Vodní energie má přeměnit vodní energii přírodních řek na elektřinu, kterou mohou lidé využívat.Při výrobě energie se používají různé zdroje energie, jako je solární energie, vodní energie v řekách a větrná energie generovaná prouděním vzduchu.Náklady na výrobu vodní energie pomocí vodní energie jsou levné a výstavbu vodních elektráren lze také kombinovat s jinými projekty na ochranu vody.Naše země je velmi bohatá na vodní zdroje a podmínky jsou také velmi dobré.Vodní energie hraje důležitou roli ve výstavbě národního hospodářství.
Horní hladina řeky je vyšší než její spodní hladina.Kvůli rozdílu ve vodní hladině řeky se vytváří vodní energie.Tato energie se nazývá potenciální energie nebo potenciální energie.Rozdíl mezi výškou říční vody se nazývá pokles, také nazývaný rozdíl vodní hladiny nebo vodní výška.Tento pokles je základní podmínkou pro vznik hydraulické síly.Kromě toho velikost hydraulického výkonu závisí také na velikosti průtoku vody v řece, což je další základní podmínka stejně důležitá jako pokles.Jak pokles, tak průtok přímo ovlivňují hydraulický výkon;čím větší je vodní objem kapky, tím větší je hydraulický výkon;pokud je spád a objem vody relativně malý, výkon vodní elektrárny bude menší.
Pokles se obecně vyjadřuje v metrech.Gradient je poměr poklesu a vzdálenosti, který může udávat stupeň koncentrace kapky.Kapka je koncentrovanější a použití hydraulické síly je pohodlnější.Spád použitý vodní elektrárnou je rozdíl mezi horní vodní hladinou vodní elektrárny a dolní vodní hladinou po průchodu turbínou.
Průtok je množství vody protékající řekou za jednotku času a vyjadřuje se v metrech krychlových za jednu sekundu.Jeden metr krychlový vody je jedna tuna.Tok řeky se mění kdykoli, takže když mluvíme o toku, musíme vysvětlit čas konkrétního místa, kde teče.Proudění se v čase velmi výrazně mění.Řeky u nás mají obecně velký průtok v období dešťů v létě a na podzim a relativně malý v zimě a na jaře.Obecně je tok řeky na horním toku relativně malý;protože se přítoky spojují, postupně se zvyšuje průtok po proudu.Proto, i když je kapka proti proudu koncentrovaná, průtok je malý;tok po proudu je velký, ale pokles je poměrně rozptýlený.Proto je často nejekonomičtější využít hydraulickou energii ve středním toku řeky.
Při znalosti spádu a průtoku používaného vodní elektrárnou lze její výkon vypočítat pomocí následujícího vzorce:
N= GQH
Ve vzorci lze N–výstup v kilowattech také nazývat výkon;
Q-průtok, v krychlových metrech za sekundu;
H – pokles, v metrech;
G = 9,8 , je gravitační zrychlení, jednotka: Newton/kg
Podle výše uvedeného vzorce se teoretický výkon vypočítá bez odečtení jakýchkoli ztrát.Ve skutečnosti v procesu výroby vodní energie mají turbíny, přenosová zařízení, generátory atd. nevyhnutelné ztráty energie.Proto by měl být teoretický výkon diskontován, to znamená, že skutečný výkon, který můžeme použít, by měl být vynásoben koeficientem účinnosti (symbol: K).
Projektovaný výkon generátoru ve vodní elektrárně se nazývá jmenovitý výkon a skutečný výkon se nazývá skutečný výkon.V procesu přeměny energie je nevyhnutelné ztratit část energie.V procesu výroby vodní energie dochází především ke ztrátám turbín a generátorů (dochází i ke ztrátám v potrubí).Různé ztráty ve venkovské mikroelektrárně tvoří asi 40–50 % celkového teoretického výkonu, takže výkon vodní elektrárny může ve skutečnosti využít pouze 50–60 % teoretického výkonu, to znamená, že účinnost je asi 0,5-0,60 (z toho účinnost turbíny 0,70-0,85, účinnost generátorů 0,85 až 0,90 a účinnost potrubí a přenosových zařízení 0,80 až 0,85).Skutečný výkon (výkon) vodní elektrárny lze tedy vypočítat následovně:
K–účinnost vodní elektrárny (0,5–0,6) je použita v hrubém výpočtu mikrovodní elektrárny;tuto hodnotu lze zjednodušit jako:
N=(0,5～0,6)QHG Skutečný výkon=účinnost×průtok×pokles×9,8
Využití vodní energie spočívá v použití vodní síly k pohonu stroje, kterému se říká vodní turbína.Například starověké vodní kolo u nás je velmi jednoduchá vodní turbína.Různé hydraulické turbíny, které se v současnosti používají, jsou přizpůsobeny různým specifickým hydraulickým podmínkám, takže se mohou efektivněji otáčet a přeměňovat vodní energii na mechanickou energii.Jiný druh strojního zařízení, generátor, je připojen k turbíně, takže rotor generátoru se otáčí s turbínou a vyrábí elektřinu.Generátor lze rozdělit na dvě části: část, která se otáčí s turbínou a pevnou část generátoru.Část, která je spojena s turbínou a otáčí se, se nazývá rotor generátoru a kolem rotoru je mnoho magnetických pólů;kruh kolem rotoru je pevná část generátoru, nazývaná stator generátoru, a stator je obalený mnoha měděnými cívkami.Když se mnoho magnetických pólů rotoru otáčí uprostřed měděných cívek statoru, vzniká na měděných drátech proud a generátor přeměňuje mechanickou energii na elektrickou energii.
Elektrická energie generovaná elektrárnou se přeměňuje na mechanickou energii (elektromotor nebo motor), světelnou energii (elektrická lampa), tepelnou energii (elektrická pec) a tak dále pomocí různých elektrických zařízení.
složení vodní elektrárny
Složení vodní elektrárny zahrnuje: vodní stavby, strojní zařízení a elektrická zařízení.
(1) Hydraulické konstrukce
Má jezy (přehrady), vtoková vrata, kanály (nebo tunely), tlakové přední nádrže (nebo regulační nádrže), tlakové potrubí, elektrárny a odpadní nádrže atd.
V řece je vybudován jez (přehrada), který blokuje říční vodu a zvedá vodní hladinu, aby vytvořila nádrž.Tímto způsobem se mezi vodní hladinou nádrže na jezu (přehradě) a vodní hladinou řeky pod hrází vytvoří koncentrovaná kapka a následně je voda přiváděna do vodní elektrárny pomocí vodovodního potrubí. nebo tunely.V relativně strmých řekách může použití odbočovacích kanálů také tvořit pokles.Například: Obecně je pokles na kilometr přirozené řeky 10 metrů.Pokud se na horním konci tohoto úseku řeky otevře kanál pro zavedení říční vody, kanál bude vyhlouben podél řeky a sklon kanálu bude plošší.Pokud je pokles v kanálu na kilometr, klesl pouze o 1 metr, takže voda tekla 5 kilometrů v kanálu a hladina vody klesla pouze o 5 metrů, zatímco voda klesla o 50 metrů po ujetí 5 kilometrů v přirozeném kanálu .V tuto chvíli je voda z kanálu vedena řekou zpět do elektrárny vodovodním potrubím nebo tunelem a dochází k koncentrovanému spádu 45 metrů, který lze využít k výrobě elektřiny.Obrázek 2
Použití odbočných kanálů, tunelů nebo vodovodních potrubí (jako jsou plastové potrubí, ocelové potrubí, betonové potrubí atd.) k vytvoření vodní elektrárny s koncentrovaným spádem se nazývá vodní elektrárna s odbočným kanálem, což je typické uspořádání vodních elektráren. .
(2) Mechanická a elektrická zařízení
Kromě výše uvedených hydraulických děl (jezy, kanály, předhradí, tlakové potrubí, dílny) potřebuje vodní elektrárna také následující zařízení:
(1) Mechanická zařízení
Existují turbíny, regulátory, šoupátka, převodová zařízení a negenerační zařízení.
(2) Elektrické zařízení
Jsou zde generátory, rozvodné ovládací panely, transformátory a přenosová vedení.
Ne všechny malé vodní elektrárny však mají výše uvedené vodní stavby a strojní a elektrická zařízení.Pokud je spád vody v nízkotlaké vodní elektrárně menší než 6 metrů, používá se zpravidla vodicí kanál a vodní kanál s otevřeným kanálem a není zde žádný tlakový předpool a tlakové vodní potrubí.Pro elektrárny s malým dosahem napájení a krátkou přenosovou vzdáleností se používá přímý přenos energie a není potřeba žádný transformátor.Vodní elektrárny s nádrží nemusí stavět přehrady.Použití hlubokých vtoků, přehradních vnitřních trubek (nebo tunelů) a přelivů eliminuje potřebu hydraulických konstrukcí, jako jsou jezy, vtoky, kanály a tlakové předzásobníky.
Pro vybudování vodní elektrárny je třeba nejprve provést pečlivý průzkum a projekční práce.V projekční práci existují tři fáze návrhu: předběžný návrh, technický návrh a konstrukční detaily.Pro dobrou práci v projekčních pracích je nejprve nutné provést důkladné průzkumné práce, tedy dokonale porozumět místním přírodním a ekonomickým podmínkám – tedy topografii, geologii, hydrologii, hlavnímu městu a podobně.Správnost a spolehlivost návrhu lze zaručit pouze po zvládnutí těchto situací a jejich rozboru.
Komponenty malých vodních elektráren mají různé podoby v závislosti na typu vodní elektrárny.
3. Topografický průzkum
Kvalita topografického průzkumu má velký vliv na inženýrské uspořádání a odhad inženýrské kvantity.
Geologický průzkum (pochopení geologických podmínek) kromě obecného porozumění a výzkumu geologie povodí a podél řeky je také nutné pochopit, zda je základ strojovny pevný, což přímo ovlivňuje bezpečnost el. samotná stanice.Jakmile je hráz o určitém objemu nádrže zničena, poškodí nejen samotnou vodní elektrárnu, ale způsobí také obrovské ztráty na životech a majetku na dolním toku.
4. Hydrologická zkouška
U vodních elektráren jsou nejdůležitějšími hydrologickými údaji záznamy o hladině řek, průtoku, obsahu sedimentů, námraze, meteorologické údaje a údaje z povodňových průzkumů.Velikost toku řeky ovlivňuje uspořádání přelivu vodní elektrárny.Podcenění závažnosti povodně způsobí poškození přehrady;sediment unášený řekou může v nejhorším případě nádrž rychle naplnit.Například přítokový kanál způsobí zanášení kanálu a hrubozrnný sediment projde turbínou a způsobí opotřebení turbíny.Stavba vodních elektráren proto musí mít dostatek hydrologických podkladů.
Než se tedy rozhodneme pro stavbu vodní elektrárny, musíme nejprve prozkoumat směr ekonomického vývoje v energetice a budoucí poptávku po elektřině.Zároveň odhadnout situaci ostatních energetických zdrojů v rozvojové oblasti.Teprve po průzkumu a analýze výše uvedené situace se můžeme rozhodnout, zda je potřeba vodní elektrárnu postavit a jak velký by měl být rozsah.
Obecně je účelem hydroenergetických průzkumných prací poskytnout přesné a spolehlivé základní informace nezbytné pro projektování a výstavbu vodních elektráren.
5. Všeobecné podmínky pro výběr místa
Obecné podmínky pro výběr místa lze vysvětlit z následujících čtyř hledisek:
(1) Vybrané místo by mělo být schopno využívat vodní energii co nejekonomičtěji a splňovat zásadu úspory nákladů, to znamená, že po dokončení elektrárny se spotřebuje co nejméně peněz a vyrobí se nejvíce elektřiny. .Obvykle ji lze měřit odhadem ročních příjmů z výroby elektřiny a investic do výstavby stanice, aby se zjistilo, kolik času lze investovaný kapitál získat zpět.Hydrologické a topografické podmínky jsou však na různých místech různé a také potřeba elektřiny je různá, takže náklady na výstavbu a investice by neměly být omezeny určitými hodnotami.
(2) Topografické, geologické a hydrologické podmínky vybrané lokality by měly být relativně lepší a měly by existovat možnosti v projektování a konstrukci.Při výstavbě malých vodních elektráren by mělo být použití stavebních materiálů co nejvíce v souladu s principem „místních materiálů“.
(3) Požaduje se, aby vybrané místo bylo co nejblíže oblasti napájení a zpracování, aby se snížily investice do zařízení pro přenos energie a ztráta energie.
(4) Při výběru místa by měly být co nejvíce využity stávající vodní stavby.Vodní kapka může být například použita k vybudování vodní elektrárny v zavlažovacím kanálu nebo vodní elektrárna může být postavena vedle zavlažovací nádrže pro výrobu elektřiny ze závlahového toku a tak dále.Protože tyto vodní elektrárny dokážou splnit princip výroby elektřiny, když je voda, je jejich ekonomický význam patrnější.
Čas odeslání: 19. května 2022
