Wie kann ein Tropfen Wasser 19 Mal wiederverwendet werden? Ein Artikel enthüllt die Geheimnisse der Wasserkrafterzeugung
Die Wasserkraft ist seit langem ein wichtiges Mittel zur Stromversorgung. Der Fluss fließt Tausende von Kilometern und birgt enorme Energie. Die Nutzung natürlicher Wasserenergie zur Stromerzeugung wird als Wasserkraft bezeichnet. Der Prozess der Wasserkrafterzeugung ist eigentlich ein Energieumwandlungsprozess.
1. Was ist ein Pumpspeicherkraftwerk?
Pumpspeicherkraftwerke sind derzeit die technologisch ausgereifteste und stabilste Methode zur Energiespeicherung mit hoher Kapazität. Durch den Bau oder die Nutzung der beiden bestehenden Reservoirs entsteht ein Gefälle, durch das überschüssiger Strom aus dem Stromnetz in Zeiten geringer Last zur Speicherung an höher gelegene Orte gepumpt wird. In Spitzenlastzeiten wird Strom durch die Freisetzung von Wasser erzeugt, ein sogenannter „Super-Stromspeicher“.
Wasserkraftwerke nutzen die kinetische Energie des fließenden Wassers zur Stromerzeugung. Sie werden üblicherweise an hohen Wasserfällen von Flüssen errichtet. Dämme fangen den Wasserfluss ab und bilden Stauseen, die dann durch Wasserturbinen und Generatoren die Wasserenergie in Strom umwandeln.
Die Stromerzeugungseffizienz eines einzelnen Wasserkraftwerks ist jedoch nicht hoch, da nach dem Durchfließen des Wassers noch viel kinetische Energie ungenutzt verbleibt. Werden mehrere Wasserkraftwerke in Reihe geschaltet, um ein Kaskadensystem zu bilden, kann ein Wassertropfen mehrmals in unterschiedlichen Höhen aktiviert werden, wodurch die Stromerzeugungseffizienz verbessert wird.
Welche Vorteile bieten Wasserkraftwerke neben der Stromerzeugung? Tatsächlich hat der Bau von Wasserkraftwerken auch einen wichtigen Einfluss auf die lokale wirtschaftliche und soziale Entwicklung.
Einerseits kann der Bau von Wasserkraftwerken den lokalen Infrastrukturausbau und die industrielle Entwicklung vorantreiben. Der Bau von Wasserkraftwerken erfordert hohe Arbeitskräfte, Materialressourcen und finanzielle Investitionen. Dies schafft lokale Arbeitsplätze und Marktnachfrage, fördert die Entwicklung verwandter Industrieketten und erhöht die lokalen Steuereinnahmen. Beispielsweise beträgt die Gesamtinvestition für das Wasserkraftwerk Wudongde rund 120 Milliarden Yuan, was regionale Investitionen von 100 bis 125 Milliarden Yuan ankurbeln kann. Während der Bauzeit steigt die Beschäftigungszahl jährlich um durchschnittlich 70.000 Personen und stellt eine neue treibende Kraft für das lokale Wirtschaftswachstum dar.
Der Bau von Wasserkraftwerken kann die lokale Umwelt und das Wohlbefinden der Bevölkerung verbessern. Der Bau von Wasserkraftwerken sollte nicht nur strengen Umweltstandards entsprechen, sondern auch ökologische Sanierung und Schutz, die Zucht und Freilassung seltener Fische, die Verbesserung der Flusslandschaften und die Förderung der Artenvielfalt umfassen. Seit der Errichtung des Wasserkraftwerks Wudongde wurden beispielsweise über 780.000 seltene Fischbrutarten wie der Spaltbauchfisch, die Weiße Schildkröte, der Lange Dünnschmerle und der Barschkarpfen freigelassen. Der Bau von Wasserkraftwerken erfordert zudem die Umsiedlung von Einwanderern, was den Menschen vor Ort bessere Lebensbedingungen und Entwicklungsmöglichkeiten bietet. So befindet sich im Kreis Qiaojia beispielsweise das Wasserkraftwerk Baihetan, das die Umsiedlung von 48.563 Menschen mit sich bringt. Der Kreis Qiaojia hat das Umsiedlungsgebiet in ein modernes urbanisiertes Umsiedlungsgebiet umgewandelt, die Infrastruktur und die öffentlichen Versorgungseinrichtungen verbessert und die Lebensqualität und Zufriedenheit der Einwanderer verbessert.
Ein Wasserkraftwerk ist nicht nur ein Kraftwerk, sondern auch eine nutzbringende Anlage. Es liefert nicht nur saubere Energie für das Land, sondern fördert auch die grüne Entwicklung der Region. Dies ist eine Win-Win-Situation, die unsere Anerkennung und unser Wissen verdient.
2. Grundlegende Arten der Wasserkrafterzeugung
Zu den üblicherweise verwendeten Methoden des konzentrierten Wasserabwurfs zählen der Bau von Staudämmen, die Umleitung von Wasser oder eine Kombination aus beidem.
Bauen Sie in einem Flussabschnitt mit starkem Gefälle einen Damm, errichten Sie ein Reservoir zur Wasserspeicherung und zur Anhebung des Wasserspiegels und installieren Sie eine Wasserturbine außerhalb des Damms. Das Wasser aus dem Reservoir fließt durch den Wasserführungskanal (Umleitungskanal) zur Turbine am unteren Teil des Damms. Das Wasser treibt die Turbine an und treibt den Generator zur Stromerzeugung an. Anschließend fließt es durch den Unterwasserkanal zum flussabwärts gelegenen Fluss. So bauen Sie einen Damm und ein Reservoir zur Stromerzeugung.
Aufgrund des großen Wasserspiegelunterschieds zwischen der Wasseroberfläche des Reservoirs innerhalb des Damms und der Auslassfläche der Wasserturbine außerhalb des Damms kann eine große Wassermenge im Reservoir durch ein großes Energiepotenzial für die Arbeit genutzt werden, wodurch eine hohe Wasserressourcennutzungsrate erreicht werden kann. Das Wasserkraftwerk, das mit der Methode des konzentrierten Abfalls im Dammbau errichtet wird, wird als Damm-Wasserkraftwerk bezeichnet und besteht hauptsächlich aus Damm-Wasserkraftwerken und Flussbett-Wasserkraftwerken.
Der Bau eines Stausees zur Wasserspeicherung und zur Anhebung des Wasserspiegels im Oberlauf des Flusses, die Installation einer Wasserturbine im Unterlauf und die Umleitung des Wassers vom oberen Stausee zur unteren Turbine über den Umleitungskanal. Der Wasserfluss treibt die Turbine an und erzeugt so Strom durch den Generator. Anschließend gelangt das Wasser durch den Unterwasserkanal in den Unterlauf des Flusses. Der Umleitungskanal wird länger sein und durch den Berg führen, um Wasser umzuleiten und Strom zu erzeugen.
Aufgrund des großen Wasserstandsunterschieds H0 zwischen der Oberfläche des Reservoirs stromaufwärts und der Oberfläche des Turbinenauslasses stromabwärts wird eine große Wassermenge im Reservoir mit einer großen potenziellen Energie verarbeitet, wodurch eine hohe Effizienz bei der Nutzung der Wasserressourcen erreicht werden kann. Wasserkraftwerke, die eine konzentrierte Umleitungsmethode für Wasser verwenden, werden als Umleitungswasserkraftwerke bezeichnet. Dazu gehören hauptsächlich Druckumleitungswasserkraftwerke und Wasserkraftwerke ohne Druckumleitungstyp.
3. Wie kann man einen Wassertropfen 19-mal wiederverwenden?
Das Nanshan-Wasserkraftwerk an der Kreuzung der Kreise Yanyuan und Butuo im Autonomen Bezirk Liangshan der Yi in der Provinz Sichuan wurde am 30. Oktober 2019 offiziell fertiggestellt und in Betrieb genommen. Die installierte Gesamtleistung des Kraftwerks beträgt 102.000 Megawatt. Das Wasserkraftwerk nutzt dabei natürliche Wasserressourcen, Windenergie und Solarenergie umfassend. Besonders bemerkenswert ist, dass das Kraftwerk nicht nur Strom erzeugt, sondern auch die Wasserressourcen technologisch optimal nutzt. Es nutzt einen Tropfen Wasser 19-mal und erzeugt so zusätzlich 34,1 Milliarden Kilowattstunden Strom – ein wahres Wunderwerk der Wasserkrafterzeugung.
Erstens setzt das Nanshan-Wasserkraftwerk die weltweit führende Hybrid-Wasserkrafterzeugungstechnologie ein, die natürliche Wasserressourcen, Windenergie und Solarenergie umfassend nutzt und durch technologische Mittel eine systematische Optimierung und Zusammenarbeit erreicht, wodurch eine nachhaltige Entwicklung erreicht wird.
Zweitens setzt das Wasserkraftwerk modernste Technologien wie Big-Data-Analyse, künstliche Intelligenz und das Internet der Dinge ein, um verschiedene Aspekte wie Anlagenparameter, Wasserstand, Fallhöhe und Wasserdurchfluss präzise zu steuern und so die Betriebseffizienz des Kraftwerks zu verbessern. Beispielsweise optimiert die Wasserturbinen-Generatoreinheit durch die Einführung einer Technologie zur automatischen Nachführung und Regelung des konstanten Fallhöhendrucks die Wasserressourcen optimal und gewährleistet gleichzeitig einen sicheren Betrieb. So wird die Stromerzeugung durch Fallhöhenoptimierung optimiert und gesteigert. Gleichzeitig etablieren Wasserkraftwerke bei niedrigem Wasserstand im Stausee ein dynamisches Managementsystem, um den Wasserspiegelrückgang zu verlangsamen, die Recyclingeffizienz zu verbessern und die Stromerzeugungskapazität effektiv zu steigern.
Darüber hinaus ist das hervorragende Design des Nanshan-Wasserkraftwerks unverzichtbar. Es verfügt über eine PM-Wasserturbine (Pelton-Michel-Turbine). Diese zeichnet sich dadurch aus, dass beim Aufsprühen von Wasser auf das Laufrad der Düsenquerschnitt und die Durchflussmenge zum Laufrad durch Drehung angepasst werden können. So können Richtung und Geschwindigkeit des Wasserstrahls an die Drehrichtung und -geschwindigkeit des Laufrads angepasst werden, was die Effizienz der Stromerzeugung maximiert. Darüber hinaus wurden fortschrittliche Technologien wie die Mehrpunkt-Wassersprühtechnologie und zusätzliche rotierende Abschnitte eingesetzt, was die Effizienz der Stromerzeugung deutlich verbessert.
Das Nanshan-Wasserkraftwerk setzt zudem auf eine exklusive Energiespeichertechnologie. Im Wasserabscheidebereich wurden Notwasserablasseinrichtungen installiert. Durch den Wasserspeicher können die Wasserressourcen zeitlich aufgeteilt werden, wodurch verschiedene Funktionen wie Wasserproduktion und Stromübertragung erfüllt werden und eine wirtschaftliche und sichere Nutzung der Wasserressourcen gewährleistet wird.
Dass das Nanshan-Wasserkraftwerk das Ziel, „19-mal einen Tropfen Wasser wiederzuverwenden“, erreicht hat, ist auf verschiedene Faktoren zurückzuführen, darunter die weltweit führende Hybrid-Wasserkrafttechnologie, der Einsatz modernster Technologien, effiziente Managementmechanismen, exzellentes Design und einzigartige Energiespeichertechnologie. Dies bringt nicht nur neue Ideen und Modelle für die Entwicklung der Wasserkraftindustrie, sondern liefert auch wertvolle Beispiele und Inspirationen für die nachhaltige Entwicklung der chinesischen Energiewirtschaft.
Veröffentlichungszeit: 14. August 2023
