Kako se kap vode može ponovno upotrijebiti 19 puta? Članak otkriva misterije proizvodnje hidroelektrične energije
Proizvodnja hidroelektrične energije dugo je bila važno sredstvo opskrbe električnom energijom. Rijeka teče tisućama kilometara, sadržeći ogromnu energiju. Razvoj i korištenje prirodne energije vode u električnu energiju naziva se proizvodnja hidroelektrične energije. Proces proizvodnje hidroelektrične energije zapravo je proces pretvorbe energije.
1. Što je pumpno-akumulacijska elektrana?
Crpno-akumulacijske elektrane trenutno su tehnološki najzrelija i najstabilnija metoda skladištenja energije velikog kapaciteta. Izgradnjom ili korištenjem postojeća dva rezervoara stvara se pad, a višak električne energije iz elektroenergetskog sustava tijekom razdoblja niskog opterećenja pumpa se na viša mjesta radi skladištenja. Tijekom razdoblja vršnog opterećenja, električna energija se proizvodi ispuštanjem vode, poznata kao "super energetska banka".
Hidroelektrane su postrojenja koja koriste kinetičku energiju protoka vode za proizvodnju električne energije. Obično se grade na visokim padovima rijeka, koristeći brane za presretanje protoka vode i stvaranje rezervoara, koji zatim pretvaraju energiju vode u električnu energiju pomoću vodnih turbina i generatora.
Međutim, učinkovitost proizvodnje energije jedne hidroelektrane nije visoka jer nakon što voda protekne kroz hidroelektranu, još uvijek postoji mnogo preostale kinetičke energije koja se ne koristi. Ako se više hidroelektrana može spojiti serijski kako bi se formirao kaskadni sustav, kap vode može se aktivirati više puta na različitim visinama, čime se poboljšava učinkovitost proizvodnje energije.
Koje su prednosti hidroelektrana osim proizvodnje električne energije? Zapravo, izgradnja hidroelektrana također ima važan utjecaj na lokalni gospodarski i društveni razvoj.
S jedne strane, izgradnja hidroelektrana može potaknuti izgradnju lokalne infrastrukture i industrijski razvoj. Izgradnja hidroelektrana zahtijeva veliku količinu radne snage, materijalnih resursa i financijskih ulaganja, što pruža lokalne mogućnosti zapošljavanja i tržišnu potražnju, potiče razvoj povezanih industrijskih lanaca i povećava lokalne fiskalne prihode. Na primjer, ukupna investicija u projekt hidroelektrane Wudongde iznosi oko 120 milijardi juana, što može potaknuti regionalna povezana ulaganja od 100 do 125 milijardi juana. Tijekom razdoblja izgradnje, prosječni godišnji porast zaposlenosti iznosi oko 70 000 ljudi, što stvara novu pokretačku snagu lokalnog gospodarskog rasta.
S druge strane, izgradnja hidroelektrana može poboljšati lokalni ekološki okoliš i dobrobit ljudi. Izgradnja hidroelektrana ne bi trebala samo slijediti stroge ekološke standarde, već bi trebala provoditi i ekološku obnovu i zaštitu, uzgajati i puštati rijetke ribe, poboljšavati riječne krajolike i promicati bioraznolikost. Na primjer, od uspostave hidroelektrane Wudongde, pušteno je više od 780 000 rijetkih ribljih mlađi poput ribe s razdvojenim trbuhom, bijele kornjače, dugog tankog loacha i brancina. Osim toga, izgradnja hidroelektrana također zahtijeva preseljenje i naseljavanje imigranata, što lokalnom stanovništvu pruža bolje životne uvjete i mogućnosti razvoja. Na primjer, okrug Qiaojia je lokacija hidroelektrane Baihetan, koja uključuje preseljenje i naseljavanje 48 563 ljudi. Okrug Qiaojia transformirao je područje preseljenja u moderno urbanizirano područje preseljenja, poboljšao infrastrukturu i javne usluge te poboljšao kvalitetu života i sreću imigrantskog stanovništva.
Hidroelektrana nije samo elektrana, već i postrojenje koje donosi korist. Ne samo da osigurava čistu energiju za zemlju, već i donosi zeleni razvoj lokalnom području. Ovo je obostrano korisna situacija koja zaslužuje naše poštovanje i učenje.
2. Osnovne vrste proizvodnje hidroelektrične energije
Uobičajeno korištene metode koncentriranog pada uključuju izgradnju brana, preusmjeravanje vode ili kombinaciju oboje.
Izgraditi branu na dijelu rijeke s velikim padom, uspostaviti rezervoar za skladištenje vode i podizanje razine vode, postaviti vodnu turbinu izvan brane, a voda iz rezervoara teče kroz kanal za prijenos vode (preusmjerni kanal) do vodne turbine u donjem dijelu brane. Voda pokreće turbinu da se okreće i pokreće generator za proizvodnju električne energije, a zatim teče kroz odvodni kanal do nizvodne rijeke. Ovo je način izgradnje brane i izgradnje rezervoara za proizvodnju energije.
Zbog velike razlike u razini vode između površine akumulacije unutar brane i izlazne površine hidraulične turbine izvan brane, velika količina vode u akumulaciji može se iskoristiti za rad putem velike potencijalne energije, čime se može postići visoka stopa iskorištenja vodnih resursa. Hidroelektrana izgrađena metodom koncentriranog pada u izgradnji brane naziva se hidroelektrana branskog tipa, a uglavnom se sastoji od hidroelektrana branskog tipa i hidroelektrana riječnog tipa.
Uspostavljanje rezervoara za skladištenje vode i podizanje razine vode u gornjem toku rijeke, postavljanje vodne turbine u donjem toku i preusmjeravanje vode iz uzvodnog rezervoara u donju vodnu turbinu kroz odvodni kanal. Protok vode pokreće turbinu da se okreće i pokreće generator za proizvodnju električne energije, a zatim prolazi kroz odvodni kanal do donjeg toka rijeke. Obvodni kanal bit će duži i prolazit će kroz planinu, što je način preusmjeravanja vode i proizvodnje električne energije.
Zbog velike razlike u razini vode H0 između uzvodne površine akumulacije i izlazne površine nizvodne turbine, velika količina vode u akumulaciji djeluje putem velike potencijalne energije, što može postići visoku učinkovitost korištenja vodnih resursa. Hidroelektrane koje koriste metodu koncentriranog preusmjeravanja vode nazivaju se hidroelektranama preusmjeravajućeg tipa, a uglavnom uključuju hidroelektrane preusmjeravajućeg tipa pod tlakom i hidroelektrane preusmjeravajućeg tipa bez tlaka.
3. Kako postići „19-struku ponovnu upotrebu kapi vode“?
Hidroelektrana Nanshan službeno je dovršena i puštena u rad 30. listopada 2019., a nalazi se na spoju okruga Yanyuan i Butuo u autonomnoj prefekturi Liangshan Yi u provinciji Sečuan. Ukupni instalirani kapacitet hidroelektrane iznosi 102 000 megavata, što je hidroelektrana koja sveobuhvatno koristi prirodne vodne resurse, energiju vjetra i solarnu energiju. A najupečatljivije je to što ova hidroelektrana ne samo da proizvodi električnu energiju, već i postiže vrhunsku učinkovitost vodnih resursa tehnološkim sredstvima. Kap vode se više puta koristi 19 puta, stvarajući dodatnih 34,1 milijardu kilovat-sati električne energije, stvarajući višestruka čuda u području proizvodnje hidroenergije.
Prvo, hidroelektrana Nanshan usvaja vodeću svjetsku hibridnu tehnologiju proizvodnje hidroenergije, koja sveobuhvatno koristi prirodne vodne resurse, energiju vjetra i solarnu energiju te postiže sustavnu optimizaciju i suradnju putem tehnoloških sredstava, čime se postiže održivi razvoj.
Drugo, hidroelektrana uvodi vrhunske tehnologije poput analize velikih podataka, umjetne inteligencije i Interneta stvari za fino upravljanje raznim aspektima poput parametara jedinice, razine vode, pada i protoka vode, s ciljem poboljšanja operativne učinkovitosti hidroelektrane. Na primjer, uspostavljanjem tehnologije automatskog praćenja i regulacije konstantnog tlaka vode, jedinica generatora vodne turbine maksimizira korištenje vodnih resursa uz istovremeno osiguranje sigurnog rada, postižući cilj optimizacije i povećanja proizvodnje energije optimizacijom pada. Istovremeno, kada je razina vode u akumulacijskom rezervoaru niska, hidroelektrane uspostavljaju dinamički sustav upravljanja akumulacijskim rezervoarom kako bi usporile stopu pada razine vode, poboljšale učinkovitost recikliranja i učinkovito povećale kapacitet proizvodnje energije.
Osim toga, izvrstan dizajn hidroelektrane Nanshan također je neizostavan. Koristi PM vodenu turbinu (Pelton Michel turbina), koju karakterizira činjenica da se prilikom prskanja vode na impeler, površina poprečnog presjeka mlaznice i brzina protoka prema impeleru mogu podešavati rotacijom, kako bi se smjer i brzina prskanja vode uskladili sa smjerom i brzinom rotacije impelera, maksimizirajući učinkovitost proizvodnje energije. Osim toga, usvojene su napredne tehnologije poput tehnologije višetočkovnog prskanja vode i dodavanja rotirajućih sekcija, što uvelike poboljšava učinkovitost proizvodnje energije.
Konačno, hidroelektrana Nanshan također usvaja ekskluzivnu tehnologiju skladištenja energije. U području taloženja vode dodan je skup uređaja za odvodnju u hitnim slučajevima. Pomoću rezervoara za vodu, vodni resursi mogu se podijeliti u različita vremenska razdoblja, postižući višestruke funkcije poput proizvodnje vode i prijenosa energije, te osiguravajući ekonomično i sigurno korištenje vodnih resursa.
Sveukupno, razlog zašto je hidroelektrana Nanshan postigla cilj „ponovne upotrebe 19 puta jedne kapi vode“ je zbog različitih čimbenika, uključujući vodeću svjetsku hibridnu tehnologiju proizvodnje hidroenergije, primjenu najsuvremenije tehnologije, učinkovite mehanizme upravljanja, izvrstan dizajn i jedinstvenu tehnologiju skladištenja energije. To ne samo da donosi nove ideje i modele za razvoj hidroenergetske industrije, već i pruža korisne demonstracije i inspiracije za održivi razvoj kineske energetske industrije.
Vrijeme objave: 14. kolovoza 2023.
