Come può una goccia d'acqua essere riutilizzata 19 volte? Un articolo svela i misteri della produzione di energia idroelettrica.
Per lungo tempo, la produzione di energia idroelettrica è stata un'importante fonte di approvvigionamento elettrico. Il fiume scorre per migliaia di chilometri, contenendo un'enorme quantità di energia. Lo sviluppo e l'utilizzo dell'energia naturale dell'acqua per la produzione di elettricità è chiamato produzione di energia idroelettrica. Il processo di produzione di energia idroelettrica è in realtà un processo di conversione dell'energia.
1. Che cosa è una centrale elettrica ad accumulo?
Le centrali elettriche ad accumulo di pompaggio rappresentano attualmente il metodo di accumulo energetico ad alta capacità più tecnologicamente maturo e stabile. Costruendo o utilizzando i due serbatoi esistenti, si forma una cascata e l'elettricità in eccesso proveniente dalla rete elettrica durante i periodi di basso carico viene pompata in punti più elevati per essere immagazzinata. Nei periodi di picco, l'elettricità viene generata rilasciando acqua, nota come "super power bank".
Le centrali idroelettriche sono impianti che sfruttano l'energia cinetica del flusso d'acqua per generare elettricità. Solitamente vengono costruite in corrispondenza di salti elevati nei fiumi, utilizzando dighe per intercettare il flusso d'acqua e formare bacini artificiali, che poi convertono l'energia idrica in elettricità tramite turbine idrauliche e generatori.
Tuttavia, l'efficienza di produzione di energia di una singola centrale idroelettrica non è elevata, poiché dopo il passaggio dell'acqua attraverso la centrale, rimane ancora molta energia cinetica residua che non viene utilizzata. Se più centrali idroelettriche possono essere collegate in serie per formare un sistema a cascata, una goccia d'acqua può essere attivata più volte a diverse altezze, migliorando così l'efficienza di produzione di energia.
Quali sono i vantaggi delle centrali idroelettriche oltre alla produzione di energia? Infatti, la costruzione di centrali idroelettriche ha anche un impatto importante sullo sviluppo economico e sociale locale.
Da un lato, la costruzione di centrali idroelettriche può stimolare la costruzione di infrastrutture locali e lo sviluppo industriale. La costruzione di centrali idroelettriche richiede un elevato impiego di manodopera, risorse materiali e investimenti finanziari, il che offre opportunità di lavoro locali e accresce la domanda di mercato, stimola lo sviluppo delle filiere industriali correlate e aumenta le entrate fiscali locali. Ad esempio, l'investimento totale per il progetto della centrale idroelettrica di Wudongde è di circa 120 miliardi di yuan, che può generare investimenti regionali correlati da 100 a 125 miliardi di yuan. Durante il periodo di costruzione, l'aumento medio annuo dell'occupazione è di circa 70.000 persone, costituendo un nuovo motore per la crescita economica locale.
D'altra parte, la costruzione di centrali idroelettriche può migliorare l'ambiente ecologico locale e il benessere delle persone. La costruzione di centrali idroelettriche non dovrebbe solo rispettare rigorosi standard ambientali, ma anche attuare interventi di ripristino e protezione ecologica, allevare e rilasciare specie rare, migliorare i paesaggi fluviali e promuovere la biodiversità. Ad esempio, dalla costruzione della centrale idroelettrica di Wudongde, sono stati rilasciati oltre 780.000 avannotti di pesci rari come il pesce pancia a spacco, la tartaruga bianca, il cobite lungo e sottile e la carpa spigola. Inoltre, la costruzione di centrali idroelettriche richiede anche il trasferimento e il reinsediamento degli immigrati, il che offre migliori condizioni di vita e opportunità di sviluppo per la popolazione locale. Ad esempio, la contea di Qiaojia ospita la centrale idroelettrica di Baihetan, che ha comportato il trasferimento e il reinsediamento di 48.563 persone. La contea di Qiaojia ha trasformato l'area di reinsediamento in una moderna area di urbanizzazione, ha migliorato le infrastrutture e i servizi pubblici e ha migliorato la qualità della vita e il benessere della popolazione immigrata.
Una centrale idroelettrica non è solo una centrale elettrica, ma anche un impianto che genera benefici. Non solo fornisce energia pulita al Paese, ma porta anche sviluppo verde al territorio. Questa è una situazione vantaggiosa per tutti che merita il nostro apprezzamento e la nostra comprensione.
2. Tipi base di generazione di energia idroelettrica
I metodi di caduta concentrata più comunemente utilizzati includono la costruzione di dighe, la deviazione delle acque o una combinazione di entrambi.
Costruire una diga in un tratto del fiume con un forte dislivello, creare un bacino di raccolta per immagazzinare l'acqua e innalzarne il livello, installare una turbina idraulica all'esterno della diga e far sì che l'acqua del bacino scorra attraverso il canale di trasporto (canale di deviazione) fino alla turbina idraulica nella parte inferiore della diga. L'acqua aziona la turbina per ruotare e azionare il generatore per generare elettricità, per poi fluire attraverso il canale di restituzione verso il fiume a valle. Questo è il modo in cui si costruisce una diga e si crea un bacino di raccolta per la produzione di energia.
A causa dell'elevata differenza di livello tra la superficie dell'acqua del bacino all'interno della diga e la superficie di scarico della turbina idraulica all'esterno della diga, una grande quantità d'acqua nel bacino può essere utilizzata per il lavoro attraverso un'elevata energia potenziale, che può raggiungere un elevato tasso di utilizzo delle risorse idriche. La centrale idroelettrica realizzata utilizzando il metodo di costruzione a caduta concentrata è chiamata centrale idroelettrica a diga, ed è costituita principalmente da centrali idroelettriche a diga e centrali idroelettriche a letto fluviale.
Creazione di un bacino idrico per accumulare acqua e innalzare il livello dell'acqua nel corso superiore del fiume, installazione di una turbina idraulica nel corso inferiore e deviazione dell'acqua dal bacino a monte alla turbina idraulica inferiore attraverso il canale di deviazione. Il flusso d'acqua aziona la turbina per ruotare e azionare il generatore per generare elettricità, per poi passare attraverso il canale di scarico fino al corso inferiore del fiume. Il canale di deviazione sarà più lungo e attraverserà la montagna, rappresentando un modo per deviare l'acqua e generare energia.
A causa dell'elevata differenza di livello dell'acqua H0 tra la superficie del bacino a monte e la superficie di uscita della turbina a valle, una grande quantità d'acqua nel bacino sfrutta un'elevata energia potenziale, consentendo un'elevata efficienza di utilizzo delle risorse idriche. Le centrali idroelettriche che utilizzano un metodo di derivazione a carico concentrato sono chiamate centrali idroelettriche a derivazione, e includono principalmente centrali idroelettriche a derivazione di pressione e centrali idroelettriche a derivazione non a pressione.
3. Come si può ottenere il “riutilizzo di una goccia d’acqua 19 volte”?
Si ritiene che la centrale idroelettrica di Nanshan sia stata ufficialmente completata e messa in funzione il 30 ottobre 2019, situata all'incrocio tra le contee di Yanyuan e Butuo, nella prefettura autonoma di Liangshan Yi, nella provincia del Sichuan. La capacità totale installata della centrale idroelettrica è di 102.000 megawatt, un progetto che sfrutta in modo completo le risorse idriche naturali, l'energia eolica e quella solare. La caratteristica più sorprendente è che questa centrale idroelettrica non solo genera elettricità, ma raggiunge anche la massima efficienza delle risorse idriche attraverso soluzioni tecnologiche. Utilizza una goccia d'acqua ripetutamente per 19 volte, producendo 34,1 miliardi di kilowattora di elettricità aggiuntivi, realizzando molteplici miracoli nel campo della produzione di energia idroelettrica.
In primo luogo, la centrale idroelettrica di Nanshan adotta la tecnologia di generazione di energia idroelettrica ibrida leader a livello mondiale, che sfrutta in modo completo le risorse idriche naturali, l'energia eolica e l'energia solare e ottiene un'ottimizzazione sistematica e una collaborazione attraverso mezzi tecnologici, realizzando così uno sviluppo sostenibile.
In secondo luogo, la centrale idroelettrica introduce tecnologie all'avanguardia come l'analisi dei big data, l'intelligenza artificiale e l'Internet delle cose (IoT) per gestire in modo preciso vari aspetti, come i parametri dell'unità, il livello dell'acqua, il salto e la portata, al fine di migliorare l'efficienza operativa della centrale. Ad esempio, grazie all'implementazione di una tecnologia di monitoraggio e regolazione automatica della pressione di salto costante, il generatore a turbina idraulica massimizza l'utilizzo delle risorse idriche garantendo al contempo un funzionamento sicuro, raggiungendo l'obiettivo di ottimizzare e aumentare la produzione di energia attraverso l'ottimizzazione del salto. Allo stesso tempo, quando il livello dell'acqua nel bacino è basso, le centrali idroelettriche implementano un sistema di gestione dinamica del bacino per rallentare la velocità di discesa del livello dell'acqua, migliorare l'efficienza di riciclo e aumentare efficacemente la capacità di produzione di energia.
Inoltre, l'eccellente progettazione della centrale idroelettrica di Nanshan è altrettanto indispensabile. Adotta una turbina idraulica a magneti permanenti (PM) (turbina Pelton Michel), caratterizzata dal fatto che quando l'acqua viene spruzzata sulla girante, la sezione trasversale dell'ugello e la portata verso la girante possono essere regolate tramite rotazione, in modo da adattare la direzione e la velocità dell'acqua spruzzata alla direzione e alla velocità di rotazione della girante, massimizzando l'efficienza della produzione di energia. Inoltre, sono state adottate tecnologie avanzate come la tecnologia di spruzzatura dell'acqua multi-punto e l'aggiunta di sezioni rotanti, migliorando notevolmente l'efficienza della produzione di energia.
Infine, la centrale idroelettrica di Nanshan adotta anche un'esclusiva tecnologia di accumulo di energia. Nell'area di deposito dell'acqua è stata aggiunta una serie di sistemi di drenaggio di emergenza per il livello dell'acqua. Attraverso il bacino di accumulo, le risorse idriche possono essere suddivise in diversi periodi, svolgendo molteplici funzioni come la produzione idrica e la trasmissione di energia, e garantendo un utilizzo economico e sicuro delle risorse idriche.
Nel complesso, il motivo per cui la centrale idroelettrica di Nanshan ha raggiunto l'obiettivo di "riutilizzare 19 volte una goccia d'acqua" è dovuto a diversi fattori, tra cui la tecnologia di generazione idroelettrica ibrida leader al mondo, l'applicazione di tecnologie all'avanguardia, meccanismi di gestione efficienti, un design eccellente e una tecnologia di accumulo di energia unica. Ciò non solo apporta nuove idee e modelli per lo sviluppo del settore idroelettrico, ma fornisce anche esempi concreti e spunti di ispirazione per lo sviluppo sostenibile dell'industria energetica cinese.
Data di pubblicazione: 14-08-2023
