Στα φυσικά ποτάμια, το νερό ρέει από τα ανάντη προς τα κατάντη αναμεμειγμένο με ιζήματα και συχνά ξεπλένει την κοίτη του ποταμού και τις πλαγιές των όχθων, γεγονός που δείχνει ότι υπάρχει μια ορισμένη ποσότητα ενέργειας κρυμμένη στο νερό. Υπό φυσικές συνθήκες, αυτή η δυναμική ενέργεια καταναλώνεται για την αποξήρανση, την ώθηση των ιζημάτων και την υπερνίκηση της αντίστασης τριβής. Αν κατασκευάσουμε κάποια κτίρια και εγκαταστήσουμε τον απαραίτητο εξοπλισμό για να δημιουργήσουμε μια σταθερή ροή νερού μέσω ενός υδροστροβίλου, ο υδροστρόβιλος θα κινείται από το ρεύμα του νερού, όπως ένας ανεμόμυλος, που μπορεί να περιστρέφεται συνεχώς, και η ενέργεια του νερού θα μετατραπεί σε μηχανική ενέργεια. Όταν ο υδροστρόβιλος κινεί τη γεννήτρια να περιστρέφεται μαζί, μπορεί να παράγει ηλεκτρική ενέργεια και η ενέργεια του νερού μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια. Αυτή είναι η βασική αρχή της παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας. Οι υδροστρόβιλοι και οι γεννήτριες είναι ο πιο βασικός εξοπλισμός για την παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας. Επιτρέψτε μου να σας δώσω μια σύντομη εισαγωγή στις λίγες γνώσεις σχετικά με την παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας.
1. Υδροηλεκτρική ενέργεια και ισχύς ροής νερού
Κατά το σχεδιασμό ενός υδροηλεκτρικού σταθμού, για να προσδιοριστεί η κλίμακα του σταθμού παραγωγής ενέργειας, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε την ικανότητα παραγωγής ενέργειας του σταθμού. Σύμφωνα με τις βασικές αρχές της παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας, δεν είναι δύσκολο να δούμε ότι η ικανότητα παραγωγής ενέργειας ενός σταθμού παραγωγής ενέργειας καθορίζεται από την ποσότητα έργου που μπορεί να παραχθεί από το ρεύμα. Ονομάζουμε ενέργεια νερού το συνολικό έργο που μπορεί να κάνει το νερό σε μια ορισμένη χρονική περίοδο, και το έργο που μπορεί να παραχθεί σε μια μονάδα χρόνου (δευτερόλεπτο) ονομάζεται ισχύς ρεύματος. Προφανώς, όσο μεγαλύτερη είναι η ισχύς της ροής του νερού, τόσο μεγαλύτερη είναι η ικανότητα παραγωγής ενέργειας του σταθμού παραγωγής ενέργειας. Επομένως, για να γνωρίζουμε την ικανότητα παραγωγής ενέργειας του σταθμού παραγωγής ενέργειας, πρέπει πρώτα να υπολογίσουμε την ισχύ ροής του νερού. Η ισχύς ροής του νερού στον ποταμό μπορεί να υπολογιστεί με αυτόν τον τρόπο, υποθέτοντας ότι η σταγόνα επιφάνειας νερού σε ένα συγκεκριμένο τμήμα του ποταμού είναι H (μέτρα) και ο όγκος νερού H που διέρχεται από την διατομή του ποταμού σε μονάδα χρόνου (δευτερόλεπτα) είναι Q (κυβικά μέτρα/δευτερόλεπτο), τότε η ισχύς ροής διατομής είναι ίση με το γινόμενο του βάρους του νερού επί τη σταγόνα. Προφανώς, όσο υψηλότερη είναι η σταγόνα νερού, τόσο μεγαλύτερη είναι η ροή και τόσο μεγαλύτερη είναι η ισχύς της ροής του νερού.
2. Η παραγωγή των υδροηλεκτρικών σταθμών
Υπό ένα ορισμένο ύψος πτώσης και ροή, η ηλεκτρική ενέργεια που μπορεί να παράγει ένας υδροηλεκτρικός σταθμός ονομάζεται υδροηλεκτρική παραγωγή. Προφανώς, η ισχύς εξόδου εξαρτάται από την ισχύ της ροής του νερού μέσω του στροβίλου. Κατά τη διαδικασία μετατροπής της ενέργειας του νερού σε ηλεκτρική ενέργεια, το νερό πρέπει να ξεπεράσει την αντίσταση των κοίτων των ποταμών ή των κτιρίων κατά μήκος της διαδρομής από τα ανάντη στα κατάντη. Οι υδροστρόβιλοι, οι γεννήτριες και ο εξοπλισμός μεταφοράς πρέπει επίσης να ξεπεράσουν πολλές αντιστάσεις κατά τη διάρκεια της εργασίας. Για να ξεπεραστεί η αντίσταση, πρέπει να παραχθεί έργο και θα καταναλωθεί ισχύς ροής νερού, κάτι που είναι αναπόφευκτο. Επομένως, η ισχύς ροής νερού που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας είναι μικρότερη από την τιμή που λαμβάνεται από τον τύπο, δηλαδή, η ισχύς ροής του υδροηλεκτρικού σταθμού πρέπει να είναι ίση με την ισχύ ροής νερού πολλαπλασιασμένη με έναν παράγοντα μικρότερο από 1. Αυτός ο συντελεστής ονομάζεται επίσης απόδοση ενός υδροηλεκτρικού σταθμού.
Η συγκεκριμένη τιμή της απόδοσης ενός υδροηλεκτρικού σταθμού σχετίζεται με την ποσότητα απώλειας ενέργειας που συμβαίνει όταν το νερό ρέει μέσα από το κτίριο και τον υδροστρόβιλο, τον εξοπλισμό μετάδοσης, τη γεννήτρια κ.λπ., όσο μεγαλύτερη είναι η απώλεια, τόσο χαμηλότερη είναι η απόδοση. Σε έναν μικρό υδροηλεκτρικό σταθμό, το άθροισμα αυτών των απωλειών αντιπροσωπεύει περίπου το 25-40% της ισχύος της ροής του νερού. Δηλαδή, η ροή νερού που μπορεί να παράγει 100 κιλοβάτ ηλεκτρικής ενέργειας εισέρχεται στον υδροηλεκτρικό σταθμό και η γεννήτρια μπορεί να παράγει μόνο 60 έως 75 κιλοβάτ ηλεκτρικής ενέργειας, επομένως η απόδοση του υδροηλεκτρικού σταθμού ισοδυναμεί με 60~75%.
Από την προηγούμενη εισαγωγή μπορεί να φανεί ότι όταν ο ρυθμός ροής και η διαφορά στάθμης νερού του σταθμού παραγωγής ενέργειας είναι σταθερές, η ισχύς εξόδου του σταθμού παραγωγής ενέργειας εξαρτάται από την απόδοση. Η πρακτική έχει αποδείξει ότι εκτός από την απόδοση των υδραυλικών στροβίλων, των γεννητριών και του εξοπλισμού μετάδοσης, άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση των υδροηλεκτρικών σταθμών, όπως η ποιότητα κατασκευής κτιρίων και η εγκατάσταση εξοπλισμού, η ποιότητα λειτουργίας και διαχείρισης, καθώς και το κατά πόσον ο σχεδιασμός του υδροηλεκτρικού σταθμού είναι σωστός, είναι όλοι παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση του υδροηλεκτρικού σταθμού. Φυσικά, ορισμένοι από αυτούς τους παράγοντες επιρροής είναι πρωταρχικοί και ορισμένοι δευτερεύοντες, και υπό ορισμένες συνθήκες, οι πρωταρχικοί και οι δευτερεύοντες παράγοντες θα μετατραπούν επίσης ο ένας στον άλλον.
Ωστόσο, ανεξάρτητα από τον παράγοντα, ο αποφασιστικός παράγοντας είναι ότι οι άνθρωποι δεν είναι αντικείμενα, οι μηχανές ελέγχονται από ανθρώπους και η τεχνολογία διέπεται από τη σκέψη. Επομένως, κατά τον σχεδιασμό, την κατασκευή και την επιλογή εξοπλισμού των υδροηλεκτρικών σταθμών, είναι απαραίτητο να δοθεί πλήρης σημασία στον υποκειμενικό ρόλο των ανθρώπων και να επιδιωχθεί η αριστεία στην τεχνολογία, ώστε να ελαχιστοποιηθεί όσο το δυνατόν περισσότερο η απώλεια ενέργειας από τη ροή του νερού. Αυτό ισχύει για ορισμένους υδροηλεκτρικούς σταθμούς όπου η ίδια η σταγόνα νερού είναι σχετικά χαμηλή. Είναι ιδιαίτερα σημαντικό. Ταυτόχρονα, είναι απαραίτητο να ενισχυθεί αποτελεσματικά η λειτουργία και η διαχείριση των υδροηλεκτρικών σταθμών, ώστε να βελτιωθεί η αποδοτικότητα των σταθμών παραγωγής ενέργειας, να αξιοποιηθούν πλήρως οι υδάτινοι πόροι και να δοθεί η δυνατότητα στους μικρούς υδροηλεκτρικούς σταθμούς να διαδραματίσουν μεγαλύτερο ρόλο.
Ώρα δημοσίευσης: 09 Ιουνίου 2021
