U prirodnim rijekama voda teče uzvodno prema nizvodno pomiješana sa sedimentom i često ispire riječno korito i obalne padine, što pokazuje da se u vodi krije određena količina energije. U prirodnim uvjetima, ta potencijalna energija se troši na čišćenje, potiskivanje sedimenta i prevladavanje otpora trenja. Ako izgradimo neke zgrade i instaliramo potrebnu opremu kako bismo osigurali stalan protok vode kroz vodnu turbinu, vodnu turbinu će pokretati struja vode, poput vjetrenjače, koja se može kontinuirano okretati, a energija vode će se pretvarati u mehaničku energiju. Kada vodna turbina pokreće generator da se zajedno okreće, on može generirati električnu energiju, a energija vode se pretvara u električnu energiju. To je osnovni princip proizvodnje hidroelektrične energije. Vodne turbine i generatori su najosnovnija oprema za proizvodnju hidroelektrične energije. Dozvolite mi da vam dam kratak uvod u malo znanja o proizvodnji hidroelektrične energije.
1. Hidroenergija i snaga protoka vode
Prilikom projektiranja hidroelektrane, kako bi se odredila veličina elektrane, potrebno je znati kapacitet proizvodnje električne energije elektrane. Prema osnovnim principima proizvodnje hidroelektrane, nije teško vidjeti da je kapacitet proizvodnje električne energije elektrane određen količinom rada koji struja može obaviti. Ukupan rad koji voda može obaviti u određenom vremenskom razdoblju nazivamo energijom vode, a rad koji se može obaviti u jedinici vremena (sekundi) naziva se snagom struje. Očito je da što je veća snaga protoka vode, to je veći i kapacitet proizvodnje električne energije elektrane. Stoga, da bismo znali kapacitet proizvodnje električne energije elektrane, prvo moramo izračunati snagu protoka vode. Snaga protoka vode u rijeci može se izračunati na ovaj način, pod pretpostavkom da je pad površine vode u određenom dijelu rijeke H (metri), a volumen vode H koji prolazi kroz presjek rijeke u jedinici vremena (sekunde) Q (kubni metri/sekunda), tada je snaga presjeka protoka jednaka umnošku težine vode i pada. Očito je da što je veći pad vode, to je veći protok i veća je snaga protoka vode.
2. Izlazna snaga hidroelektrana
Pod određenim padom i protokom, električna energija koju hidroelektrana može generirati naziva se hidroenergetska snaga. Očito je da izlazna snaga ovisi o snazi protoka vode kroz turbinu. U procesu pretvaranja energije vode u električnu energiju, voda mora prevladati otpor korita rijeka ili zgrada na putu od uzvodno prema nizvodno. Vodne turbine, generatori i prijenosna oprema također moraju prevladati mnoge otpore tijekom rada. Da bi se prevladao otpor, mora se obaviti rad, a snaga protoka vode će se potrošiti, što je neizbježno. Stoga je snaga protoka vode koja se može koristiti za proizvodnju električne energije manja od vrijednosti dobivene formulom, odnosno, izlaz hidroelektrane trebao bi biti jednak snazi protoka vode pomnoženoj s faktorom manjim od 1. Ovaj koeficijent se naziva i učinkovitost hidroelektrane.
Specifična vrijednost učinkovitosti hidroelektrane povezana je s količinom gubitka energije koji nastaje kada voda teče kroz zgradu i vodnu turbinu, prijenosnu opremu, generator itd. Što je gubitak veći, to je učinkovitost niža. U maloj hidroelektrani, zbroj tih gubitaka čini oko 25-40% snage protoka vode. To jest, protok vode koji može generirati 100 kilovata električne energije ulazi u hidroelektranu, a generator može generirati samo 60 do 75 kilovata električne energije, pa je učinkovitost hidroelektrane ekvivalentna 60~75%.
Iz prethodnog uvoda može se vidjeti da kada su protok elektrane i razlika vodostaja konstantni, izlazna snaga elektrane ovisi o učinkovitosti. Praksa je pokazala da, osim performansi hidrauličnih turbina, generatora i prijenosne opreme, i drugi čimbenici koji utječu na učinkovitost hidroelektrana, poput kvalitete izgradnje i ugradnje opreme, kvalitete rada i upravljanja te ispravnosti projektiranja hidroelektrane, utječu na učinkovitost hidroelektrane. Naravno, neki od tih utjecajnih čimbenika su primarni, a neki sekundarni, a pod određenim uvjetima, primarni i sekundarni čimbenici će se međusobno transformirati.
Međutim, bez obzira na faktor, odlučujući faktor je da ljudi nisu objekti, strojevima upravljaju ljudi, a tehnologijom upravlja misao. Stoga je pri projektiranju, izgradnji i odabiru opreme hidroelektrana potrebno u potpunosti uzeti u obzir subjektivnu ulogu ljudi i težiti izvrsnosti u tehnologiji kako bi se što više smanjio gubitak energije protoka vode. To je posebno važno za neke hidroelektrane gdje je sam pad vode relativno nizak. Istovremeno, potrebno je učinkovito ojačati rad i upravljanje hidroelektranama kako bi se poboljšala učinkovitost elektrana, u potpunosti iskoristili vodni resursi i omogućila veća uloga malih hidroelektrana.
Vrijeme objave: 09.06.2021.
