چگونه میتوان از یک قطره آب ۱۹ بار استفاده مجدد کرد؟ مقالهای اسرار تولید برق آبی را آشکار میکند
برای مدت طولانی، تولید برق آبی وسیله مهمی برای تأمین برق بوده است. رودخانه هزاران مایل جریان دارد و حاوی انرژی عظیمی است. توسعه و استفاده از انرژی آب طبیعی به برق، تولید برق آبی نامیده میشود. فرآیند تولید برق آبی در واقع یک فرآیند تبدیل انرژی است.
۱. نیروگاه تلمبه ذخیرهای چیست؟
نیروگاههای تلمبه ذخیرهای در حال حاضر از نظر فناوری بالغترین و پایدارترین روش ذخیرهسازی انرژی با ظرفیت بالا هستند. با ساخت یا استفاده از دو مخزن موجود، یک قطره تشکیل میشود و برق مازاد از سیستم برق در دورههای کمباری به مکانهای مرتفع برای ذخیرهسازی پمپ میشود. در دورههای اوج بار، با آزاد کردن آب، برق تولید میشود که به عنوان "بانک قدرت فوق العاده" شناخته میشود.
نیروگاههای برقآبی تأسیساتی هستند که از انرژی جنبشی جریان آب برای تولید برق استفاده میکنند. آنها معمولاً در آبشارهای مرتفع رودخانهها ساخته میشوند و با استفاده از سدها، جریان آب را متوقف کرده و مخازنی تشکیل میدهند که سپس انرژی آب را از طریق توربینهای آبی و ژنراتورها به برق تبدیل میکنند.
با این حال، راندمان تولید برق یک نیروگاه برق آبی واحد بالا نیست زیرا پس از جریان آب از طریق یک نیروگاه برق آبی، هنوز انرژی جنبشی زیادی باقی مانده است که مورد استفاده قرار نمیگیرد. اگر چندین نیروگاه برق آبی بتوانند به صورت سری به هم متصل شوند تا یک سیستم آبشاری تشکیل دهند، یک قطره آب میتواند چندین بار در ارتفاعات مختلف فعال شود و در نتیجه راندمان تولید برق را بهبود بخشد.
مزایای نیروگاههای برق آبی علاوه بر تولید برق چیست؟ در واقع، ساخت نیروگاههای برق آبی تأثیر مهمی بر توسعه اقتصادی و اجتماعی محلی نیز دارد.
از یک سو، ساخت نیروگاههای برق آبی میتواند محرک ساخت زیرساختهای محلی و توسعه صنعتی باشد. ساخت نیروگاههای برق آبی به مقدار زیادی نیروی انسانی، منابع مادی و سرمایهگذاری مالی نیاز دارد که فرصتهای شغلی محلی و تقاضای بازار را فراهم میکند، توسعه زنجیرههای صنعتی مرتبط را هدایت میکند و درآمد مالی محلی را افزایش میدهد. به عنوان مثال، کل سرمایهگذاری پروژه نیروگاه برق آبی وودونگده حدود ۱۲۰ میلیارد یوان است که میتواند سرمایهگذاریهای مرتبط منطقهای را از ۱۰۰ میلیارد یوان به ۱۲۵ میلیارد یوان افزایش دهد. در طول دوره ساخت و ساز، میانگین افزایش سالانه اشتغال حدود ۷۰۰۰۰ نفر است که نیروی محرکه جدیدی برای رشد اقتصادی محلی تشکیل میدهد.
از سوی دیگر، ساخت نیروگاههای برق آبی میتواند محیط زیست محلی و رفاه مردم را بهبود بخشد. ساخت نیروگاههای برق آبی نه تنها باید از استانداردهای سختگیرانه زیستمحیطی پیروی کند، بلکه باید احیا و حفاظت زیستمحیطی، پرورش و رهاسازی ماهیهای نادر، بهبود مناظر رودخانه و ترویج تنوع زیستی را نیز در بر داشته باشد. به عنوان مثال، از زمان تأسیس نیروگاه برق آبی وودونگده، بیش از ۷۸۰۰۰۰ بچه ماهی نادر مانند ماهی شکمشکافت، لاکپشت سفید، لوچ نازک بلند و کپور باس رهاسازی شده است. علاوه بر این، ساخت نیروگاههای برق آبی همچنین نیاز به جابجایی و اسکان مجدد مهاجران دارد که شرایط زندگی بهتر و فرصتهای توسعه را برای مردم محلی فراهم میکند. به عنوان مثال، شهرستان چیائوجیا محل نیروگاه برق آبی بایهتان است که شامل جابجایی و اسکان مجدد ۴۸۵۶۳ نفر میشود. شهرستان چیائوجیا منطقه اسکان مجدد را به یک منطقه اسکان مجدد شهرنشینی مدرن تبدیل کرده، زیرساختها و امکانات خدمات عمومی را بهبود بخشیده و کیفیت زندگی و شادی جمعیت مهاجر را بهبود بخشیده است.
یک نیروگاه برق آبی نه تنها یک نیروگاه برق است، بلکه یک نیروگاه مفید نیز میباشد. این نیروگاه نه تنها انرژی پاک برای کشور فراهم میکند، بلکه توسعه سبز را نیز برای منطقه به ارمغان میآورد. این یک موقعیت برد-برد است که شایسته قدردانی و یادگیری ماست.
۲، انواع اساسی تولید برق آبی
روشهای متداول افت متمرکز شامل ساخت سد، انحراف آب یا ترکیبی از هر دو است.
ساخت سد در بخشی از رودخانه با افت زیاد، ایجاد مخزن برای ذخیره آب و بالا بردن سطح آب، نصب توربین آبی در خارج از سد، و جریان آب از مخزن از طریق کانال انتقال آب (کانال انحراف) به توربین آبی در قسمت پایین سد. آب، توربین را برای چرخش و به حرکت درآوردن ژنراتور برای تولید برق به حرکت در میآورد و سپس از طریق کانال خروجی به رودخانه پایین دست جریان مییابد. این روش ساخت سد و ایجاد مخزن برای تولید برق است.
با توجه به اختلاف زیاد سطح آب بین سطح آب مخزن داخل سد و سطح خروجی توربین هیدرولیکی در خارج از سد، میتوان از مقدار زیادی آب موجود در مخزن برای کار از طریق انرژی پتانسیل بالا استفاده کرد که میتواند به نرخ بهرهبرداری بالایی از منابع آب دست یابد. نیروگاه برق آبی که با استفاده از روش افت متمرکز در ساخت سد ایجاد میشود، نیروگاه برق آبی از نوع سد نامیده میشود که عمدتاً از نیروگاههای برق آبی از نوع سد و نیروگاههای برق آبی از نوع بستر رودخانه تشکیل شده است.
ایجاد مخزنی برای ذخیره آب و بالا بردن سطح آب در قسمتهای بالایی رودخانه، نصب توربین آبی در قسمتهای پایینی و انحراف آب از مخزن بالادست به توربین آبی پایینی از طریق کانال انحرافی. جریان آب، توربین را برای چرخش و چرخاندن ژنراتور برای تولید برق به حرکت در میآورد و سپس از طریق کانال انتهایی به قسمتهای پایینی رودخانه منتقل میشود. کانال انحرافی طولانیتر خواهد بود و از میان کوه عبور میکند که راهی برای انحراف آب و تولید برق است.
با توجه به اختلاف زیاد سطح آب H0 بین سطح مخزن بالادست و سطح خروجی توربین پاییندست، مقدار زیادی از آب موجود در مخزن از طریق انرژی پتانسیل زیادی کار میکند که میتواند به راندمان بالای استفاده از منابع آب دست یابد. نیروگاههای برق آبی که از روش انحراف هد متمرکز آب استفاده میکنند، نیروگاههای برق آبی از نوع انحرافی نامیده میشوند که عمدتاً شامل نیروگاههای برق آبی از نوع انحراف فشار و نیروگاههای برق آبی از نوع انحراف بدون فشار میشوند.
۳. چگونه میتوان به «۱۹ بار استفاده مجدد از یک قطره آب» دست یافت؟
قابل درک است که نیروگاه برق آبی نانشان رسماً در 30 اکتبر 2019 تکمیل و به بهرهبرداری رسید، این نیروگاه در محل اتصال شهرستان یانیوان و شهرستان بوتوئو در استان خودمختار لیانگشان یی، استان سیچوان واقع شده است. ظرفیت کل نصب شده این نیروگاه برق آبی 102000 مگاوات است که یک پروژه برق آبی است که به طور جامع از منابع آب طبیعی، انرژی باد و انرژی خورشیدی استفاده میکند. و نکته قابل توجه این است که این نیروگاه برق آبی نه تنها برق تولید میکند، بلکه از طریق ابزارهای تکنولوژیکی به نهایت بهرهوری از منابع آب نیز دست مییابد. این نیروگاه 19 بار از یک قطره آب به طور مکرر استفاده میکند و 34.1 میلیارد کیلووات ساعت برق اضافی ایجاد میکند و معجزات متعددی را در زمینه تولید برق آبی ایجاد میکند.
اولاً، نیروگاه برق آبی نانشان از فناوری پیشرو در تولید برق آبی هیبریدی در جهان استفاده میکند که به طور جامع از منابع آب طبیعی، انرژی باد و انرژی خورشیدی استفاده میکند و از طریق ابزارهای تکنولوژیکی به بهینهسازی و همکاری سیستماتیک دست مییابد و در نتیجه به توسعه پایدار دست مییابد.
دوم، این نیروگاه برق آبی، فناوریهای پیشرفتهای مانند تحلیل کلانداده، هوش مصنوعی و اینترنت اشیا را برای مدیریت دقیق جنبههای مختلف مانند پارامترهای واحد، سطح آب، هد و جریان آب معرفی میکند تا بهرهوری عملیاتی نیروگاه برق آبی را بهبود بخشد. به عنوان مثال، با ایجاد فناوری ردیابی و تنظیم خودکار فشار هد ثابت، واحد ژنراتور توربین آبی، ضمن تضمین عملکرد ایمن، استفاده از منابع آب را به حداکثر میرساند و به هدف بهینهسازی و افزایش تولید برق از طریق بهینهسازی هد دست مییابد. در عین حال، هنگامی که سطح آب مخزن پایین است، نیروگاههای برق آبی یک سیستم مدیریت پویا برای مخزن ایجاد میکنند تا سرعت کاهش سطح آب را کاهش دهند، راندمان بازیافت را بهبود بخشند و ظرفیت تولید برق را به طور مؤثر افزایش دهند.
علاوه بر این، طراحی عالی نیروگاه برق آبی نانشان نیز ضروری است. این نیروگاه از یک توربین آبی PM (توربین پلتون میشل) بهره میبرد که با این ویژگی مشخص میشود که وقتی آب روی پروانه پاشیده میشود، میتوان سطح مقطع نازل و سرعت جریان به سمت پروانه را با چرخش تنظیم کرد تا جهت و سرعت پاشش آب با جهت و سرعت چرخش پروانه مطابقت داشته باشد و راندمان تولید برق را به حداکثر برساند. علاوه بر این، فناوریهای پیشرفتهای مانند فناوری پاشش آب چند نقطهای و افزودن بخشهای چرخان به کار گرفته شدهاند که راندمان تولید برق را تا حد زیادی بهبود میبخشند.
در نهایت، نیروگاه برق آبی نانشان از فناوری انحصاری ذخیرهسازی انرژی نیز بهره میبرد. مجموعهای از تأسیسات تخلیه اضطراری سطح آب در منطقه رسوب آب اضافه شده است. از طریق مخزن ذخیرهسازی آب، منابع آب را میتوان به دورههای زمانی مختلف تقسیم کرد و به عملکردهای متعددی مانند تولید آب و انتقال برق دست یافت و بهرهبرداری اقتصادی و ایمن از منابع آب را تضمین کرد.
در مجموع، دلیل اینکه نیروگاه برق آبی نانشان به هدف «استفاده مجدد از یک قطره آب به میزان ۱۹ برابر» دست یافته است، عوامل مختلفی از جمله فناوری پیشرو در تولید برق آبی هیبریدی در جهان، کاربرد فناوری پیشرفته، سازوکارهای مدیریتی کارآمد، طراحی عالی و فناوری منحصر به فرد ذخیرهسازی انرژی است. این امر نه تنها ایدهها و مدلهای جدیدی را برای توسعه صنعت برق آبی به ارمغان میآورد، بلکه الهامبخش و الهامبخش توسعه پایدار صنعت انرژی چین نیز میباشد.
زمان ارسال: ۱۴ آگوست ۲۰۲۳
