Hidroenergija je namenjena pretvorbi vodne energije naravnih rek v električno energijo, ki jo ljudje uporabljajo.Obstajajo različni viri energije, ki se uporabljajo pri proizvodnji električne energije, kot so sončna energija, vodna energija v rekah in energija vetra, ki nastaja z zračnim tokom.Stroški proizvodnje hidroenergije z uporabo vodne energije so poceni, gradnjo hidroelektrarn pa je mogoče kombinirati tudi z drugimi vodovarstvenimi projekti.Naša država je zelo bogata s hidroenergetskimi viri in tudi razmere so zelo dobre.Hidroenergija ima pomembno vlogo pri izgradnji nacionalnega gospodarstva.
Vodostaj gorvodne reke je višji od nivoja dolvodne reke.Zaradi razlike v vodostaju reke nastaja vodna energija.Ta energija se imenuje potencialna energija ali potencialna energija.Razlika med višino rečne vode se imenuje padec, imenovana tudi razlika v nivoju vode ali vodna glava.Ta padec je osnovni pogoj za nastanek hidravlične moči.Poleg tega je velikost hidravlične moči odvisna tudi od velikosti pretoka vode v reki, kar je še en osnovni pogoj, enako pomemben kot padec.Tako padec kot tok neposredno vplivata na hidravlično moč;večja kot je prostornina vode kapljice, večja je hidravlična moč;če sta padec in količina vode relativno majhna, bo moč hidroelektrarne manjša.
Padec je običajno izražen v metrih.Gradient je razmerje padca in razdalje, ki lahko kaže na stopnjo koncentracije kapljice.Padec je bolj koncentriran, uporaba hidravlične moči pa je bolj priročna.Padec, ki ga uporablja hidroelektrarna, je razlika med gornjo vodno površino hidroelektrarne in nižjo vodno površino po prehodu skozi turbino.
Pretok je količina vode, ki teče v reki na enoto časa, in je izražena v kubičnih metrih v eni sekundi.En kubični meter vode je ena tona.Tok reke se kadar koli spremeni, zato moramo, ko govorimo o toku, pojasniti čas določenega kraja, kjer teče.Pretok se s časom zelo močno spremeni.Reke pri nas imajo v deževnem obdobju poleti in jeseni praviloma velik pretok, pozimi in spomladi pa razmeroma majhen.Na splošno je tok reke v zgornjem toku relativno majhen;ker se pritoki združijo, se tok navzdol postopoma povečuje.Zato je pretok, čeprav je gorvodni padec koncentriran, majhen;spodnji tok je velik, padec pa relativno razpršen.Zato je pogosto najbolj ekonomično uporabljati hidravlično moč v srednjem toku reke.
Če poznamo padec in pretok, ki ga uporablja hidroelektrarna, lahko njeno moč izračunamo z naslednjo formulo:
N= GQH
V formuli lahko N–izhod v kilovatih imenujemo tudi moč;
Q – pretok, v kubičnih metrih na sekundo;
H – padec v metrih;
G = 9,8 , je gravitacijski pospešek, enota: Newton/kg
Po zgornji formuli se teoretična moč izračuna brez odbitka izgub.Pravzaprav imajo turbine, prenosna oprema, generatorji itd. v procesu proizvodnje hidroenergije neizogibne izgube energije.Zato je treba teoretično moč popustiti, torej dejansko moč, ki jo lahko uporabimo, pomnožimo s koeficientom učinkovitosti (simbol: K).
Projektirana moč generatorja v hidroelektrarni se imenuje nazivna moč, dejanska moč pa dejanska moč.V procesu transformacije energije je neizogibna izguba dela energije.V procesu pridobivanja hidroenergije so predvsem izgube turbin in generatorjev (izgube so tudi v cevovodih).Različne izgube v podeželski mikro hidroelektrarni predstavljajo približno 40-50% celotne teoretične moči, tako da lahko izhod hidroelektrarne dejansko porabi le 50-60% teoretične moči, kar pomeni, da je izkoristek približno 0,5-0,60 (od tega je izkoristek turbine 0,70-0,85, izkoristek generatorjev od 0,85 do 0,90, izkoristek cevovodov in prenosne opreme pa 0,80 do 0,85).Zato lahko dejansko moč (izhodno) hidroelektrarne izračunamo na naslednji način:
K – izkoristek hidroelektrarne (0,5～0,6) je uporabljen pri grobem izračunu mikro hidroelektrarne;to vrednost lahko poenostavimo kot:
N=(0,5～0,6)QHG Dejanska moč=učinkovitost×pretok×padec×9,8
Uporaba hidroenergije je uporaba vodne energije za pogon stroja, ki se imenuje vodna turbina.Na primer, starodavno vodno kolo pri nas je zelo preprosta vodna turbina.Različne hidravlične turbine, ki se trenutno uporabljajo, so prilagojene različnim specifičnim hidravličnim pogojem, tako da se lahko bolj učinkovito vrtijo in pretvarjajo vodno energijo v mehansko energijo.Druga vrsta strojev, generator, je priključena na turbino, tako da se rotor generatorja vrti skupaj s turbino za proizvodnjo električne energije.Generator lahko razdelimo na dva dela: del, ki se vrti s turbino, in fiksni del generatorja.Del, ki je povezan s turbino in se vrti, se imenuje rotor generatorja, okoli rotorja pa je veliko magnetnih polov;krog okoli rotorja je fiksni del generatorja, imenovan stator generatorja, in stator je ovit s številnimi bakrenimi tuljavami.Ko se veliko magnetnih polov rotorja vrti v sredini bakrenih tuljav statorja, na bakrenih žicah nastane tok, generator pa pretvori mehansko energijo v električno energijo.
Električna energija, ki jo proizvaja elektrarna, se z različnimi električnimi napravami pretvori v mehansko energijo (elektromotor ali motor), svetlobno energijo (električna svetilka), toplotno energijo (električna peč) in tako naprej.
sestava hidroelektrarne
Sestava hidroelektrarne vključuje: hidravlične konstrukcije, strojno opremo in električno opremo.
(1) Hidravlične konstrukcije
Ima pregrade (jezove), dovodna vrata, kanale (ali predore), tlačne prednje rezervoarje (ali regulacijske rezervoarje), tlačne cevi, elektrarne in izpuste itd.
Jez (jez) je zgrajen v reki, da blokira rečno vodo in dvigne vodno površino, da tvori rezervoar.Na ta način se med vodno površino zadrževalnika na jezu (jezu) in vodno gladino reke pod jezom oblikuje koncentrirana kapljica, nato pa se voda s pomočjo vodovodnih cevi dovaja v hidroelektrarno. ali tuneli.V razmeroma strmih rekah lahko uporaba odvodnih kanalov tvori tudi padec.Na primer: Na splošno je padec na kilometer naravne reke 10 metrov.Če se na zgornjem koncu tega odseka reke odpre kanal za dovajanje rečne vode, bo kanal izkopan ob reki, naklon kanala pa bo bolj raven.Če je padec v kanalu na kilometer, je padel le za 1 meter, tako da je voda v kanalu tekla 5 kilometrov, vodna površina pa je padla le 5 metrov, medtem ko je voda padla 50 metrov po 5 kilometrih potovanja v naravnem kanalu. .Voda iz kanala se v tem času z vodovodno cevjo ali tunelom vodi nazaj v elektrarno ob reki, tam pa je zgoščen padec 45 metrov, ki ga lahko uporabimo za pridobivanje električne energije.Slika 2
Uporaba odvodnih kanalov, predorov ali vodovodnih cevi (kot so plastične cevi, jeklene cevi, betonske cevi itd.) za oblikovanje hidroelektrarne s zgoščenim padcem se imenuje hidroelektrarna z preusmeritvenim kanalom, kar je tipična postavitev hidroelektrarn. .
(2) Mehanska in električna oprema
Poleg zgoraj omenjenih hidravličnih del (jezovi, kanali, prednjice, tlačne cevi, delavnice) potrebuje hidroelektrarna še naslednjo opremo:
(1) Mehanska oprema
Obstajajo turbine, regulatorji, zaporni ventili, oprema za prenos in negeneracijska oprema.
(2) Električna oprema
Obstajajo generatorji, razdelilne centrale, transformatorji in daljnovodi.
Nimajo pa vse male hidroelektrarne zgoraj omenjene hidravlične konstrukcije ter mehansko in električno opremo.Če je višina vode v nizki hidroelektrarni manjša od 6 metrov, se običajno uporabljata vodni kanal in vodni kanal odprtega kanala in ni tlačnega prednjega in tlačnega vodovoda.Za elektrarne z majhnim dosegom napajanja in kratko razdaljo prenosa je uporabljen neposredni prenos moči in transformator ni potreben.Hidroelektrarn z rezervoarji ni treba graditi jezov.Uporaba globokih dovodov, notranjih zajezitvenih cevi (ali predorov) in pretokov odpravlja potrebo po hidravličnih strukturah, kot so jezi, sesalna vrata, kanali in tlačni prednji bazeni.
Za izgradnjo hidroelektrarne je treba najprej opraviti skrbna geodetska in projektantska dela.Pri projektiranju so tri faze projektiranja: idejni projekt, tehnični projekt in detajl konstrukcije.Za dobro delo pri projektiranju je treba najprej opraviti temeljita geodetska dela, torej v celoti razumeti lokalne naravne in gospodarske razmere – to so topografija, geologija, hidrologija, kapital itd.Pravilnost in zanesljivost zasnove je mogoče zagotoviti šele po obvladovanju teh situacij in njihovi analizi.
Sestavni deli malih hidroelektrarn imajo različne oblike, odvisno od tipa hidroelektrarne.
3. Topografski posnetek
Kakovost topografskih geodetskih del ima velik vpliv na inženirski načrt in oceno inženirske količine.
Geološko raziskovanje (razumevanje geoloških razmer) poleg splošnega razumevanja in raziskovanja geologije povodja in ob reki je treba razumeti tudi, ali je temelj strojnice trden, kar neposredno vpliva na varnost električne energije. sama postaja.Ko bo zapora z določeno količino rezervoarja uničena, ne bo poškodovala samo hidroelektrarne, temveč bo povzročila tudi velike izgube življenj in premoženja dolvodno.
4. Hidrološki test
Za hidroelektrarne so najpomembnejši hidrološki podatki evidence vodostaja, pretoka, vsebnosti sedimentov, poledice, meteorološki podatki in podatki raziskave poplav.Velikost rečnega toka vpliva na razporeditev pretoka hidroelektrarne.Podcenjevanje resnosti poplav bo povzročilo škodo na jezu;usedlina, ki jo nosi reka, lahko v najslabšem primeru hitro napolni rezervoar.Na primer, dovodni kanal bo povzročil, da se kanal zamulji, grobo zrnata usedlina pa bo prešla skozi turbino in povzročila obrabo turbine.Zato mora gradnja hidroelektrarn imeti zadostne hidrološke podatke.
Zato moramo pred odločitvijo za gradnjo hidroelektrarne najprej raziskati smer gospodarskega razvoja na področju oskrbe z električno energijo in prihodnje povpraševanje po električni energiji.Hkrati ocenite stanje drugih virov energije na območju razvoja.Šele po raziskavi in analizi navedenega stanja se lahko odločimo, ali je treba hidroelektrarno zgraditi in kolikšen naj bo obseg.
Na splošno je namen hidroenergetskih raziskav zagotoviti točne in zanesljive osnovne informacije, potrebne za načrtovanje in gradnjo hidroelektrarn.
5. Splošni pogoji za izbiro lokacije
Splošne pogoje za izbiro mesta je mogoče razložiti z naslednjih štirih vidikov:
(1) Izbrana lokacija mora biti sposobna izkoriščati vodno energijo na najbolj ekonomičen način in upoštevati načelo varčevanja, to pomeni, da se po končani elektrarni porabi najmanj denarja in proizvede največ električne energije. .Običajno ga je mogoče izmeriti z oceno letnega prihodka od proizvodnje električne energije in naložbe v izgradnjo postaje, da vidimo, koliko časa je mogoče povrniti vloženi kapital.Vendar pa so hidrološke in topografske razmere na različnih mestih različne, različne pa so tudi potrebe po električni energiji, zato strošek gradnje in investicije ne bi smeli biti omejeni z določenimi vrednostmi.
(2) Topografske, geološke in hidrološke razmere izbrane lokacije morajo biti razmeroma boljše, pri načrtovanju in gradnji morajo biti možnosti.Pri gradnji malih hidroelektrarn naj bo uporaba gradbenih materialov čim bolj skladna z načelom »lokalnih materialov«.
(3) Izbrana lokacija mora biti čim bolj blizu območja oskrbe z električno energijo in obdelave, da se zmanjšajo naložbe v opremo za prenos električne energije in izgube energije.
(4) Pri izbiri lokacije je treba čim bolj izkoristiti obstoječe hidravlične konstrukcije.Na primer, vodno kapljico lahko uporabimo za izgradnjo hidroelektrarne v namakalnem kanalu ali pa hidroelektrarno zgradimo ob namakalnem rezervoarju za proizvodnjo električne energije iz namakalnega toka itd.Ker lahko te hidroelektrarne izpolnijo princip proizvodnje električne energije, ko je voda, je njihov ekonomski pomen bolj očiten.
Čas objave: 19. maj 2022
