En los ríos naturales, el agua fluye de arriba hacia abajo mezclada con sedimentos, y a menudo lava el lecho del río y las laderas, lo que demuestra que hay cierta cantidad de energía oculta en el agua. En condiciones naturales, esta energía potencial se consume en la erosión, el empuje de sedimentos y la superación de la resistencia de fricción. Si construimos algunos edificios e instalamos algunos equipos necesarios para que fluya un flujo constante de agua a través de una turbina hidráulica, la turbina hidráulica será impulsada por la corriente de agua, como un molino de viento, que puede girar continuamente, y la energía del agua se convertirá en energía mecánica. Cuando la turbina hidráulica impulsa el generador para que gire conjuntamente, puede generar electricidad, y la energía del agua se convierte en energía eléctrica. Este es el principio básico de la generación de energía hidroeléctrica. Las turbinas hidráulicas y los generadores son los equipos más básicos para la generación de energía hidroeléctrica. Permítanme darles una breve introducción a los conocimientos básicos sobre la generación de energía hidroeléctrica.
1. Energía hidroeléctrica y energía del flujo de agua
En el diseño de una central hidroeléctrica, para determinar su escala, es necesario conocer su capacidad de generación de energía. Según los principios básicos de la generación de energía hidroeléctrica, es fácil ver que la capacidad de generación de energía de una central está determinada por la cantidad de trabajo que puede realizar la corriente. El trabajo total que el agua puede realizar en un período de tiempo determinado se denomina energía hidráulica, y el trabajo realizado por unidad de tiempo (segundo) se denomina potencia de corriente. Obviamente, a mayor potencia del flujo de agua, mayor será la capacidad de generación de energía de la central. Por lo tanto, para conocer la capacidad de generación de energía de la central, primero debemos calcular la potencia del flujo de agua. La potencia del flujo de agua en un río se puede calcular de esta manera: suponiendo que la caída de la superficie del agua en una sección del río es H (metros) y que el volumen de agua H que pasa por la sección transversal del río en la unidad de tiempo (segundos) es Q (metros cúbicos/segundo), la potencia de la sección del flujo es igual al producto del peso del agua por la caída. Obviamente, cuanto mayor sea la caída de agua, mayor será el flujo y mayor la potencia del flujo de agua.
2. La producción de las centrales hidroeléctricas
Bajo una altura y un caudal determinados, la electricidad que una central hidroeléctrica puede generar se denomina potencia hidroeléctrica. Obviamente, la potencia de salida depende de la potencia del caudal de agua a través de la turbina. En el proceso de convertir la energía hídrica en energía eléctrica, el agua debe superar la resistencia de los lechos de los ríos o de los edificios a lo largo de su recorrido de aguas arriba a aguas abajo. Las turbinas hidráulicas, los generadores y los equipos de transmisión también deben superar numerosas resistencias durante su funcionamiento. Para superar la resistencia, se debe realizar trabajo y se consumirá potencia del caudal de agua, lo cual es inevitable. Por lo tanto, la potencia del caudal de agua que se puede utilizar para generar electricidad es menor que el valor obtenido mediante la fórmula; es decir, la potencia de salida de la central hidroeléctrica debe ser igual a la potencia del caudal de agua multiplicada por un factor menor que 1. Este coeficiente también se denomina eficiencia de una central hidroeléctrica.
El valor específico de la eficiencia de una central hidroeléctrica se relaciona con la cantidad de pérdida de energía que se produce cuando el agua fluye a través del edificio y la turbina hidráulica, el equipo de transmisión, el generador, etc. Cuanto mayor sea la pérdida, menor será la eficiencia. En una central hidroeléctrica pequeña, la suma de estas pérdidas representa aproximadamente entre el 25 % y el 40 % de la potencia del flujo de agua. Es decir, el flujo de agua que puede generar 100 kilovatios de electricidad ingresa a la central hidroeléctrica, y el generador solo puede generar entre 60 y 75 kilovatios de electricidad, por lo que la eficiencia de la central hidroeléctrica equivale a entre el 60 % y el 75 %.
De la introducción anterior se desprende que, cuando el caudal y la diferencia de nivel del agua de la central son constantes, la potencia de salida depende de su eficiencia. La práctica ha demostrado que, además del rendimiento de las turbinas hidráulicas, los generadores y los equipos de transmisión, otros factores que afectan la eficiencia de las centrales hidroeléctricas, como la calidad de la construcción y la instalación de los equipos, la calidad de la operación y la gestión, y el correcto diseño de la central, influyen en su eficiencia. Por supuesto, algunos de estos factores son primarios y otros secundarios, y, en determinadas condiciones, estos factores también se transforman entre sí.
Sin embargo, independientemente del factor, el factor decisivo es que las personas no son objetos, las máquinas están controladas por humanos y la tecnología se rige por el pensamiento. Por lo tanto, en el diseño, la construcción y la selección de equipos de centrales hidroeléctricas, es necesario aprovechar al máximo el papel subjetivo del ser humano y buscar la excelencia tecnológica para minimizar al máximo la pérdida de energía del caudal. Esto es especialmente importante en el caso de algunas centrales hidroeléctricas donde la caída de agua es relativamente baja. Al mismo tiempo, es necesario fortalecer eficazmente la operación y la gestión de las centrales hidroeléctricas para mejorar su eficiencia, aprovechar al máximo los recursos hídricos y permitir que las pequeñas centrales hidroeléctricas desempeñen un papel más importante.
Hora de publicación: 09-jun-2021
