POSSIBILITIES OF HYDROPOWER POTENTIAL UTILIZATION OF THE TISA RIVER DAM IN NOVI BECEJ

1
Aleksandar Živković ,HTS hidro consulting, Niš, Srbija, info@malehidroelektrane.com Aleksandar Krstić, Niš, Srbija, acakrsta93@gmail.com
ВИСОКА ТЕХНИЧКА ШКОЛА СТРУКОВНИХ СТУДИЈА- Niš
Naučno istraživački rad:
Mogućnosti iskorišćenja hidroenergetskog potencijala reke Tise na lokaciji
brane kod Novog Bečeja
Sadržaj – Brana na Tisi kod Novog Bečeja je objekat izgrađen 1977 godine. Prilikom projektovanja
brane, a i kasnije, razmatrana je mogućnost izgradnje hidroelektrane u sklopu tog hidrotehničkog
objekta. Potencijal postoji pre svega od proticaja, Qsr, koji iznosi približno oko 800 m3/s i raspoloživog
pada, koji se menja od 1,75 do 4,5 metara. Cena električne energije u vreme građenja brane nije bila
konkurentna pa se odustalo od istovremenog građenja brane i elektrane. Danas je ta situacija
povoljna, a pojavile su se i tehničke mogućnosti, u vidu novih tipova turbina, koje ceo projekat čine
finansijski opravdanim.U ovom radu je prikazano jedno od mogućih rešenja hidroelektrane
postavljene u prelivnim poljima brane.
Ključne riječi – vodoprivredni sistemi; energetika; male hidroelektrane
1.Uvod
Nagli tehnološki i industrijski razvoj, buran demografski rast i brza urbanizacija, naročito u poslednjih
nekoliko decenija, suočavaju čovečanstvo sa četiri krupna problema: voda, hrana, energija i životna sredina.
Problem vode je posebno izražen, jer je implicitno prisutan u ostala tri problema, odnosno proizvodnja hrane
i energije odlučujuće zavise od vode. Iako proizvodnja hrane iz godine u godinu raste, glad je globalni
problem planete. Prema podacima Organizacije Ujedinjenih nacija za poljoprivredu i hranu iz avgusta 2011.
godine preko milijardu ljudi u svetu gladuje. Glad je i uzrok i simptom siromaštva. Smanjenje siromaštva
znači intenzivniji razvoj, ali će on uticati na povećanje potrošnje energije. Međutim u pogledu količine
energije i sirovina na Zemlji sadašnje procene jasno pokazuju da izvori energije i sirovina nisu neiscrpni i da
se raspolaganje prirodnim dobrima u budućnosti mora zasnivati na velikoj racionalnosti. Za stručnjake je
ključno rešenje da se odvoji razvoj od povećanja potrošnje energije, pre svega poboljšanjem energetske
efikasnosti.
U ovom radu prikazano je rešenje za malu hidroelektranu u težnji da se doprinese boljem, laksem i
uspešnijem životu ljudstva u manastiru. Ideja je da se napravi jedna mala hidro elektrana koja bi proizvodila
struju za potrebe manastira i prodaju viska struje elektrodistributeru. Za to postoje relativno povoljni uslovi.
2. BRANA NA TISI KOD NOVOG BEČEJA
Kanala Dunav – Tisa – Dunav je sistem kanala za zaštitu od poplava, odvodnjavanje i navodnjavanje
zemljišta, obezbeđenje plovnog puta, turizam, lov i ribolov. Sistem kanala se proteže na oko 12.700 km²,
između reka Dunav i Tisa, u Bačkoj i Banatu, na teritorije Vojvodine. Ukupna dužina kanala je 929 km, sa 51
hidrotehničkim objektom (slika 1) i 180 mostova.

2
Najveći i jedan od najznačajnijih objekata na hidrosistemu Dunav – Tisa – Dunav je brana na Tisi kod
Novog Bečeja, koja je izgrađena 1977. godine. Brana je izgrađena sa osnovnom namenom da se podizanjem
nivoa Tise uzvodno od brane, omogući gravitaciono snabdevanje banatskog dela HS DTD
vodom. Brana ima i druge namene kao što su održavanje plovnog puta i drumskog saobraćaja.
Slika 1. Karta sistema DTD sa postojećim branama koje
mogu da se koriste za izgradju hidroelektrana.
Slika 3. Izgled Brane na Tisi
Branom se pregrađuje korito Tise za veliku vodu u dužini od 520 m (slika 2 i 3). Sastoji se od betonskog i
zemljanog dela i brodske prevodnice za brodove do 1000 t nosivosti. Na stubovima brane projektovan je
drumski most širine 10 m, kao saobraćajna veza između Banata i Bačke.
Betonski deo brane ima sedam prelivnih polja širine po 24,5 m sa kotom prelinog praga na 68,00 m.n.m,
sa segmentnim ustavama (slika 9). Zemljani deo brane ima tri pomoćna prelivna polja (obložena betonom)
širine po 24 m sa kotom preliva na 76,50 m.n.m. Kroz prelivna polja treba da se propusti stogodišnja voda
pri koti donje vode od 80,35 m.n.m.
Reka Tisa ima vrlo neujednačen proticaj koji se kreće od 80 m3/s do blizu 4000 m3/s. Karakteristike
režima proticaja reke Tise u profilu brane su:
Minimalni zabeleženi proticaj Q = 80 m3/s
Srednji proticaj Q = 803 m3/s
Maksimalni zabeleženi proticaj Q = 3718 m3/s
Proticaj verovatnoće pojave 1% Q = 3893 m3/s
Slika 2. Brana na Tisi u periodu velikih voda

3
Normalni uspor od 74,00 do 75,50 m.n.m.
Kota donje vode od 70,50 do 79,97 m.n.m.
Iz krive trajanja za reku Tisu na lokaciji brane može se videti da postoji denivelacija između gornjeg i
donjeg nivoa vode u 305 dana u toku godine, koja se kreće od 0 do 5 metara. U ostalom delu godine brana je
otvorena i nema denivelacije.
2.1HIDROELEKTRANA NA BRANIKODNOVOG BEČEJA
A. Karakteristike usvojenog rešenja male hidroelektrane
Pri usvajanju rešenja male hidroelektrane morali su da budu ispunjeni određeni zahtevi, pre svega da
usvojeno rešenje mora da omogući propuštanje velikih voda. Takođe usvojeno rešenje mora da omogući i
održavanje zahtevane kote gornje vode po važećem pravilniku, da se pri njegovoj realizaciji ne menja
građevinski deo brane, da je moguća izgradnja u suvom i da elektrana bude finasijski isplativa.
Za postavljanje turbina razmatrano je korišćenje od 3 do svih 7 prelivnih polja na betonskom delu brane.
Hidraulički proračun je pokazano da se za postavljanje turbina sasvim sigurno mogu koristiti četiri polja. U
tabeli 1 prikazane su kote uspora za slučaj korišćenja četiri prelivna polja za postavljanje turbina.
Predračunom elektrane sa različitim brojem turbina došlo se do zaključka da nije ekonomski isplativo
povećavati broj turbina preko 24 sve dok je njihov jedinični proticaj u granicama do 10 m3/s. Povećanje snage,
kroz povećanje broja turbina, kada je jedinični proticaj turbine do 10 m3/s, nije isplativo. Povoljnije bi bilo
povećanje instalisanog proticaja na turbini.
Uzimajući u obzir ograničenja i finansijske pokazatelje kao optimalna konfiguracija male hidroelektrane
usvojeno je rešenje kod koga se koriste četiri prelivna polja sa ukupno 24 turbine.
TABELA I. HIDRAULIČKI PRORAČUN PROTICAJA KROZ BRANU SAČETIRI ZAUZETA PRELIVNA POLJA
[1]
Polje/Turbina
Širinapolja
(m)
Koeficijent
potopljenosti
Cf
Koeficijent
prelivanja
Cd
g2
Kotadonje
vode
(m.n.m)
Kotapreliva
(m.n.m)
Visinadonje
vodeiznad
preliva
H(m)Uspornabrani
kod
potopljenog
prelivanja
H(m)
Proticajpreko
preliva
Q(m3/s)
Kotagornjevode
(m)Preliv 1 sa
turbinama 24.5 0.96 4.43 80.35 70.5 9.85 0.185 449.72 80.54
Preliv 2 sa
turbinama 24.5 0.96 4.43 80.35 70.5 9.85 0.185 449.72 80.54
Preliv 3 sa
turbinama 24.5 0.96 4.43 80.35 70.5 9.85 0.185 449.72 80.54
Preliv 4 sa
turbinama 24.5 0.96 4.43 80.35 70.5 9.85 0.185 449.72 80.54
Preliv 5 24.5 0.96 4.43 80.35 68.0 12.35 0.185 553.47 80.54
Preliv 6 24.5 0.96 4.43 80.35 68.0 12.35 0.185 553.47 80.54
Preliv 7 24.5 0.96 4.43 80.35 68.0 12.35 0.185 553.47 80.54
Pomoćni preliv 1 24.0 0.484 4.43 80.35 76.5 4.04 0.185 161.00 80.54
Pomoćni preliv 2 24.0 0.484 4.43 80.35 76.5 4.04 0.185 161.00 80.54
Pomoćni preliv 3 24.0 0.484
4.43
80.35 76.5 4.04 0.185 161.00 80.54

4
Ukupno 3942.29
TABELA II. HIDROENERGETSKI POTENCIJAL MALE HIDROELEKTARNE – HE TISA 2, QMAX = 240.0 M3/S,
HMAX = 4.5 M, 24 X BULB 10 [1]
Periodu
godini
Trajanje
(dan)
Trajanje
(sat)
Raspoloži
viproticaj
(m3
/s)
Proticaj
jedne
turbine
(m3/s)
Proticaj
svih
turbina
(m3/s)
Kota
gornje
vode
(m.n.m)Kota
donje
vode
(m.n.m)
Brutopad
(m)
Netopad
(m)
Moguća
snagana
turbinam
a
(kW)
Stvarna
snagana
turbinam
a
(kW)Snagana
generator
u
(kW)
Proizvodn
ja
(kWh)
130-
170 40 960 380.00 10.00 240.00 75.5 73.75 1.75 0.00 0
0 0 0
170-
210 40 960
380.00 10.00
240.00
75.5
73.15 2.35 2.25 5297
4503 4098 3933637
210-
260 50 1200
380.00 10.00
240.00
75.5
73.00 2.50 2.40 5651
4803 4371 5244850
260-
310 50 1200 330.00 11.00 264.00
75.5
72.00 3.50 3.30 8546
7265 6611 7932835
310-
350 40 960 250.00 10.42 250.00
75.5
71.45 4.05 3.85 9442
8026 7303 7011344
350-
365 15 360 140.00 10.00 140.00
75.5
71.00 4.50 4.30 5906
5020 4568 1644479
Suma 5640 1720.00 1234.00 18.65 24596 25767146
Sr. vred. 286.67 205.67 3.11 2074000
TABELA III. PREDRAČUN MALE HIDROELEKTRANE SA 24 TURBINE SAINSTALISANIM PROTICAJEM OD
240 M3/S [1]
Naziv Količina Jedinična cena Suma za poziciju
Vodozahvat 4 100.000,00 400.000,00
Kanal 0 0,00 0,00
Turbina i oprema 24 450.000,00 10.800.000,00
Elektrika 1 200.000,00 200.000,00
Mašinski prostor 4 240.000,00 960.000,00
Projektovanje 1 45.000,00 45.000,00
Merenja 1 15.000,00 15.000,00
Administrativni
troškovi 1 35.000,00 35.000,00
Zemljište 0 0,00 0,00
Nepredviđeni troškovi 1 100.000,00 100.000,00
Ukupno materijalne
investicije (€) 12.555.000,00
Ukupno finansijske
investicije (€) 120 142.560,00 17.107.200,00

5
Slika 2. Izgled Hydromatrix turbine
Slika 3. Izgled instalirane Hydromatrix turbine
Prema krivi trajanja pad kojimože da se iskoristi za rad turbina je u rasponuod 2,0 do 4,5 m i traje u periodu od
200 dana. Hidroenergetski potencijal male hidroelektrane za slučaj korišćenja četiri prelivna polja sa po 6 turbina u
polju (ukupno 24 turibine) svaka sa proticajem od 10 m3/s, prema raspoloživim padovima dat je u tabeli 2. Na
osnovu podataka utabeli evidentno je da stvarna snaga na turbinama, odnosno stvarna proizvodnja električne
energije iznosi oko 70% od moguće snage na turbinama, odnosno moguće proizvodnje električne energije u
periodu od oko 200 dana ugodini. Obzirom da elektrana, zbog malih padova utoku godine neće raditi oko 47%
vremena, faktor iskorišćenja instalisane snage elektrane na godišnjem nivou iznosiće nešto manje od 40%.
Usvojene tehničke karakteristike male hidroelektrane sa 4 prelivna polja sa 6 turbina po polju (ukupno 24
turbine) sa proticajem od 10 m3/s po turbini su [1]:
Instalisani proticaj elektrane 240 m3/s
Maksimalni nivo gornje vode 75,50 m.n.m
Minimalni nivo donje vode 71,00 m.n.m
Minimalni pad potreban za rad 2.0 m
Maksimalna snaga elektrane 8025 kW
U tabeli 3 je prikazana predračunska vrednost male hidroelektrane navedenih tehničkih karakteristika prema
[1]. Jedinične cene turbina i opreme dobijene su od proizvođača Andritz Hydro, Austrija, dok su ostale jedinične
cene usvojene iskustveno, prema definisanom obimu radova za pojedine pozicije [1]. Finansijski pokazatelji su:
Cena instalisane snage 1kW materijalno 1.565 €
Cena instalisane snage 1kW finasijski 2.132 €
Godišnja proizvodnja 25.767.000 kWh
Godišnji bruto prihod 1.520.253 €
Slika4. Način postavljanja Hydromatrix turnine

6
Godišnji neto prihod 1.336.682 €
Period povraćaja investicije 9,40 godine
Cena za 1kWh 0,059 €
B. Izbor turbine
Izbor turbine direktno zavisi od uslova i zahteva koji su morali da se ispune pri usvajanju rešenja male
hidroelektrane. Poštujući postavljene zahteve i ograničenja usvojene su Hydromatrix turbine firme Andritz
Hydro, Austrija (slika 4, 5 i 6).
Hydromatrix je relativno novi inovativni koncept proizvodnje energije, koji kombinuje prednosti dokazane
tehnologije i niske troškove instalacije i koji omogućava laku integraciju na postojeće brane, prelive i druge
hidrotehničke strukture. Pošto nisu potrebne nove građevinske strukture, Hydromatrix tehnologija omogućava
instaliranje hidroelektrane sa daleko konkurentnijim troškovima u odnosu na konvencionalna postrojenja.
Hydromatrix koncept se sastoji od fabrički montiranih modula koji sadrže propelernu turbinu i mogu se
fleksibilno grupisati u različitim aranžmanima hidroelektrane. Turbine su potopljene u vodi sa mogućnošću da se
liftuje u remontni položaj.
Slika 4. Poprečni presek preliva sa instaliranom Hydromatrix
turbinom
Slika 7. Segmentna ustava na prelivnompolju betonskog dela
brane na Tisi
Slika 6. Pogled nizvodno na preliv sa
instaliranom Hydromatrix turbinom

7
Usvajene se sledeće karakteristike turbine:
 Instalisani kapacitet turbine 10,0 m3/s
 Bruto pad od 2 do 5 m
 Instalisana snaga turbine 360 kW
 Brzina obrtanja 300 o/min
 Prečnik turbine 1300 mm
 Predturbinsko kolo fiksno bez
zatvaranja
 Osa turbine horizontalna
 Propeler sa tri fiksne
lopatice
 Generator permanent
magnet synhronous
Turbina nema mogućnost rada sa promenljivim proticajima. Instalisani proticaj turbine je od 10 do 11
m3/s i turbina ili radi ili ne radi. Promene proticaja na prelivima se rešavaju brojem turbina koje istovremeno
rade. Ukupan broj od 24 turbine je dovoljan za finu regulaciju.
C. Tehničko rešenje male hidroelektrane
Pogodnost Hydromatrix turbina ogleda se pre svega u načinu njihovog postavljanja. Uštede vremena
tokom instalacije i puštanja u rad se ostvaruje pomoću unapred sastavljenih i fabrički testiranih turbina za
Hydromatrix postrojenje. Turbine nisu zahtevne za postavljanje, paralelno mogu da se postave dve ili više
turbina u nizu i za njihovo postavljanje je potreban samo pravougaoni kanal.
Tehničko rešenje male hidroelektrane na brani na Tisi podrazumeva postavljanje Hydromatrix turbina u
prelivno polje na dnu prelivnog praga. Zahvatanje vode za turbine se vrši kroz betonski propust dimenzija
24,5 x 2,0 metara koji se gradi preko prelivnog praga (slika 5 i 6). Postojeća ustava služi za stvaranje uspora.
Turbine su postavljene na krajevima propusta koji je za svaku turbinu dimenzija na zahvatu 3,5 m širine i
2,0 m visine, a na ispustu 3,5 m širine i 3,0 m visine (slika 7 i 8). Iza turbine je metalni sifon dužine 4 metara.
Brzina vode je 1,3 m/s za instalisani proticaj na turbini od 10 m3/s.
Hidraulički gledano prelivno polje zauzeto turbinama i kada su turbine u radnom položaju, sposobno je da
propusti velike vode, osim ekstremno velikih voda,. Kada se turbine izdignu u remontni položaj praktično
nema razlike u proticaji između slobodnog prelivnog polja i prelivnog polja zazuzetog turbinama.
Betonski propust i turbine se nalaze u prostoru prelivnog polja gde sa uzvodne i nizvodne strane postoje utore
za remontne ustave (slika 9) tako da izgradnja i postavljanje turbina može da se radi u suvom. Na brani postoji
pokretni kran potrebne nosivosti koji služi za remont segmentnih ustava. Onse može koristiti i za podizanje
turbina na suvo u remnotni položaj.
Svaki slot od 6 turbina ima svoj trafo, a oni su vezani na postojećuelektro energetskumrežu preko zajedničke
trafo stanice.
Usvojeno rešenje male hidroelektrane na brani na Tisi kod Novog Bečeja ispunjava postavljene zahteve,
kako u pogledu nesmetane funkcije postojećeg hidrotehničkog objekta, tako i u pogledu izvođenja male
hidroelektrane i predstavlja finasijski isplativo tehničko rešenje koje na skladan način spaja vodoprivredne,
energetske i ekološke funkcije.
3. ZAKLJUČAK
Posebanznačaj, danas u svetu se pridaje malim hidroelektranama, kao veoma značajnim i vrlo atraktivnim
objektima, koji, kao obnovljivi izvori mogu predstavljati značajan dopunski resurs električne energije jedne

8
države. Od svih alternativnih izvora električne energije malim hidroelektranama se u evropskim zemljama
posvećuje najveća pažnja.
U tom smislu u sklopu integralnog, kompleksnog i jedinstvenog upravljanja režimom voda, potrebno je
realizovati iskorišćavanje svih racionalno iskoristivih hidropotencijala. To podrazumeva, pre svega,
poboljšanje performansi postojećih hidroenergetskih objekata, kao i racionalno iskorišćenje značajnih
mogućnosti realizacije malih hidroelektrana sa malim padovima, kao i malih hidroelektrana na brojnim
višenamenskim vodoprivrednim sistemima. Kod akumulacija koje se koriste za različite namene, trebalo bi
postojeće namene učiniti održivim i eventualno proširiti korišćenjem akumulacije za proizvodnju električne
energije izgradnjom malih hidroelektrana.
U ovom radu je prikazano jedno od mogućih rešenja male hidroelektrane postavljene u prelivnim poljima
brane na Tisi kod Novog Bečeja, kojom bi se ostvarila značajna produkcija električne energije uz znatno
manje investicione troškove nego u slučaju izgradnje konvencionalne male hidroelektrane.
Izloženi primer pokazuje da je u cilju podsticanja izgradnje malih hidroelektrana u smislu promovisanja tog
vida energetske proizvodnje i sasvim novog pristupa njegovom razvoju, potrebno detaljno sagledavanje
mogućnosti izgradnje ovih objekata u okviru postojećih višenamenskih vodoprivrednih sistema, posebno kada se
imaju u vidu značajne prednosti i znatno niže investicije po instalisanom kW u takvim slučajevima.
LITERATURA
1. Studija o mogućnosti iskorišćenja hidroenergetskog potencijala reke Tise na lokaciji brana na Tisi kod
Novog Bečeja, HTS hidro consulting Niška Banja, 2013. godine
2. Hydromatrix - Andritz Hydro, http://www.andritz.com/hydro/hy-others-andritz-hydro/hy-
hydromatrix.htm [pregledano u 3.20 h, 05.02.2014]
3. Hydromatrix Innovative hydropower solutions, Andritz Hydro, http://www.andritz.com/hy-hydromatrix
[pregledano u 3.23 h, 04.02.2014.]
4. Hydromatrix product presentation - Water Power Hydromatrix, Andritz Hydro,
http://www.andritz.com/hy-hydromatrix [pregledano u 3.43 h, 04.02.2014.]
5. Mihajlović M.: Inženjering malih hidroecentrala - Istraživanje, projektovanje i gradnja, Beograd, 1990
[1] Milićević S., Milićević D., Milićević R.: Male hidroelektrane u sistemima za vodosnabdevanje, Voda i
sanitarna tehnika, vol. 39, br. 3 (2009), ISSN 0350-5049, str. 11-18
ABSTRACT
The dam on the Tisa River in New Becej was built in 1977. When designing the dam, and later the
possibility of building a hydroelectric power plant, as part of the hydraulic structure, was discussed. The
potential exists primarily from runoff, Qsr, which amounts to approximately 800 m3/s and available head,
which varies from 1.75 to 4.5 meters. The price of electricity during the construction of the dam was not
competitive, and for this reason the idea for parallel construction of the dam and power plant was abandoned.
Today the situation is favorable, and there have been technical capabilities, some new types of turbines,
which make the entire project financially justified. This paper presents one possible solution of hydropower
installation in the dam spillways.
POSSIBILITIES OF HYDROPOWER POTENTIAL UTILIZATION OF THE TISA RIVER
DAM IN NOVI BECEJ

POSSIBILITIES OF HYDROPOWER POTENTIAL UTILIZATION OF THE TISA RIVER DAM IN NOVI BECEJ

Recommended

Recommended

More Related Content

Featured

Featured (20)

POSSIBILITIES OF HYDROPOWER POTENTIAL UTILIZATION OF THE TISA RIVER DAM IN NOVI BECEJ