Vodná energia má premieňať vodnú energiu prírodných riek na elektrinu, ktorú ľudia využívajú.Pri výrobe energie sa používajú rôzne zdroje energie, ako je slnečná energia, vodná energia v riekach a veterná energia generovaná prúdením vzduchu.Náklady na výrobu vodnej energie pomocou vodnej energie sú lacné a výstavba vodných elektrární môže byť kombinovaná aj s inými projektmi na ochranu vody.Naša krajina je veľmi bohatá na vodné zdroje a podmienky sú tiež veľmi dobré.Vodná energia zohráva významnú úlohu pri výstavbe národného hospodárstva.
Horná hladina rieky je vyššia ako jej hladina po prúde.V dôsledku rozdielu vo vodnej hladine rieky sa vytvára vodná energia.Táto energia sa nazýva potenciálna energia alebo potenciálna energia.Rozdiel medzi výškou riečnej vody sa nazýva pokles, nazývaný aj rozdiel vodnej hladiny alebo výška hladiny.Tento pokles je základnou podmienkou pre vznik hydraulickej sily.Okrem toho veľkosť hydraulického výkonu závisí aj od veľkosti prietoku vody v rieke, čo je ďalšia základná podmienka rovnako dôležitá ako pokles.Pokles aj prietok priamo ovplyvňujú hydraulický výkon;čím väčší je objem vody kvapky, tým väčšia je hydraulická sila;ak je pokles a objem vody relatívne malý, výkon vodnej elektrárne bude menší.
Pokles sa všeobecne vyjadruje v metroch.Gradient je pomer poklesu a vzdialenosti, ktorý môže udávať stupeň koncentrácie kvapiek.Kvapka je koncentrovanejšia a použitie hydraulickej sily je pohodlnejšie.Spád použitý vodnou elektrárňou je rozdiel medzi vodnou hladinou vodnej elektrárne a vodnou hladinou po prúde po prechode turbínou.
Prietok je množstvo vody, ktoré pretečie riekou za jednotku času a vyjadruje sa v metroch kubických za jednu sekundu.Jeden kubický meter vody je jedna tona.Tok rieky sa mení kedykoľvek, takže keď hovoríme o toku, musíme vysvetliť čas konkrétneho miesta, kde tečie.Prietok sa v čase veľmi výrazne mení.Rieky u nás majú vo všeobecnosti veľký prietok v období dažďov v lete a na jeseň a relatívne malý v zime a na jar.Vo všeobecnosti je tok rieky na hornom toku relatívne malý;pretože sa prítoky spájajú, postupne sa zvyšuje prietok po prúde.Preto, aj keď je kvapka proti prúdu koncentrovaná, prietok je malý;tok po prúde je veľký, ale kvapka je pomerne rozptýlená.Preto je často najekonomickejšie využiť hydraulickú energiu v strednom toku rieky.
Pri znalosti poklesu a prietoku využívaného vodnou elektrárňou možno jej výkon vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca:
N = GQH
Vo vzorci možno N–výstup v kilowattoch nazývať aj výkon;
Q-prietok, v kubických metroch za sekundu;
H – pokles, v metroch;
G = 9,8 , je gravitačné zrýchlenie, jednotka: Newton/kg
Podľa vyššie uvedeného vzorca sa teoretický výkon vypočíta bez odpočítania akýchkoľvek strát.V skutočnosti v procese výroby vodnej energie majú turbíny, prenosové zariadenia, generátory atď. nevyhnutné straty energie.Preto by sa mal teoretický výkon odpočítať, to znamená, že skutočný výkon, ktorý môžeme použiť, by sa mal vynásobiť koeficientom účinnosti (symbol: K).
Projektovaný výkon generátora vo vodnej elektrárni sa nazýva menovitý výkon a skutočný výkon sa nazýva skutočný výkon.V procese premeny energie je nevyhnutné stratiť časť energie.V procese výroby vodnej energie dochádza najmä k stratám turbín a generátorov (dochádza aj k stratám v potrubiach).Rôzne straty vo vidieckej mikro-vodnej elektrárni predstavujú asi 40-50% celkového teoretického výkonu, takže výkon vodnej elektrárne môže v skutočnosti využiť iba 50-60% teoretického výkonu, to znamená, že účinnosť je približne 0,5-0,60 (z toho účinnosť turbíny je 0,70-0,85, účinnosť generátorov je 0,85 až 0,90 a účinnosť potrubí a prenosových zariadení je 0,80 až 0,85).Preto skutočný výkon (výkon) vodnej elektrárne možno vypočítať takto:
K – účinnosť vodnej elektrárne, (0,5–0,6) sa používa v hrubom výpočte mikrovodnej elektrárne;táto hodnota môže byť zjednodušená ako:
N=(0,5～0,6)QHG Skutočný výkon=účinnosť × prietok × pokles × 9,8
Využitie vodnej energie spočíva vo využívaní vodnej sily na pohon stroja, ktorý sa nazýva vodná turbína.Napríklad staroveké vodné koleso u nás je veľmi jednoduchá vodná turbína.Rôzne v súčasnosti používané hydraulické turbíny sú prispôsobené rôznym špecifickým hydraulickým podmienkam, aby sa mohli efektívnejšie otáčať a premieňať vodnú energiu na mechanickú energiu.Iný druh strojového zariadenia, generátor, je pripojený k turbíne, takže rotor generátora sa otáča s turbínou a vyrába elektrinu.Generátor možno rozdeliť na dve časti: časť, ktorá sa otáča s turbínou a pevnú časť generátora.Časť, ktorá je spojená s turbínou a otáča sa, sa nazýva rotor generátora a okolo rotora je veľa magnetických pólov;kruh okolo rotora je pevná časť generátora, nazývaná stator generátora, a stator je obalený mnohými medenými cievkami.Keď sa veľa magnetických pólov rotora otáča v strede medených cievok statora, na medených drôtoch sa generuje prúd a generátor premieňa mechanickú energiu na elektrickú energiu.
Elektrická energia generovaná elektrárňou sa premieňa na mechanickú energiu (elektromotor alebo motor), svetelnú energiu (elektrická lampa), tepelnú energiu (elektrická pec) a tak ďalej pomocou rôznych elektrických zariadení.
zloženie vodnej elektrárne
Zloženie vodnej elektrárne zahŕňa: vodné stavby, mechanické zariadenia a elektrické zariadenia.
(1) Hydraulické konštrukcie
Má prehrádzky (hrádzy), sacie brány, kanály (alebo tunely), tlakové predné nádrže (alebo regulačné nádrže), tlakové potrubia, elektrárne a odpadové nádrže atď.
V rieke je vybudovaná hrádza (priehrada), ktorá blokuje riečnu vodu a zvyšuje hladinu vody a vytvára nádrž.Týmto spôsobom sa medzi vodnou hladinou zdrže na hrádzi (hrádzou) a vodnou hladinou rieky pod hrádzou vytvorí koncentrovaná kvapka a následne sa voda pomocou vodovodných potrubí privádza do vodnej elektrárne. alebo tunely.V relatívne strmých riekach môže použitie odvádzacích kanálov tiež vytvoriť pokles.Napríklad: Vo všeobecnosti je pokles na kilometer prírodnej rieky 10 metrov.Ak sa na hornom konci tohto úseku rieky otvorí kanál na privedenie riečnej vody, kanál sa vyhĺbi pozdĺž rieky a sklon kanála bude plochejší.Ak je pokles v kanáli na kilometer, klesol iba o 1 meter, takže voda tiekla v kanáli 5 kilometrov a vodná hladina klesla iba o 5 metrov, zatiaľ čo voda klesla o 50 metrov po prejdení 5 kilometrov v prirodzenom kanáli .V tomto čase je voda z kanála vedená riekou vodným potrubím alebo tunelom späť do elektrárne a je tu sústredený spád 45 metrov, ktorý možno využiť na výrobu elektriny.Obrázok 2
Použitie odvádzacích kanálov, tunelov alebo vodovodných potrubí (ako sú plastové rúry, oceľové rúry, betónové rúry atď.) na vytvorenie vodnej elektrárne s koncentrovaným spádom sa nazýva vodná elektráreň s odvádzacím kanálom, čo je typické usporiadanie vodných elektrární. .
(2) Mechanické a elektrické zariadenia
Okrem vyššie uvedených hydraulických prác (hrádzky, kanály, predhradia, tlakové potrubia, dielne) potrebuje vodná elektráreň aj tieto zariadenia:
(1) Mechanické vybavenie
Sú tu turbíny, regulátory, posúvače, prevodové zariadenia a negeneračné zariadenia.
(2) Elektrické zariadenia
Existujú generátory, rozvodné ovládacie panely, transformátory a prenosové vedenia.
Nie všetky malé vodné elektrárne však majú vyššie uvedené vodné stavby a mechanické a elektrické zariadenia.Ak je spád vody v nízkotlakovej vodnej elektrárni menší ako 6 metrov, spravidla sa používa vodný vodný kanál a vodný kanál s otvoreným kanálom bez tlakového predného bazéna a tlakového vodného potrubia.Pre elektrárne s malým rozsahom napájania a krátkou prenosovou vzdialenosťou sa používa priamy prenos energie a nie je potrebný žiadny transformátor.Vodné elektrárne s nádržami nemusia stavať priehrady.Použitie hlbokých vtokov, vnútorných rúr priehrad (alebo tunelov) a prepadov eliminuje potrebu hydraulických štruktúr, ako sú prehrádky, vtoky, kanály a tlakové predné bazény.
Na vybudovanie vodnej elektrárne je potrebné v prvom rade vykonať starostlivý prieskum a projektové práce.V projekčných prácach existujú tri fázy návrhu: predbežný návrh, technický návrh a konštrukčné detaily.Pre dobrú prácu v projekčných prácach je potrebné najskôr vykonať dôkladné prieskumné práce, to znamená dokonale pochopiť miestne prírodné a ekonomické podmienky – teda topografiu, geológiu, hydrológiu, hlavné mesto a pod.Správnosť a spoľahlivosť návrhu je možné zaručiť až po zvládnutí týchto situácií a ich rozbore.
Komponenty malých vodných elektrární majú rôznu podobu v závislosti od typu vodnej elektrárne.
3. Topografický prieskum
Kvalita topografických prieskumných prác má veľký vplyv na inžinierske usporiadanie a odhad inžinierskeho množstva.
Geologický prieskum (pochopenie geologických pomerov) okrem všeobecného pochopenia a výskumu geológie povodia a pozdĺž rieky je potrebné pochopiť aj to, či je základ strojovne pevný, čo priamo ovplyvňuje bezpečnosť el. samotná stanica.Po zničení hrádze s určitým objemom nádrže poškodí nielen samotnú vodnú elektráreň, ale spôsobí aj obrovské straty na životoch a majetku nižšie po prúde.
4. Hydrologická skúška
Pre vodné elektrárne sú najdôležitejšími hydrologickými údajmi záznamy o hladine riečnej vody, prietoku, obsahu sedimentov, námraze, meteorologické údaje a údaje o povodňových prieskumoch.Veľkosť toku rieky ovplyvňuje usporiadanie prepadu vodnej elektrárne.Podcenenie závažnosti povodne spôsobí poškodenie priehrady;sediment unášaný riekou môže v najhoršom prípade rýchlo naplniť nádrž.Napríklad prítokový kanál spôsobí zanášanie kanála a hrubozrnný sediment prejde turbínou a spôsobí jej opotrebovanie.Preto výstavba vodných elektrární musí mať dostatočné hydrologické podklady.
Preto pred rozhodnutím o výstavbe vodnej elektrárne musíme najskôr preskúmať smerovanie ekonomického vývoja v oblasti energetiky a budúci dopyt po elektrickej energii.Zároveň odhadnúť situáciu ostatných energetických zdrojov v rozvojovom území.Až po prieskume a analýze uvedenej situácie sa môžeme rozhodnúť, či je potrebné vodnú elektráreň postaviť a aký veľký má byť rozsah.
Vo všeobecnosti je účelom hydroenergetických prieskumných prác poskytnúť presné a spoľahlivé základné informácie potrebné pre projektovanie a výstavbu vodných elektrární.
5. Všeobecné podmienky pre výber lokality
Všeobecné podmienky pre výber lokality možno vysvetliť z nasledujúcich štyroch aspektov:
(1) Vybrané miesto by malo byť schopné využívať vodnú energiu čo najhospodárnejším spôsobom a spĺňať princíp úspory nákladov, to znamená, že po dokončení elektrárne sa minie čo najmenej peňazí a vyrobí sa najviac elektriny. .Zvyčajne sa dá merať odhadom ročného príjmu z výroby energie a investície do výstavby stanice, aby sa zistilo, koľko času možno investovaný kapitál získať späť.Hydrologické a topografické pomery sú však na rôznych miestach rôzne a potreba elektrickej energie je tiež odlišná, takže náklady na výstavbu a investície by nemali byť obmedzené určitými hodnotami.
(2) Topografické, geologické a hydrologické podmienky vybranej lokality by mali byť relatívne lepšie a mali by existovať možnosti v dizajne a výstavbe.Pri výstavbe malých vodných elektrární by použitie stavebných materiálov malo byť čo najviac v súlade s princípom „lokálnych materiálov“.
(3) Vyžaduje sa, aby vybrané miesto bolo čo najbližšie k oblasti zásobovania energiou a spracovania, aby sa znížili investície do zariadení na prenos energie a straty energie.
(4) Pri výbere miesta by sa mali čo najviac využiť existujúce vodné stavby.Napríklad kvapka vody môže byť použitá na vybudovanie vodnej elektrárne v zavlažovacom kanáli alebo vodná elektráreň môže byť postavená vedľa zavlažovacej nádrže na výrobu elektriny zo zavlažovacieho toku atď.Pretože tieto vodné elektrárne dokážu splniť princíp výroby elektriny, keď je voda, ich ekonomický význam je zrejmejší.
Čas odoslania: 19. mája 2022
