Nei fiumi naturali, l'acqua scorre da monte a valle mescolata ai sedimenti e spesso lambisce il letto del fiume e i pendii delle rive, il che dimostra che nell'acqua è nascosta una certa quantità di energia. In condizioni naturali, questa energia potenziale viene consumata per erodere, spingere i sedimenti e vincere la resistenza all'attrito. Se costruiamo degli edifici e installiamo le attrezzature necessarie per far scorrere un flusso d'acqua costante attraverso una turbina idraulica, la turbina sarà azionata dalla corrente d'acqua, come un mulino a vento, che può ruotare continuamente, e l'energia idrica verrà convertita in energia meccanica. Quando la turbina idraulica aziona il generatore per ruotare insieme, può generare elettricità e l'energia idrica viene convertita in energia elettrica. Questo è il principio fondamentale della produzione di energia idroelettrica. Turbine idrauliche e generatori sono le attrezzature più basilari per la produzione di energia idroelettrica. Permettetemi di darvi una breve introduzione alle poche nozioni sulla produzione di energia idroelettrica.
1. Energia idroelettrica e flusso d'acqua
Nella progettazione di una centrale idroelettrica, per determinarne le dimensioni, è necessario conoscerne la capacità di generazione. Secondo i principi fondamentali della produzione di energia idroelettrica, è facile comprendere che la capacità di generazione di una centrale è determinata dalla quantità di lavoro che può essere svolta dalla corrente. Chiamiamo energia idrica il lavoro totale che l'acqua può compiere in un certo intervallo di tempo, mentre il lavoro che può essere compiuto in un'unità di tempo (secondo) è chiamato potenza istantanea. Ovviamente, maggiore è la potenza del flusso d'acqua, maggiore è la capacità di generazione di energia della centrale. Pertanto, per conoscere la capacità di generazione di energia di una centrale, dobbiamo prima calcolare la potenza del flusso d'acqua. La potenza del flusso d'acqua nel fiume può essere calcolata in questo modo, assumendo che il salto superficiale dell'acqua in una certa sezione del fiume sia H (metri) e che il volume d'acqua H che attraversa la sezione trasversale del fiume nell'unità di tempo (secondi) sia Q (metri cubi/secondo), allora la portata La potenza della sezione è uguale al prodotto del peso dell'acqua per il salto. Ovviamente, maggiore è il salto d'acqua, maggiore è la portata e maggiore è la potenza del flusso d'acqua.
2. La produzione delle centrali idroelettriche
Sotto una certa portata e un certo salto, l'elettricità che una centrale idroelettrica può generare è chiamata potenza idroelettrica. Ovviamente, la potenza in uscita dipende dalla potenza del flusso d'acqua attraverso la turbina. Nel processo di conversione dell'energia idrica in energia elettrica, l'acqua deve superare la resistenza degli alvei fluviali o degli edifici lungo il percorso da monte a valle. Anche le turbine idrauliche, i generatori e le apparecchiature di trasmissione devono superare numerose resistenze durante il funzionamento. Per superare la resistenza, è necessario compiere lavoro e consumare potenza del flusso d'acqua, il che è inevitabile. Pertanto, la potenza del flusso d'acqua che può essere utilizzata per generare elettricità è inferiore al valore ottenuto dalla formula, ovvero la potenza della centrale idroelettrica deve essere uguale alla potenza del flusso d'acqua moltiplicata per un fattore inferiore a 1. Questo coefficiente è anche chiamato efficienza di una centrale idroelettrica.
Il valore specifico dell'efficienza di una centrale idroelettrica è correlato alla quantità di energia persa quando l'acqua scorre attraverso l'edificio e la turbina idraulica, le apparecchiature di trasmissione, il generatore, ecc. Maggiore è la perdita, minore è l'efficienza. In una piccola centrale idroelettrica, la somma di queste perdite rappresenta circa il 25-40% della potenza del flusso d'acqua. Vale a dire, il flusso d'acqua in grado di generare 100 kilowatt di elettricità entra nella centrale idroelettrica e il generatore può generare solo 60-75 kilowatt di elettricità, quindi l'efficienza della centrale idroelettrica è pari al 60-75%.
Dall'introduzione precedente si evince che, quando la portata e la differenza di livello dell'acqua della centrale sono costanti, la potenza erogata dipende dall'efficienza. La pratica ha dimostrato che, oltre alle prestazioni di turbine idrauliche, generatori e apparecchiature di trasmissione, anche altri fattori che influenzano l'efficienza delle centrali idroelettriche, come la qualità della costruzione dell'edificio e dell'installazione delle apparecchiature, la qualità del funzionamento e della gestione e la correttezza della progettazione della centrale, sono tutti fattori che influenzano l'efficienza della centrale stessa. Naturalmente, alcuni di questi fattori sono primari e altri secondari e, in determinate condizioni, i fattori primari e secondari si trasformano anche l'uno nell'altro.
Tuttavia, a prescindere dal fattore, il fattore decisivo è che le persone non sono oggetti, le macchine sono controllate dagli esseri umani e la tecnologia è governata dal pensiero. Pertanto, nella progettazione, costruzione e selezione delle attrezzature delle centrali idroelettriche, è necessario dare pieno spazio al ruolo soggettivo degli esseri umani e puntare all'eccellenza tecnologica per ridurre al minimo possibile la perdita di energia dovuta al flusso d'acqua. Questo vale per alcune centrali idroelettriche in cui il salto d'acqua stesso è relativamente basso. Ciò è particolarmente importante. Allo stesso tempo, è necessario rafforzare efficacemente il funzionamento e la gestione delle centrali idroelettriche, al fine di migliorarne l'efficienza, sfruttare appieno le risorse idriche e consentire alle piccole centrali idroelettriche di svolgere un ruolo più importante.
Data di pubblicazione: 09-06-2021
