Hidroenergija je pretvaranje vodene energije prirodnih rijeka u električnu energiju koju ljudi mogu koristiti.Postoje različiti izvori energije koji se koriste u proizvodnji električne energije, kao što su sunčeva energija, energija vode u rijekama i energija vjetra koju stvara strujanje zraka.Trošak proizvodnje hidroenergije korištenjem hidroenergije je jeftin, a izgradnja hidroelektrana može se kombinirati i s drugim projektima očuvanja voda.Naša zemlja je vrlo bogata hidroenergetskim resursima, a uvjeti su također vrlo dobri.Hidroenergija igra važnu ulogu u izgradnji nacionalnog gospodarstva.
Uzvodni vodostaj rijeke veći je od vodostaja nizvodno.Zbog razlike u vodostaju rijeke stvara se energija vode.Ta energija se naziva potencijalna energija ili potencijalna energija.Razlika između visine riječne vode naziva se pad, a naziva se i razlika vodostaja ili vodna glava.Taj pad je osnovni uvjet za formiranje hidrauličke snage.Osim toga, veličina hidrauličke snage ovisi i o veličini protoka vode u rijeci, što je još jedan osnovni uvjet jednako važan kao i pad.I pad i protok izravno utječu na hidrauličku snagu;što je veći volumen vode u kapi, to je veća hidraulička snaga;ako su pad i volumen vode relativno mali, snaga hidroelektrane će biti manja.
Pad se općenito izražava u metrima.Gradijent je omjer pada i udaljenosti, što može ukazivati na stupanj koncentracije kapi.Pad je koncentriraniji, a korištenje hidrauličke snage je praktičnije.Pad koji koristi hidroelektrana je razlika između gornje vodene površine hidroelektrane i nizvodne vodene površine nakon prolaska kroz turbinu.
Protok je količina vode koja teče rijekom u jedinici vremena, a izražava se u kubičnim metrima u jednoj sekundi.Jedan kubični metar vode je jedna tona.Tok rijeke se mijenja u bilo kojem trenutku, pa kada govorimo o toku, moramo objasniti vrijeme određenog mjesta gdje teče.Protok se vrlo značajno mijenja u vremenu.Rijeke u našoj zemlji uglavnom imaju veliki protok u kišnom razdoblju ljeti i u jesen, a relativno mali zimi i u proljeće.Općenito, tok rijeke je relativno mali uzvodno;jer se pritoke spajaju, nizvodni tok postupno raste.Stoga, iako je uzvodni pad koncentriran, protok je mali;nizvodni tok je velik, ali je pad relativno raspršen.Stoga je često najekonomičnije koristiti hidrauličku snagu u srednjem toku rijeke.
Poznavajući pad i protok koji koristi hidroelektrana, njezin se učinak može izračunati pomoću sljedeće formule:
N= GQH
U formuli, N–izlaz, u kilovatima, također se može nazvati snagom;
Q – protok, u kubičnim metrima u sekundi;
H – pad, u metrima;
G = 9,8 , je ubrzanje gravitacije, jedinica: Newton/kg
Prema gornjoj formuli, teoretska snaga se izračunava bez oduzimanja gubitaka.Zapravo, u procesu proizvodnje hidroenergije, turbine, prijenosna oprema, generatori itd. imaju neizbježne gubitke energije.Stoga teorijsku snagu treba odbaciti, odnosno stvarnu snagu koju možemo koristiti treba pomnožiti s koeficijentom učinkovitosti (simbol: K).
Projektirana snaga generatora u hidroelektrani naziva se nazivna snaga, a stvarna snaga naziva se stvarna snaga.U procesu transformacije energije neizbježan je gubitak dijela energije.U procesu proizvodnje hidroenergije uglavnom dolazi do gubitaka turbina i generatora (također ima gubitaka u cjevovodima).Različiti gubici u ruralnoj mikro-hidroelektrani čine oko 40-50% ukupne teorijske snage, tako da proizvodnja hidroelektrane zapravo može koristiti samo 50-60% teorijske snage, odnosno učinkovitost je oko 0,5-0,60 (od čega je učinkovitost turbine 0,70-0,85 , učinkovitost generatora je 0,85 do 0,90, a učinkovitost cjevovoda i prijenosne opreme je 0,80 do 0,85).Dakle, stvarna snaga (izlaz) hidroelektrane može se izračunati na sljedeći način:
K–učinkovitost hidroelektrane, (0,5～0,6) koristi se u grubom proračunu mikro hidroelektrane;ova se vrijednost može pojednostaviti na sljedeći način:
N=(0,5～0,6)QHG Stvarna snaga=učinkovitost×protok×pad×9,8
Korištenje hidroenergije je korištenje vodene snage za pogon stroja, koji se naziva vodena turbina.Primjerice, drevni vodeni kotač kod nas je vrlo jednostavna vodena turbina.Različite hidraulične turbine koje se trenutno koriste prilagođene su različitim specifičnim hidrauličkim uvjetima, tako da se mogu učinkovitije okretati i pretvarati energiju vode u mehaničku energiju.Druga vrsta strojeva, generator, spojen je na turbinu, tako da se rotor generatora rotira s turbinom i proizvodi električnu energiju.Generator se može podijeliti na dva dijela: dio koji se okreće s turbinom i fiksni dio generatora.Dio koji je spojen na turbinu i rotira se zove se rotor generatora, a oko rotora ima mnogo magnetskih polova;krug oko rotora je fiksni dio generatora, koji se naziva stator generatora, a stator je omotan s mnogo bakrenih zavojnica.Kada se mnogi magnetski polovi rotora okreću u sredini bakrenih zavojnica statora, na bakrenim žicama se stvara struja, a generator pretvara mehaničku energiju u električnu.
Električna energija koju generira elektrana pretvara se u mehaničku energiju (elektromotor ili motor), svjetlosnu energiju (električna svjetiljka), toplinsku energiju (električna peć) i tako dalje pomoću različite električne opreme.
sastav hidroelektrane
Sastav hidroelektrane uključuje: hidraulične građevine, mehaničku opremu i električnu opremu.
(1) Hidraulički objekti
Ima brane (brane), ulazna vrata, kanale (ili tunele), tlačne prednje tankove (ili regulacijske tankove), tlačne cijevi, elektrane i izlazne cijevi itd.
U rijeci se gradi brana (brana) koja blokira riječnu vodu i podiže površinu vode kako bi se formirao rezervoar.Na taj način nastaje koncentrirana kap između vodene površine akumulacije na brani (brani) i vodene površine rijeke ispod brane, a zatim se voda uvodi u hidroelektranu korištenjem vodovodnih cijevi. odnosno tunela.U relativno strmim rijekama korištenje diverzionih kanala također može stvoriti pad.Na primjer: Općenito, pad po kilometru prirodne rijeke iznosi 10 metara.Ako se na gornjem kraju ovog dijela rijeke otvori kanal za uvođenje riječne vode, kanal će se iskopati uz rijeku, a nagib kanala će biti ravniji.Ako je pad u kanalu napravljen po kilometru, pao je samo 1 metar, tako da je voda tekla 5 kilometara u kanalu, a površina vode pala je samo 5 metara, dok je voda pala 50 metara nakon što je priješla 5 kilometara u prirodnom kanalu .U ovom trenutku voda iz kanala se vodom ili tunelom vodi natrag do elektrane, a tu je koncentrirani pad od 45 metara koji se može iskoristiti za proizvodnju električne energije.Slika 2
Korištenje skretnih kanala, tunela ili vodovodnih cijevi (kao što su plastične cijevi, čelične cijevi, betonske cijevi, itd.) za formiranje hidroelektrane s koncentriranim padom naziva se hidroelektrana s kanalom za preusmjeravanje, što je tipičan raspored hidroelektrana .
(2) Strojarska i električna oprema
Uz navedene hidraulične radove (pregrade, kanali, predvorje, tlačne cijevi, radionice), hidroelektrani je potrebna i sljedeća oprema:
(1) Strojarska oprema
Postoje turbine, regulatori, zasuni, prijenosna oprema i negenerirajuća oprema.
(2) Električna oprema
Tu su generatori, distribucijske centrale, transformatori i dalekovodi.
No nemaju sve male hidroelektrane gore navedene hidraulične konstrukcije te mehaničku i električnu opremu.Ako je visina vode manja od 6 metara u hidroelektrani s niskim naponom, općenito se koriste kanal za vođenje vode i kanal za vodu otvorenog kanala, a nema tlačnog prednjeg bazena i tlačne cijevi za vodu.Za elektrane s malim dometom napajanja i kratkom udaljenosti prijenosa, usvojen je izravni prijenos snage i nije potreban transformator.Hidroelektrane s akumulacijama ne trebaju graditi brane.Korištenje dubokih unosa, unutarnjih cijevi brana (ili tunela) i preljeva eliminira potrebu za hidrauličkim konstrukcijama kao što su brane, ulazna vrata, kanali i tlačni prednji bazeni.
Za izgradnju hidroelektrane, prije svega, potrebno je provesti pažljivo istraživanje i projektiranje.U projektiranju postoje tri faze projektiranja: idejni projekt, tehnički projekt i izrada detalja.Za kvalitetan posao projektiranja potrebno je najprije obaviti temeljite geodetske radove, odnosno u potpunosti razumjeti lokalne prirodne i ekonomske uvjete – odnosno topografiju, geologiju, hidrologiju, kapital i tako dalje.Ispravnost i pouzdanost dizajna može se jamčiti tek nakon savladavanja ovih situacija i njihove analize.
Komponente malih hidroelektrana imaju različite oblike ovisno o vrsti hidroelektrane.
3. Topografska izmjera
Kvaliteta topografskih izmjera ima veliki utjecaj na inženjerski izgled i procjenu inženjerske kvantitete.
Geološka istraživanja (razumijevanje geoloških uvjeta) osim općeg razumijevanja i istraživanja geologije sliva i uz rijeku, potrebno je i razumjeti da li je temelj strojarnice čvrst, što izravno utječe na sigurnost elektroenergetskog pogona. sama stanica.Nakon što se baraža s određenim volumenom akumulacije uništi, ne samo da će oštetiti samu hidroelektranu, već će uzrokovati i velike gubitke života i imovine nizvodno.
4. Hidrološko ispitivanje
Za hidroelektrane najvažniji hidrološki podaci su evidencija vodostaja rijeke, protoka, sadržaja nanosa, stanja zaleđivanja, meteorološki podaci i podaci istraživanja poplava.Veličina riječnog toka utječe na izgled preljeva hidroelektrane.Podcjenjivanje jačine poplave prouzročit će štetu na brani;sediment koji nosi rijeka može u najgorem slučaju brzo napuniti rezervoar.Na primjer, dovodni kanal će uzrokovati mulj kanala, a krupnozrnati sediment će proći kroz turbinu i uzrokovati trošenje turbine.Stoga izgradnja hidroelektrana mora imati dovoljno hidroloških podataka.
Stoga, prije nego što se odlučimo za izgradnju hidroelektrane, prvo moramo istražiti smjer gospodarskog razvoja u području opskrbe električnom energijom i buduću potražnju za električnom energijom.Istodobno, procijeniti stanje ostalih izvora energije na području razvoja.Tek nakon istraživanja i analize navedene situacije možemo odlučiti da li je potrebno graditi hidroelektranu i koliki bi trebao biti razmjer.
Općenito, svrha hidroenergetskih istraživanja je pružiti točne i pouzdane osnovne informacije potrebne za projektiranje i izgradnju hidroelektrana.
5. Opći uvjeti za odabir mjesta
Opći uvjeti za odabir stranice mogu se objasniti iz sljedeća četiri aspekta:
(1) Odabrana lokacija treba biti sposobna iskoristiti energiju vode na najekonomičniji način i udovoljiti načelu uštede, odnosno da se nakon završetka elektrane troši najmanje novca i proizvodi najviše električne energije .Obično se može mjeriti procjenom godišnjeg prihoda od proizvodnje električne energije i ulaganja u izgradnju stanice kako bi se vidjelo koliko vremena se uloženi kapital može povratiti.Međutim, hidrološki i topografski uvjeti su različiti na različitim mjestima, a različite su i potrebe za električnom energijom, pa se trošak izgradnje i ulaganja ne bi trebali ograničavati određenim vrijednostima.
(2) Topografski, geološki i hidrološki uvjeti odabrane lokacije trebaju biti relativno superiorni, te treba postojati mogućnosti u projektiranju i izgradnji.U izgradnji malih hidroelektrana korištenje građevinskih materijala treba biti što je moguće više u skladu s načelom „lokalnih materijala“.
(3) Odabrano mjesto mora biti što je moguće bliže području napajanja i obrade kako bi se smanjila ulaganja u opremu za prijenos energije i gubitak energije.
(4) Prilikom odabira lokacije potrebno je maksimalno iskoristiti postojeće hidraulične konstrukcije.Na primjer, kap vode se može koristiti za izgradnju hidroelektrane u kanalu za navodnjavanje, ili se hidroelektrana može izgraditi pored rezervoara za navodnjavanje za proizvodnju električne energije iz toka navodnjavanja i tako dalje.Budući da te hidroelektrane mogu zadovoljiti princip proizvodnje električne energije kada ima vode, njihov ekonomski značaj je očitiji.
Vrijeme objave: 19. svibnja 2022
