У натуральных рэках вада цячэ з вярхоўяў уніз па цячэнні, змешаная з наносамі, і часта абмывае рэчышча ракі і берагавыя схілы, што сведчыць аб тым, што ў вадзе схавана пэўная колькасць энергіі. У натуральных умовах гэтая патэнцыяльная энергія спажываецца на размыванне, праштурхоўванне наносаў і пераадоленне супраціўлення трэння. Калі мы пабудуем некалькі будынкаў і ўсталюем неабходнае абсталяванне, каб забяспечыць пастаянны паток вады праз вадзяную турбіну, вадзяная турбіна будзе прыводзіцца ў рух патокам вады, як ветраны млын, які можа бесперапынна круціцца, і энергія вады будзе пераўтварацца ў механічную энергію. Калі вадзяная турбіна прыводзіць у рух генератар, ён можа выпрацоўваць электрычнасць, і энергія вады пераўтвараецца ў электрычную энергію. Гэта асноўны прынцып вытворчасці гідраэлектраэнергіі. Вадзяныя турбіны і генератары - гэта самае асноўнае абсталяванне для вытворчасці гідраэлектраэнергіі. Дазвольце мне коратка расказаць вам пра тое, што вы ведаеце пра вытворчасць гідраэлектраэнергіі.
1. Гідраэнергія і энергія воднага патоку
Пры праектаванні гідраэлектрастанцыі, каб вызначыць маштаб электрастанцыі, неабходна ведаць яе магутнасць. Згодна з асноўнымі прынцыпамі вытворчасці гідраэлектраэнергіі, няцяжка ўбачыць, што магутнасць электрастанцыі вызначаецца аб'ёмам працы, якую можа выканаць ток. Мы называем агульную працу, якую вада можа выканаць за пэўны прамежак часу, энергіяй вады, а працу, якую можна выканаць за адзінку часу (секунду), называем магутнасцю току. Відавочна, што чым большая магутнасць патоку вады, тым большая магутнасць электрастанцыі. Такім чынам, каб ведаць магутнасць электрастанцыі, трэба спачатку разлічыць магутнасць патоку вады. Магутнасць патоку вады ў рацэ можна разлічыць такім чынам, калі выказаць здагадку, што падзенне ўзроўню вады на пэўным участку ракі складае H (метры), а аб'ём вады H, які праходзіць праз папярочны сячэнне ракі за адзінку часу (секунды), роўны Q (кубічныя метры/секунду), тады магутнасць патоку на ўчастку роўная здабытку вагі вады і падзення. Відавочна, што чым вышэй падзенне вады, тым большы паток і тым большая сіла патоку вады.
2. Вытворчасць гідраэлектрастанцый
Пры пэўным напоры і расходе электраэнергія, якую можа выпрацоўваць гідраэлектрастанцыя, называецца гідраэнергетыкай. Відавочна, што выходная магутнасць залежыць ад магутнасці патоку вады праз турбіну. У працэсе пераўтварэння энергіі вады ў электрычную энергію вада павінна пераадольваць супраціўленне рэчышчаў рэк або будынкаў на шляху ад верхавіны да ніжняй. Гідратурбіны, генератары і перадавальнае абсталяванне таксама павінны пераадольваць шмат супраціўленняў падчас працы. Каб пераадолець супраціўленне, павінна быць выканана работа, і непазбежна будзе спажывацца магутнасць патоку вады. Такім чынам, магутнасць патоку вады, якая можа быць выкарыстана для выпрацоўкі электраэнергіі, меншая за значэнне, атрыманае па формуле, гэта значыць, выхад гідраэлектрастанцыі павінен быць роўны магутнасці патоку вады, памножанай на каэфіцыент меншы за 1. Гэты каэфіцыент таксама называецца эфектыўнасцю гідраэлектрастанцыі.
Канкрэтнае значэнне эфектыўнасці гідраэлектрастанцыі звязана з колькасцю страт энергіі, якія ўзнікаюць пры праходжанні вады праз будынак і гідратурбіну, перадавальнае абсталяванне, генератар і г.д. Чым большыя страты, тым ніжэй эфектыўнасць. У малой гідраэлектрастанцыі сума гэтых страт складае каля 25-40% магутнасці патоку вады. Гэта значыць, што паток вады, які можа выпрацаваць 100 кілават электраэнергіі, паступае на гідраэлектрастанцыю, а генератар можа выпрацаваць толькі 60-75 кілават электраэнергіі, таму эфектыўнасць гідраэлектрастанцыі эквівалентная 60-75%.
З папярэдняга ўступу відаць, што пры пастаянным расходе вады і розніцы ўзроўняў вады на электрастанцыі магутнасць электрастанцыі залежыць ад эфектыўнасці. Практыка паказвае, што акрамя прадукцыйнасці гідраўлічных турбін, генератараў і перадавога абсталявання, на эфектыўнасць гідраэлектрастанцый уплываюць і іншыя фактары, такія як якасць будаўніцтва будынкаў і ўстаноўкі абсталявання, якасць эксплуатацыі і кіравання, а таксама правільнасць праектавання гідраэлектрастанцыі. Вядома, некаторыя з гэтых фактараў уплыву з'яўляюцца першаснымі, а некаторыя — другаснымі, і пры пэўных умовах першасныя і другасныя фактары таксама ўзаемадзейнічаюць.
Аднак, незалежна ад фактару, вырашальным з'яўляецца тое, што людзі — гэта не аб'екты, машыны кіруюцца людзьмі, а тэхналогіі рэгулююцца думкай. Таму пры праектаванні, будаўніцтве і выбары абсталявання для гідраэлектрастанцый неабходна ў поўнай меры ўлічваць суб'ектыўную ролю чалавека і імкнуцца да дасканаласці ў тэхналогіях, каб максімальна мінімізаваць страты энергіі ад патоку вады. Гэта асабліва важна для некаторых гідраэлектрастанцый, дзе падзенне вады адносна нізкае. У той жа час неабходна эфектыўна ўмацаваць эксплуатацыю і кіраванне гідраэлектрастанцыямі, каб павысіць эфектыўнасць электрастанцый, максімальна выкарыстоўваць водныя рэсурсы і даць магчымасць малым гідраэлектрастанцыям адыгрываць большую ролю.
Час публікацыі: 09 чэрвеня 2021 г.
