1. Panoramica di a generazione di energia idroelettrica
A pruduzzione d'energia idroelettrica hè di cunvertisce l'energia idrica di i fiumi naturali in energia elettrica per l'usu da parte di e persone. E fonti d'energia aduprate da e centrale elettriche sò diverse, cum'è l'energia solare, l'energia idrica di i fiumi è l'energia eolica generata da u flussu d'aria. U costu di a pruduzzione d'energia idroelettrica cù l'energia idroelettrica hè economicu, è a custruzzione di centrale idroelettriche pò ancu esse cumminata cù altre iniziative di cunservazione di l'acqua. A Cina hè ricca di risorse idriche è hà cundizioni eccellenti. L'energia idroelettrica ghjoca un rolu impurtante in a custruzzione ecunomica naziunale.
U livellu di l'acqua à monte di un fiume hè più altu ch'è u so livellu di l'acqua à valle. Per via di a differenza trà u livellu di l'acqua di u fiume, si genera energia idrica. Sta energia hè chjamata energia putenziale o energia putenziale. A differenza trà l'altezza di a superficia di l'acqua di u fiume hè chjamata goccia, chjamata ancu differenza di livellu di l'acqua o testa. Sta goccia hè una cundizione basica per a putenza idraulica. Inoltre, a dimensione di a putenza idrica dipende ancu da a dimensione di u flussu d'acqua in u fiume, chì hè un'altra cundizione basica cusì impurtante cum'è a goccia. Sia a goccia sia a scarica influenzanu direttamente a dimensione di a putenza idraulica; Più grande hè a caduta d'acqua, più grande hè a putenza idraulica; Se a goccia è u vulume d'acqua sò relativamente chjuchi, a pruduzzione di a centrale idroelettrica serà più chjuca.
A goccia hè generalmente espressa in metri. U gradiente di a superficia di l'acqua hè u rapportu trà a goccia è a distanza, chì pò indicà u gradu di cuncentrazione di a goccia. Sè a goccia hè relativamente cuncintrata, l'utilizazione di l'energia idrica hè più cunveniente. A goccia aduprata da una centrale idroelettrica hè a differenza trà a superficia di l'acqua à monte di a centrale idroelettrica è a superficia di l'acqua à valle dopu avè passatu per a turbina idraulica.
U flussu hè a quantità d'acqua chì scorre per un fiume in un'unità di tempu, espressa in metri cubi per seconda. Un metru cubicu d'acqua hè una tonnellata. U flussu di un fiume cambia in ogni mumentu è in ogni locu, dunque quandu parlemu di u flussu, duvemu spiegà u tempu di u locu specificu induve scorre. U flussu cambia significativamente in u tempu. In generale, i fiumi in Cina anu un grande flussu in estate, autunnu è stagione di e piogge, ma un picculu flussu in invernu è primavera. U flussu varia da mese à ghjornu, è u vulume d'acqua varia da annu à annu. U flussu di i fiumi generali hè relativamente chjucu in u corsu di monte; Mentre l'affluenti cunvergenu, u flussu à valle aumenta gradualmente. Dunque, ancu s'è a goccia à monte hè cuncintrata, u flussu hè chjucu; Ancu s'è u flussu à valle hè grande, a goccia hè relativamente dispersa. Dunque, hè spessu u più ecunomicu aduprà l'energia idrica in i tratti medii di u fiume.
Cunnoscendu a caduta è u flussu utilizati da una centrale idroelettrica, a so pruduzzione pò esse calculata cù a seguente formula:
N= GQH
In a formula, N - pruduzzione, unità: kW, chjamata ancu putenza;
Q — flussu, in metri cubi per seconda;
H — Caduta, in metri;
G = 9,8, hè l'accelerazione di gravità, in Newton/kg
A putenza teorica hè calculata secondu a formula sopra, è nisuna perdita hè dedotta. In fatti, in u prucessu di generazione di energia idroelettrica, e turbine idriche, l'apparecchiature di trasmissione, i generatori, ecc. anu perdite di putenza inevitabili. Dunque, a putenza teorica deve esse scontata, vale à dì, a putenza reale chì pudemu aduprà deve esse multiplicata per u cuefficiente di efficienza (simbulu: K).
A putenza cuncipita di u generatore in a centrale idroelettrica hè chjamata putenza nominale, è a putenza effettiva hè chjamata putenza effettiva. In u prucessu di trasfurmazione di l'energia, hè inevitabile perde una parte di l'energia. In u prucessu di generazione di energia idroelettrica, ci sò principalmente perdite di turbine idrauliche è generatori (cumprese perdite di tubazioni). In e microcentrali idroelettriche rurali, diverse perdite rapprisentanu u 40 ~ 50% di a putenza teorica tutale, dunque a pruduzzione di e centrale idroelettriche pò aduprà solu u 50 ~ 60% di a putenza teorica, vale à dì, l'efficienza hè di circa 0,5 ~ 0,60 (cumprese l'efficienza di a turbina di 0,70 ~ 0,85, l'efficienza di u generatore di 0,85 ~ 0,90, è l'efficienza di e tubazioni è di l'equipaggiu di trasmissione di 0,80 ~ 0,85). Dunque, a putenza effettiva (pruduzzione) di a centrale idroelettrica pò esse calculata cusì:
K – l'efficienza di a centrale idroelettrica, (0,5~0,6) hè aduttata per u calculu apprussimativu di a microcentrale idroelettrica; A formula sopra pò esse simplificata cum'è:
N=(0,5 ～ 0,6) QHG putenza attuale=efficienza × flussu × Goccia × nove virgula ottu
L'usu di l'energia idroelettrica hè di utilizà l'acqua per guidà un tipu di macchina, chì si chjama turbina idraulica. Per esempiu, l'antica rota idraulica in Cina hè una turbina idraulica assai simplice. E diverse turbine idrauliche aduprate oghje sò adattate à diverse cundizioni idrauliche specifiche, in modu chì possinu rotà più efficacemente è trasfurmà l'energia di l'acqua in energia meccanica. Un'altra macchina, u generatore, hè cunnessa à a turbina idraulica per fà rotà u rotore di u generatore cù a turbina idraulica, è dopu l'elettricità pò esse generata. U generatore pò esse divisu in duie parti: a parte chì gira inseme cù a turbina idraulica è a parte fissa di u generatore. A parte chì gira inseme cù a turbina idraulica hè chjamata rotore di u generatore, è ci sò parechji poli magnetichi intornu à u rotore; Un cerchju intornu à u rotore hè a parte fissa di u generatore, chì si chjama statore di u generatore. U statore hè avvoltu cù parechje bobine di rame. Quandu parechji poli magnetichi di u rotore giranu in u mezu di a bobina di rame di u statore, a corrente serà generata nantu à u filu di rame, è u generatore deve cunvertisce l'energia meccanica in energia elettrica.
L'energia elettrica generata da a centrale elettrica hè trasfurmata da diversi apparecchi elettrici in energia meccanica (motore o motore), energia luminosa (lampada elettrica), energia termica (fornu elettricu), ecc.
2. Cumposizione di a centrale idroelettrica
A centrale idroelettrica hè cumposta da strutture idrauliche, apparecchiature meccaniche è apparecchiature elettriche.
(1) Strutture idrauliche
Cumprende a diga, a saracinesca, u canale (o tunnel), u bacino d'aspirazione (o serbatoiu di regulazione), a condotta forzata, a casa elettrica è u canale di coda, ecc.
Custruisce una diga in u fiume per bluccà u fiume, alzà a superficia di l'acqua è furmà un reservoir. In questu modu, si forma una goccia cuncintrata da a superficia di l'acqua di u reservoir nantu à a diga finu à a superficia di l'acqua di u fiume sottu à a diga, è dopu l'acqua hè introdutta in a centrale idroelettrica per mezu di tubi d'acqua o tunnelli. In u canale ripido di u fiume, l'usu di canali di deviazione pò ancu furmà una goccia. Per esempiu, a goccia di un fiume naturale hè di 10 metri per chilometru. Sè un canale hè apertu à l'estremità superiore di sta sezione di fiume per introdurre acqua, u canale serà scavatu longu u fiume, è a pendenza di u canale serà piatta. Sè a goccia in u canale hè solu di 1 metru per chilometru, l'acqua scorrerà 5 chilometri in u canale, è l'acqua cascherà solu 5 metri, mentre chì l'acqua cascherà 50 metri dopu avè camminatu 5 chilometri in u fiume naturale. In questu mumentu, l'acqua in u canale hè cundutta torna à a centrale elettrica da u fiume cù tubi d'acqua o tunnelli, è ci hè una goccia cuncintrata di 45 m chì pò esse aduprata per generà elettricità.
Una centrale idroelettrica chì usa canali di deviazione, tunnel o tubi d'acqua (cum'è tubi di plastica, tubi d'acciaio, tubi di cimentu, ecc.) per furmà una goccia cuncintrata hè chjamata centrale idroelettrica di tipu canale di deviazione, chì hè un layout tipicu di e centrale idroelettriche.
(2) Attrezzatura meccanica è elettrica
In più di l'opere idrauliche sopra menzionate (diga, canale, baia di aspirazione, condotta forzata è centrale elettrica), a centrale idroelettrica hà ancu bisognu di i seguenti equipaggiamenti:
(1) Attrezzatura meccanica
Ci sò turbine idrauliche, regulatori, valvole à saracinesca, apparecchiature di trasmissione è apparecchiature chì ùn sò micca di generazione di energia.
(2) Apparecchi elettrici
Ci sò generatori, pannelli di distribuzione, trasformatori, linee di trasmissione, ecc.
Tuttavia, micca tutte e piccule centrale idroelettriche anu e strutture idrauliche è l'equipaggiamenti meccanichi è elettrici sopra menzionati. Se a centrale idroelettrica à bassa altezza cù una altezza d'acqua inferiore à 6 metri adotta generalmente u modu di canale di deviazione è camera di deviazione à canale apertu, ùn ci serà micca baia di prua è condotta forzata. A centrale elettrica cù una piccula gamma di alimentazione è una corta distanza di trasmissione adotta a trasmissione diretta senza trasformatore. E centrale idroelettriche cù bacini idrici ùn anu micca bisognu di custruisce dighe. L'entrata d'acqua prufonda hè aduttata, è u tubu internu (o tunnel) è u sfioratore di a diga ùn sò micca tenuti à aduprà strutture idrauliche cum'è dighe, porte di aspirazione, canali è baia di prua.
Per custruisce una centrale idroelettrica, devenu esse prima realizati un'indagine è una cuncepzione attenti. Ci sò trè tappe di cuncepzione in a cuncepzione: cuncepzione preliminare, cuncepzione tecnica è dettagli di custruzzione. Per fà un bon travagliu di cuncepzione, duvemu prima realizà un'indagine approfondita, vale à dì, capisce cumpletamente e cundizioni naturali è ecunomiche lucali - vale à dì, topografia, geologia, idrologia, capitale, ecc. A currettezza è l'affidabilità di a cuncepzione ponu esse garantite solu dopu avè ammaestratu queste cundizioni è analizatu.
I cumpunenti di e piccule centrale idroelettriche anu diverse forme secondu i sfarenti tipi di centrale idroelettriche.
3. Rilevamentu topograficu
A qualità di u rilievu topograficu hà una grande influenza nantu à a pianificazione di u prugettu è a stima di e quantità.
L'esplorazione geologica (capienza di e cundizioni geologiche) richiede micca solu una cunniscenza generale è una ricerca nantu à a geologia di u bacinu è a geologia di e rive, ma ancu una capienza di a solidità di e fundazioni di a sala macchine, ciò chì affetta direttamente a sicurezza di a centrale elettrica stessa. Una volta chì u sbarramentu cù un certu vulume di u reservoir hè distruttu, ùn solu danneggerà a centrale idroelettrica stessa, ma causerà ancu enormi perdite di vite umane è di pruprietà à valle. Dunque, a selezzione geologica di u bacino d'acqua hè generalmente messa in primu locu.
4, Idrometria
Per e centrale idroelettriche, i dati idrologichi i più impurtanti sò i registri di u livellu di l'acqua di u fiume, u flussu, a cuncentrazione di sedimenti, u ghjacciu, i dati meteorologichi è i dati di l'indagine nantu à l'inundazioni. A dimensione di u flussu di u fiume influenza a cunfigurazione di u sfioratore di a centrale idroelettrica, è a gravità di l'inundazione hè sottovalutata, ciò chì porterà à a distruzzione di a diga; I sedimenti purtati da u fiume ponu riempie rapidamente u reservoir in u peghju casu. Per esempiu, l'afflussu in u canale pruvucarà l'insabbiamentu di u canale, è i sedimenti grossi passeranu per a turbina idraulica è causeranu l'usura di a turbina idraulica. Dunque, a custruzzione di e centrale idroelettriche deve avè dati idrologichi sufficienti.
Dunque, prima di decide di custruisce una centrale idroelettrica, hè necessariu investigà è studià a direzzione di u sviluppu ecunomicu è a dumanda futura di elettricità in a zona di furnimentu di energia. À u listessu tempu, stimà a situazione di altre fonti di energia in a zona di sviluppu. Solu dopu avè studiatu è analizatu e cundizioni sopra citate pudemu decide se a centrale idroelettrica hà bisognu di esse custruita è quantu deve esse grande a scala di custruzzione.
In generale, u scopu di l'indagine idroelettrica hè di furnisce dati di basa precisi è affidabili necessarii per a cuncepzione è a custruzzione di centrali idroelettriche.
5. Cundizioni generali di u situ di a stazione scelta
E cundizioni generali per a selezzione di u situ di a stazione ponu esse descritte in i quattru aspetti seguenti:
(1) U situ di a stazione scelta deve esse capace di fà l'usu u più ecunomicu di l'energia idrica è cunfurmà si à u principiu di u risparmiu di i costi, vale à dì, dopu à u cumpletamentu di a centrale elettrica, u costu minimu serà spesu è a putenza massima serà generata. In generale, pò esse misurata stimendu i rivenuti annuali da a generazione di energia è l'investimenti in a custruzzione di a stazione per vede quantu tempu u capitale investitu pò esse recuperatu. Tuttavia, per via di e diverse cundizioni idrologiche è topografiche è di e diverse richieste di energia, u costu è l'investimentu ùn devenu micca esse limitati da certi valori.
(2) U situ di a stazione scelta deve avè cundizioni topografiche, geologiche è idrologiche superiori, è esse pussibule in cuncepimentu è custruzzione. A custruzzione di piccule centrale idroelettriche deve esse cunforme à u principiu di i "materiali lucali" in quantu pussibule in termini di materiali di custruzzione.
(3) U situ di a stazione scelta deve esse u più vicinu pussibule à l'alimentazione elettrica è à a zona di trasfurmazione per riduce l'investimentu in l'equipaggiu di trasmissione è a perdita di putenza.
(4) Quandu si sceglie u situ di a stazione, e strutture idrauliche esistenti devenu esse aduprate u più pussibule. Per esempiu, a goccia d'acqua pò esse aduprata per custruisce centrale idroelettriche in i canali d'irrigazione, o e centrale idroelettriche ponu esse custruite vicinu à i bacini d'irrigazione per generà elettricità aduprendu u flussu d'irrigazione, ecc. Siccomu queste centrale idroelettriche ponu rispettà u principiu di generà elettricità quandu ci hè acqua, a so impurtanza ecunomica hè più evidente.
Data di publicazione: 25 d'ottobre di u 2022
