Hidroenergija je pretvaranje vodene energije prirodnih rijeka u električnu energiju koju ljudi mogu koristiti.Postoje različiti izvori energije koji se koriste u proizvodnji električne energije, kao što je solarna energija, energija vode u rijekama i energija vjetra proizvedena strujanjem zraka.Troškovi proizvodnje hidroenergije korištenjem hidroenergije su jeftini, a izgradnja hidroelektrana se također može kombinirati s drugim projektima zaštite voda.Naša zemlja je veoma bogata hidroenergetskim resursima i uslovi su takođe veoma dobri.Hidroenergija igra važnu ulogu u izgradnji nacionalne ekonomije.
Uzvodni vodostaj rijeke veći je od vodostaja nizvodno.Zbog razlike u vodostaju rijeke stvara se energija vode.Ova energija se naziva potencijalna energija ili potencijalna energija.Razlika između visine riječne vode naziva se pad, a naziva se i razlika u nivou vode ili vodni vrh.Ovaj pad je osnovni uslov za formiranje hidrauličke snage.Osim toga, veličina hidraulične snage ovisi i o veličini protoka vode u rijeci, što je još jedan osnovni uslov jednako važan kao i pad.I pad i protok direktno utiču na hidrauličku snagu;što je veći volumen vode u kapi, to je veća hidraulička snaga;ako su pad i zapremina vode relativno mali, snaga hidroelektrane će biti manja.
Pad se općenito izražava u metrima.Gradijent je omjer pada i udaljenosti, koji može ukazati na stupanj koncentracije kapi.Pad je koncentrisaniji, a upotreba hidrauličke snage je praktičnija.Pad koji koristi hidroelektrana je razlika između gornje vodene površine hidroelektrane i nizvodne vodene površine nakon prolaska kroz turbinu.
Protok je količina vode koja teče rijekom u jedinici vremena, a izražava se u kubnim metrima u jednoj sekundi.Jedan kubni metar vode je jedna tona.Tok rijeke se mijenja u bilo koje vrijeme, tako da kada govorimo o toku, moramo objasniti vrijeme određenog mjesta gdje teče.Protok se vrlo značajno mijenja u vremenu.Reke u našoj zemlji uglavnom imaju veliki proticaj u kišnoj sezoni u leto i jesen, a relativno mali zimi i u proleće.Generalno, tok rijeke je relativno mali u uzvodnom dijelu;jer se pritoke spajaju, nizvodni tok se postepeno povećava.Stoga, iako je uzvodni pad koncentrisan, protok je mali;nizvodni tok je velik, ali je pad relativno raspršen.Stoga je često najekonomičnije koristiti hidrauličku snagu u srednjem toku rijeke.
Znajući pad i protok koji koristi hidroelektrana, njen učinak se može izračunati pomoću sljedeće formule:
N= GQH
U formuli, N–izlaz, u kilovatima, može se nazvati i snaga;
Q–protok, u kubnim metrima u sekundi;
H – pad, u metrima;
G = 9,8 , je ubrzanje gravitacije, jedinica: Newton/kg
Prema gornjoj formuli, teorijska snaga se izračunava bez oduzimanja gubitaka.Zapravo, u procesu proizvodnje hidroenergije, turbine, prijenosna oprema, generatori itd. imaju neizbježne gubitke energije.Stoga, teorijsku snagu treba odbaciti, odnosno stvarnu snagu koju možemo koristiti treba pomnožiti sa koeficijentom efikasnosti (simbol: K).
Projektovana snaga generatora u hidroelektrani naziva se nazivna snaga, a stvarna snaga se naziva stvarna snaga.U procesu transformacije energije neizbježan je gubitak dijela energije.U procesu proizvodnje hidroenergije uglavnom dolazi do gubitaka turbina i generatora (također ima gubitaka u cjevovodima).Različiti gubici u ruralnoj mikro-hidroelektrani čine oko 40-50% ukupne teorijske snage, tako da proizvodnja hidroelektrane zapravo može koristiti samo 50-60% teorijske snage, odnosno efikasnost je oko 0,5-0,60 (od čega je efikasnost turbine 0,70-0,85, efikasnost generatora 0,85 do 0,90, a efikasnost cevovoda i prenosne opreme je 0,80 do 0,85).Dakle, stvarna snaga (izlaz) hidroelektrane može se izračunati na sljedeći način:
K–efikasnost hidroelektrane, (0,5～0,6) se koristi u grubom proračunu mikro-hidroelektrane;ova vrijednost se može pojednostaviti kao:
N=(0,5～0,6)QHG Stvarna snaga=efikasnost×protok×pad×9,8
Korištenje hidroenergije je korištenje vodene snage za pogon mašine, koja se naziva vodena turbina.Na primjer, drevni vodeni točak u našoj zemlji je vrlo jednostavna vodena turbina.Različite hidraulične turbine koje se trenutno koriste prilagođene su različitim specifičnim hidrauličkim uslovima, tako da se mogu efikasnije rotirati i pretvarati energiju vode u mehaničku energiju.Druga vrsta mašinerije, generator, povezan je sa turbinom, tako da rotor generatora rotira sa turbinom da bi proizveo električnu energiju.Generator se može podijeliti na dva dijela: dio koji rotira sa turbinom i fiksni dio generatora.Dio koji je spojen na turbinu i rotira se naziva se rotor generatora, a oko rotora ima mnogo magnetnih polova;krug oko rotora je fiksni dio generatora, koji se naziva stator generatora, a stator je omotan s mnogo bakarnih namotaja.Kada se mnogi magnetni polovi rotora okreću u sredini bakrenih zavojnica statora, na bakarnim žicama se stvara struja, a generator pretvara mehaničku energiju u električnu energiju.
Električna energija koju generira elektrana pretvara se u mehaničku energiju (elektromotor ili motor), svjetlosnu energiju (električna lampa), toplinsku energiju (električna peć) i tako dalje pomoću različite električne opreme.
sastav hidroelektrane
Sastav hidroelektrane obuhvata: hidraulične konstrukcije, mašinsku opremu i elektro opremu.
(1) Hidraulične konstrukcije
Ima brane (brane), ulazne kapije, kanale (ili tunele), tlačne prednje rezervoare (ili regulacione rezervoare), tlačne cijevi, elektrane i ispuste itd.
Brana (brana) je izgrađena u rijeci da blokira riječnu vodu i podigne površinu vode kako bi se formirao rezervoar.Na taj način se formira koncentrisana kap između vodene površine akumulacije na brani (brani) i vodene površine rijeke ispod brane, a zatim se voda kroz vodovodne cijevi uvodi u hidroelektranu. ili tunele.U relativno strmim rijekama, korištenje odvodnih kanala također može stvoriti pad.Na primjer: Općenito, pad po kilometru prirodne rijeke je 10 metara.Ako se na gornjem kraju ovog dijela rijeke otvori kanal za uvođenje riječne vode, kanal će se iskopati duž rijeke, a nagib kanala će biti ravniji.Ako se pad u kanalu pravi po kilometru, pao je samo 1 metar, tako da je voda tekla 5 kilometara u kanalu, a površina vode je pala samo 5 metara, dok je voda pala 50 metara nakon prelaska 5 kilometara u prirodnom kanalu .U ovom trenutku voda iz kanala se vodom ili tunelom vraća do elektrane, a tu je koncentrisani pad od 45 metara koji se može iskoristiti za proizvodnju električne energije.Slika 2
Upotreba diverzionih kanala, tunela ili vodovodnih cijevi (kao što su plastične cijevi, čelične cijevi, betonske cijevi, itd.) za formiranje hidroelektrane sa koncentriranim padom naziva se hidroelektrana s kanalom skretanja, što je tipičan raspored hidroelektrana .
(2) Mašinska i električna oprema
Pored navedenih hidrauličnih radova (pregrade, kanali, predvorje, potisne cijevi, radionice), hidroelektrani je potrebna i sljedeća oprema:
(1) Mašinska oprema
Postoje turbine, regulatori, zasuni, prenosna oprema i negenerirajuća oprema.
(2) Električna oprema
Postoje generatori, razvodne centrale, transformatori i dalekovodi.
Ali nemaju sve male hidroelektrane gore navedene hidraulične konstrukcije i mehaničku i električnu opremu.Ako je visina vode manja od 6 metara u niskonaponskoj hidroelektrani, obično se koriste kanal za vođenje vode i kanal za vodu otvorenog kanala, a nema tlačnog predbazena i tlačne cijevi za vodu.Za elektrane sa malim dometom napajanja i kratkom daljinom prenosa, usvojen je direktan prenos snage i nije potreban transformator.Hidroelektrane sa rezervoarima ne moraju graditi brane.Upotreba dubokih zahvata, unutrašnjih cijevi brana (ili tunela) i preljeva eliminira potrebu za hidrauličkim konstrukcijama kao što su brane, ulazne kapije, kanali i tlačni prednji bazeni.
Za izgradnju hidroelektrane, prije svega, moraju se izvršiti pažljivi izmjeri i projektantski radovi.U projektovanju postoje tri faze projektovanja: idejni projekat, tehnički projekat i izrada detalja.Da bi se projektantski posao dobro obavio, potrebno je prvo izvršiti temeljne geodetske radove, odnosno u potpunosti razumjeti lokalne prirodne i ekonomske uslove – odnosno topografiju, geologiju, hidrologiju, kapital i tako dalje.Ispravnost i pouzdanost dizajna može se jamčiti tek nakon savladavanja ovih situacija i njihove analize.
Komponente malih hidroelektrana imaju različite oblike u zavisnosti od tipa hidroelektrane.
3. Topografsko snimanje
Kvalitet topografskih radova ima veliki uticaj na inžinjerski raspored i procjenu inženjerske kvantitete.
Geološka istraživanja (razumevanje geoloških uslova) pored opšteg razumevanja i istraživanja geologije sliva i duž reke, potrebno je razumeti i da li je temelj mašinske prostorije čvrst, što direktno utiče na sigurnost elektroenergetskog sistema. sama stanica.Jednom kada se baraža sa određenom zapreminom rezervoara uništi, ne samo da će oštetiti samu hidroelektranu, već će uzrokovati i ogromne gubitke života i imovine nizvodno.
4. Hidrološko ispitivanje
Za hidroelektrane najvažniji hidrološki podaci su evidencija vodostaja rijeke, protoka, sadržaja nanosa, stanja zaleđivanja, meteorološki podaci i podaci istraživanja poplava.Veličina riječnog toka utiče na izgled preljeva hidroelektrane.Podcjenjivanje jačine poplave će uzrokovati oštećenje brane;sediment koji nosi rijeka može brzo napuniti rezervoar u najgorem slučaju.Na primjer, ulazni kanal će uzrokovati mulj kanala, a krupnozrnati sediment će proći kroz turbinu i uzrokovati trošenje turbine.Dakle, izgradnja hidroelektrana mora imati dovoljno hidroloških podataka.
Stoga, prije nego što se odlučimo za izgradnju hidroelektrane, prvo moramo istražiti smjer ekonomskog razvoja u oblasti snabdijevanja električnom energijom i buduću potražnju za električnom energijom.Istovremeno, procijeniti stanje ostalih izvora energije na području razvoja.Tek nakon istraživanja i analize navedenog stanja možemo odlučiti da li je potrebno graditi hidroelektranu i koliki bi trebao biti obim.
Uopšteno govoreći, svrha hidroenergetskog istraživanja je da pruži tačne i pouzdane osnovne informacije neophodne za projektovanje i izgradnju hidroelektrana.
5. Opšti uslovi za izbor lokacije
Opšti uslovi za odabir lokacije mogu se objasniti sa sljedeća četiri aspekta:
(1) Odabrana lokacija treba da bude u mogućnosti da iskoristi energiju vode na najekonomičniji način i da se pridržava principa uštede, odnosno da se nakon završetka elektrane troši najmanje novca i proizvodi najviše električne energije. .Obično se može mjeriti procjenom godišnjeg prihoda od proizvodnje električne energije i ulaganja u izgradnju stanice kako bi se vidjelo koliko vremena se uloženi kapital može povratiti.Međutim, hidrološki i topografski uslovi su različiti na različitim mjestima, a različite su i potrebe za električnom energijom, tako da trošak izgradnje i ulaganja ne bi trebali biti ograničeni određenim vrijednostima.
(2) Topografski, geološki i hidrološki uvjeti odabrane lokacije trebaju biti relativno superiorni, te treba postojati mogućnosti u projektovanju i izgradnji.U izgradnji malih hidroelektrana, upotreba građevinskog materijala treba da bude što je moguće više u skladu sa principom „lokalnih materijala“.
(3) Odabrano mjesto mora biti što je moguće bliže području napajanja i obrade kako bi se smanjila ulaganja u opremu za prijenos električne energije i gubitak energije.
(4) Prilikom odabira lokacije potrebno je maksimalno iskoristiti postojeće hidraulične konstrukcije.Na primjer, kap vode se može koristiti za izgradnju hidroelektrane u kanalu za navodnjavanje, ili se hidroelektrana može izgraditi pored rezervoara za navodnjavanje za proizvodnju električne energije iz toka za navodnjavanje, itd.Budući da ove hidroelektrane mogu ispuniti princip proizvodnje električne energije kada ima vode, njihov ekonomski značaj je očigledniji.
Vrijeme objave: 19.05.2022
