En els rius naturals, l'aigua flueix de riu amunt a riu avall barrejada amb sediments, i sovint renta el llit del riu i els vessants de les ribes, cosa que demostra que hi ha una certa quantitat d'energia amagada a l'aigua. En condicions naturals, aquesta energia potencial es consumeix en fregar, empènyer els sediments i superar la resistència a la fricció. Si construïm alguns edificis i instal·lem alguns equips necessaris per fer que un flux constant d'aigua flueixi a través d'una turbina hidràulica, la turbina hidràulica serà accionada pel corrent d'aigua, com un molí de vent, que pot girar contínuament, i l'energia de l'aigua es convertirà en energia mecànica. Quan la turbina hidràulica acciona el generador per girar junts, pot generar electricitat i l'energia de l'aigua es converteix en energia elèctrica. Aquest és el principi bàsic de la generació d'energia hidroelèctrica. Les turbines i generadors d'aigua són l'equip més bàsic per a la generació d'energia hidroelèctrica. Permeteu-me que us faci una breu introducció al poc coneixement sobre la generació d'energia hidroelèctrica.
1. Energia hidroelèctrica i energia del flux d'aigua
En el disseny d'una central hidroelèctrica, per determinar l'escala de la central, cal conèixer la capacitat de generació d'energia de la central. Segons els principis bàsics de la generació d'energia hidroelèctrica, no és difícil veure que la capacitat de generació d'energia d'una central està determinada per la quantitat de treball que pot fer el corrent. Anomenem energia hídrica al treball total que l'aigua pot fer en un cert període de temps, i el treball que es pot fer en una unitat de temps (segons) s'anomena potència de corrent. Òbviament, com més gran sigui la potència del flux d'aigua, més gran serà la capacitat de generació d'energia de la central. Per tant, per conèixer la capacitat de generació d'energia de la central, primer hem de calcular la potència del flux d'aigua. La potència del flux d'aigua al riu es pot calcular d'aquesta manera, suposant que la caiguda de la superfície de l'aigua en una determinada secció del riu és de H (metres), i el volum d'aigua de H que passa per la secció transversal del riu en unitat de temps (segons) és de Q (metres cúbics/segon), aleshores la potència de la secció del flux és igual al producte del pes de l'aigua i la caiguda. Òbviament, com més alta sigui la caiguda d'aigua, més gran serà el cabal i més gran serà la potència del flux d'aigua.
2. La producció de les centrals hidroelèctriques
Sota una certa altura i cabal, l'electricitat que pot generar una central hidroelèctrica s'anomena producció d'energia hidroelèctrica. Òbviament, la potència de sortida depèn de la potència del flux d'aigua a través de la turbina. En el procés de conversió de l'energia de l'aigua en energia elèctrica, l'aigua ha de superar la resistència dels llits dels rius o dels edificis al llarg del camí, des de riu amunt fins a riu avall. Les turbines d'aigua, els generadors i els equips de transmissió també han de superar moltes resistències durant el treball. Per superar la resistència, s'ha de fer treball i es consumirà la potència del flux d'aigua, cosa que és inevitable. Per tant, la potència del flux d'aigua que es pot utilitzar per generar electricitat és menor que el valor obtingut per la fórmula, és a dir, la producció de la central hidroelèctrica ha de ser igual a la potència del flux d'aigua multiplicada per un factor inferior a 1. Aquest coeficient també s'anomena eficiència d'una central hidroelèctrica.
El valor específic de l'eficiència d'una central hidroelèctrica està relacionat amb la quantitat de pèrdua d'energia que es produeix quan l'aigua flueix a través de l'edifici i la turbina d'aigua, l'equip de transmissió, el generador, etc. Com més gran sigui la pèrdua, menor serà l'eficiència. En una petita central hidroelèctrica, la suma d'aquestes pèrdues representa aproximadament el 25-40% de la potència del flux d'aigua. És a dir, el flux d'aigua que pot generar 100 quilowatts d'electricitat entra a la central hidroelèctrica i el generador només pot generar de 60 a 75 quilowatts d'electricitat, de manera que l'eficiència de la central hidroelèctrica és equivalent al 60~75%.
De la introducció anterior es pot veure que quan el cabal i la diferència del nivell de l'aigua de la central elèctrica són constants, la potència de sortida de la central depèn de l'eficiència. La pràctica ha demostrat que, a més del rendiment de les turbines hidràuliques, els generadors i els equips de transmissió, altres factors que afecten l'eficiència de les centrals hidroelèctriques, com ara la qualitat de la construcció dels edificis i la instal·lació dels equips, la qualitat del funcionament i la gestió, i si el disseny de la central hidroelèctrica és correcte, són factors que afecten l'eficiència de la central hidroelèctrica. Per descomptat, alguns d'aquests factors d'influència són primaris i d'altres són secundaris, i sota certes condicions, els factors primaris i secundaris també es transformaran entre si.
Tanmateix, independentment del factor, el factor decisiu és que les persones no són objectes, les màquines són controlades pels humans i la tecnologia es regeix pel pensament. Per tant, en el disseny, la construcció i la selecció d'equips de les centrals hidroelèctriques, cal donar ple joc al paper subjectiu dels éssers humans i buscar l'excel·lència en la tecnologia per minimitzar al màxim la pèrdua d'energia del flux d'aigua. Això és per a algunes centrals hidroelèctriques on la gota d'aigua en si és relativament baixa. És especialment important. Al mateix temps, cal reforçar eficaçment el funcionament i la gestió de les centrals hidroelèctriques, per tal de millorar l'eficiència de les centrals elèctriques, aprofitar al màxim els recursos hídrics i permetre que les petites centrals hidroelèctriques tinguin un paper més important.
Data de publicació: 09 de juny de 2021
