Die Stromerzeugung aus Wasserkraft wird als erneuerbare, umweltfreundliche und saubere Energiequelle seit langem geschätzt. Große und mittelgroße Wasserkraftwerke sind heute weltweit weit verbreitet und stellen relativ ausgereifte Technologien für erneuerbare Energien dar. Das Drei-Schluchten-Kraftwerk in China ist beispielsweise das größte Wasserkraftwerk der Welt. Große und mittelgroße Wasserkraftwerke haben jedoch zahlreiche negative Auswirkungen auf die Umwelt. So behindern Staudämme beispielsweise den Flusslauf natürlicher Flüsse, verhindern den Sedimentabfluss und verändern das Ökosystem. Der Bau von Wasserkraftwerken erfordert zudem umfangreiche Überflutungen, was zu einer hohen Einwanderungsrate führt.
Als neue Energiequelle belastet die Kleinwasserkraft die Umwelt deutlich weniger und wird daher zunehmend geschätzt. Kleinwasserkraftwerke zählen ebenso wie große und mittelgroße Wasserkraftwerke zu den Wasserkraftwerken. Der Begriff „Kleinwasserkraft“ bezeichnet Wasserkraftwerke bzw. Wasserkraftwerke und Stromsysteme mit sehr geringer installierter Leistung, deren installierte Leistung je nach den nationalen Gegebenheiten variiert.
In China bezeichnet „Kleinwasserkraft“ Wasserkraftwerke und unterstützende lokale Stromnetze mit einer installierten Leistung von höchstens 25 MW, die von lokalen, kollektiven oder individuellen Einrichtungen finanziert und betrieben werden. Kleinwasserkraft gehört zu kohlenstofffreier, sauberer Energie, die weder mit Ressourcenerschöpfung noch mit Umweltverschmutzung verbunden ist. Sie ist ein unverzichtbarer Bestandteil der Umsetzung der chinesischen Strategie für nachhaltige Entwicklung.
Die Entwicklung erneuerbarer Energien, wie etwa Kleinwasserkraft, entsprechend den örtlichen Gegebenheiten und die Umwandlung von Wasserkraftressourcen in hochwertigen Strom hat eine wichtige Rolle bei der Sicherung der nationalen wirtschaftlichen und sozialen Entwicklung gespielt, die Lebensqualität der Menschen verbessert, das Problem des Stromverbrauchs in Gebieten ohne Strom- und Energieknappheit gelöst, die Flussbewirtschaftung gefördert, ökologische Verbesserungen erzielt, den Umweltschutz gefördert und die lokale sozioökonomische Entwicklung vorangetrieben.
China verfügt über umfangreiche Kleinwasserkraftreserven. Die theoretischen Reserven werden auf 150 Millionen Kilowatt geschätzt, die installierte Leistung könnte über 70.000 Megawatt ausgebaut werden. Um die Energiestruktur im Kontext von CO2-armem Umweltschutz, Energieeinsparung, Emissionsreduzierung und nachhaltiger Entwicklung zu verbessern, ist ein energischer Ausbau der Kleinwasserkraft unabdingbar. Laut Plan des chinesischen Wasserwirtschaftsministeriums werden bis 2020 zehn Kleinwasserkraftprovinzen mit einer installierten Leistung von über 5 Millionen Kilowatt, 100 große Kleinwasserkraftbasen mit einer installierten Leistung von über 200.000 Kilowatt und 300 Kleinwasserkraftkreise mit einer installierten Leistung von über 100.000 Kilowatt errichtet. Bis 2023 soll die Kleinwasserkrafterzeugung laut Plan des chinesischen Wasserwirtschaftsministeriums nicht nur das Ziel für 2020 erreichen, sondern auf dieser Grundlage auch weiter ausgebaut werden.
Ein Wasserkraftwerk ist ein Stromerzeugungssystem, das Wasserenergie mithilfe einer Wasserturbine in Strom umwandelt. Der Wasserturbinengenerator ist das Kerngerät für die Energieumwandlung in Kleinwasserkraftanlagen. Der Energieumwandlungsprozess eines Wasserkraftwerks ist in zwei Phasen unterteilt.
Die erste Stufe wandelt die potenzielle Energie des Wassers in mechanische Energie der Wasserturbine um. Die Wasserströmung hat in unterschiedlichen Höhen und Geländeformen unterschiedliche potenzielle Energie. Trifft der Wasserstrom aus einer höheren Position auf die Turbine in einer tiefer gelegenen Position, wird die durch die Wasserstandsänderung erzeugte potenzielle Energie in mechanische Energie der Turbine umgewandelt.
In der zweiten Stufe wird die mechanische Energie der Wasserturbine zunächst in elektrische Energie umgewandelt, die dann über die Übertragungsleitungen des Stromnetzes an die elektrischen Geräte übertragen wird. Durch den Einfluss der Wasserströmung treibt die Wasserturbine den koaxial angeschlossenen Generator an. Der rotierende Generatorrotor erzeugt das Erregermagnetfeld, und die Statorwicklung des Generators unterbricht die Erregermagnetfeldlinien, wodurch eine induzierte elektromotorische Kraft entsteht. Dadurch wird einerseits elektrische Energie abgegeben, andererseits erzeugt sie ein elektromagnetisches Bremsmoment in entgegengesetzter Drehrichtung am Rotor. Die Wasserströmung wirkt kontinuierlich auf die Wasserturbine, und das von der Wasserströmung erzeugte Drehmoment überwindet das im Generatorrotor erzeugte elektromagnetische Bremsmoment. Sobald sich beide Kräfte im Gleichgewicht befinden, läuft die Wasserturbine mit konstanter Drehzahl, erzeugt stabil Strom und wandelt die Energie vollständig um.
Ein Wasserkraftwerk ist ein wichtiges Energieumwandlungsgerät, das die potenzielle Energie des Wassers in elektrische Energie umwandelt. Es besteht im Allgemeinen aus einer Wasserturbine, einem Generator, einem Drehzahlregler, einem Erregersystem, einem Kühlsystem und einer Kraftwerkssteuerung. Eine kurze Einführung in die Arten und Funktionen der Hauptausrüstung eines typischen Wasserkraftwerks:
1) Wasserturbine. Es gibt zwei häufig verwendete Arten von Wasserturbinen: Impuls- und Blindturbinen.
2) Generator. Die meisten Generatoren verwenden elektrisch erregte Synchrongeneratoren.
3) Erregersystem. Da es sich bei Generatoren im Allgemeinen um elektrisch erregte Synchrongeneratoren handelt, ist es notwendig, das Gleichstrom-Erregersystem zu steuern, um eine Spannungsregelung sowie eine Regelung der Wirk- und Blindleistung der elektrischen Energie zu erreichen und so die Qualität der abgegebenen elektrischen Energie zu verbessern.
4) Drehzahlregelungs- und Steuergerät (einschließlich Drehzahlregler und Öldruckgerät). Der Regler dient zur Regelung der Drehzahl der Wasserturbine, sodass die Frequenz der abgegebenen elektrischen Energie den Anforderungen der Stromversorgung entspricht.
5) Kühlsystem. Kleine Wasserkraftgeneratoren nutzen hauptsächlich Luftkühlung. Dabei wird ein Belüftungssystem eingesetzt, um die Wärme abzuleiten und die Oberfläche des Stators, Rotors und Eisenkerns des Generators zu kühlen.
6) Bremsvorrichtung. Hydraulikgeneratoren mit einer Nennleistung über einem bestimmten Wert sind mit Bremsvorrichtungen ausgestattet.
7) Kraftwerkssteuerungsausrüstung. Die meisten Kraftwerkssteuerungsausrüstungen nutzen eine digitale Computersteuerung, um Funktionen wie Netzanschluss, Frequenzregelung, Spannungsregelung, Leistungsfaktorregelung, Schutz und Kommunikation der Wasserkrafterzeugung zu gewährleisten.
Kleine Wasserkraftwerke können je nach der Methode der konzentrierten Fallhöhe in Umleitungs-, Staudamm- und Hybridkraftwerke unterteilt werden. Die meisten kleinen Wasserkraftwerke in China sind relativ wirtschaftliche Umleitungs-Kleinwasserkraftwerke.
Die Merkmale der Kleinwasserkraft sind der geringe Bauumfang der Kraftwerke, die einfache Konstruktion, die einfache Beschaffung der Ausrüstung und die weitgehende Eigennutzung, ohne dass Strom an weit entfernte Orte übertragen werden muss. Das Kleinwasserkraftnetz hat eine geringe Kapazität und auch die Stromerzeugungskapazität ist gering. Die Ablehnung der Kleinwasserkraft weist starke lokale und massenhafte Merkmale auf.
Als saubere Energiequelle hat die Kleinwasserkraft zum Aufbau sozialistischer Energiedörfer in China beigetragen. Wir sind überzeugt, dass die Kombination aus Kleinwasserkraft und Energiespeichertechnologie die Entwicklung der Kleinwasserkraft in Zukunft noch attraktiver machen wird!
Veröffentlichungszeit: 11. Dezember 2023
