انواع میکرو توربین‌های مورد استفاده

• توربین پلتون

یک توربین ضربه‌ای است که بر اثر برخورد جت آب از نازل‌ها به روتور، به حرکت در می‌آید.

محدوده سرعت مشخصه این نوع توربین، به گونه‌ای است که در هدهای بالا و دبی‌های پایین عملکرد مناسبی خواهد داشت. این ماشین آبی می‌تواند در محدوده دبی‌های 0.005 تا 0.1 مترمکعب و برای هدهای 50 تا 200 متر مفید باشد.

• توربین محوری

یک توربین عکس‌العملی است که بر اثر تغییر فشار سیال در روتور، به حرکت در می‌آید.

محدوده سرعت مشخصه این نوع توربین، به گونه‌ای است که در هدهای پایین و دبی‌های بالا عملکرد مناسبی خواهد داشت. این ماشین آبی می تواند در محدوده دبی‌های 0.35 تا 0.6 مترمکعب و برای هدهای 3 تا 10 متر مفید باشد.

• توربین بانکی (جريان متقاطع)

یک توربین ضربه‌ای است که بر اثر ورود جت آب به آن، به حرکت در می‌آید. محدوده سرعت مشخصه این نوع توربین، بازه به نسبت بزرگی از هدها و دبی‌های مختلف را شامل می‌شود و با توربین‌های دیگر همپوشانی دارد بخصوص توربین فرانسیس.

4. تعرفه های نیروگاه برق آبی کوچک

امروزه جهت کاهش استفاده از انرژی‌های فسیلی و به‌تبع آن کاهش گازهای گلخانه‌ای استفاده از انرژی‌های تجدید پذیر و پاک، روند رو به رشد بسیاری داشته است تا جایی که یکی از افتخارات دولت‌ها در تأمین برق ۱۰۰ درصدی مشترکین از این نوع انرژی‌ها به شمار می‌آید.

بر همین اساس در ایران جهت تحقق اصل ۴۴ قانون اساسی، صیانت از منابع انرژی فسیلی، محافظت از محیط‌زیست، تنوع‌بخشی به منابع انرژی و پدافند غیرعامل، کمک به بخش خصوصی جهت احداث این نیروگاه‌ها؛ سیاست خرید تضمینی ۲۰ ساله برق در رأس برنامه‌های تأمین انرژی برق قرارگرفته است.

همچنین با عنایت به پتانسیل  بالای استحصال انرژی برق آبی در بیشتر نقاط ایران به واسطه وجود خطوط انتقال گسترده آب، احداث نیروگاه‌های برق آبی کوچک توجه بیشتری رابه خود معطوف داشته و سرمایه‌گذاران علاقه بیشتری برای سرمایه‌گذاری در این نوع از انرژی‌های تجدیدپذیر از خود نشان داده‌اند. این نوع نیروگاه‌ها با توجه به دسته‌بندی ظرفیت با نرخ‌های متفاوت خریداری می‌شود که در زیر نیز شرح مختصری داده می‌شود.

در ادامه شرح خدمات مطالعات امکان سنجی احداث نیروگاه برق آبی کوچک تقدیم می گردد.

شرح خدمات مطالعات امکان سنجی احداث نیروگاه برق آبی کوچک

1. بررسی ادبیات فنی و مبانی کار
   • ادبیات و مبانی کار و تعاریف لازم
   • مقایسه تطبیقی با سایر کشورها و بررسی تجربیات برتر داخلی و خارجی در زمینه مشابه (در صورت وجود)
   • بررسی قوانین و مقررات داخلی لازم جهت اجرایی شدن طرح و تدوین نتایج قابل انتظار پس از اجرا
2. اخذ اطلاعات و مشخصات شبکه های آب و برق
   • اخذ اطلاعات GISسدهای مخزنی و خطوط انتقال آب
   • اخذ اطلاعات GISخطوط فشار متوسط و پست های فوق توزیع برق
   • اخذ نقشه های Background، توپوگرافی و …
   • اخذ اطلاعات راه های دسترسی
   • اخذ اطلاعات توصیفی هد آب در خطوط انتقال به صورت سالانه، فصلی، ماهانه و ساعتی
   • اخذ اطلاعات توصیفی دبی آب در خطوط انتقال به صورت سالانه، فصلی، ماهانه و ساعتی
3. مطالعات فنی
   • تعیین نقاط با پتانسیل مناسب جهت احداث نیروگاه برق آبی کوچک
   • محاسبه میزان توان تولیدی
   • محاسبه میزان انرژی تولیدی سالانه
   • محاسبه میزان انرژی تولیدی براساس ضرائب ساعتی
   • جمع آوری اطلاعات و انتخاب مربوط به تکنولوژی تجهیزات اصلی نیروگاه برق آبی کوچک
     • جمع آوری اطلاعات تکنولوژی توربین (پمپ معکوس)
     • جمع آوری اطلاعات ژنراتور
     • جمع آوری اطلاعات تکنولوژی سیستم کنترل
     • انتخاب تجهیزات مناسب جهت ساختگاه های انتخابی
   • تهیه گزارش در خصوص برتری فناوری مورد استفاده در طرح و زمینه انتقال فناوری و بومی سازی
4. مطالعات مالی
   • تهيه اطلاعات لازم جهت تدوين مدل مالي
   • بررسي و تدوين امكان‌پذيري اجراي مالي طرح در جهت بازپرداخت از محل درآمد حاصله و محصولات حاصل از اجرا
   • تهيه مدل سرمايه گذاري و NPV طرح
   • تهيه جدول دريافت و پرداخت در طول طرح
   • تهيه جداول مربوط به تعهدات دولت
   • تهيه مدل مالي يارانه صرفه جويي شده و بلاعوض طرح
   • جمع‌بندي و ارائه گزارش طرح مطالعات فنی اقتصادی براساس توابع هدف مختلف
   • تهیه بسته های سرمایه گذاری جهت ارائه به سرمایه گذار
   • تهیه روال حقوق واگذاری طرح به سرمایه گذاران بالقوه