A energia hidrelétrica é converter a energia da água dos rios naturais em eletricidade para as pessoas usarem.Existem várias fontes de energia utilizadas na geração de energia, como a energia solar, a energia hídrica em rios e a energia eólica gerada pelo fluxo de ar.O custo da geração hidrelétrica usando energia hidrelétrica é barato, e a construção de usinas hidrelétricas também pode ser combinada com outros projetos de conservação de água.Nosso país é muito rico em recursos hidrelétricos e as condições também são muito boas.A energia hidrelétrica desempenha um papel importante na construção da economia nacional.
O nível de água a montante de um rio é mais alto do que o nível de água a jusante.Por causa da diferença no nível da água do rio, a energia da água é gerada.Essa energia é chamada de energia potencial ou energia potencial.A diferença entre a altura da água do rio é chamada de gota, também chamada de diferença de nível de água ou cabeça d'água.Essa queda é uma condição básica para a formação da potência hidráulica.Além disso, a magnitude da potência hidráulica também depende da magnitude da vazão de água no rio, que é outra condição básica tão importante quanto a queda.Tanto a queda quanto o fluxo afetam diretamente a potência hidráulica;quanto maior o volume de água da gota, maior a potência hidráulica;se a queda e o volume de água forem relativamente pequenos, a saída da usina hidrelétrica será menor.
A queda é geralmente expressa em metros.Gradiente é a razão entre a queda e a distância, que pode indicar o grau de concentração da gota.A queda é mais concentrada e o uso de energia hidráulica é mais conveniente.A gota utilizada por uma usina hidrelétrica é a diferença entre a superfície da água a montante da usina hidrelétrica e a superfície da água a jusante após passar pela turbina.
A vazão é a quantidade de água que flui em um rio por unidade de tempo e é expressa em metros cúbicos em um segundo.Um metro cúbico de água é uma tonelada.O fluxo de um rio muda a qualquer momento, então quando falamos sobre o fluxo, devemos explicar a hora do local específico em que ele flui.O fluxo muda muito significativamente com o tempo.Os rios do nosso país geralmente têm uma grande vazão na estação chuvosa no verão e no outono, e relativamente pequena no inverno e na primavera.Geralmente, a vazão do rio é relativamente pequena a montante;como os afluentes se unem, a vazão a jusante aumenta gradativamente.Portanto, embora a gota a montante seja concentrada, a vazão é pequena;o fluxo a jusante é grande, mas a gota é relativamente dispersa.Portanto, muitas vezes é mais econômico utilizar a energia hidráulica no curso médio do rio.
Conhecendo a queda e vazão utilizada por uma usina hidrelétrica, sua saída pode ser calculada usando a seguinte fórmula:
N = GQH
Na fórmula, N–saída, em quilowatts, também pode ser chamada de potência;
Q–vazão, em metros cúbicos por segundo;
H – queda, em metros;
G = 9,8 , é a aceleração da gravidade, unidade: Newton/kg
De acordo com a fórmula acima, a potência teórica é calculada sem deduzir quaisquer perdas.De fato, no processo de geração de energia hidrelétrica, turbinas, equipamentos de transmissão, geradores, etc. todos têm perdas de energia inevitáveis.Portanto, a potência teórica deve ser descontada, ou seja, a potência real que podemos usar deve ser multiplicada pelo coeficiente de eficiência (símbolo: K).
A potência projetada do gerador na usina hidrelétrica é chamada de potência nominal e a potência real é chamada de potência real.No processo de transformação de energia, é inevitável perder uma parte da energia.No processo de geração hidrelétrica, há principalmente perdas de turbinas e geradores (há também perdas em dutos).As várias perdas na micro-hidrelétrica rural representam cerca de 40-50% da potência teórica total, de modo que a saída da usina hidrelétrica pode realmente usar apenas 50-60% da potência teórica, ou seja, a eficiência é de cerca de 0,5-0,60 (dos quais a eficiência da turbina é de 0,70-0,85, a eficiência dos geradores é de 0,85 a 0,90 e a eficiência das tubulações e equipamentos de transmissão é de 0,80 a 0,85).Portanto, a potência real (saída) da usina hidrelétrica pode ser calculada da seguinte forma:
K–a eficiência da usina hidrelétrica, (0,5～0,6) é usada no cálculo aproximado da microcentral hidrelétrica;este valor pode ser simplificado como:
N=(0,5~0,6)QHG Potência real=eficiência×fluxo×queda×9,8
O uso da energia hidrelétrica é usar a energia da água para impulsionar uma máquina, que é chamada de turbina hidráulica.Por exemplo, a antiga roda d'água em nosso país é uma turbina de água muito simples.As diversas turbinas hidráulicas utilizadas atualmente estão adaptadas a diversas condições hidráulicas específicas, para que possam girar com mais eficiência e converter a energia da água em energia mecânica.Outro tipo de maquinário, um gerador, é conectado à turbina, de modo que o rotor do gerador gire com a turbina para gerar eletricidade.O gerador pode ser dividido em duas partes: a parte que gira com a turbina e a parte fixa do gerador.A parte que está conectada à turbina e gira é chamada de rotor do gerador, e existem muitos polos magnéticos ao redor do rotor;um círculo ao redor do rotor é a parte fixa do gerador, chamada de estator do gerador, e o estator é enrolado com muitas bobinas de cobre.Quando muitos pólos magnéticos do rotor giram no meio das bobinas de cobre do estator, uma corrente é gerada nos fios de cobre e o gerador converte energia mecânica em energia elétrica.
A energia elétrica gerada pela usina é transformada em energia mecânica (motor ou motor elétrico), energia luminosa (lâmpada elétrica), energia térmica (forno elétrico) e assim por diante por diversos equipamentos elétricos.
composição da usina hidrelétrica
A composição de uma usina hidrelétrica inclui: estruturas hidráulicas, equipamentos mecânicos e equipamentos elétricos.
(1) Estruturas hidráulicas
Possui açudes (barragens), comportas de captação, canais (ou túneis), tanques dianteiros de pressão (ou tanques reguladores), tubulações de pressão, casas de força e canais de fuga, etc.
Um açude (barragem) é construído no rio para bloquear a água do rio e elevar a superfície da água para formar um reservatório.Desta forma, forma-se uma gota concentrada entre o espelho d'água do reservatório no açude (barragem) e o espelho d'água do rio abaixo da barragem, e então a água é introduzida na usina hidrelétrica por meio de adutoras. ou túneis.Em rios relativamente íngremes, o uso de canais de desvio também pode formar uma gota.Por exemplo: Geralmente, a queda por quilômetro de um rio natural é de 10 metros.Se um canal for aberto na extremidade superior desta seção do rio para introduzir água do rio, o canal será escavado ao longo do rio e a inclinação do canal será mais plana.Se a queda no canal for feita por quilômetro, caiu apenas 1 metro, de modo que a água fluiu 5 quilômetros no canal, e a superfície da água caiu apenas 5 metros, enquanto a água caiu 50 metros depois de percorrer 5 quilômetros no canal natural .Neste momento, a água do canal é conduzida de volta à usina pelo rio com uma tubulação ou túnel de água, e há uma queda concentrada de 45 metros que pode ser usada para gerar eletricidade.Figura 2
O uso de canais de desvio, túneis ou tubos de água (como tubos de plástico, tubos de aço, tubos de concreto, etc.) .
(2) Equipamentos mecânicos e elétricos
Para além das obras hidráulicas acima referidas (barreiras, canais, adros, condutas de pressão, oficinas), a central hidroeléctrica necessita ainda dos seguintes equipamentos:
(1) Equipamento mecânico
Existem turbinas, reguladores, válvulas de gaveta, equipamentos de transmissão e equipamentos não geradores.
(2) Equipamento elétrico
Existem geradores, painéis de controle de distribuição, transformadores e linhas de transmissão.
Mas nem todas as pequenas centrais hidrelétricas possuem as estruturas hidráulicas e equipamentos mecânicos e elétricos acima mencionados.Se a altura da água for inferior a 6 metros na estação hidrelétrica de baixa queda, o canal de guia de água e o canal de água de canal aberto são geralmente usados, e não há forepool de pressão e tubo de água de pressão.Para estações de energia com pequena faixa de fornecimento de energia e curta distância de transmissão, a transmissão direta de energia é adotada e nenhum transformador é necessário.As usinas hidrelétricas com reservatórios não precisam construir barragens.A utilização de tomadas profundas, tubulações internas de barragens (ou túneis) e vertedouros elimina a necessidade de estruturas hidráulicas como açudes, comportas, canais e tanques de pressão.
Para construir uma usina hidrelétrica, antes de tudo, é necessário realizar um trabalho cuidadoso de levantamento e projeto.No trabalho de projeto, existem três etapas de projeto: projeto preliminar, projeto técnico e detalhamento construtivo.Para fazer um bom trabalho de projeto, primeiro é necessário realizar um trabalho de levantamento minucioso, ou seja, entender completamente as condições naturais e econômicas locais – ou seja, topografia, geologia, hidrologia, capital e assim por diante.A exatidão e a confiabilidade do projeto podem ser garantidas somente após dominar essas situações e analisá-las.
Os componentes das pequenas centrais hidrelétricas têm várias formas, dependendo do tipo de usina hidrelétrica.
3. Levantamento Topográfico
A qualidade do trabalho de levantamento topográfico tem grande influência no layout de engenharia e na estimativa da quantidade de engenharia.
Exploração geológica (compreensão das condições geológicas) além do entendimento geral e pesquisas sobre a geologia da bacia hidrográfica e ao longo do rio, também é necessário entender se a fundação da casa de máquinas é sólida, o que afeta diretamente a segurança da energia própria estação.Uma vez que a barragem com um certo volume de reservatório seja destruída, ela não apenas danificará a própria usina hidrelétrica, mas também causará enorme perda de vidas e propriedades a jusante.
4. Teste hidrológico
Para as usinas hidrelétricas, os dados hidrológicos mais importantes são os registros do nível da água do rio, vazão, conteúdo de sedimentos, condições de gelo, dados meteorológicos e dados de levantamento de cheias.O tamanho da vazão do rio afeta o layout do vertedouro da usina hidrelétrica.Subestimar a gravidade da inundação causará danos à barragem;o sedimento carregado pelo rio pode encher rapidamente o reservatório na pior das hipóteses.Por exemplo, o canal de entrada fará com que o canal assore e o sedimento de granulação grossa passará pela turbina e causará desgaste da turbina.Portanto, a construção de usinas hidrelétricas deve ter dados hidrológicos suficientes.
Portanto, antes de decidir construir uma usina hidrelétrica, devemos primeiro investigar a direção do desenvolvimento econômico na área de fornecimento de energia e a demanda futura por eletricidade.Ao mesmo tempo, estime a situação de outras fontes de energia na área de desenvolvimento.Somente após pesquisa e análise da situação acima podemos decidir se a usina hidrelétrica precisa ser construída e qual deve ser o tamanho da escala.
Em geral, o objetivo do trabalho de levantamento hidrelétrico é fornecer informações básicas precisas e confiáveis necessárias para o projeto e construção de usinas hidrelétricas.
5. Condições gerais para seleção do local
As condições gerais para a seleção de um site podem ser explicadas a partir dos quatro aspectos a seguir:
(1) O local selecionado deve ser capaz de utilizar a energia hídrica da maneira mais econômica e cumprir o princípio de economia de custos, ou seja, após a conclusão da usina, o menor valor é gasto e a maior parte da eletricidade é gerada .Geralmente pode ser medido estimando a receita anual de geração de energia e o investimento na construção da estação para ver quanto tempo o capital investido pode ser recuperado.No entanto, as condições hidrológicas e topográficas são diferentes em diferentes locais, e as necessidades de eletricidade também são diferentes, portanto o custo de construção e o investimento não devem ser limitados por determinados valores.
(2) As condições topográficas, geológicas e hidrológicas do local selecionado devem ser relativamente superiores, e deve haver possibilidades de projeto e construção.Na construção de pequenas centrais hidrelétricas, o uso de materiais de construção deve estar de acordo com o princípio dos “materiais locais” tanto quanto possível.
(3) O local selecionado deve estar o mais próximo possível da área de fornecimento e processamento de energia para reduzir o investimento em equipamentos de transmissão de energia e a perda de energia.
(4) Ao selecionar o local, as estruturas hidráulicas existentes devem ser usadas tanto quanto possível.Por exemplo, a gota d'água pode ser usada para construir uma usina hidrelétrica em um canal de irrigação, ou uma usina hidrelétrica pode ser construída próxima a um reservatório de irrigação para gerar eletricidade a partir do fluxo de irrigação e assim por diante.Como essas usinas hidrelétricas podem atender ao princípio de geração de eletricidade quando há água, sua importância econômica é mais óbvia.
Horário da postagem: 19 de maio de 2022
