Looduslikes jõgedes voolab vesi ülesvoolust allavoolu, segunedes setetega, ning uhub sageli jõesängi ja kaldanõlvu, mis näitab, et vees on teatud hulk energiat peidus. Looduslikes tingimustes kulub see potentsiaalne energia sette uhtmisele, lükkamisele ja hõõrdetakistuse ületamisele. Kui ehitaksime hooneid ja paigaldaksime vajalikud seadmed, et tagada veeturbiini kaudu pidev veevool, siis veeturbiini paneb veevool käima nagu tuulikut, mis saab pidevalt pöörlema, ja veeenergia muundatakse mehaaniliseks energiaks. Kui veeturbiin paneb generaatori koos pöörlema, saab see toota elektrit ja veeenergia muundatakse elektrienergiaks. See on hüdroenergia tootmise põhiprintsiip. Veeturbiinid ja generaatorid on hüdroenergia tootmiseks kõige põhilisemad seadmed. Lubage mul anda teile lühike sissejuhatus hüdroenergia tootmise vähestesse teadmistesse.
1. Hüdroenergia ja veevoolu energia
Hüdroelektrijaama projekteerimisel on elektrijaama ulatuse määramiseks vaja teada elektrijaama elektritootmisvõimsust. Hüdroelektrijaama põhiprintsiipide kohaselt pole raske mõista, et elektrijaama elektritootmisvõimsust määrab töö hulk, mida vool suudab teha. Kogu tööd, mida vesi suudab teha teatud aja jooksul, nimetame veeenergiaks ja tööd, mida saab teha ajaühikus (sekundis), nimetatakse vooluvõimsuseks. Ilmselgelt, mida suurem on veevoolu võimsus, seda suurem on elektrijaama elektritootmisvõimsus. Seega, et teada saada elektrijaama elektritootmisvõimsust, peame kõigepealt arvutama veevoolu võimsuse. Jõe veevoolu võimsust saab arvutada järgmiselt, eeldades, et veepinna langus teatud jõelõigus on H (meetrites) ja jõe ristlõikest läbiva vee maht H ajaühikus (sekundites) on Q (kuupmeetrit sekundis), siis vooluvõimsus on võrdne vee kaalu ja languse korrutisega. Ilmselgelt, mida kõrgem on veepiisk, seda suurem on vool ja seda suurem on veevoolu võimsus.
2. Hüdroelektrijaamade toodang
Teatud rõhu ja vooluhulga korral nimetatakse hüdroelektrijaama toodetud elektrienergiat hüdroenergia toodanguks. Ilmselgelt sõltub väljundvõimsus turbiini läbiva vee võimsusest. Veeenergia elektrienergiaks muundamise protsessis peab vesi ületama jõesängide või hoonete takistuse teel ülesvoolust allavoolu. Veeturbiinid, generaatorid ja ülekandeseadmed peavad töö ajal samuti ületama palju takistusi. Takistuse ületamiseks tuleb teha tööd ja veevoolu energiat tarbitakse, mis on vältimatu. Seetõttu on elektrienergia tootmiseks kasutatav veevoolu energia väiksem kui valemiga saadud väärtus, st hüdroelektrijaama toodang peaks olema võrdne veevoolu võimsusega, mis on korrutatud teguriga, mis on väiksem kui 1. Seda koefitsienti nimetatakse ka hüdroelektrijaama efektiivsuseks.
Hüdroelektrijaama efektiivsuse eriväärtus on seotud energiakadudega, mis tekivad vee voolamisel läbi hoone ja veeturbiini, ülekandeseadmete, generaatori jne. Mida suurem on kadu, seda madalam on efektiivsus. Väikeses hüdroelektrijaamas moodustab nende kadude summa umbes 25–40% veevoolu võimsusest. See tähendab, et hüdroelektrijaama siseneb veevool, mis suudab toota 100 kilovatti elektrit, ja generaator suudab toota ainult 60–75 kilovatti elektrit, seega on hüdroelektrijaama efektiivsus 60–75%.
Eelnevast sissejuhatusest on näha, et kui elektrijaama voolukiirus ja veetaseme erinevus on konstantsed, sõltub elektrijaama võimsus efektiivsusest. Praktika on tõestanud, et lisaks hüdroturbiinide, generaatorite ja ülekandeseadmete jõudlusele mõjutavad hüdroelektrijaamade efektiivsust ka muud tegurid, nagu hoonete ehituse ja seadmete paigaldamise kvaliteet, käitamise ja juhtimise kvaliteet ning see, kas hüdroelektrijaama projekteerimine on õige. Loomulikult on mõned neist mõjutavatest teguritest primaarsed ja mõned sekundaarsed ning teatud tingimustel muutuvad primaarsed ja sekundaarsed tegurid üksteiseks.
Kuid olenemata sellest, mis tegur see on, on otsustavaks teguriks see, et inimesed ei ole objektid, masinaid juhivad inimesed ja tehnoloogiat juhib mõte. Seetõttu on hüdroelektrijaamade projekteerimisel, ehitamisel ja seadmete valikul vaja täielikult arvestada inimese subjektiivse rolliga ning püüelda tehnoloogia tipptaseme poole, et minimeerida veevoolu energiakadu nii palju kui võimalik. See kehtib eriti mõnede hüdroelektrijaamade kohta, kus veelangus ise on suhteliselt madal. Samal ajal on vaja tõhusalt tugevdada hüdroelektrijaamade käitamist ja haldamist, et parandada elektrijaamade tõhusust, kasutada täielikult ära veevarusid ja võimaldada väikestel hüdroelektrijaamadel mängida suuremat rolli.
Postituse aeg: 09.06.2021
