Com es pot reutilitzar una gota d'aigua 19 vegades? Un article revela els misteris de la generació d'energia hidroelèctrica
Durant molt de temps, la generació d'energia hidroelèctrica ha estat un mitjà important de subministrament d'electricitat. El riu flueix al llarg de milers de quilòmetres i conté una enorme quantitat d'energia. El desenvolupament i la utilització de l'energia natural de l'aigua en electricitat s'anomena generació d'energia hidroelèctrica. El procés de generació d'energia hidroelèctrica és en realitat un procés de conversió d'energia.
1. Què és una central elèctrica de bombament?
Les centrals elèctriques de bombament són actualment el mètode d'emmagatzematge d'energia d'alta capacitat més madur i estable tecnològicament. En construir o utilitzar els dos embassaments existents, es forma una gota i l'electricitat sobrant del sistema elèctric durant els períodes de baixa càrrega es bomba a llocs elevats per emmagatzemar-la. Durant els períodes de càrrega punta, l'electricitat es genera alliberant aigua, coneguda com a "banc de superenergia".
Les centrals hidroelèctriques són instal·lacions que utilitzen l'energia cinètica del flux d'aigua per generar electricitat. Normalment es construeixen a grans salts dels rius, utilitzant preses per interceptar el flux d'aigua i formar embassaments, que després converteixen l'energia de l'aigua en electricitat mitjançant turbines i generadors hidràulics.
Tanmateix, l'eficiència de generació d'energia d'una sola central hidroelèctrica no és alta perquè, després que l'aigua flueixi a través d'una central hidroelèctrica, encara queda molta energia cinètica que no s'utilitza. Si es poden connectar diverses centrals hidroelèctriques en sèrie per formar un sistema en cascada, una gota d'aigua es pot activar diverses vegades a diferents altures, millorant així l'eficiència de generació d'energia.
Quins són els beneficis de les centrals hidroelèctriques a més de la generació d'energia? De fet, la construcció de centrals hidroelèctriques també té un impacte important en el desenvolupament econòmic i social local.
D'una banda, la construcció de centrals hidroelèctriques pot impulsar la construcció d'infraestructures locals i el desenvolupament industrial. La construcció de centrals hidroelèctriques requereix una gran quantitat de mà d'obra, recursos materials i inversió financera, cosa que proporciona oportunitats d'ocupació local i demanda del mercat, impulsa el desenvolupament de cadenes industrials relacionades i augmenta els ingressos fiscals locals. Per exemple, la inversió total del projecte de la central hidroelèctrica de Wudongde és d'uns 120.000 milions de iuans, cosa que pot impulsar inversions regionals relacionades d'entre 100.000 i 125.000 milions de iuans. Durant el període de construcció, l'augment mitjà anual de l'ocupació és d'unes 70.000 persones, formant una nova força motriu per al creixement econòmic local.
D'altra banda, la construcció de centrals hidroelèctriques pot millorar l'entorn ecològic local i el benestar de les persones. La construcció de centrals hidroelèctriques no només ha de seguir estàndards ambientals estrictes, sinó que també ha de dur a terme una restauració i protecció ecològica, criar i alliberar peixos rars, millorar els paisatges fluvials i promoure la biodiversitat. Per exemple, des de l'establiment de la central hidroelèctrica de Wudongde, s'han alliberat més de 780.000 alevins de peixos rars com el peix de ventre dividit, la tortuga blanca, el lluç llarg i prim i la carpa perca. A més, la construcció de centrals hidroelèctriques també requereix la reubicació i el reassentament d'immigrants, cosa que proporciona millors condicions de vida i oportunitats de desenvolupament per a la població local. Per exemple, el comtat de Qiaojia és la ubicació de la central hidroelèctrica de Baihetan, que implica la reubicació i el reassentament de 48.563 persones. El comtat de Qiaojia ha transformat la zona de reassentament en una zona de reassentament d'urbanització moderna, ha millorat la infraestructura i les instal·lacions de serveis públics i ha millorat la qualitat de vida i la felicitat de la població immigrant.
Una central hidroelèctrica no és només una central elèctrica, sinó també una planta beneficiosa. No només proporciona energia neta per al país, sinó que també aporta desenvolupament verd a la zona local. Aquesta és una situació en què tothom hi guanya i que mereix el nostre reconeixement i aprenentatge.
2. Tipus bàsics de generació d'energia hidroelèctrica
Els mètodes més utilitzats de caiguda concentrada inclouen la construcció de preses, el desviament d'aigua o una combinació d'ambdós.
Construir una presa en un tram del riu amb un gran desnivell, establir un embassament per emmagatzemar aigua i elevar el nivell de l'aigua, instal·lar una turbina hidràulica a l'exterior de la presa, i l'aigua de l'embassament flueixi a través del canal de conducció d'aigua (canal de desviació) fins a la turbina hidràulica a la part inferior de la presa. L'aigua fa girar la turbina i fa girar el generador per generar electricitat, i després flueixi a través del canal de cua fins al riu aigües avall. Aquesta és la manera de construir una presa i construir un embassament per a la generació d'energia.
A causa de la gran diferència de nivell d'aigua entre la superfície de l'embassament dins de la presa i la superfície de sortida de la turbina hidràulica fora de la presa, es pot utilitzar una gran quantitat d'aigua de l'embassament per a treballs a través d'una gran energia potencial, que pot aconseguir una alta taxa d'utilització dels recursos hídrics. La central hidroelèctrica establerta mitjançant el mètode de caiguda concentrada en la construcció de preses s'anomena central hidroelèctrica tipus presa, que consisteix principalment en centrals hidroelèctriques tipus presa i centrals hidroelèctriques tipus llit fluvial.
Establir un embassament per emmagatzemar aigua i elevar el nivell del riu al curs alt, instal·lar una turbina hidràulica al curs baix i desviar l'aigua del dipòsit aigües amunt a la turbina hidràulica inferior a través del canal de desviació. El flux d'aigua fa girar la turbina i acciona el generador per generar electricitat, i després passa pel canal de cua fins al curs baix del riu. El canal de desviació serà més llarg i passarà per la muntanya, que és una via de desviació d'aigua i generació d'energia.
A causa de la gran diferència de nivell d'aigua H0 entre la superfície del dipòsit aigües amunt i la superfície de sortida de la turbina aigües avall, una gran quantitat d'aigua al dipòsit funciona a través d'una gran energia potencial, cosa que pot aconseguir una alta eficiència en l'ús dels recursos hídrics. Les centrals hidroelèctriques que utilitzen un mètode de desviació concentrada de la columna d'aigua s'anomenen centrals hidroelèctriques de tipus de desviació, incloent principalment centrals hidroelèctriques de tipus de desviació per pressió i centrals hidroelèctriques de tipus sense desviació per pressió.
3. Com aconseguir "reutilitzar 19 vegades una gota d'aigua"?
Se sap que la central hidroelèctrica de Nanshan es va completar i posar en funcionament oficialment el 30 d'octubre de 2019, situada a la cruïlla dels comtats de Yanyuan i Butuo, a la prefectura autònoma de Liangshan Yi, província de Sichuan. La capacitat total instal·lada de la central hidroelèctrica és de 102.000 megawatts, que és un projecte d'energia hidroelèctrica que utilitza de manera integral els recursos hídrics naturals, l'energia eòlica i l'energia solar. I el més cridaner és que aquesta central hidroelèctrica no només genera electricitat, sinó que també aconsegueix la màxima eficiència dels recursos hídrics a través de mitjans tecnològics. Utilitza repetidament una gota d'aigua 19 vegades, creant 34.100 milions de quilowatts hora addicionals d'electricitat, creant múltiples miracles en el camp de la generació d'energia hidroelèctrica.
En primer lloc, la central hidroelèctrica de Nanshan adopta la tecnologia de generació hidroelèctrica híbrida líder mundial, que utilitza de manera integral els recursos hídrics naturals, l'energia eòlica i l'energia solar, i aconsegueix una optimització i col·laboració sistemàtiques a través de mitjans tecnològics, aconseguint així un desenvolupament sostenible.
En segon lloc, la central hidroelèctrica introdueix tecnologies d'avantguarda com l'anàlisi de big data, la intel·ligència artificial i la Internet de les Coses per gestionar amb precisió diversos aspectes com els paràmetres de la unitat, el nivell de l'aigua, l'altura i el cabal d'aigua, per tal de millorar l'eficiència operativa de la central hidroelèctrica. Per exemple, mitjançant l'establiment d'una tecnologia de seguiment i regulació automàtica de la pressió d'altura constant, la unitat generadora de turbina d'aigua maximitza l'ús dels recursos hídrics alhora que garanteix un funcionament segur, aconseguint l'objectiu d'optimitzar i augmentar la generació d'energia mitjançant l'optimització de l'altura. Al mateix temps, quan el nivell d'aigua del dipòsit és baix, les centrals hidroelèctriques estableixen un sistema de gestió dinàmica per al dipòsit per frenar la taxa de disminució del nivell de l'aigua, millorar l'eficiència del reciclatge i augmentar eficaçment la capacitat de generació d'energia.
A més, l'excel·lent disseny de la central hidroelèctrica de Nanshan també és indispensable. Adopta una turbina d'aigua PM (turbina Pelton Michel), que es caracteritza pel fet que quan es ruixa aigua sobre l'impel·lent, la secció transversal de la boquilla i el cabal cap a l'impel·lent es poden ajustar mitjançant la rotació, de manera que coincideixi la direcció i la velocitat del ruixat d'aigua amb la direcció de rotació i la velocitat de l'impel·lent, maximitzant l'eficiència de la generació d'energia. A més, s'han adoptat tecnologies avançades com la tecnologia de polvorització d'aigua multipunt i l'addició de seccions giratòries, millorant considerablement l'eficiència de la generació d'energia.
Finalment, la central hidroelèctrica de Nanshan també adopta una tecnologia exclusiva d'emmagatzematge d'energia. S'ha afegit un conjunt d'instal·lacions de drenatge d'emergència del nivell de l'aigua a la zona de dipòsit d'aigua. A través del dipòsit d'emmagatzematge d'aigua, els recursos hídrics es poden dividir en diferents períodes de temps, aconseguint múltiples funcions com la producció d'aigua i la transmissió d'energia, i garantint la utilització econòmica i segura dels recursos hídrics.
En general, la raó per la qual la central hidroelèctrica de Nanshan ha aconseguit l'objectiu de "reutilitzar 19 vegades una gota d'aigua" es deu a diversos factors, com ara la tecnologia líder mundial de generació d'energia hidroelèctrica híbrida, l'aplicació de tecnologia d'avantguarda, mecanismes de gestió eficients, un disseny excel·lent i una tecnologia única d'emmagatzematge d'energia. Això no només aporta noves idees i models per al desenvolupament de la indústria hidroelèctrica, sinó que també proporciona demostracions i inspiracions beneficioses per al desenvolupament sostenible de la indústria energètica xinesa.
Data de publicació: 14 d'agost de 2023
