U prirodnim rijekama, voda teče uzvodno prema nizvodno pomiješana sa sedimentom i često ispire riječno korito i obalne padine, što pokazuje da se u vodi krije određena količina energije. U prirodnim uslovima, ova potencijalna energija se troši na čišćenje, potiskivanje sedimenta i savladavanje otpora trenja. Ako izgradimo neke zgrade i instaliramo potrebnu opremu kako bismo osigurali stalan protok vode kroz vodenu turbinu, vodenu turbinu će pokretati vodena struja, poput vjetrenjače, koja se može kontinuirano okretati, a energija vode će se pretvarati u mehaničku energiju. Kada vodena turbina pokreće generator da se okreće zajedno, on može generirati električnu energiju, a energija vode se pretvara u električnu energiju. Ovo je osnovni princip proizvodnje hidroelektrične energije. Vodene turbine i generatori su najosnovnija oprema za proizvodnju hidroelektrične energije. Dozvolite mi da vam dam kratak uvod u ono malo znanja o proizvodnji hidroelektrične energije.
1. Hidroenergija i snaga protoka vode
Prilikom projektovanja hidroelektrane, da bi se odredila veličina elektrane, potrebno je znati njen kapacitet proizvodnje električne energije. Prema osnovnim principima proizvodnje hidroelektrane, nije teško vidjeti da je kapacitet proizvodnje električne energije elektrane određen količinom rada koji struja može obaviti. Ukupan rad koji voda može obaviti u određenom vremenskom periodu nazivamo energijom vode, a rad koji se može obaviti u jedinici vremena (sekundi) naziva se snagom struje. Očigledno je da što je veća snaga protoka vode, to je veći i kapacitet proizvodnje električne energije elektrane. Stoga, da bismo znali kapacitet proizvodnje električne energije elektrane, prvo moramo izračunati snagu protoka vode. Snaga protoka vode u rijeci može se izračunati na ovaj način, pod pretpostavkom da je pad površine vode u određenom dijelu rijeke H (metri), a volumen vode H koji prolazi kroz poprečni presjek rijeke u jedinici vremena (sekunde) Q (kubni metri/sekundi), tada je snaga presjeka protoka jednaka proizvodu težine vode i pada. Očigledno je da što je veći pad vode, to je veći protok i veća je snaga protoka vode.
2. Proizvodnja hidroelektrana
Pod određenim pritiskom i protokom, električna energija koju hidroelektrana može generirati naziva se hidroenergetska snaga. Očigledno je da izlazna snaga zavisi od snage protoka vode kroz turbinu. U procesu pretvaranja energije vode u električnu energiju, voda mora savladati otpor korita rijeka ili zgrada na putu od uzvodno do nizvodno. Vodne turbine, generatori i prijenosna oprema također moraju savladati mnoge otpore tokom rada. Da bi se savladao otpor, mora se obaviti rad, a snaga protoka vode će se potrošiti, što je neizbježno. Stoga je snaga protoka vode koja se može koristiti za proizvodnju električne energije manja od vrijednosti dobijene formulom, odnosno, izlaz hidroelektrane treba biti jednak snazi protoka vode pomnoženoj faktorom manjim od 1. Ovaj koeficijent se naziva i efikasnost hidroelektrane.
Specifična vrijednost efikasnosti hidroelektrane povezana je s količinom gubitka energije koji nastaje kada voda teče kroz zgradu i vodenu turbinu, prijenosnu opremu, generator itd. Što je gubitak veći, to je efikasnost niža. U maloj hidroelektrani, zbir ovih gubitaka čini oko 25-40% snage protoka vode. To jest, protok vode koji može generirati 100 kilovata električne energije ulazi u hidroelektranu, a generator može generirati samo 60 do 75 kilovata električne energije, tako da je efikasnost hidroelektrane ekvivalentna 60~75%.
Iz prethodnog uvoda se može vidjeti da kada su protok elektrane i razlika nivoa vode konstantni, izlazna snaga elektrane zavisi od efikasnosti. Praksa je dokazala da pored performansi hidrauličnih turbina, generatora i prenosne opreme, i drugi faktori koji utiču na efikasnost hidroelektrana, kao što su kvalitet izgradnje i ugradnje opreme, kvalitet rada i upravljanja, te ispravnost dizajna hidroelektrane, utiču na efikasnost hidroelektrane. Naravno, neki od ovih faktora uticaja su primarni, a neki sekundarni, i pod određenim uslovima, primarni i sekundarni faktori će se međusobno transformisati.
Međutim, bez obzira na faktor, odlučujući faktor je da ljudi nisu objekti, mašine kontrolišu ljudi, a tehnologiju upravlja misao. Stoga je prilikom projektovanja, izgradnje i odabira opreme hidroelektrana potrebno u potpunosti uzeti u obzir subjektivnu ulogu ljudi i težiti izvrsnosti u tehnologiji kako bi se što više smanjio gubitak energije protoka vode. Ovo je posebno važno za neke hidroelektrane gdje je sam pad vode relativno nizak. Istovremeno, potrebno je efikasno ojačati rad i upravljanje hidroelektranama, kako bi se poboljšala efikasnost elektrana, u potpunosti iskoristili vodni resursi i omogućilo malim hidroelektranama da igraju veću ulogu.
Vrijeme objave: 09. juni 2021.
