Hidroenergia este aceea de a transforma energia apei din râurile naturale în energie electrică pentru ca oamenii să o utilizeze.Există diverse surse de energie utilizate în generarea de energie, cum ar fi energia solară, energia apei în râuri și energia eoliană generată de fluxul de aer.Costul producerii hidroenergetice folosind hidroenergie este ieftin, iar construcția de hidrocentrale poate fi combinată și cu alte proiecte de conservare a apei.Țara noastră este foarte bogată în hidroenergie și condițiile sunt, de asemenea, foarte bune.Hidroenergia joacă un rol important în construcția economiei naționale.
Nivelul apei din amonte al unui râu este mai mare decât nivelul apei din aval.Din cauza diferenței de nivel al apei al râului, se generează energie apei.Această energie se numește energie potențială sau energie potențială.Diferența dintre înălțimea apei râului se numește picătură, numită și diferența de nivel a apei sau capul apei.Această cădere este o condiție de bază pentru formarea puterii hidraulice.În plus, mărimea puterii hidraulice depinde și de mărimea debitului de apă din râu, care este o altă condiție de bază la fel de importantă ca și scăderea.Atât căderea, cât și debitul afectează direct puterea hidraulică;cu cât volumul de apă al picăturii este mai mare, cu atât puterea hidraulică este mai mare;dacă scăderea și volumul de apă sunt relativ mici, producția hidrocentralei va fi mai mică.
Căderea este, în general, exprimată în metri.Gradientul este raportul dintre picătură și distanță, care poate indica gradul de concentrare a picăturii.Picătura este mai concentrată, iar utilizarea puterii hidraulice este mai convenabilă.Picătura utilizată de o hidrocentrală este diferența dintre suprafața apei din amonte a hidrocentralei și suprafața apei din aval după trecerea prin turbină.
Debitul este cantitatea de apă care curge într-un râu pe unitatea de timp și este exprimat în metri cubi într-o secundă.Un metru cub de apă este o tonă.Debitul unui râu se modifică în orice moment, așa că atunci când vorbim despre debit, trebuie să explicăm timpul locului specific în care curge.Debitul se modifică foarte semnificativ în timp.Râurile din țara noastră au în general un debit mare în sezonul ploios vara și toamna, iar iarna și primăvara relativ mic.În general, debitul râului este relativ mic în amonte;deoarece afluenții se contopesc, debitul din aval crește treptat.Prin urmare, deși picătura din amonte este concentrată, debitul este mic;debitul din aval este mare, dar scăderea este relativ împrăștiată.Prin urmare, este adesea cel mai economic să utilizați puterea hidraulică în cursul mijlociu al râului.
Cunoscând căderea și debitul utilizat de o centrală hidroelectrică, puterea acesteia poate fi calculată folosind următoarea formulă:
N= GQH
În formulă, N–ieșirea, în kilowați, poate fi numită și putere;
Q–flow, în metri cubi pe secundă;
H – cădere, în metri;
G = 9,8 , este accelerația gravitației, unitate: Newton/kg
Conform formulei de mai sus, puterea teoretică se calculează fără a deduce pierderile.De fapt, în procesul de generare a hidroenergiei, turbinele, echipamentele de transport, generatoarele etc. au toate pierderi de putere inevitabile.Prin urmare, puterea teoretică trebuie redusă, adică puterea efectivă pe care o putem folosi ar trebui înmulțită cu coeficientul de eficiență (simbol: K).
Puterea proiectată a generatorului din hidrocentrala se numește puterea nominală, iar puterea reală se numește puterea reală.În procesul de transformare a energiei, este inevitabil să pierzi o parte din energie.În procesul de generare a hidroenergiei, se produc în principal pierderi de turbine și generatoare (există și pierderi în conducte).Diferitele pierderi din microhidrocentrala rurală reprezintă aproximativ 40-50% din puterea teoretică totală, astfel încât producția hidrocentralei poate utiliza de fapt doar 50-60% din puterea teoretică, adică eficiența este de aproximativ 0,5-0,60 (din care randamentul turbinei este de 0,70-0,85, randamentul generatoarelor este de 0,85 până la 0,90, iar eficiența conductelor și echipamentelor de transport este de 0,80 până la 0,85).Prin urmare, puterea reală (ieșirea) a hidrocentralei poate fi calculată după cum urmează:
K–eficiența hidrocentralei, (0,5~0,6) este utilizată în calculul brut al microhidrocentralei;această valoare poate fi simplificată astfel:
N=(0,5~0,6)QHG Putere reală=eficiență×debit×cădere×9,8
Utilizarea hidroenergiei este de a folosi energia apei pentru a propulsa o mașină, care se numește turbină cu apă.De exemplu, roata antică din țara noastră este o turbină cu apă foarte simplă.Diferitele turbine hidraulice utilizate în prezent sunt adaptate la diferite condiții hidraulice specifice, astfel încât să se poată roti mai eficient și să transforme energia apei în energie mecanică.Un alt tip de mașină, un generator, este conectat la turbină, astfel încât rotorul generatorului se rotește cu turbina pentru a genera electricitate.Generatorul poate fi împărțit în două părți: partea care se rotește cu turbina și partea fixă a generatorului.Piesa care este conectată la turbină și se rotește se numește rotorul generatorului și există mulți poli magnetici în jurul rotorului;un cerc în jurul rotorului este partea fixă a generatorului, numită statorul generatorului, iar statorul este învelit cu multe bobine de cupru.Când mulți poli magnetici ai rotorului se rotesc în mijlocul bobinelor de cupru ale statorului, se generează un curent pe firele de cupru, iar generatorul transformă energia mecanică în energie electrică.
Energia electrica generata de centrala este transformata in energie mecanica (motor sau motor electric), energie luminoasa (lampa electrica), energie termica (cuptor electric) si asa mai departe de diverse echipamente electrice.
alcătuirea hidrocentralei
Compoziția unei hidrocentrale include: structuri hidraulice, echipamente mecanice și echipamente electrice.
(1) Structuri hidraulice
Are baraje (baraje), porți de admisie, canale (sau tuneluri), rezervoare de presiune anterior (sau rezervoare de reglare), conducte de presiune, centrale și conducte de evacuare etc.
Un baraj (baraj) este construit în râu pentru a bloca apa râului și a ridica suprafața apei pentru a forma un rezervor.În acest fel, se formează o picătură concentrată între suprafața apei lacului de acumulare de pe baraj (baraj) și suprafața apei râului de sub baraj, iar apoi apa este introdusă în centrala hidroelectrică prin utilizarea conductelor de apă. sau tuneluri.În râurile relativ abrupte, utilizarea canalelor de deviere poate forma, de asemenea, o picătură.De exemplu: În general, căderea pe kilometru a unui râu natural este de 10 metri.Dacă se deschide un canal la capătul superior al acestei secțiuni a râului pentru a introduce apa râului, canalul va fi excavat de-a lungul râului, iar panta canalului va fi mai plată.Dacă scăderea în canal se face pe kilometru S-a scăzut doar 1 metru, astfel încât apa a curs 5 kilometri în canal, iar suprafața apei a căzut doar 5 metri, în timp ce apa a căzut 50 de metri după parcurgerea a 5 kilometri în canalul natural. .În acest moment, apa din canal este condusă înapoi la centrala electrică de către râu cu o conductă de apă sau tunel, și există o picătură concentrată de 45 de metri care poate fi folosită pentru a produce energie electrică.Figura 2
Utilizarea canalelor de deviere, a tunelurilor sau a conductelor de apă (cum ar fi țevi de plastic, țevi de oțel, țevi de beton etc.) pentru a forma o hidrocentrală cu o picătură concentrată se numește hidrocentrală cu canal de deviere, care este un aspect tipic al hidrocentralelor. .
(2) Echipamente mecanice și electrice
Pe lângă lucrările hidraulice sus-menționate (sunturi, canale, curți, conducte sub presiune, ateliere), hidrocentrala mai are nevoie de următoarele echipamente:
(1) Echipamente mecanice
Există turbine, guvernatoare, supape cu poartă, echipamente de transmisie și echipamente negeneratoare.
(2) Echipamente electrice
Există generatoare, panouri de control de distribuție, transformatoare și linii de transport.
Dar nu toate centralele hidroelectrice mici au structurile hidraulice și echipamentele mecanice și electrice menționate mai sus.Dacă înălțimea apei este mai mică de 6 metri în centrala hidroenergetică cu înălțime joasă, canalul de ghidare a apei și canalul de apă cu canal deschis sunt, în general, utilizate și nu există un bazin de presiune și o conductă de apă sub presiune.Pentru centralele electrice cu rază mică de alimentare și distanță scurtă de transmisie, se adoptă transmisia directă a puterii și nu este necesar un transformator.Hidrocentralele cu rezervoare nu au nevoie să construiască baraje.Utilizarea de prize adânci, țevi interioare de baraj (sau tuneluri) și deversoare elimină nevoia de structuri hidraulice, cum ar fi bariere, porți de admisie, canale și bazine de presiune.
Pentru a construi o hidrocentrală, în primul rând, trebuie efectuate lucrări de cercetare și proiectare atentă.În lucrarea de proiectare, există trei etape de proiectare: proiectare preliminară, proiectare tehnică și detaliere a construcției.Pentru a face o treabă bună în lucrarea de proiectare, este necesar mai întâi să efectuați un studiu amănunțit, adică să înțelegeți pe deplin condițiile naturale și economice locale – adică topografie, geologie, hidrologie, capital și așa mai departe.Corectitudinea și fiabilitatea designului pot fi garantate numai după stăpânirea acestor situații și analizarea acestora.
Componentele hidrocentralelor mici au forme variate in functie de tipul hidrocentralei.
3. Supraveghere topografică
Calitatea lucrărilor de ridicare topografică are o mare influență asupra aspectului ingineresc și asupra estimării cantității inginerești.
Explorarea geologică (înțelegerea condițiilor geologice) pe lângă înțelegerea generală și cercetarea asupra geologiei bazinului hidrografic și de-a lungul râului, este, de asemenea, necesar să se înțeleagă dacă fundația camerei mașinilor este solidă, ceea ce afectează în mod direct siguranța puterii. stația în sine.Odată ce barajul cu un anumit volum al rezervorului este distrus, nu numai că va deteriora hidrocentrala în sine, ci va provoca și pierderi uriașe de vieți și proprietăți în aval.
4. Test hidrologic
Pentru hidrocentrale, cele mai importante date hidrologice sunt înregistrările privind nivelul apei râului, debitul, conținutul de sedimente, condițiile de înghețare, datele meteorologice și datele de cercetare a inundațiilor.Mărimea debitului râului afectează amenajarea deversorului hidrocentralei.Subestimarea severității viiturii va cauza deteriorarea barajului;sedimentele transportate de râu pot umple rapid rezervorul în cel mai rău caz.De exemplu, canalul de intrare va face ca canalul să se înfunde, iar sedimentul cu granulație grosieră va trece prin turbină și va cauza uzura turbinei.Prin urmare, construcția hidrocentralelor trebuie să aibă suficiente date hidrologice.
Prin urmare, înainte de a decide construirea unei hidrocentrale, trebuie mai întâi să investigăm direcția dezvoltării economice în zona de alimentare cu energie și cererea viitoare de energie electrică.Totodată, estimați situația altor surse de energie din zona de dezvoltare.Numai după cercetarea și analiza situației de mai sus putem decide dacă hidrocentrala trebuie construită și cât de mare ar trebui să fie scara.
În general, scopul lucrărilor de cercetare hidroenergetică este de a oferi informații de bază precise și fiabile necesare pentru proiectarea și construcția hidrocentralelor.
5. Condiții generale pentru selecția site-ului
Condițiile generale de selectare a unui site pot fi explicate din următoarele patru aspecte:
(1) Locația selectată ar trebui să poată utiliza energia apei în cel mai economic mod și să respecte principiul economisirii costurilor, adică după finalizarea centralei electrice, se cheltuiește cea mai mică sumă de bani și se generează cea mai mare energie electrică. .De obicei, poate fi măsurat prin estimarea veniturilor anuale din generarea de energie electrică și a investiției în construcția stației pentru a vedea cât timp poate fi recuperat capitalul investit.Condițiile hidrologice și topografice sunt însă diferite în locuri diferite, iar nevoile de energie electrică sunt și ele diferite, astfel încât costul construcției și investiția nu trebuie limitate de anumite valori.
(2) Condițiile topografice, geologice și hidrologice ale amplasamentului selectat trebuie să fie relativ superioare și să existe posibilități în proiectare și construcție.În construcția de hidrocentrale mici, utilizarea materialelor de construcție ar trebui să fie în conformitate cu principiul „materialelor locale” cât mai mult posibil.
(3) Locul selectat trebuie să fie cât mai aproape de zona de alimentare și procesare cu energie electrică, pentru a reduce investiția în echipamentele de transmisie a energiei și pierderea de putere.
(4) La selectarea amplasamentului, structurile hidraulice existente trebuie utilizate cât mai mult posibil.De exemplu, picătura de apă poate fi folosită pentru a construi o hidrocentrală într-un canal de irigare, sau o hidrocentrală poate fi construită lângă un rezervor de irigare pentru a genera energie electrică din debitul de irigare și așa mai departe.Deoarece aceste hidrocentrale pot îndeplini principiul generării de energie electrică atunci când există apă, semnificația lor economică este mai evidentă.
Ora postării: 19-mai-2022
