¿Cómo se puede reutilizar una gota de agua 19 veces? Un artículo revela los misterios de la generación de energía hidroeléctrica.
Durante mucho tiempo, la generación de energía hidroeléctrica ha sido un importante medio de suministro eléctrico. El río fluye a lo largo de miles de kilómetros, conteniendo una enorme cantidad de energía. El desarrollo y la utilización de la energía hídrica natural para generar electricidad se denomina generación de energía hidroeléctrica. El proceso de generación de energía hidroeléctrica es, en realidad, un proceso de conversión de energía.
1、¿Qué es una central eléctrica de almacenamiento por bombeo?
Las centrales eléctricas de bombeo son actualmente el método de almacenamiento de energía de alta capacidad más estable y tecnológicamente maduro. Al construir o utilizar los dos embalses existentes, se forma una gota de agua y el excedente de electricidad del sistema eléctrico, durante los periodos de baja demanda, se bombea a lugares elevados para su almacenamiento. Durante los periodos de máxima demanda, la electricidad se genera liberando agua, lo que se conoce como el "superbanco de energía".
Las centrales hidroeléctricas son instalaciones que aprovechan la energía cinética del agua para generar electricidad. Generalmente se construyen en las grandes caídas de agua de los ríos, utilizando presas para interceptar el flujo y formar embalses, que posteriormente convierten la energía hídrica en electricidad mediante turbinas y generadores.
Sin embargo, la eficiencia de generación de energía de una sola central hidroeléctrica no es alta, ya que, tras el paso del agua por ella, aún queda mucha energía cinética sin aprovechar. Si se conectan varias centrales hidroeléctricas en serie para formar un sistema en cascada, una gota de agua puede activarse varias veces a diferentes alturas, mejorando así la eficiencia de generación de energía.
¿Qué beneficios ofrecen las centrales hidroeléctricas además de la generación de energía? De hecho, su construcción también tiene un impacto importante en el desarrollo económico y social local.
Por un lado, la construcción de centrales hidroeléctricas puede impulsar la construcción de infraestructura local y el desarrollo industrial. Requiere una gran cantidad de mano de obra, recursos materiales e inversión financiera, lo que genera oportunidades de empleo local y satisface la demanda del mercado, impulsa el desarrollo de cadenas industriales relacionadas y aumenta los ingresos fiscales locales. Por ejemplo, la inversión total del proyecto de la central hidroeléctrica de Wudongde es de aproximadamente 120 000 millones de yuanes, lo que puede generar inversiones regionales relacionadas de entre 100 000 y 125 000 millones de yuanes. Durante el período de construcción, el empleo aumentó anualmente en promedio unas 70 000 personas, lo que constituye un nuevo motor para el crecimiento económico local.
Por otro lado, la construcción de centrales hidroeléctricas puede mejorar el entorno ecológico local y el bienestar de las personas. La construcción de centrales hidroeléctricas no solo debe cumplir con estrictos estándares ambientales, sino también llevar a cabo la restauración y protección ecológica, la cría y liberación de peces raros, la mejora de los paisajes fluviales y el fomento de la biodiversidad. Por ejemplo, desde la construcción de la Central Hidroeléctrica de Wudongde, se han liberado más de 780.000 alevines de peces raros, como el pez panza partida, la tortuga blanca, la locha larga y delgada y la carpa lubina. Además, la construcción de centrales hidroeléctricas también requiere la reubicación y el reasentamiento de inmigrantes, lo que brinda mejores condiciones de vida y oportunidades de desarrollo para la población local. Por ejemplo, el condado de Qiaojia alberga la Central Hidroeléctrica de Baihetan, que implicó la reubicación y el reasentamiento de 48.563 personas. El condado de Qiaojia ha transformado el área de reasentamiento en una zona de reasentamiento urbanizada moderna, ha mejorado la infraestructura y los servicios públicos, y ha mejorado la calidad de vida y el bienestar de la población inmigrante.
Una central hidroeléctrica no es solo una planta generadora, sino también una planta generadora de beneficios. No solo proporciona energía limpia al país, sino que también impulsa el desarrollo sostenible en la zona. Esta es una situación beneficiosa para todos que merece nuestro reconocimiento y aprendizaje.
2、Tipos básicos de generación de energía hidroeléctrica
Los métodos comúnmente utilizados de caída concentrada incluyen la construcción de presas, la desviación del agua o una combinación de ambas.
Construir una presa en un tramo del río con un desnivel considerable, establecer un embalse para almacenar agua y elevar el nivel, instalar una turbina hidráulica fuera de la presa, y el agua del embalse fluye por el canal de conducción (canal de derivación) hasta la turbina en la parte baja de la presa. El agua impulsa la turbina para que gire y propulse el generador para generar electricidad, y luego fluye por el canal de descarga hacia el río aguas abajo. Así se construye una presa y un embalse para la generación de energía.
Debido a la gran diferencia de nivel entre la superficie del embalse dentro de la presa y la superficie de salida de la turbina hidráulica fuera de ella, una gran cantidad de agua del embalse puede utilizarse para trabajos mediante un alto potencial energético, lo que permite alcanzar una alta tasa de utilización de los recursos hídricos. Las centrales hidroeléctricas construidas mediante el método de caída concentrada en la construcción de presas se denominan centrales hidroeléctricas de tipo presa y se componen principalmente de centrales hidroeléctricas de tipo presa y de tipo cauce fluvial.
Se construirá un embalse para almacenar agua y elevar el nivel del agua en la parte alta del río, se instalará una turbina hidráulica en la parte baja y se desviará el agua del embalse aguas arriba hacia la turbina aguas abajo a través del canal de derivación. El caudal impulsa la turbina para que gire y el generador genere electricidad, y luego pasa por el canal de descarga hacia la parte baja del río. El canal de derivación será más largo y atravesará la montaña, lo que permite la desviación del agua y la generación de energía.
Debido a la gran diferencia de nivel de agua H0 entre la superficie del embalse aguas arriba y la superficie de salida de la turbina aguas abajo, una gran cantidad de agua en el embalse genera una gran energía potencial, lo que permite lograr una alta eficiencia en el uso de los recursos hídricos. Las centrales hidroeléctricas que utilizan un método de desviación de la carga de agua concentrada se denominan centrales hidroeléctricas de tipo derivativo, e incluyen principalmente centrales hidroeléctricas de tipo derivativo a presión y centrales hidroeléctricas de tipo no derivativo a presión.
3、 ¿Cómo lograr “reutilizar 19 veces una gota de agua”?
La central hidroeléctrica de Nanshan, ubicada en la intersección de los condados de Yanyuan y Butuo, en la prefectura autónoma yi de Liangshan, provincia de Sichuan, se completó y puso en funcionamiento oficialmente el 30 de octubre de 2019. Su capacidad instalada total es de 102 000 megavatios y constituye un proyecto hidroeléctrico que aprovecha al máximo los recursos hídricos naturales, la energía eólica y la solar. Lo más destacable es que esta central no solo genera electricidad, sino que también logra la máxima eficiencia en el uso de los recursos hídricos mediante medios tecnológicos. Utiliza una gota de agua 19 veces, generando 34 100 millones de kilovatios hora adicionales de electricidad, creando un hito en la generación de energía hidroeléctrica.
En primer lugar, la central hidroeléctrica de Nanshan adopta la tecnología de generación de energía hidroeléctrica híbrida líder en el mundo, que utiliza de forma integral los recursos hídricos naturales, la energía eólica y la energía solar, y logra una optimización y colaboración sistemáticas a través de medios tecnológicos, logrando así un desarrollo sostenible.
En segundo lugar, la central hidroeléctrica incorpora tecnologías de vanguardia como el análisis de big data, la inteligencia artificial y el Internet de las Cosas para gestionar con precisión diversos aspectos, como los parámetros de la unidad, el nivel de agua, la caída de presión y el caudal, con el fin de mejorar su eficiencia operativa. Por ejemplo, mediante el establecimiento de una tecnología de seguimiento y regulación automática de la presión de caída de presión constante, la unidad hidroeléctrica de turbina maximiza el uso de los recursos hídricos, garantizando al mismo tiempo una operación segura y logrando así el objetivo de optimizar y aumentar la generación de energía mediante la optimización de la caída de presión. Al mismo tiempo, cuando el nivel del agua del embalse es bajo, las centrales hidroeléctricas implementan un sistema de gestión dinámica del embalse para ralentizar la disminución del nivel del agua, mejorar la eficiencia del reciclaje y aumentar eficazmente la capacidad de generación de energía.
Además, el excelente diseño de la Central Hidroeléctrica de Nanshan es indispensable. Incorpora una turbina hidráulica de PM (turbina Pelton Michel), que se caracteriza por permitir que, al rociar agua sobre el impulsor, la sección transversal de la boquilla y el caudal hacia el impulsor se ajusten mediante rotación, ajustando la dirección y velocidad del rociado con la dirección y velocidad de rotación del impulsor, maximizando así la eficiencia energética. Además, se han adoptado tecnologías avanzadas, como la tecnología de rociado de agua multipunto y la incorporación de secciones giratorias, que mejoran considerablemente la eficiencia energética.
Finalmente, la Central Hidroeléctrica de Nanshan también adopta una tecnología exclusiva de almacenamiento de energía. Se han añadido instalaciones de drenaje de emergencia en el área de deposición de agua. Gracias al depósito de almacenamiento de agua, los recursos hídricos se pueden dividir en diferentes periodos, logrando múltiples funciones, como la producción de agua y la transmisión de energía, y garantizando un uso económico y seguro de los recursos hídricos.
En general, la razón por la que la Central Hidroeléctrica de Nanshan ha logrado el objetivo de "reutilizar 19 veces una gota de agua" se debe a diversos factores, entre ellos la tecnología de generación hidroeléctrica híbrida líder a nivel mundial, la aplicación de tecnología de vanguardia, mecanismos de gestión eficientes, un diseño excelente y una tecnología única de almacenamiento de energía. Esto no solo aporta nuevas ideas y modelos para el desarrollo de la industria hidroeléctrica, sino que también proporciona ejemplos beneficiosos e inspiración para el desarrollo sostenible de la industria energética china.
Hora de publicación: 14 de agosto de 2023
