Hong Kongeko Eskualde Administratibo Bereziko Gobernuaren Drainatze Zerbitzuen Sailak klima-aldaketa globala arintzen laguntzeko konpromisoa hartu du. Urteetan zehar, energia aurrezteko eta energia berriztagarriko instalazioak instalatu dira bere planta batzuetan. Hong Kongeko "Portuaren Arazketa Planaren II. A Fasea" ofizialki abian jarri zenean, Drainatze Zerbitzuen Sailak turbina hidrauliko bidezko energia sortzeko sistema bat instalatu du Stonecutters Islandeko Hondakin-uren Araztegian (Hong Kongeko hondakin-uren tratamendu-ahalmen handiena duen araztegian), hondakin-uren energia hidraulikoa erabiltzen duena turbina-sorgailua mugitzeko, eta ondoren plantako instalazioak erabiltzeko elektrizitatea sortzen duena. Artikulu honek sistema aurkezten du, proiektu garrantzitsuen ezarpenean aurkitutako erronkak, sistemaren diseinuaren eta eraikuntzaren kontuan hartu beharrekoak eta ezaugarriak, eta sistemaren funtzionamendu-errendimendua barne. Sistemak ez ditu elektrizitate-kostuak aurrezten laguntzen bakarrik, baita ura ere erabiltzen du karbono-isuriak murrizteko.
1 Proiektuaren aurkezpena
"Portuko Arazketa Planaren" bigarren A fasea Hong Kongeko Eskualde Administratibo Bereziko Gobernuak Victoria portuko uraren kalitatea hobetzeko gauzatutako eskala handiko plan bat da. Ofizialki 2015eko abenduan jarri zen martxan guztiz. Bere lan-eremuak honako hauek barne hartzen ditu: 21 km inguruko luzera eta lur azpian 163 m-ko sakonera duen hondakin-urak eraikitzea, uhartearen iparraldean eta hego-mendebaldean sortutako hondakin-urak Stonecutters uharteko hondakin-uren araztegira garraiatzeko, eta hondakin-uren araztegiaren tratamendu-ahalmena 245 × 105 m3/d-ra handitzea, 5,7 milioi herritar ingururi hondakin-uren tratamendu-zerbitzuak eskainiz. Lurzoruaren mugak direla eta, Stonecutters uharteko hondakin-uren araztegiak 46 sedimentazio-tang bikoitz multzo erabiltzen ditu hondakin-uren lehen tratamendu kimikoki hobetuarentzat, eta sedimentazio-tang multzo bikoitzak ardatz bertikal bat partekatuko dute (hau da, guztira 23 ardatz) araztutako hondakin-urak lurpeko drainatze-hodira bidaltzeko azken desinfekziorako, eta gero itsaso sakonera.
2 Ikerketa eta garapen goiztiar garrantzitsuak
Stonecutters Islandeko Hondakin-uren Araztegiak egunero tratatzen duen hondakin-ur kopuru handia eta bere sedimentazio-tangaren bi geruzako diseinu berezia kontuan hartuta, energia hidrauliko kopuru jakin bat eman dezake araztutako hondakin-urak isurtzen dituen bitartean, turbina-sorgailua mugitzeko eta elektrizitatea sortzeko. Ondoren, Drainatze Zerbitzuen Sailaren taldeak bideragarritasun-azterketa garrantzitsu bat egin zuen 2008an eta hainbat proba egin zituen landa-probatan. Aurretiazko azterketa horien emaitzek turbina-sorgailuak instalatzearen bideragarritasuna berresten dute.
Instalazio kokapena: sedimentazio-tangaren ardatzean; Uraren presio eraginkorra: 4,5~6 m (diseinu espezifikoa etorkizuneko funtzionamendu-baldintzen eta turbinaren kokapen zehatzaren araberakoa da); Emari-tartea: 1,1 ～ 1,25 m3/s; Irteerako potentzia maximoa: 45~50 kW; Ekipamendua eta materialak: Araztutako hondakin-urak oraindik korrosibotasun jakin bat duenez, hautatutako materialek eta lotutako ekipamenduek babes eta korrosioarekiko erresistentzia egokia izan behar dute.
Zentzu honetan, Drainatze Zerbitzuen Sailak bi sedimentazio-tangetarako lekua gorde du araztegiko bi hondakin-uren araztegian, "Portuko Arazketa Proiektua II. A Fasean" hedapen-proiektuan turbina-energia sortzeko sistema bat instalatzeko.
3 Sistemaren Diseinuaren Kontuan Hartzekoak eta Ezaugarriak
3.1 Sortutako potentzia eta ur-presio eraginkorra
Energia hidrodinamikoak sortutako energia elektrikoaren eta ur-presio eraginkorraren arteko erlazioa hau da: sortutako potentzia elektrikoa (kW) = [araztutako hondakin-uren dentsitatea ρ (kg/m3) × Ur-emaria Q (m3/s) × Ur-presio eraginkorra H (m) × Grabitate-konstantea g (9,807 m/s2)] ÷ 1000
× Sistemaren eraginkortasun orokorra (%). Ur-presio eraginkorra ardatzaren ur-maila maximo onargarriaren eta ondoko ardatzaren ur-mailaren arteko aldea da, ur korrontean.
Beste era batera esanda, zenbat eta handiagoa izan fluxu-abiadura eta ur-presio eraginkorra, orduan eta handiagoa izango da sortutako potentzia. Beraz, potentzia gehiago sortzeko, diseinu-helburuetako bat turbina-sistemak ur-fluxu-abiadura handiena eta ur-presio eraginkorra jasotzea ahalbidetzea da.
3.2 Sistemaren diseinuaren puntu nagusiak
Lehenik eta behin, diseinuari dagokionez, instalatutako turbina-sistema berriak ez du ahalik eta gehien eragin behar araztegiaren funtzionamendu normalean. Adibidez, sistemak babes-gailu egokiak izan behar ditu goiko sedimentazio-tangak araztutako hondakin-urak gainezka ez ditzan sistemaren kontrol okerragatik. Diseinuan zehaztutako funtzionamendu-parametroak: emaria 1,06 ～ 1,50m3/s, ur-presio eraginkorra 24 ～ 52kPa.
Gainera, sedimentazio-tangak araztutako hondakin-urrek oraindik substantzia korrosibo batzuk dituztelako, hala nola hidrogeno sulfuroa eta gatza, araztutako hondakin-urekin kontaktuan dauden turbina-sistemaren osagaien material guztiek korrosioarekiko erresistenteak izan behar dute (adibidez, hondakin-uren tratamendu-ekipoetan maiz erabiltzen diren altzairu herdoilgaitz duplex materialak), sistemaren iraunkortasuna hobetzeko eta mantentze-lanen kopurua murrizteko.
Energia-sistemaren diseinuari dagokionez, hondakin-uren turbinaren energia-sorkuntza ez denez guztiz egonkorra hainbat arrazoirengatik, energia-sorkuntza sistema osoa sarearekin paraleloan konektatuta dago energia-hornidura fidagarria mantentzeko. Sare-konexioa energia-enpresak eta Hong Kongeko Eskualde Administratibo Bereziko Gobernuaren Zerbitzu Elektriko eta Mekanika Sailak emandako sare-konexiorako jarraibide teknikoen arabera antolatuko da.
Hodien diseinuari dagokionez, dauden gune-murrizketez gain, sistemaren mantentze-lanen eta konponketen beharra ere kontuan hartzen da. Zentzu honetan, I+G proiektuan proposatutako dekantazio-tanga ardatzean turbina hidraulikoa instalatzeko jatorrizko plana aldatu da. Horren ordez, hondakin-ur araztuak ardatzetik eztarri baten bidez ateratzen dira eta turbina hidraulikora bidaltzen dira, eta horrek mantentze-lanen zailtasuna eta denbora asko murrizten ditu, eta hondakin-uren araztegiaren funtzionamendu normalean duen eragina murrizten du.
Sedimentazio-tangak noizean behin mantentze-lanak egiteko eseki behar denez, turbina-sistemaren eztarria lau sedimentazio-tang bikoitzeko multzoetako bi ardatzetara konektatuta dago. Bi sedimentazio-tang multzok funtzionatzeari uzten badiote ere, beste bi sedimentazio-tang multzoek ere araztutako ur zikinak eman ditzakete, turbina-sistema bultzatu eta elektrizitatea sortzen jarraitu. Horrez gain, 47/49 # sedimentazio-tangaren ardatzaren ondoan leku bat gorde da etorkizunean bigarren turbina hidraulikoaren energia sortzeko sistema instalatzeko, lau sedimentazio-tang multzoak normal funtzionatzen dutenean, bi turbina-energia sortzeko sistemek aldi berean energia sortu ahal izan dezaten, potentzia maximoa lortuz.
3.3 Turbina hidraulikoaren eta sorgailuaren hautaketa
Turbina hidraulikoa energia sortzeko sistema osoaren ekipamendu nagusia da. Turbinak, oro har, bi kategoriatan bana daitezke funtzionamendu-printzipioaren arabera: pultsu motakoa eta erreakzio motakoa. Bulkada motakoa da fluidoa abiadura handian turbina-palera jaurtitzen dela hainbat toberatik, eta gero sorgailua bultzatzen duela energia sortzeko. Erreakzio motakoa turbina-paletik igarotzen da fluidoaren bidez, eta ur-mailaren presioa erabiltzen du sorgailua bultzatzeko energia sortzeko. Diseinu honetan, araztutako hondakin-urak ur-presio baxua eman dezakeela kontuan hartuta, Kaplan turbina hautatzen da, erreakzio mota egokienetako bat, turbina honek eraginkortasun handia duelako ur-presio baxuan eta nahiko mehea delako, eta hori egokiagoa da guneko espazio mugaturako.
Sorgailuari dagokionez, abiadura konstanteko turbina hidrauliko batek bultzatutako iman iraunkorreko sorgailu sinkronoa hautatu da. Sorgailu honek sorgailu asinkronoak baino tentsio eta maiztasun egonkorragoak eman ditzake, beraz, energia-horniduraren kalitatea hobetu dezake, sare paraleloa erraztu eta mantentze-lan gutxiago behar du.
4 Eraikuntza eta Funtzionamendu Ezaugarriak
4.1 Sareta paraleloan antolatuta
Sare elektrikoaren konexioa energia-enpresak eta Hong Kongeko Eskualde Administratibo Bereziko Gobernuaren Zerbitzu Elektriko eta Mekanikoen Sailak emandako sare elektrikoaren konexiorako jarraibide teknikoen arabera egingo da. Jarraibideen arabera, energia berriztagarrien sorkuntza-sistemak uhartetzearen aurkako babes-funtzioa izan behar du, eta horrek automatikoki bereizi dezake dagokion energia berriztagarrien sorkuntza-sistema banaketa-sistematik sare elektrikoak edozein arrazoirengatik energia hornitzeari uzten dionean, energia berriztagarrien sorkuntza-sistemak banaketa-sistemari energia hornitzen jarraitu ez dezan, sarean edo banaketa-sisteman lan egiten duten ingeniaritza elektrikoko langileen segurtasuna bermatzeko.
Energia-horniduraren funtzionamendu sinkronoari dagokionez, energia berriztagarrien sorkuntza-sistema eta banaketa-sistema sinkronizatu daitezke tentsio-intentsitatea, fase-angelua edo maiztasun-diferentzia muga onargarrien barruan kontrolatzen direnean bakarrik.
4.2 Kontrola eta babesa
Turbina hidraulikoaren energia sortzeko sistema modu automatikoan edo eskuzkoan kontrola daiteke. Modu automatikoan, 47/49 # edo 51/53 # sedimentazio-tangaren ardatzak erabil daitezke energia hidraulikoaren iturri gisa, eta kontrol-sistemak kontrol-balbula desberdinak abiaraziko ditu lehenetsitako datuen arabera sedimentazio-tang egokiena hautatzeko, turbina hidraulikoaren energia sortzeko optimizatzeko. Gainera, kontrol-balbulak automatikoki doituko du goiko hondakin-uraren maila, sedimentazio-tangak araztutako hondakin-urak gainezka ez ditzan, eta horrela energia sortzeko maila gorenera igoko da. Turbina-sorgailuaren sistema kontrol-gela nagusian edo bertan erregulatu daiteke.
Babesari eta kontrolari dagokionez, turbina-sistemaren energia-hornidura-kutxa edo kontrol-balbula huts egiten badu edo ur-mailak gehienezko ur-maila onargarria gainditzen badu, turbina hidraulikoaren energia-sorkuntza sistemak automatikoki geldituko du funtzionamendua eta araztutako hondakin-urak bypass-hodiaren bidez isuriko ditu, goiko sedimentazio-tangak araztutako hondakin-urak gainezka ez ditzan sistemaren akats baten ondorioz.
5 Sistemaren funtzionamenduaren errendimendua
Turbina hidraulikoen energia sortzeko sistema hau 2018. urtearen amaieran jarri zen martxan, eta hileko batez besteko ekoizpena 10000 kW · h baino gehiagokoa da. Turbina hidraulikoen energia sortzeko sistema bultzatu dezakeen ur-presio eraginkorra ere denborarekin aldatzen da, egunero araztegiak biltzen eta tratatzen dituen hondakin-uren emari handi eta txikiagatik. Turbina-sistemak sortutako energia maximizatzeko, Drainatze Zerbitzuen Sailak kontrol-sistema bat diseinatu du turbinaren funtzionamendu-momentua automatikoki doitzeko eguneroko hondakin-uren emariarekiko, eta horrela energia ekoizteko eraginkortasuna hobetuz. 7. irudiak energia sortzeko sistemaren eta ur-emariarekiko erlazioa erakusten du. Ur-emaria ezarritako maila gainditzen duenean, sistemak automatikoki funtzionatuko du elektrizitatea sortzeko.
6 Erronka eta Irtenbideak
Drainatze Zerbitzuen Sailak arazo asko izan ditu proiektu garrantzitsuak aurrera eramateko orduan, eta arazo horiei erantzuteko plan egokiak formulatu ditu.
7 Ondorioa
Hainbat erronka izan arren, turbina hidraulikoen energia sortzeko sistema multzo hau 2018. urtearen amaieran jarri zen martxan. Sistemaren batez besteko hileko potentzia-irteera 10.000 kW·h baino gehiagokoa da, hau da, 25 Hong Kongeko etxebizitzen batez besteko hileko energia-kontsumoaren baliokidea (2018an Hong Kongeko etxebizitzen batez besteko hileko energia-kontsumoa 390 kW·h ingurukoa da). Drainatze Zerbitzuen Sailak "Hong Kongen garapen jasangarria sustatzeko mundu mailako estolderia-uren eta euri-uren tratamendu- eta drainatze-zerbitzuak eskaintzea" konprometituta dago, ingurumenaren babesa eta klima-aldaketaren proiektuak sustatuz. Energia berriztagarrien aplikazioan, Drainatze Zerbitzuen Sailak biogasa, eguzki-energia eta araztutako estolderia-uren fluxutik datorren energia erabiltzen ditu energia berriztagarria sortzeko. Azken urteotan, Drainatze Zerbitzuen Sailak urtean batez beste ekoitzitako energia berriztagarria 27 milioi kW·h ingurukoa da, eta horrek Drainatze Zerbitzuen Sailaren %9ren energia-beharrak ase ditzake. Drainatze Zerbitzuen Sailak energia berriztagarrien aplikazioa indartzeko eta sustatzeko ahaleginak jarraituko ditu.
Argitaratze data: 2022ko azaroaren 22a
