Micro Hydroelectric Reservoir Use for creating and Uninterrupted Power Supply; Production case Studies in Iceland

Abstract

Micro hydroelectric installations are an established power generation system that have been applied in Iceland previously. Combinations of hydroelectric storage and intermittent resources, such as wind, are also an established method of creating a consistent supply with no power failure. Furthermore, the problems of effectively storing electricity for future use are a key problem in the establishment of an effective electrical system.This research created a theoretical micro hydroelectric power plant, combined with a downsized model of an existing wind turbine, and a theoretical hydroelectric reservoir for storage. This research defines a micro hydropower plant as having 1MW installed capacity or less. This thesis then tested the ability to maintain a considerable consistent output that outstretches the domestic needs of an average household. The key aim of the research was to establish the effective storage status of the reservoir itself. It was found to be key to the maintenance of the system’s consistent generation, both for meeting domestic need, as well as maintaining a consistent and uninterrupted generational output. As Iceland generally doesn't lack domestic electrical supply, a series of production case studies were tested against the consistent output of the micro hydroelectric installation. The consistent electrical output was measured in terms of ability to support industrial and agricultural scenarios. The micro generation system was found to be suited to powering hydrogen electrolysers, small scale aquaponics farming systems, and a 1 to 2 rack data centre for personal use. These were found to be heavily reliant on the reservoir to meet key power shortages across the yearly generation period.

Smáar vatnsaflsvirkjanir hafa verið í notkun á Íslandi til margra ára . Þær hafa verið notaðar einar og sér og með uppistöðulónum. Tilgangur uppistöðulónanna hefur verið til að halda vatnsrennsli stöðugu og þannig jafna raforkuframleiðsluna og koma í veg fyrir að framleiðslan stöðvist. Vatnsaflsvirkjanir með uppistöðulónum hafa einnig verið notaðar í sama tilgangi samhliða óstöðugri raforkuframleiðslu, s.s. með vindorku. Orkugeymsla, eins og með uppistöðulónum, er mikilvægur hluti af raforkukerfum þar sem kröfur eru gerðar um samfellda og jafna orkuframleiðslu. Í þessu rannsóknaverkefni var útbúið fræðileg líkan af smávatnsaflsvirkjun með uppistöðulóni og líkanið tengt við aðlöguð raungögn frá vindtúrbínu. Smávatnsaflsvirkjanir – í þessari rannsókn – eru virkjanir sem framleiða undir 1MW. Í verkefninu var geta líkansins til að framleiða raforku yfir þarfir meðal heimilis og viðhalda henni. Meginmarkmið verkefnisins var að skoða og ákvarða eiginleika uppistöðulónsins þannig að það fengist samfelld og jöfn orkuframleiðsla þó kerfið væri tengt við vindtúrbínu.Þar sem almennt er ekki er skortur á rafmagni til heimila á Íslandi, voru nokkrir nýtingarmöguleikar á raforku frá smávirkjunum til framleiðslu skoðaðir. Miðað var við samfellda og jafna raforkuframleiðslu sem nýta mætti bæði í iðnaði og landbúnaði. Niðurstöður eru að raforkuframleiðsla frá smávatnsaflsvirkjunum hentar vel til að framleiða vetni með rafgreiningu, reka smá aquaponics kerfi og lítil gagnaver til einkanota. Þessi kerfi eru mjög háð raforku og þarf að nota uppistöðulón með smávirkjunum til að reka þau.