Megavati sa Đerdapa, inženjer Nikolić objašnjava kako Kaplanove turbine prave struju

Potrebe za strujom višestruko su narasle pa se od izvoznika Srbija pretvorila i u svakodnevnog uvoznika veoma skupe struje. Oko tri četvrtine struje dobija se iz uglja uz veliku emisiju ugljen-dioksida, koja se mora smanjiti na nulu u narednih nekoliko decenija.

Energetska kriza trese svet, svi su naelektrisani kao čestice u električnom polju. Priča se o ceni struje, a malo je onih koji znaju kako zapravo nastaje, šta utiče na njenu proizvodnju i na kom principu radi hidroelektrana.

Definicija glasi: hidroelektrana je električno postrojenje za proizvodnju električne energije sa pogonom na vodu. Tekuća voda obrće svojom kinetičkom energijom hidrauličnu turbinu, koja je povezana sa električnom mašinom – generatorom električne energije.

Ovaj vid elektrana se gradi na mestima gde postoji dovoljno tekuće vode u smislu količine i visinske razlike. Snaga hidroelektrane je srazmerna količini vode i visinskoj razlici. Zato se biraju vodotoci sa velikim protokom vode ili planinske reke sa manjim tokom, ali velikim padovima.

Jedan kilovat-čas energije proizveden u hidroelektrani je znatno jeftiniji od onog u termoelektrani i ima manji negativni uticaj na životnu okolinu.

Međutim, količina proizvedene energije zavisi od količine dotoka vode i varira tokom godine. Ovo se smatra najvećim nedostatkom ovih elektrana uz činjenicu da akumulaciona jezera zauzimaju ogromna prostranstva najverovatnije plodnog zemljišta.

Da bismo razumeli kako se dobija struja iz vode, krenimo redom, prvo slova i brojke, dok ne stignemo do struje i kilovat-sati. O tome za RTS govori diplomirani inženjer elektrotehnike Petar Nikolić, zaposlen u HE "Đerdap 1", kao rukovodilac službe izvršenja. 

Kaplanova turbina – prečnik radnog kola 9,5 metara 

Hidroenergetski i plovidbeni sistem "Đerdap 1", izgrađen je na 943. kilometru Dunava od ušća u Crno more. Najveća hidrotehnička građevina na Dunavu, ukupne dužine 1.278 metara, potpuno je simetrična i projektovana tako da Srbija i Rumunija raspolažu istim delovima glavnog objekta.

Svaka strana raspolaže sa po jednom elektranom, brodskom prevodnicom i po sedam prelivnih polja od ukupno 14, koliko ih ima u zajedničkoj prelivnoj brani.

U elektrani je montirano ukupno šest hidroagregata, jedan nerevitalizovan snage od 171 megavata i pet revitalizovnih hidroagregata po 190 megavata, sa Kaplanovim turbinama, čiji prečnik radnog kola iznosi 9,5 metara. Do tada u svetu nisu građene turbine većeg prečnika.

U energetski kritičnim periodima (pri niskim vodostajima) elektrana radi tako da pokriva vrhove u dnevnom dijagramu opterećenja.

Obe elektrane su međusobno povezane tako da u slučaju potrebe agregati elektrane na srpskoj strani mogu isporučivati električnu energiju u mrežu na rumunskoj strani i obratno.

Proizvodnja zavisi od dotoka Dunava 

Inženjer elektrotehnike Petar Nikolić kaže da proizvodnja u HE "Đerdap 1" isključivo zavisi od dotoka Dunava, koji se neprekidno menja. S obzirom na to da je za najefikasnije iskorišćenje vodenog potencijala potrebno da pad vode, tj. razlika između nivoa vode uzvodno i nizvodno od elektrane, bude što veći, kota gornje vode se održava na najvišem dozvoljenom nivou.

"Dispečerske službe rumunske i srpske strane nezavisno jedna od druge prate vodostaje Dunava i značajnih pritoka uzvodno od hidroelektrane, na osnovu čega izračunavaju kubne metre vode koja dotiče i moguću proizvodnju električne energije za sutrašnji dan", napominje Nikolić.

U dogovorenom satu određenog dana, dispečerske službe obe strane razmenjuju svoje proračune da bi nakon usaglašavanja danas u 12 časova svaka strana prijavila svom nacionalnom dispečerskom centru moguću proizvodnju električne energije u naredna 24 časa. 

Dalje objašnjava da je cilj nacionalnog dispečera da preuzme celokupnu "ponuđenu" energiju i da je optimalno rasporedi u toku energetskog dana, uzimajući u obzir i podatke o procenjenim proizvodnjama koje je dobio od drugih elektrana u našem sistemu.

Budući da će se u narednom periodu povećati udeo električne energije koju proizvode solarne i vetro-elektrane, dispečeri će imati sve složeniji zadatak da u dnevne dijagrame proizvodnje i potrošnje "udenu" te nepredvidive izvore električne energije.

"Za dosadašnje 52 godine eksploatacije HE 'Đerdap 1' statistički godišnji dotok vode je ujednačen, a samim tim su i prosečne godišnje proizvodnje električne energije takođe ujednačene i kreću se oko 5.500 gigavat-časova godišnje, što čini oko 16 odsto proizvodnje električne energije EPS-a", podvukao je inženjer Nikolić.

Automatsko upravljanje elektranom

Činjenica je da su računari zauzeli značajnu ulogu u svim proizvodnim procesima pa i u proizvodnji električne energije.

Moćni softveri brzo obrađuju brojne informacije koje pristižu iz pogona i posredstvom izvršnih releja i druge pomoćne opreme, sprovode u delo upravljačke akcije.

Prema njegovim rečima, prilikom revitalizacije hidroagregata, ugrađeni su mnogi "pametni" uređaji koji međusobno komuniciraju, razmenjuju podatke i proračune, što osoblju elektrane olakšava nadgledanje svih važnih podsistema agregata.

Dovoljno je nekoliko klika mišem i pregled nekoliko ekrana na računarima da operator stekne potpuni uvid u stanje pobudnog sistema, turbinskog regulatora, rashladnog sistema i dr.

Sa kvalitetnim i pravovremenim informacijama čovek lakše i brže donosi ključne odluke vezane za upravljanje pogonom.

Pojedini procesi kao što je, na primer, automatsko pokretanje ili zaustavljanje agregata, sa npr. sekvencama automatskog pobuđivanja ili razbuđivanja mašine, potpuno su automatizovani i ne zahtevaju učešće čoveka.

Dešavaju li se greške, kako ih sprečiti

Pored samog hidroagregata, koji zajedno čine turbina i generator, za normalno odvijanje procesa proizvodnje električne energije, kako ističe Nikolić, neophodno je da u funkciji budu i brojni pomoćni uređaji i sistemi.

Na objektu postoji na stotine različitih uređaja kao što su elektromotori, pumpe, transformatori, kranovi, servomotori, prekidači, merni uređaji i dr. Brojni sistemi, kao što su sistemi za pripremu ulja i vazduha pod pritiskom, sistemi za drenažu vode, crpne stanice, trafo-stanice i dr. u pogonu su tokom cele godine.

Svi nabrojani elementi i sistemi u sebi sadrže delove i sklopove koji se habaju, stare i podložni su otkazu ili nastanku kvara.

Pogon se neprekidno nadgleda i prati, kako od strane automatskih uređaja tako i od ljudi, sa ciljem da se blagovremeno uoče nedostaci i da se planirano sprovedu popravke ili zamene određenih elementa.

Takođe, hidroelektrana je složen građevinski objekat koji zahteva neprekidno osmatranje i održavanje tog dela objekta.

"Neizbežno je da se u jednom ovako kompleksnom sistemu dešavaju kvarovi na pojedinim elementima ili čitavim sklopovima, koji za posledicu mogu ali i ne moraju da imaju havariju koja bi uticala na proces proizvodnje električne energije", kaže Nikolić.

Kad se naniže niz nepravilnosti 

Ukazuje da do većih havarija po pravilu ne dolazi zbog otkaza samo jednog elementa već je potrebno da se u datom vremenskom trenutku naniže niz nepravilnosti, od kojih je ponekad i ljudski faktor jedna od karika u nizu, koje će na kraju dovesti do većeg kvara ili havarije na opremi.

Napominje da se u pogonu događaju i kvarovi koje prouzrokuje jedan jedini element, često bez ikakve prethodne "najave".

Takva je, na primer, bila havarija generatorskog prekidača od pre par godina. U toku isključenja prekidača nastala je pukotina na zalemljenom spoju bakarne cevi i priključka na cilindru vazduha pod pritiskom zbog čega je cev ispala iz ležišta.

Time je proces isključenja prekidača zaustavljen u nepovoljnom trenutku što je rezultiralo tropolnim kratakim spojem na prekidaču.

Energija koja se oslobodila pri nastanku električnog luka u velikoj meri je oštetila prekidač i on je morao da se zameni sa rezervnim. Ispostavilo se da je "zamor" materijala jednog elementa koji vredi nekoliko hiljada dinara izazvao troškove reda desetak miliona dinara, objašnjava inženjer.

Svaki kvar, uočena neregularnost ili odstupanja od nominalnog režima rada opreme je ujedno i prilika da se otkriju "slaba" mesta, da se nauči nešto novo, da se izvuku pouke, donesu zaključci i preduzmu mere kako bi se mogućnost budućih havarija svela na minimum.

Kako je bilo na početku, a kako je danas – šta je izmenjeno

"Pre više od pedeset godina izgrađena je najveća hidroelektrana na Dunavu. Jedan od agregata, koji je u rad pušten daleke 1971. godine, i dalje proizvodi energiju sa opremom koja je stara više od pola veka. Ostalih pet agregata je obnovljeno i oni su započeli novi životni vek", rekao je Nikolić.

Prilikom revitalizacije novih agregata ugrađeno je na stotine tona nove mašinske i elektroopreme, položeni su kilometri kablova, sanirani su protočni delovi turbina, ugrađeni su savremeni sistemi upravljanja i zaštita i dr.

U svim poslovima na demontaži stare i ugradnji i ispitivanjima nove opreme učestvovali su radnici zaposleni u HE "Đerdap 1".

"Na taj način je ova generacija zaposlenih imala jedinstvenu priliku da svojim rukama spoji dva tehnološka veka. Ovim tempom sledeću revitalizaciju bi trebalo da sprovedu deca koja su u proseku rođena 2015. godine", zaključio je Nikolić.