Dabiskās upēs ūdens plūst no augšteces uz lejteci, sajaucoties ar nogulumiem, un bieži vien apskalo upes gultni un krastu nogāzes, kas liecina, ka ūdenī ir paslēpts zināms enerģijas daudzums. Dabiskos apstākļos šī potenciālā enerģija tiek patērēta nogulumu izskalošanā, stumšanā un berzes pretestības pārvarēšanā. Ja mēs uzbūvētu dažas ēkas un uzstādītu nepieciešamo aprīkojumu, lai nodrošinātu vienmērīgu ūdens plūsmu caur ūdens turbīnu, ūdens turbīnu darbinātu ūdens straume, līdzīgi kā vējdzirnavas, kas var nepārtraukti griezties, un ūdens enerģija tiktu pārveidota mehāniskajā enerģijā. Kad ūdens turbīna darbina ģeneratoru, lai tas grieztos kopā, tas var ģenerēt elektrību, un ūdens enerģija tiek pārveidota elektriskajā enerģijā. Šis ir hidroelektroenerģijas ražošanas pamatprincips. Ūdens turbīnas un ģeneratori ir visvienkāršākais aprīkojums hidroelektroenerģijas ražošanai. Ļaujiet man sniegt jums īsu ieskatu nelielajās zināšanās par hidroelektroenerģijas ražošanu.
1. Hidroenerģija un ūdens plūsmas enerģija
Projektējot hidroelektrostaciju, lai noteiktu elektrostacijas mērogu, ir jāzina elektrostacijas elektroenerģijas ražošanas jauda. Saskaņā ar hidroelektrostacijas elektroenerģijas ražošanas pamatprincipiem nav grūti saprast, ka elektrostacijas elektroenerģijas ražošanas jaudu nosaka darba apjoms, ko var paveikt strāva. Kopējo darbu, ko ūdens var paveikt noteiktā laika periodā, saucam par ūdens enerģiju, un darbu, ko var paveikt laika vienībā (sekundē), sauc par strāvas jaudu. Acīmredzot, jo lielāka ir ūdens plūsmas jauda, jo lielāka ir elektrostacijas elektroenerģijas ražošanas jauda. Tāpēc, lai zinātu elektrostacijas elektroenerģijas ražošanas jaudu, vispirms jāaprēķina ūdens plūsmas jauda. Ūdens plūsmas jaudu upē var aprēķināt šādi, pieņemot, ka ūdens virsmas kritums noteiktā upes posmā ir H (metri), un ūdens tilpums H, kas plūst cauri upes šķērsgriezumam laika vienībā (sekundēs), ir Q (kubikmetri/sekundē), tad plūsmas jauda ir vienāda ar ūdens svara un krituma reizinājumu. Acīmredzot, jo augstāks ir ūdens kritums, jo lielāka ir plūsma un jo lielāks ir ūdens plūsmas jauda.
2. Hidroelektrostaciju jauda
Noteiktā spiediena un plūsmas apstākļos hidroelektrostacijas saražoto elektroenerģiju sauc par hidroelektrostacijas saražoto jaudu. Acīmredzot, izejas jauda ir atkarīga no ūdens plūsmas jaudas caur turbīnu. Ūdens enerģijas pārvēršanas procesā elektriskajā enerģijā ūdenim jāpārvar upes gultnes vai ēku pretestība ceļā no augšteces uz lejteci. Arī ūdens turbīnām, ģeneratoriem un pārvades iekārtām darba laikā jāpārvar daudzas pretestības. Lai pārvarētu pretestību, ir jāveic darbs, un tiks patērēta ūdens plūsmas jauda, kas ir neizbēgami. Tāpēc ūdens plūsmas jauda, ko var izmantot elektroenerģijas ražošanai, ir mazāka par vērtību, kas iegūta ar formulu, tas ir, hidroelektrostacijas saražotajai jaudai jābūt vienādai ar ūdens plūsmas jaudu, kas reizināta ar koeficientu, kas ir mazāks par 1. Šo koeficientu sauc arī par hidroelektrostacijas efektivitāti.
Hidroelektrostacijas īpatnējā efektivitātes vērtība ir saistīta ar enerģijas zudumu apjomu, kas rodas, ūdenim plūstot caur ēku un ūdens turbīnu, pārvades iekārtām, ģeneratoriem utt., jo lielāki zudumi, jo zemāka efektivitāte. Mazā hidroelektrostacijā šo zudumu summa veido aptuveni 25–40% no ūdens plūsmas jaudas. Tas nozīmē, ka hidroelektrostacijā nonāk ūdens plūsma, kas var radīt 100 kilovatus elektroenerģijas, un ģenerators var saražot tikai 60–75 kilovatus elektroenerģijas, tāpēc hidroelektrostacijas efektivitāte ir līdzvērtīga 60–75%.
No iepriekšējā ievada var redzēt, ka, ja elektrostacijas plūsmas ātrums un ūdens līmeņa starpība ir nemainīgi, elektrostacijas jauda ir atkarīga no efektivitātes. Prakse ir pierādījusi, ka papildus hidraulisko turbīnu, ģeneratoru un pārvades iekārtu veiktspējai, citi faktori, kas ietekmē hidroelektrostaciju efektivitāti, piemēram, ēku konstrukcijas un iekārtu uzstādīšanas kvalitāte, ekspluatācijas un vadības kvalitāte, kā arī tas, vai hidroelektrostacijas projekts ir pareizs, ir faktori, kas ietekmē hidroelektrostacijas efektivitāti. Protams, daži no šiem ietekmējošajiem faktoriem ir primāri, bet citi - sekundāri, un noteiktos apstākļos primārie un sekundārie faktori mainīsies viens par otru.
Tomēr neatkarīgi no faktora izšķirošais faktors ir tas, ka cilvēki nav objekti, mašīnas kontrolē cilvēki, un tehnoloģijas pārvalda domas. Tāpēc hidroelektrostaciju projektēšanā, būvniecībā un aprīkojuma izvēlē ir pilnībā jāņem vērā cilvēka subjektīvā loma un jācenšas panākt izcilību tehnoloģijās, lai pēc iespējas samazinātu ūdens plūsmas enerģijas zudumus. Tas attiecas uz dažām hidroelektrostacijām, kurās ūdens kritums ir relatīvi zems. Tas ir īpaši svarīgi. Vienlaikus ir efektīvi jāstiprina hidroelektrostaciju darbība un pārvaldība, lai uzlabotu elektrostaciju efektivitāti, pilnībā izmantotu ūdens resursus un ļautu mazajām hidroelektrostacijām ieņemt lielāku lomu.
Publicēšanas laiks: 2021. gada 9. jūnijs
