Comment une goutte d'eau peut-elle être réutilisée 19 fois ? Un article révèle les mystères de la production d'énergie hydroélectrique.

Comment une goutte d'eau peut-elle être réutilisée 19 fois ? Un article révèle les mystères de la production d'énergie hydroélectrique.

La production d'énergie hydroélectrique a longtemps été un important moyen d'approvisionnement en électricité. Le fleuve coule sur des milliers de kilomètres et contient une énergie considérable. L'exploitation et la valorisation de l'énergie naturelle de l'eau pour produire de l'électricité sont appelées production d'énergie hydroélectrique. Le processus de production d'énergie hydroélectrique est en réalité un processus de conversion d'énergie.
1、 Qu'est-ce qu'une centrale de pompage-turbinage ?
Les centrales de pompage-turbinage constituent actuellement la méthode de stockage d'énergie de grande capacité la plus aboutie et la plus stable sur le plan technologique. La construction ou l'utilisation des deux réservoirs existants crée une chute d'eau et, pendant les périodes de faible charge, pompe l'électricité excédentaire du réseau vers des points de stockage en altitude. Pendant les périodes de pointe, l'électricité est produite par libération d'eau, ce que l'on appelle la « super-centrale hydroélectrique ».
Les centrales hydroélectriques sont des installations qui utilisent l'énergie cinétique du courant d'eau pour produire de l'électricité. Elles sont généralement construites sur les hauts cours d'eau, utilisant des barrages pour intercepter le courant et former des réservoirs, qui convertissent ensuite l'énergie hydraulique en électricité grâce à des turbines et des générateurs hydrauliques.
Cependant, le rendement énergétique d'une seule centrale hydroélectrique est faible, car une fois l'eau traversée, une grande quantité d'énergie cinétique reste inutilisée. Si plusieurs centrales hydroélectriques sont connectées en série pour former un système en cascade, une goutte d'eau peut être activée plusieurs fois à différentes hauteurs, améliorant ainsi le rendement énergétique.

Quels sont les avantages des centrales hydroélectriques, outre la production d'électricité ? En effet, la construction de centrales hydroélectriques a également un impact important sur le développement économique et social local.
D'une part, la construction de centrales hydroélectriques peut stimuler la construction d'infrastructures locales et le développement industriel. Elle nécessite une main-d'œuvre, des ressources matérielles et des investissements financiers importants, ce qui crée des opportunités d'emploi locales et stimule la demande du marché, stimule le développement des chaînes industrielles connexes et augmente les recettes fiscales locales. Par exemple, l'investissement total du projet de centrale hydroélectrique de Wudongde s'élève à environ 120 milliards de yuans, ce qui pourrait générer des investissements régionaux de 100 à 125 milliards de yuans. Pendant la période de construction, l'emploi augmentera en moyenne d'environ 70 000 personnes par an, constituant un nouveau moteur de croissance économique locale.
D'autre part, la construction de centrales hydroélectriques peut améliorer l'environnement local et le bien-être des populations. La construction de centrales hydroélectriques doit non seulement respecter des normes environnementales strictes, mais aussi assurer la restauration et la protection écologiques, élever et relâcher des poissons rares, améliorer les paysages fluviaux et promouvoir la biodiversité. Par exemple, depuis la construction de la centrale hydroélectrique de Wudongde, plus de 780 000 alevins de poissons rares, tels que le poisson-ventre fendu, la tortue blanche, la loche longue et fine et la carpe bar, ont été relâchés. De plus, la construction de centrales hydroélectriques nécessite la relocalisation et la réinstallation des immigrants, ce qui offre de meilleures conditions de vie et des opportunités de développement à la population locale. Par exemple, le comté de Qiaojia abrite la centrale hydroélectrique de Baihetan, qui a nécessité la relocalisation et la réinstallation de 48 563 personnes. Le comté de Qiaojia a transformé la zone de relocalisation en une zone d'urbanisation moderne, amélioré les infrastructures et les services publics, et amélioré la qualité de vie et le bien-être de la population immigrée.
Une centrale hydroélectrique n'est pas seulement une centrale électrique, c'est aussi une installation bénéfique. Elle fournit non seulement une énergie propre au pays, mais favorise également le développement vert local. C'est une situation gagnant-gagnant qui mérite notre reconnaissance et notre apprentissage.

2、 Types de base de production d'énergie hydroélectrique
Les méthodes de chute concentrée les plus couramment utilisées comprennent la construction de barrages, la dérivation des eaux ou une combinaison des deux.

Construisez un barrage sur une section de rivière présentant une forte dénivellation, aménagez un réservoir pour stocker l'eau et en élever le niveau, puis installez une turbine hydraulique à l'extérieur du barrage. L'eau du réservoir s'écoule par le canal d'adduction (canal de dérivation) jusqu'à la turbine située en aval du barrage. L'eau entraîne la turbine en rotation et le générateur pour produire de l'électricité, puis s'écoule par le canal de fuite jusqu'à la rivière en aval. C'est ainsi que l'on construit un barrage et un réservoir pour la production d'électricité.
En raison de l'importante différence de niveau d'eau entre la surface du réservoir à l'intérieur du barrage et la surface de sortie de la turbine hydraulique à l'extérieur, une grande quantité d'eau du réservoir peut être utilisée pour le travail grâce à un potentiel énergétique important, ce qui permet d'atteindre un taux élevé d'utilisation des ressources en eau. Les centrales hydroélectriques construites selon la méthode de la chute concentrée dans le barrage sont appelées centrales hydroélectriques de type barrage, principalement composées de centrales hydroélectriques de type barrage et de centrales hydroélectriques de type lit de rivière.
Création d'un réservoir pour stocker l'eau et élever le niveau du cours supérieur de la rivière, installation d'une turbine hydraulique dans le cours inférieur et dérivation de l'eau du réservoir amont vers la turbine inférieure par le canal de dérivation. Le débit d'eau entraîne la turbine en rotation et le générateur pour produire de l'électricité, puis emprunte le canal de fuite pour rejoindre le cours inférieur de la rivière. Le canal de dérivation sera plus long et traversera la montagne, ce qui permettra de dériver l'eau et de produire de l'électricité.
En raison de l'importante différence de niveau d'eau (H0) entre la surface amont du réservoir et la surface aval de la sortie de la turbine, une grande quantité d'eau dans le réservoir exploite un potentiel énergétique important, ce qui permet d'atteindre une grande efficacité d'utilisation des ressources en eau. Les centrales hydroélectriques utilisant une méthode de dérivation à charge concentrée sont appelées centrales hydroélectriques à dérivation, comprenant principalement des centrales à dérivation sous pression et des centrales sans dérivation sous pression.

3、 Comment parvenir à « réutiliser 19 fois une goutte d’eau » ?
La centrale hydroélectrique de Nanshan, située à la jonction des comtés de Yanyuan et de Butuo, dans la préfecture autonome Yi de Liangshan, province du Sichuan, a été officiellement achevée et mise en service le 30 octobre 2019. D'une capacité totale installée de 102 000 mégawatts, elle exploite pleinement les ressources en eau naturelles, l'énergie éolienne et l'énergie solaire. Le plus remarquable est que cette centrale hydroélectrique non seulement produit de l'électricité, mais exploite également les ressources en eau de manière optimale grâce à des moyens technologiques. Elle utilise une goutte d'eau 19 fois de suite, créant ainsi 34,1 milliards de kilowattheures d'électricité supplémentaires, réalisant ainsi de nombreux miracles dans le domaine de la production hydroélectrique.
Premièrement, la centrale hydroélectrique de Nanshan adopte la technologie de production d'hydroélectricité hybride de pointe au monde, qui utilise de manière exhaustive les ressources en eau naturelles, l'énergie éolienne et l'énergie solaire, et réalise une optimisation et une collaboration systématiques grâce à des moyens technologiques, réalisant ainsi un développement durable.
Deuxièmement, la centrale hydroélectrique intègre des technologies de pointe telles que l'analyse du Big Data, l'intelligence artificielle et l'Internet des objets (IoT) pour gérer finement divers aspects tels que les paramètres unitaires, le niveau d'eau, la hauteur de chute et le débit, afin d'améliorer l'efficacité opérationnelle. Par exemple, grâce à la mise en place d'un système de suivi et de régulation automatique de la pression de chute constante, le groupe hydrogénérateur optimise l'utilisation des ressources en eau tout en garantissant un fonctionnement sûr, atteignant ainsi l'objectif d'optimisation et d'augmentation de la production d'électricité grâce à l'optimisation de la hauteur de chute. Parallèlement, lorsque le niveau d'eau du réservoir est bas, les centrales hydroélectriques mettent en place un système de gestion dynamique du réservoir afin de ralentir la baisse du niveau d'eau, d'améliorer l'efficacité du recyclage et d'augmenter efficacement la capacité de production d'électricité.
De plus, l'excellente conception de la centrale hydroélectrique de Nanshan est également essentielle. Elle est équipée d'une turbine hydraulique PM (turbine Pelton Michel), caractérisée par le fait que, lorsque l'eau est pulvérisée sur la turbine, la section transversale de la buse et le débit vers la turbine peuvent être ajustés par rotation, de manière à adapter la direction et la vitesse de la pulvérisation à celles de la turbine, optimisant ainsi l'efficacité de la production d'électricité. De plus, des technologies avancées telles que la pulvérisation d'eau multipoint et l'ajout de sections rotatives ont été adoptées, améliorant considérablement l'efficacité de la production d'électricité.
Enfin, la centrale hydroélectrique de Nanshan adopte une technologie exclusive de stockage d'énergie. Un système de drainage d'urgence a été installé dans la zone de stockage. Grâce à ce réservoir, les ressources en eau peuvent être réparties sur différentes périodes, assurant ainsi de multiples fonctions telles que la production d'eau et le transport d'électricité, et garantissant une utilisation économique et sûre des ressources en eau.

Globalement, si la centrale hydroélectrique de Nanshan a atteint l'objectif de « réutiliser 19 fois une goutte d'eau », c'est grâce à plusieurs facteurs, notamment une technologie de production hydroélectrique hybride de pointe, l'application de technologies de pointe, des mécanismes de gestion efficaces, une conception soignée et une technologie de stockage d'énergie unique. Cela apporte non seulement de nouvelles idées et de nouveaux modèles pour le développement du secteur hydroélectrique, mais constitue également des exemples et des sources d'inspiration utiles pour le développement durable du secteur énergétique chinois.