Waasserkraaft ass et, d'Waasserenergie vun natierleche Flëss an Elektrizitéit ëmzewandelen, déi d'Leit benotze kënnen. Et gi verschidde Energiequellen, déi fir d'Energieproduktioun benotzt ginn, wéi zum Beispill Solarenergie, Waasserkraaft a Flëss a Wandenergie, déi duerch Loftstroum generéiert gëtt. D'Käschte fir d'Waasserkraaftproduktioun mat Waasserkraaft si bëlleg, an de Bau vu Waasserkraaftwierker kann och mat anere Waasserspuerprojeten kombinéiert ginn. Eist Land ass ganz räich u Waasserkraaftressourcen an d'Konditioune si ganz gutt. D'Waasserkraaft spillt eng wichteg Roll beim Opbau vun der nationaler Wirtschaft.
De Waasserstand uewen vun engem Floss ass méi héich wéi de Waasserstand ënnen. Wéinst dem Ënnerscheed am Waasserstand vum Floss gëtt Waasserenergie generéiert. Dës Energie gëtt potenziell Energie oder potenziell Energie genannt. Den Ënnerscheed tëscht der Héicht vum Flosswaasser gëtt Héichtdrop genannt, och Waasserstandsdifferenz oder Waasserhéicht genannt. Dësen Héichtdrop ass eng Grondbedingung fir d'Bildung vun hydraulescher Kraaft. Zousätzlech hänkt d'Gréisst vun der hydraulescher Kraaft och vun der Gréisst vum Waasserfloss am Floss of, wat eng aner Grondbedingung ass, déi genee sou wichteg ass wéi den Héichtdrop. Souwuel den Héichtdrop wéi och de Floss beaflossen direkt d'hydraulesch Kraaft; wat méi grouss de Waasservolumen vum Héichtdrop ass, wat méi grouss d'hydraulesch Kraaft ass; wann den Héichtdrop an de Waasservolumen relativ kleng sinn, wäert d'Leeschtung vum Waasserkraaftwierk méi kleng sinn.
Den Tropfen gëtt allgemeng a Meter ausgedréckt. De Gradient ass d'Verhältnes tëscht Tropfen an Distanz, wat de Grad vun der Tropfenkonzentratioun uginn kann. Den Tropfen ass méi konzentréiert, an d'Benotzung vun hydraulescher Kraaft ass méi praktesch. Den Tropfen, deen vun engem Waasserkraaftwierk benotzt gëtt, ass den Ënnerscheed tëscht der Waasseruewerfläch virum Waasserkraaftwierk an der Waasseruewerfläch no der Duerchlaf vum Waasserkraaftwierk nodeems et duerch d'Turbinn geflunn ass.
De Floss ass d'Quantitéit u Waasser, déi pro Zäiteenheet an engem Floss fléisst, an et gëtt a Kubikmeter an enger Sekonn ausgedréckt. Ee Kubikmeter Waasser ass eng Tonn. De Floss vun engem Floss ännert sech zu all Moment, dofir musse mir, wa mir iwwer de Floss schwätzen, d'Zäit vun der spezifescher Plaz erklären, wou e fléisst. De Floss ännert sech ganz däitlech mat der Zäit. D'Flëss an eisem Land hunn am Allgemengen e groussen Floss an der Reenzäit am Summer an am Hierscht, a relativ kleng am Wanter a Fréijoer. Am Allgemengen ass de Floss vum Floss relativ kleng am Flossopwärtsberäich; well d'Nieweflëss zesummekommen, klëmmt de Flossofwärtsberäich graduell. Dofir, obwuel den Oflaf uewen konzentréiert ass, ass de Floss kleng; de Flossofwärtsberäich ass grouss, awer de Floss ass relativ verdeelt. Dofir ass et dacks am wirtschaftlechsten, hydraulesch Kraaft an de mëttleren Deeler vum Floss ze benotzen.
Wann een den Droop an den Duerchfluss vun engem Waasserkraaftwierk kennt, kann seng Leeschtung mat der folgender Formel berechent ginn:
N= GQH
An der Formel kann N–Leeschtung, a Kilowatt, och als Leeschtung bezeechent ginn;
Q–Flow, a Kubikmeter pro Sekonn;
H – Fall, a Meter;
G = 9,8, ass d'Schwéierkraaftbeschleunigung, Eenheet: Newton/kg
No der uewe genannter Formel gëtt déi theoretesch Leeschtung berechent ouni Verloschter ofzezéien. Tatsächlech hunn Turbinnen, Transmissiounsanlagen, Generatoren, etc. am Prozess vun der Waasserkraaftproduktioun all onvermeidlech Leeschtungsverloschter. Dofir soll déi theoretesch Leeschtung ofgezu ginn, dat heescht, déi tatsächlech Leeschtung, déi mir benotze kënnen, soll mam Effizienzkoeffizient multiplizéiert ginn (Symbol: K).
Déi geplangte Leeschtung vum Generator am Waasserkraaftwierk gëtt Nennleeschtung genannt, an déi tatsächlech Leeschtung gëtt tatsächlech Leeschtung genannt. Am Prozess vun der Energietransformatioun ass et inévitabel, en Deel vun der Energie ze verléieren. Am Prozess vun der Waasserkraaftproduktioun gëtt et haaptsächlech Verloschter vun Turbinnen a Generatoren (et gëtt och Verloschter a Pipelines). Déi verschidde Verloschter am ländleche Mikro-Waasserkraaftwierk maachen ongeféier 40-50% vun der gesamter theoretescher Leeschtung aus, sou datt d'Leeschtung vum Waasserkraaftwierk tatsächlech nëmmen 50-60% vun der theoretescher Leeschtung benotze kann, dat heescht, d'Effizienz ass ongeféier 0,5-0,60 (dovun d'Turbinneeffizienz 0,70-0,85 ass, d'Effizienz vun de Generatoren 0,85 bis 0,90 ass, an d'Effizienz vun de Pipelines an den Iwwerdroungsapparater 0,80 bis 0,85 ass). Dofir kann déi tatsächlech Leeschtung (Leeschtung) vum Waasserkraaftwierk wéi follegt berechent ginn:
K – d'Effizienz vum Waasserkraaftwierk, (0,5～0,6) gëtt an der ongeféierer Berechnung vum Mikrowaasserkraaftwierk benotzt; dëse Wäert kann vereinfacht ginn wéi:
N=(0,5～0,6)QHG Tatsächlech Leeschtung=Effizienz×Duerchfluss×Verloscht×9,8
D'Benotzung vun der Waasserkraaft besteet doran, Waasserkraaft ze benotzen, fir eng Maschinn unzedreiwen, déi Waasserturbin genannt gëtt. Zum Beispill ass dat antik Waasserrad an eisem Land eng ganz einfach Waasserturbin. Déi verschidden hydraulesch Turbinnen, déi haut benotzt ginn, sinn un déi verschidden hydraulesch Bedéngungen ugepasst, sou datt se méi effizient rotéiere kënnen a Waasserenergie a mechanesch Energie ëmwandele kënnen. Eng aner Aart vu Maschinn, e Generator, ass mat der Turbin verbonnen, sou datt de Rotor vum Generator mat der Turbin rotéiert fir Stroum ze generéieren. De Generator kann an zwee Deeler opgedeelt ginn: den Deel, deen mat der Turbin rotéiert, an den fixen Deel vum Generator. Den Deel, deen mat der Turbin verbonnen ass a rotéiert, gëtt de Rotor vum Generator genannt, an et gi vill Magnéitpole ronderëm de Rotor; e Krees ronderëm de Rotor ass den fixen Deel vum Generator, deen de Stator vum Generator genannt gëtt, an de Stator ass mat ville Kofferspule gewéckelt. Wann vill Magnéitpole vum Rotor an der Mëtt vun de Kofferspule vum Stator rotéieren, gëtt e Stroum op de Kofferleitungen generéiert, an de Generator konvertéiert mechanesch Energie an elektresch Energie.
Déi elektresch Energie, déi vum Kraaftwierk generéiert gëtt, gëtt duerch verschidden elektresch Ausrüstung a mechanesch Energie (Elektromotor oder Motor), Liichtenergie (Elektrolamp), thermesch Energie (Elektrouewen) a sou weider ëmgewandelt.
d'Zesummesetzung vum Waasserkraaftwierk
D'Zesummesetzung vun engem Waasserkraaftwierk ëmfaasst: hydraulesch Strukturen, mechanesch Ausrüstung an elektresch Ausrüstung.
(1) Hydraulesch Strukturen
Et huet Stauden (Dämmen), Einlaafschleisen, Kanäl (oder Tunnellen), Drockvirtanken (oder Reguléierungstanken), Drockleitungen, Kraaftwierker a Auslafkanäl, asw.
E Weier (Staudamm) gëtt am Floss gebaut fir d'Flosswaasser ze blockéieren an d'Waasseruewerfläch ze erhéijen, fir e Stauséi ze bilden. Op dës Manéier gëtt en konzentréierten Tropfen tëscht der Waasseruewerfläch vum Stauséi um Weier (Staudamm) an der Waasseruewerfläch vum Floss ënner dem Staudamm geformt, an dann gëtt d'Waasser duerch d'Benotzung vu Waasserleitungen oder Tunnellen an d'Waasserkraaftwierk agefouert. A relativ géie Flëss kann d'Benotzung vun Ofleedungskanäl och en Tropfen bilden. Zum Beispill: Am Allgemengen ass den Tropfen pro Kilometer vun engem natierleche Floss 10 Meter. Wann e Kanal um ieweschten Enn vun dësem Deel vum Floss opgemaach gëtt fir Flosswaasser anzeféieren, gëtt de Kanal laanscht de Floss ausgegruewen, an den Hang vum Kanal gëtt flaacher. Wann den Tropfen am Kanal pro Kilometer gemaach gëtt, ass en nëmmen 1 Meter gefall, sou datt d'Waasser 5 Kilometer am Kanal gefloss ass, an d'Waasseruewerfläch nëmmen 5 Meter gefall ass, während d'Waasser 50 Meter gefall ass nodeems et 5 Kilometer am natierleche Kanal gefuer ass. Zu dësem Zäitpunkt gëtt d'Waasser aus dem Kanal iwwer e Waasserleitung oder Tunnel vum Floss zréck an d'Kraaftwierk geleet, an et gëtt en konzentréierten Tropfen vu 45 Meter, deen benotzt ka ginn, fir Stroum ze generéieren. Figur 2
D'Benotzung vun Oflenkungskanäl, Tunnellen oder Waasserleitungen (wéi Plastikréier, Stolréier, Betonréier, asw.) fir e Waasserkraaftwierk mat engem konzentréierte Tropfen ze bilden, gëtt Oflenkungskanal-Waasserkraaftwierk genannt, wat en typescht Layout vu Waasserkraaftwierker ass.
(2) Mechanesch an elektresch Ausrüstung
Nieft den uewe genannten hydrauleschen Aarbechten (Stauen, Kanäl, Virhaiser, Drockleitungen, Atelieren) brauch d'Waasserkraaftwierk och déi folgend Ausrüstung:
(1) Mechanesch Ausrüstung
Et ginn Turbinnen, Reguléierer, Schüttventiller, Transmissiounsausrüstung an Net-Generatiounsausrüstung.
(2) Elektresch Ausrüstung
Et gi Generatoren, Verdeelungssteierpanneauen, Transformatoren an Iwwerdroungsleitungen.
Mä net all kleng Waasserkraaftwierker hunn déi uewe genannten hydraulesch Strukturen a mechanesch an elektresch Ausrüstung. Wann d'Waasserhéicht am Waasserkraaftwierk mat niddreger Waasserhéicht manner wéi 6 Meter ass, ginn normalerweis de Waasserféierungskanal an den oppene Waasserkanal benotzt, an et gëtt kee Drockvirbecken a kee Drockwaasserleitung. Fir Kraaftwierker mat enger klenger Stroumversuergungsreechwäit a kuerzer Iwwerdroungsdistanz gëtt eng direkt Stroumiwwerdroung benotzt an et ass kee Transformator erfuerderlech. Waasserkraaftwierker mat Stauséien brauche keng Staudämm ze bauen. D'Benotzung vun déiwen Anlagen, Staudämmbannenréier (oder Tunnellen) an Iwwerlaf eliminéiert de Besoin fir hydraulesch Strukturen wéi Weiren, Anlageschleisen, Kanäl an Drockvirbecken.
Fir e Waasserkraaftwierk ze bauen, muss als éischt eng grëndlech Vermiessungs- an Designaarbecht duerchgefouert ginn. An der Designaarbecht ginn et dräi Designphasen: Virplanung, techneschen Design a Konstruktiounsdetailer. Fir eng gutt Aarbecht an der Designaarbecht ze maachen, ass et als éischt néideg eng grëndlech Vermiessungsaarbecht duerchzeféieren, dat heescht, déi lokal natierlech an ekonomesch Konditiounen - z.B. Topographie, Geologie, Hydrologie, Kapital asw. - vollstänneg ze verstoen. D'Korrektheet an d'Zouverlässegkeet vum Design kënnen eréischt garantéiert ginn, nodeems dës Situatiounen beherrscht an analyséiert ginn.
D'Komponente vu klenge Waasserkraaftwierker hunn ënnerschiddlech Formen ofhängeg vun der Aart vum Waasserkraaftwierk.
3. Topographesch Vermiessung
D'Qualitéit vun den topographesche Vermiessungsaarbechten huet e groussen Afloss op den techneschen Layout an d'Schätzung vun der Ingenieursquantitéit.
Geologesch Exploratioun (Verständnis vun de geologesche Konditiounen) nieft dem allgemenge Verständnis a Fuerschung iwwer d'Geologie vum Waasserlafgebitt a laanscht de Floss, ass et och néideg ze verstoen, ob d'Fundament vum Maschinneraum fest ass, wat direkt d'Sécherheet vum Kraaftwierk selwer beaflosst. Soubal d'Spär mat engem bestëmmte Reservoirvolumen zerstéiert ass, wäert dat net nëmmen d'Waasserkraaftwierk selwer beschiedegen, mä och grouss Verloschter u Liewen a Besëtz flossofwärts verursaachen.
4. Hydrologeschen Test
Fir Waasserkraaftwierker sinn déi wichtegst hydrologesch Donnéeën Opzeechnunge vum Waasserstand, dem Duerchlaf, dem Sedimentgehalt, den Äiszoustand, meteorologesch Donnéeën an Iwwerschwemmungsdaten. D'Gréisst vum Flossduerchlaf beaflosst d'Layout vum Iwwerlaf vum Waasserkraaftwierk. D'Ënnerschätzung vun der Schwéierkraaft vun der Iwwerschwemmung wäert de Staudamm beschiedegen; de Sediment, deen vum Floss matgeholl gëtt, kann am schlëmmste Fall de Stauséi séier fëllen. Zum Beispill wäert den Zoulafkanal de Kanal verschlammen, an de grobkärege Sediment wäert duerch d'Turbinn fléissen a Verschleiung vun der Turbinn verursaachen. Dofir muss de Bau vu Waasserkraaftwierker genuch hydrologesch Donnéeën hunn.
Dofir, ier mir de Bau vun engem Waasserkraaftwierk entscheeden, musse mir als éischt d'Richtung vun der wirtschaftlecher Entwécklung am Stroumversuergungsberäich an den zukünftege Stroumbedarf ënnersichen. Gläichzäiteg muss d'Situatioun vun anere Stroumquellen am Entwécklungsberäich geschätzt ginn. Eréischt no der Fuerschung an Analyse vun der uewe genannter Situatioun kënne mir entscheeden, ob d'Waasserkraaftwierk gebaut muss ginn a wéi grouss d'Moossstaf soll sinn.
Am Allgemengen ass den Zweck vun der Waasserkraaftvermiessung, korrekt a verlässlech Basisinformatiounen ze liwweren, déi fir den Design an de Bau vu Waasserkraaftwierker néideg sinn.
5. Allgemeng Konditioune fir d'Auswiel vum Standuert
Déi allgemeng Konditioune fir d'Auswiel vun engem Standuert kënnen aus de folgende véier Aspekter erkläert ginn:
(1) Déi gewielte Plaz soll d'Waasserenergie op déi wirtschaftlechst Manéier notze kënnen an de Prinzip vun der Käschtespuermoossnam respektéieren, dat heescht, nodeems d'Kraaftwierk fäerdeg ass, gëtt am mannsten Sue verbraucht an am meeschte Stroum produzéiert. Dëst kann normalerweis gemooss ginn andeems d'jäerlech Einnahmen aus der Stroumproduktioun an d'Investitioun am Bau vum Kraaftwierk geschätzt ginn, fir ze kucken, wéi laang dat investéiert Kapital zeréckgewonne ka ginn. Wéi och ëmmer, déi hydrologesch an topographesch Konditioune sinn op verschiddene Plazen ënnerschiddlech, an de Stroumbedarf ass och ënnerschiddlech, sou datt d'Baukäschten an d'Investitioun net duerch bestëmmte Wäerter limitéiert solle sinn.
(2) Déi topographesch, geologesch an hydrologesch Konditioune vun der gewielter Plaz sollten relativ gutt sinn, an et sollten Méiglechkeeten am Design a Bau ginn. Beim Bau vu klenge Waasserkraaftwierker soll d'Benotzung vu Baumaterialien sou vill wéi méiglech am Aklang mam Prinzip vun de "lokale Materialien" sinn.
(3) Déi gewielte Plaz muss sou no wéi méiglech beim Stroumversuergungs- a Veraarbechtungsberäich leien, fir d'Investitioun an d'Energieiwwerdroungsausrüstung an de Stroumverloscht ze reduzéieren.
(4) Bei der Auswiel vun der Plaz sollten déi existent hydraulesch Strukturen sou vill wéi méiglech benotzt ginn. Zum Beispill kann den Drëps Waasser benotzt ginn fir e Waasserkraaftwierk an engem Bewässerungskanal ze bauen, oder e Waasserkraaftwierk kann nieft engem Bewässerungsreservoir gebaut ginn fir Stroum aus dem Bewässerungsstroum ze generéieren, asw. Well dës Waasserkraaftwierker de Prinzip vun der Produktioun vu Stroum erfëllen kënnen, wann et Waasser gëtt, ass hir wirtschaftlech Bedeitung méi offensichtlech.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 19. Mee 2022
