Hidrológiai Közlöny 1963 (43. évfolyam)

4. szám - Laczkó Ágnes–Starasolszky Ödön: Csúcsenergiatermelési kísérletek a tiszalöki vízerőműnél

•310 Hidrológiai Közlöny 1963. 4. sz. HIDRAULIKA Csúcseaergiatermelési kísérletek a tiszalöki vízerőműnél LACZKÓ ÁGNES* — STABOSOLSZKY ÖDÖN* A csúcsenergia termeléssel kapcsolatos fogalmak A villamos energiafogyasztásban éves és napos viszonylatban egyaránt egyenlőtlenségek lépnek fel. Az átlagos, illetve közepes fogyasztáshoz képest bizonyos időpontokban az átlagos fogyasztást messze meghaladó, ún. csúcsigények jelentkeznek. Az erőműrendszert a csúcsenergiatermelés érdekében ezért az átlagos fogyasztást — megfelelő tartalékokkal kényelmesen — ellátó áramforrásokon felül gazdaságtalan, esnpán rövid időszakokra kihasznált erőművekkel kell kiegészíteni, vagy ha egy országon belül nem sikerül a csúcsenergiatermelést megoldani, külföldről, energiában gazdagabb országokból kell áramot beszerezni. Mivel a csúcs idején a legkevésbé és egyenlőtlenül kihasznált, legrosszabb hatásfokú gépek termelik a többlet villamos energiát, nyilvánvaló, hogy ha különbséget teszünk a különböző időpontokban termelt villamos energia árában, akkor a csúcsenergia jóval drágább (2—3 sőt négyszeres értékű). Hazai viszonyok között, midőn az 1400 MW nagyságú maximális teljesítményigény egy részét import áramból fedezzük, helyes, ha a csúcsenergia értékelésénél az import árból indulunk ki. A vízerőművek a hőerőműveknél jóval kisebb üzemi költséggel termelik az elektromos energiát és gyorsan megindíthatok. Ezért a vegyes energiatermelésű rendszerben általában érdemes őket csúcsenergiatermelésre felhasználni. Mivel azonban — különösen a kisesésű folyami vízerőművek — gazdaságos kiépítési vízhozama jóval nagyobb a legkisebb vízhozamnál, teljesen egyenletes terhelés esetén a vízerőmű az idény jó részében a legnagyobb teljesítménynél kisebb mennyiségű áramot termel. Kisesésű folyami erőműveknél a természetes kis vízhozam a legnagyobb vízlépcsőt állítja elő, tehát ha nagy esésnél nagyobb vízhozamot lehet lebocsátani, ez nagyobb teljesítményt is szolgáltat, mint midőn a természetes vízhozam a hozzá tartozó magasabb alvízzei folyik le. Vagyis kedvező esetben a tervezett legnagyobb teljesítmény megnövelhető. A nehézségek, illetve a tisztázatlan kérdések akkor jelentkeznek, amikor csúcsidőszakban a vízerőművektől a természetes vízhozamtól függetlenül nagyobb, esetleg az elérhető maximális teljesítményt várjuk. Mivel kisesésű vízerőműveknél a csúcsenergiatermelés csak így jelent eltérést a normális üzemtől, a továbbiakban a folyami vízerőművek csúcsenergiatermelésre való felhasználása keretében mindig erre az esetre gondolunk, vagyis feltételezzük, hogy: 1. Az erőmű kiépítési vízhozama a vízfolyás legkisebb vízhozamánál nagyobb ; * Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Intézet, Budapest. 2. Az erőmű feletti mederszakaszon tárolt víz rövid ideig (néhány óráig) tartó csúcsok kiegyenlítésére alkalmas ; 3. Magányos (vagy legalábbis magányosként kezelhető) folyami erőműről és nem erőmű soro zatról van szó. A fentiek alapján a továbbiakban folyami vízerőműveknél csúcsenergiatermelésen csupán ezt a leszűkített fogalomkört, vagyis annak az energiamennyiségnek az előállítását értjük, amelyet az éppen érkező természetes vízhozamnál nagyobb vízhozamoknak a csúcs néhány órás ideje alatti lebocsátása révén termelhetünk. A folyami vízerőművek csúcsenergiatermelésre való felhasználásánál fellépő jelenségek és a bennük szereplő tényezők A csúcsenergiatermelés során a folyómederben a vízmozgás nem permanens. Ennek következtében : a) A csúcs kezdetekor a turbinákat teljesen vagy részben nyitják. A felvíz terében a leszívás nagysága elsősorban a csúcs időtartamától és az érkező természetes, valamint a csúcsvízhozam arányától függ. A leszívás az erőműtől a duzzasztótérben felfelé halad. A leszívás terjedési sebessége az erőműnél kialakidó leszívástól és a mederszakasz hidraulikai sajátságaitól (esés, érdesség, hidraulikus sugár stb.) függ. A csúcsüzem végeztével az erőmű az érkező természetes vízhozamnál kevesebbet bocsát át. Az átállás sebességének függvényében a vízszín az erőműnél hirtelen megemelkedik. Hirtelen leállásnál lökéshullám áll elő. A hirtelen hullám azonban elcsendesedik és elsősorban a pótlás alatti vízhozam és a természetes vízhozam viszonyától függő ütemben a felvíz árad, egészen míg el nem éri az üzemvízszintet, amikor az erőmű visszaállhat a természetes vízhozamnak megfelelő normális üzemre. Az áradás a duzzasztótérben fokozatosan terjed és az egész duzzasztótérben visszaáll az eredeti természetes vízhozamhoz tartozó felszíngörbe. A csúcsüzem ideje alatt tehát egy negatív, ellentétes hullámot, a vízpótlásnál pedig egy pozitív ellentétes és egy pozitív azonos hullám összetételéből származó hullámot hozunk létre. b) Az alvíz térben a vízszínváltozások általában ellentétesek a felvízben bekövetkezőkkel, mivel azonban itt nem duzzasztott víztérben alakulnak ki, sokkal hevesebbek és jellegzetesebbek. A csúcs kezdetekor egy pozitív azonos hullám indul el, az alvíz emelkedni kezd. Az áradás hevessége a turbinák felfutási idejétől és a csúcs, valamint a természetes vízhozam viszonyától függ. Az áradás elképzelhető legmagasabb tetőző-