Στα φυσικά ποτάμια, το νερό ρέει από τα ανάντη προς τα κατάντη αναμεμειγμένα με ιζήματα και συχνά ξεπλένει την κοίτη του ποταμού και τις πλαγιές των όχθες, γεγονός που δείχνει ότι υπάρχει ένα ορισμένο ποσό ενέργειας κρυμμένο στο νερό.Υπό φυσικές συνθήκες, αυτή η δυναμική ενέργεια καταναλώνεται για το καθαρισμό, την ώθηση των ιζημάτων και την υπερνίκηση της αντίστασης τριβής.Εάν χτίσουμε κάποια κτίρια και εγκαταστήσουμε τον απαραίτητο εξοπλισμό για να κάνουμε μια σταθερή ροή νερού μέσα από έναν υδροστρόβιλο, ο υδροστρόβιλος θα οδηγείται από το ρεύμα νερού, όπως ένας ανεμόμυλος, που μπορεί να περιστρέφεται συνεχώς, και η ενέργεια του νερού θα μετατραπεί σε μηχανική ενέργεια.Όταν ο υδροστρόβιλος οδηγεί τη γεννήτρια να περιστραφεί μαζί, μπορεί να παράγει ηλεκτρική ενέργεια και η ενέργεια του νερού μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια.Αυτή είναι η βασική αρχή της παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας.Οι υδροστρόβιλοι και οι γεννήτριες είναι ο βασικότερος εξοπλισμός για την παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας.Επιτρέψτε μου να σας δώσω μια σύντομη εισαγωγή στις λίγες γνώσεις σχετικά με την παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας.
1. Υδροηλεκτρική ενέργεια και ισχύς ροής νερού
Στο σχεδιασμό ενός υδροηλεκτρικού σταθμού, προκειμένου να προσδιοριστεί η κλίμακα του σταθμού παραγωγής ενέργειας, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε την ικανότητα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας του σταθμού παραγωγής ενέργειας.Σύμφωνα με τις βασικές αρχές της παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας, δεν είναι δύσκολο να δούμε ότι η ικανότητα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ενός σταθμού παραγωγής ενέργειας καθορίζεται από την ποσότητα της εργασίας που μπορεί να γίνει από το ρεύμα.Το συνολικό έργο που μπορεί να κάνει το νερό σε μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο ονομάζουμε ενέργεια νερού και το έργο που μπορεί να γίνει σε μια μονάδα χρόνου (δευτερόλεπτο) ονομάζεται τρέχουσα ισχύς.Προφανώς, όσο μεγαλύτερη είναι η ισχύς της ροής του νερού, τόσο μεγαλύτερη είναι η ικανότητα παραγωγής ενέργειας του σταθμού παραγωγής ενέργειας.Επομένως, για να γνωρίζουμε την ικανότητα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας του σταθμού παραγωγής ενέργειας, πρέπει πρώτα να υπολογίσουμε την ισχύ ροής νερού.Η ισχύς ροής του νερού στον ποταμό μπορεί να υπολογιστεί με αυτόν τον τρόπο, υποθέτοντας ότι η πτώση της επιφάνειας του νερού σε ένα συγκεκριμένο τμήμα του ποταμού είναι H (μέτρα) και ο όγκος νερού του H που διέρχεται από τη διατομή του ποταμού σε μονάδα ο χρόνος (δευτερόλεπτα) είναι Q (κυβικά μέτρα/δευτερόλεπτο), τότε η ροή Η ισχύς διατομής είναι ίση με το γινόμενο του βάρους του νερού και της σταγόνας.Προφανώς, όσο μεγαλύτερη είναι η πτώση του νερού, τόσο μεγαλύτερη είναι η ροή και τόσο μεγαλύτερη είναι η ισχύς ροής του νερού.
2. Η παραγωγή υδροηλεκτρικών σταθμών
Κάτω από μια συγκεκριμένη κεφαλή και ροή, η ηλεκτρική ενέργεια που μπορεί να παράγει ένας υδροηλεκτρικός σταθμός ονομάζεται παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας.Προφανώς, η ισχύς εξόδου εξαρτάται από την ισχύ της ροής του νερού μέσω του στροβίλου.Κατά τη διαδικασία μετατροπής της ενέργειας του νερού σε ηλεκτρική ενέργεια, το νερό πρέπει να υπερνικήσει την αντίσταση των ποταμών ή των κτιρίων κατά μήκος της διαδρομής από το ανάντη προς το κατάντη.Οι υδροστρόβιλοι, οι γεννήτριες και ο εξοπλισμός μετάδοσης πρέπει επίσης να ξεπεράσουν πολλές αντιστάσεις κατά τη διάρκεια της εργασίας.Για να ξεπεραστεί η αντίσταση, πρέπει να γίνει δουλειά και θα καταναλωθεί η ισχύς ροής νερού, κάτι που είναι αναπόφευκτο.Επομένως, η ισχύς ροής νερού που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας είναι μικρότερη από την τιμή που προκύπτει από τον τύπο, δηλαδή, η ισχύς του υδροηλεκτρικού σταθμού πρέπει να είναι ίση με την ισχύ ροής νερού πολλαπλασιαζόμενη με έναν παράγοντα μικρότερο από 1. Αυτός ο συντελεστής ονομάζεται επίσης απόδοση ενός υδροηλεκτρικού σταθμού.
Η ειδική τιμή της απόδοσης ενός υδροηλεκτρικού σταθμού σχετίζεται με το ποσό της απώλειας ενέργειας που συμβαίνει όταν το νερό ρέει μέσα από το κτίριο και τον υδροστρόβιλο, τον εξοπλισμό μετάδοσης, τη γεννήτρια κ.λπ., όσο μεγαλύτερη είναι η απώλεια, τόσο χαμηλότερη είναι η απόδοση.Σε ένα μικρό υδροηλεκτρικό σταθμό, το άθροισμα αυτών των απωλειών αντιπροσωπεύει περίπου το 25-40% της ισχύος της ροής του νερού.Δηλαδή, η ροή του νερού που μπορεί να παράγει 100 κιλοβάτ ηλεκτρικής ενέργειας εισέρχεται στον υδροηλεκτρικό σταθμό και η γεννήτρια μπορεί να παράγει μόνο 60 έως 75 κιλοβάτ ηλεκτρικής ενέργειας, άρα η απόδοση του υδροηλεκτρικού σταθμού ισοδυναμεί με 60~75%.
Μπορεί να φανεί από την προηγούμενη εισαγωγή ότι όταν ο ρυθμός ροής και η διαφορά στάθμης νερού του σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας είναι σταθερές, η ισχύς εξόδου του σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας εξαρτάται από την απόδοση.Η πρακτική έχει αποδείξει ότι εκτός από την απόδοση των υδραυλικών στροβίλων, των γεννητριών και του εξοπλισμού μεταφοράς, άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση των υδροηλεκτρικών σταθμών, όπως η ποιότητα κατασκευής κτιρίων και εγκατάστασης εξοπλισμού, η ποιότητα λειτουργίας και διαχείρισης, και εάν ο σχεδιασμός ο υδροηλεκτρικός σταθμός είναι σωστός, είναι όλοι οι παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση του υδροηλεκτρικού σταθμού.Φυσικά, ορισμένοι από αυτούς τους παράγοντες επιρροής είναι πρωτεύοντες και άλλοι δευτερεύοντες, και υπό ορισμένες προϋποθέσεις, οι πρωτεύοντες και δευτερεύοντες παράγοντες θα μεταμορφωθούν επίσης ο ένας στον άλλο.
Ωστόσο, ανεξάρτητα από το ποιος είναι ο παράγοντας, ο καθοριστικός παράγοντας είναι ότι οι άνθρωποι δεν είναι αντικείμενα, οι μηχανές ελέγχονται από τον άνθρωπο και η τεχνολογία διέπεται από τη σκέψη.Ως εκ τούτου, κατά το σχεδιασμό, την κατασκευή και την επιλογή εξοπλισμού των υδροηλεκτρικών σταθμών, είναι απαραίτητο να δοθεί πλήρης σημασία στον υποκειμενικό ρόλο των ανθρώπων και να επιδιώξουμε την αριστεία στην τεχνολογία για να ελαχιστοποιήσουμε την απώλεια ενέργειας της ροής του νερού όσο το δυνατόν περισσότερο.Αυτό ισχύει για ορισμένους υδροηλεκτρικούς σταθμούς όπου η ίδια η πτώση νερού είναι σχετικά χαμηλή.Είναι ιδιαίτερα σημαντικό.Ταυτόχρονα, είναι απαραίτητο να ενισχυθεί αποτελεσματικά η λειτουργία και η διαχείριση των υδροηλεκτρικών σταθμών, ώστε να βελτιωθεί η απόδοση των σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, να αξιοποιηθούν πλήρως οι υδατικοί πόροι και να δοθεί η δυνατότητα στους μικρούς υδροηλεκτρικούς σταθμούς να διαδραματίσουν μεγαλύτερο ρόλο.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουν-09-2021
