W rzekach naturalnych woda płynie od góry do dołu zmieszana z osadami i często myje koryto rzeki i skarpy brzegowe, co pokazuje, że w wodzie kryje się pewna ilość energii.W warunkach naturalnych ta potencjalna energia jest zużywana na szorowanie, wypychanie osadów i pokonywanie oporów tarcia.Jeśli zbudujemy kilka budynków i zainstalujemy niezbędny sprzęt, aby zapewnić stały przepływ wody przez turbinę wodną, turbina wodna będzie napędzana prądem wody, jak wiatrak, który może się obracać w sposób ciągły, a energia wody zostanie zamieniona na energię mechaniczną.Kiedy turbina wodna napędza generator, aby się obracał, może generować energię elektryczną, a energia wody jest przekształcana w energię elektryczną.Jest to podstawowa zasada wytwarzania energii hydroelektrycznej.Turbiny wodne i generatory to najbardziej podstawowe urządzenia do wytwarzania energii wodnej.Pozwolę sobie przedstawić krótkie wprowadzenie do małej wiedzy na temat wytwarzania energii hydroelektrycznej.
1. Energia wodna i przepływ wody
Projektując elektrownię wodną, aby określić skalę elektrowni, niezbędna jest znajomość mocy wytwórczych elektrowni.Zgodnie z podstawowymi zasadami energetyki wodnej nietrudno zauważyć, że moc energetyczna elektrowni zależy od ilości pracy, jaką może wykonać prąd.Całkowitą pracę, jaką woda może wykonać w określonym czasie, nazywamy energią wody, a pracę, którą można wykonać w jednostce czasu (sekunda), nazywamy mocą prądu.Oczywiście im większa moc przepływu wody, tym większa moc energetyczna elektrowni.Dlatego, aby poznać moc energetyczną elektrowni, musimy najpierw obliczyć moc przepływu wody.Moc przepływu wody w rzece można obliczyć w ten sposób, zakładając, że spadek lustra wody na określonym odcinku rzeki wynosi H (metry), a objętość wody H przepływającej przez przekrój rzeki w jednostce czas (sekundy) to Q (metry sześcienne/sekundę), to przepływ Moc przekroju jest równa iloczynowi masy wody i kropli.Oczywiście im wyższy spadek wody, tym większy przepływ i większa moc przepływu wody.
2. Produkcja elektrowni wodnych
Przy określonej wysokości i przepływie energia elektryczna, którą może wytworzyć elektrownia wodna, nazywana jest mocą hydroenergetyczną.Oczywiście moc wyjściowa zależy od mocy przepływu wody przez turbinę.W procesie zamiany energii wody na energię elektryczną woda musi pokonać opór koryt rzecznych lub budynków na trasie od góry do dołu.Turbiny wodne, generatory i sprzęt transmisyjny również muszą pokonywać wiele oporów podczas pracy.Aby pokonać opór, trzeba wykonać pracę, a moc przepływu wody zostanie zużyta, co jest nieuniknione.Dlatego moc przepływu wody, którą można wykorzystać do wytwarzania energii elektrycznej, jest mniejsza niż wartość uzyskana ze wzoru, to znaczy moc elektrowni wodnej powinna być równa mocy przepływu wody pomnożonej przez współczynnik mniejszy niż 1. Współczynnik ten nazywany jest również sprawnością elektrowni wodnej.
Konkretna wartość sprawności elektrowni wodnej jest związana z wielkością strat energii, które występują, gdy woda przepływa przez budynek i turbinę wodną, urządzenia przesyłowe, generator itp. im większa strata, tym niższa sprawność.W małej elektrowni wodnej suma tych strat stanowi około 25-40% mocy przepływu wody.Oznacza to, że przepływ wody, który może wytworzyć 100 kilowatów energii elektrycznej, wpływa do elektrowni wodnej, a generator może generować tylko 60 do 75 kilowatów energii elektrycznej, więc sprawność elektrowni wodnej odpowiada 60~75%.
Z poprzedniego wprowadzenia wynika, że gdy natężenie przepływu w elektrowni i różnica poziomów wody są stałe, moc wyjściowa elektrowni zależy od sprawności.Praktyka wykazała, że oprócz wydajności turbin hydraulicznych, generatorów i urządzeń przesyłowych, inne czynniki wpływające na sprawność elektrowni wodnych, takie jak: jakość konstrukcji budynków i instalacji urządzeń, jakość obsługi i zarządzania oraz czy projekt elektrownia wodna jest poprawna, to wszystkie czynniki, które wpływają na wydajność elektrowni wodnej.Oczywiście, niektóre z tych czynników wpływających są pierwotne, a inne wtórne, a pod pewnymi warunkami czynniki pierwotne i wtórne również przekształcą się w siebie.
Jednak niezależnie od tego, jaki jest czynnik, decydującym czynnikiem jest to, że ludzie nie są przedmiotami, maszyny są kontrolowane przez ludzi, a technologią rządzi myśl.Dlatego przy projektowaniu, budowie i doborze wyposażenia elektrowni wodnych konieczne jest uwzględnienie w pełni podmiotowej roli człowieka i dążenie do doskonałości technologicznej, aby w jak największym stopniu zminimalizować straty energii przepływu wody.Dotyczy to niektórych elektrowni wodnych, w których sam spadek wody jest stosunkowo niski.Jest to szczególnie ważne.Jednocześnie konieczne jest efektywne wzmocnienie funkcjonowania i zarządzania elektrowniami wodnymi, tak aby poprawić efektywność elektrowni, w pełni wykorzystać zasoby wodne i umożliwić większą rolę małym elektrowniom wodnym.
Czas publikacji: czerwiec-09-2021
