La produzione di energia idroelettrica, in quanto fonte di energia rinnovabile, pulita e non inquinante, è da tempo apprezzata dalle persone. Oggigiorno, centrali idroelettriche di grandi e medie dimensioni sono ampiamente utilizzate e le tecnologie per le energie rinnovabili sono relativamente mature in tutto il mondo. Ad esempio, la centrale idroelettrica delle Tre Gole in Cina è la più grande centrale idroelettrica del mondo. Tuttavia, le centrali idroelettriche di grandi e medie dimensioni hanno molti impatti negativi sull'ambiente, come dighe che ostacolano il regolare flusso dei fiumi naturali, impediscono lo scarico dei sedimenti e alterano l'ecosistema. La costruzione di centrali idroelettriche richiede inoltre estese inondazioni di terreno, con conseguente elevato numero di immigrati.
Come nuova fonte energetica, il piccolo idroelettrico ha un impatto molto minore sull'ambiente e, pertanto, sta ricevendo sempre più apprezzamento da parte delle persone. Le piccole centrali idroelettriche, come le centrali idroelettriche di grandi e medie dimensioni, sono entrambe centrali idroelettriche. Con il termine "piccolo idroelettrico" si intendono centrali idroelettriche, centrali idroelettriche e sistemi elettrici con una capacità installata molto ridotta, la cui capacità installata varia a seconda delle condizioni nazionali di ciascun Paese.
In Cina, con "piccolo idroelettrico" si intendono centrali idroelettriche e reti elettriche locali di supporto con una capacità installata pari o inferiore a 25 MW, finanziate e gestite da enti locali, collettivi o individuali. Il piccolo idroelettrico rientra nell'ambito dell'energia pulita a zero emissioni di carbonio, che non presenta il problema dell'esaurimento delle risorse e non causa inquinamento ambientale. È una componente indispensabile dell'attuazione della strategia di sviluppo sostenibile della Cina.
Lo sviluppo di energie rinnovabili, come la piccola energia idroelettrica, in base alle condizioni locali e la trasformazione delle risorse idroelettriche in elettricità di alta qualità hanno svolto un ruolo importante nel garantire lo sviluppo economico e sociale nazionale, nel migliorare la qualità della vita delle persone, nel risolvere il problema del consumo di elettricità nelle aree prive di elettricità e con carenza di energia elettrica, nel promuovere la governance dei fiumi, il miglioramento ecologico, la tutela ambientale e lo sviluppo socioeconomico locale.
La Cina dispone di abbondanti riserve di piccole centrali idroelettriche, con una riserva teorica stimata di 150 milioni di kW e una capacità installata potenziale di oltre 70.000 MW. Sviluppare vigorosamente le piccole centrali idroelettriche è una scelta inevitabile per migliorare la struttura energetica nel contesto della tutela ambientale a basse emissioni di carbonio, del risparmio energetico e della riduzione delle emissioni, nonché dello sviluppo sostenibile. Secondo il piano del Ministero delle Risorse Idriche, entro il 2020 la Cina costruirà 10 province di piccole centrali idroelettriche con una capacità installata di oltre 5 milioni di kW, 100 grandi centrali di piccole centrali idroelettriche con una capacità installata di oltre 200.000 kW e 300 contee di piccole centrali idroelettriche con una capacità installata di oltre 100.000 kW. Entro il 2023, come previsto dal Ministero delle Risorse Idriche, la produzione di piccole centrali idroelettriche non solo raggiungerà l'obiettivo del 2020, ma avrà anche un maggiore sviluppo su questa base.
Una centrale idroelettrica è un sistema di generazione di energia che converte l'energia idrica in elettricità attraverso una turbina idraulica, e il gruppo elettrogeno a turbina idraulica è il dispositivo principale per la conversione energetica nei piccoli impianti idroelettrici. Il processo di conversione energetica di un gruppo elettrogeno idroelettrico si divide in due fasi.
Il primo stadio converte l'energia potenziale dell'acqua nell'energia meccanica della turbina idraulica. Il flusso d'acqua ha un'energia potenziale diversa a seconda dell'altitudine e del terreno. Quando il flusso d'acqua da una posizione più elevata colpisce la turbina da una posizione più bassa, l'energia potenziale generata dalla variazione del livello dell'acqua viene convertita nell'energia meccanica della turbina.
Nella seconda fase, l'energia meccanica della turbina idraulica viene prima convertita in energia elettrica, che viene poi trasmessa all'apparecchiatura elettrica attraverso le linee di trasmissione della rete elettrica. Dopo essere stata investita dal flusso d'acqua, la turbina idraulica aziona il generatore coassiale in rotazione. Il rotore del generatore in rotazione aziona il campo magnetico di eccitazione e l'avvolgimento dello statore del generatore interrompe le linee del campo magnetico di eccitazione per generare una forza elettromotrice indotta. Da un lato, produce energia elettrica e, dall'altro, genera una coppia frenante elettromagnetica nella direzione di rotazione opposta al rotore. Il flusso d'acqua investe costantemente la turbina idraulica e la coppia rotazionale ottenuta dalla turbina idraulica dal flusso d'acqua supera la coppia frenante elettromagnetica generata nel rotore del generatore. Quando i due raggiungono l'equilibrio, la turbina idraulica funzionerà a velocità costante per generare elettricità in modo stabile e completare la conversione dell'energia.
Un gruppo elettrogeno idroelettrico è un importante dispositivo di conversione energetica che converte l'energia potenziale dell'acqua in energia elettrica. Generalmente è costituito da una turbina idraulica, un generatore, un regolatore di velocità, un sistema di eccitazione, un sistema di raffreddamento e apparecchiature di controllo della centrale elettrica. Di seguito una breve introduzione alle tipologie e alle funzioni delle principali apparecchiature di un tipico gruppo elettrogeno idroelettrico:
1) Turbina idraulica. Esistono due tipi di turbine idrauliche comunemente utilizzate: a impulso e a reazione.
2) Generatore. La maggior parte dei generatori utilizza generatori sincroni a eccitazione elettrica.
3) Sistema di eccitazione. Poiché i generatori sono generalmente generatori sincroni ad eccitazione elettrica, è necessario controllare il sistema di eccitazione in corrente continua per ottenere la regolazione della tensione e della potenza attiva e reattiva dell'energia elettrica, al fine di migliorare la qualità dell'energia elettrica in uscita.
4) Dispositivo di regolazione e controllo della velocità (compreso il regolatore di velocità e il dispositivo di pressione dell'olio). Il regolatore viene utilizzato per regolare la velocità della turbina idraulica, in modo che la frequenza dell'energia elettrica in uscita soddisfi i requisiti di alimentazione.
5) Sistema di raffreddamento. I piccoli idrogeneratori utilizzano principalmente il raffreddamento ad aria, utilizzando un sistema di ventilazione per contribuire a dissipare il calore e raffreddare la superficie dello statore, del rotore e del nucleo di ferro del generatore.
6) Dispositivo di frenatura. I generatori idraulici con capacità nominale superiore a un certo valore sono dotati di dispositivi di frenatura.
7) Apparecchiature di controllo delle centrali elettriche. La maggior parte delle apparecchiature di controllo delle centrali elettriche adotta il controllo digitale computerizzato per svolgere funzioni quali la connessione alla rete, la regolazione della frequenza, della tensione, del fattore di potenza, la protezione e la comunicazione della generazione di energia idroelettrica.
Le piccole centrali idroelettriche possono essere suddivise in di derivazione, a diga e ibride in base al metodo di concentrazione del salto idroelettrico. La maggior parte delle piccole centrali idroelettriche in Cina sono di tipo di derivazione relativamente economiche.
Le caratteristiche della piccola produzione idroelettrica sono la ridotta scala di costruzione delle centrali, la semplicità ingegneristica, la facilità di approvvigionamento delle attrezzature e l'autoconsumo, senza dover trasmettere l'elettricità in luoghi lontani dalla centrale. La rete idroelettrica di piccole dimensioni ha una capacità ridotta, così come la capacità di generazione di energia. Il rifiuto della piccola produzione idroelettrica presenta forti caratteristiche locali e di massa.
Come fonte di energia pulita, il piccolo idroelettrico ha contribuito alla costruzione di villaggi energetici socialisti in Cina. Crediamo che la combinazione di piccolo idroelettrico e tecnologie di accumulo di energia renderà lo sviluppo del piccolo idroelettrico ancora più interessante in futuro!
Data di pubblicazione: 11-12-2023
