Хидроенергијата е претворање на водната енергија од природните реки во електрична енергија што луѓето можат да ја користат. Постојат различни извори на енергија што се користат во производството на енергија, како што се сончевата енергија, енергијата на водата во реките и енергијата на ветерот генерирана од протокот на воздух. Цената на производството на хидроенергија со употреба на хидроенергија е евтина, а изградбата на хидроцентрали може да се комбинира и со други проекти за зачувување на водата. Нашата земја е многу богата со хидроенергетски ресурси, а условите се исто така многу добри. Хидроенергијата игра важна улога во изградбата на националната економија.
Нивото на водата низводно на реката е повисоко од нивото на водата низводно. Поради разликата во нивото на водата на реката, се создава енергија на водата. Оваа енергија се нарекува потенцијална енергија или потенцијална енергија. Разликата помеѓу висината на водата во реката се нарекува капка, исто така наречена разлика во нивото на водата или водостој. Овој капка е основен услов за формирање на хидраулична енергија. Покрај тоа, големината на хидрауличната енергија зависи и од големината на протокот на вода во реката, што е уште еден основен услов исто толку важен како и капката. И капката и протокот директно влијаат на хидрауличната енергија; колку е поголем волуменот на водата на капката, толку е поголема хидрауличната енергија; ако капката и волуменот на водата се релативно мали, производството на хидроцентралата ќе биде помало.
Капката генерално се изразува во метри. Градиентот е односот на капката и растојанието, што може да го означи степенот на концентрација на капката. Капката е поконцентрирана, а употребата на хидраулична енергија е попогодна. Капката што ја користи хидроцентралата е разликата помеѓу површината на водата спротиводно од хидроцентралата и површината на водата низводно по минување низ турбината.
Протокот е количината на вода што тече во река по единица време, а се изразува во кубни метри во една секунда. Еден кубен метар вода е еден тон. Протокот на реката се менува во секое време, па кога зборуваме за протокот, мора да го објасниме времето на конкретното место каде што тече. Протокот се менува многу значително со текот на времето. Реките во нашата земја генерално имаат голем проток во дождовната сезона во лето и есен, а релативно мал во зима и пролет. Општо земено, протокот на реката е релативно мал во горниот тек; бидејќи притоките се спојуваат, протокот низводно постепено се зголемува. Затоа, иако падот низводно е концентриран, протокот е мал; протокот низводно е голем, но падот е релативно расфрлан. Затоа, често е најекономично да се користи хидраулична енергија во средните текови на реката.
Знаејќи го падот и протокот што ги користи хидроцентралата, нејзината моќност може да се пресмета со помош на следната формула:
N= GQH
Во формулата, N-излезната моќност, во киловати, може да се нарече и моќност;
Q–проток, во кубни метри во секунда;
H – пад, во метри;
G = 9,8, е забрзување на гравитацијата, единица: Њутн/кг
Според горенаведената формула, теоретската моќност се пресметува без да се одземат какви било загуби. Всушност, во процесот на производство на хидроенергија, турбините, преносната опрема, генераторите итн. имаат неизбежни загуби на моќност. Затоа, теоретската моќност треба да се намали, односно вистинската моќност што можеме да ја користиме треба да се помножи со коефициентот на ефикасност (симбол: K).
Проектираната моќност на генераторот во хидроцентралата се нарекува номинална моќност, а вистинската моќност се нарекува вистинска моќност. Во процесот на трансформација на енергијата, неизбежно е да се изгуби дел од енергијата. Во процесот на производство на хидроенергија, главно има загуби на турбини и генератори (исто така има загуби во цевководи). Различните загуби во руралната микрохидроцентрала сочинуваат околу 40-50% од вкупната теоретска моќност, така што производството на хидроцентралата всушност може да користи само 50-60% од теоретската моќност, односно ефикасноста е околу 0,5-0,60 (од кои ефикасноста на турбината е 0,70-0,85, ефикасноста на генераторите е 0,85 до 0,90, а ефикасноста на цевководите и преносната опрема е 0,80 до 0,85). Затоа, вистинската моќност (излез) на хидроцентралата може да се пресмета на следниов начин:
K – ефикасноста на хидроцентралата, (0,5～0,6) се користи во грубата пресметка на микрохидроцентралата; оваа вредност може да се поедностави на следниов начин:
N=(0,5～0,6)QHG Вистинска моќност=ефикасност ×проток ×пад ×9,8
Употребата на хидроенергијата е користење на енергијата на водата за движење на машина, која се нарекува водна турбина. На пример, древното водно тркало во нашата земја е многу едноставна водна турбина. Различните хидраулични турбини што се користат моментално се прилагодени на различни специфични хидраулични услови, така што можат да ротираат поефикасно и да ја претворат енергијата на водата во механичка енергија. Друг вид машина, генератор, е поврзан со турбината, така што роторот на генераторот ротира со турбината за да генерира електрична енергија. Генераторот може да се подели на два дела: делот што ротира со турбината и фиксниот дел од генераторот. Делот што е поврзан со турбината и ротира се нарекува ротор на генераторот, а околу роторот има многу магнетни полови; круг околу роторот е фиксниот дел од генераторот, наречен статор на генераторот, а статорот е обвиткан со многу бакарни намотки. Кога многу магнетни полови на роторот ротираат во средината на бакарните намотки на статорот, се генерира струја на бакарните жици, а генераторот ја претвора механичката енергија во електрична енергија.
Електричната енергија генерирана од електраната се трансформира во механичка енергија (електричен мотор или мотор), светлосна енергија (електрична светилка), топлинска енергија (електрична печка) и така натаму од страна на разни електрични уреди.
составот на хидроцентралата
Составот на хидроцентрала вклучува: хидраулични конструкции, механичка опрема и електрична опрема.
(1) Хидраулични конструкции
Има прегради (брани), доводни порти, канали (или тунели), предни резервоари под притисок (или регулациски резервоари), цевки под притисок, машински постројки и одводни канали итн.
Во реката се гради брана за да се блокира водата од реката и да се подигне површината на водата за да се формира резервоар. На овој начин, се формира концентрирана капка помеѓу површината на водата на резервоарот на браната и површината на водата на реката под браната, а потоа водата се внесува во хидроелектраната преку употреба на водоводни цевки или тунели. Во релативно стрмни реки, употребата на пренасочни канали исто така може да формира капка. На пример: Општо земено, капката по километар од природна река е 10 метри. Ако се отвори канал на горниот крај од овој дел од реката за внесување на вода од реката, каналот ќе се ископа по должината на реката, а наклонот на каналот ќе биде порамен. Ако капката во каналот се направи по километар, таа се спуштила само 1 метар, така што водата течела 5 километри во каналот, а површината на водата паднала само 5 метри, додека водата паднала 50 метри откако поминала 5 километри во природниот канал. Во овој момент, водата од каналот се враќа до електраната преку реката со водоводна цевка или тунел, и има концентриран пад од 45 метри што може да се искористи за производство на електрична енергија. Слика 2
Употребата на пренасочни канали, тунели или водоводни цевки (како што се пластични цевки, челични цевки, бетонски цевки итн.) за формирање хидроцентрала со концентриран пад се нарекува хидроцентрала со пренасочен канал, што е типичен распоред на хидроцентрали.
(2) Механичка и електрична опрема
Покрај горенаведените хидраулични работи (брани, канали, предни дворови, притисочни цевки, работилници), хидроцентралата има потреба и од следната опрема:
(1) Механичка опрема
Постојат турбини, регулатори, затворачки вентили, преносна опрема и негенераторска опрема.
(2) Електрична опрема
Постојат генератори, дистрибутивни контролни панели, трансформатори и далноводи.
Но, не сите мали хидроцентрали ги имаат горенаведените хидраулични структури и механичка и електрична опрема. Ако водостојот е помал од 6 метри во хидроцентралата со низок водостој, генерално се користат канал за водење на вода и отворен канал за вода, и нема преден базен под притисок и цевка за вода под притисок. За електрани со мал опсег на напојување и кратко растојание на пренос, се користи директен пренос на енергија и не е потребен трансформатор. Хидроцентралите со резервоари не треба да градат брани. Употребата на длабоки зафати, внатрешни цевки (или тунели) на браната и преливници ја елиминира потребата од хидраулични структури како што се брани, зафатни врати, канали и предни базени под притисок.
За изградба на хидроцентрала, пред сè, мора да се изврши внимателно истражување и проектирање. Во проектирањето, постојат три фази на проектирање: прелиминарен проект, технички проект и детализирање на изградбата. За да се заврши добра работа во проектирањето, прво е потребно да се изврши темелно истражување, односно целосно да се разберат локалните природни и економски услови - т.е. топографијата, геологијата, хидрологијата, капиталот и така натаму. Точноста и сигурноста на проектот може да се гарантира само по совладување на овие ситуации и нивна анализа.
Компонентите на малите хидроцентрали имаат различни форми во зависност од видот на хидроцентралата.
3. Топографски преглед
Квалитетот на топографските истражувања има големо влијание врз инженерскиот распоред и проценката на инженерскиот квантитет.
Геолошко истражување (разбирање на геолошките услови) покрај општото разбирање и истражување на геологијата на сливот и по течението на реката, потребно е да се разбере и дали темелите на машинската зграда се цврсти, што директно влијае на безбедноста на самата електрана. Откако ќе се уништи преградата со одреден волумен на резервоарот, таа не само што ќе ја оштети самата хидроелектрана, туку ќе предизвика и огромни загуби на животи и имот низводно.
4. Хидролошки тест
За хидроцентралите, најважните хидролошки податоци се евиденција за нивото на водата во реката, протокот, содржината на седименти, условите на замрзнување, метеоролошките податоци и податоците од истражувањата за поплави. Големината на речниот тек влијае на распоредот на преливникот на хидроцентралата. Потценувањето на сериозноста на поплавата ќе предизвика оштетување на браната; седиментот што го носи реката може брзо да го наполни резервоарот во најлош случај. На пример, доводниот канал ќе предизвика каналот да се насобере во кал, а грубо зрнестиот седимент ќе помине низ турбината и ќе предизвика абење на турбината. Затоа, изградбата на хидроцентрали мора да има доволно хидролошки податоци.
Затоа, пред да одлучиме за изградба на хидроцентрала, прво мора да ја истражиме насоката на економскиот развој во областа на снабдување со електрична енергија и идната побарувачка за електрична енергија. Во исто време, да ја процениме состојбата на другите извори на енергија во областа на развој. Само по истражување и анализа на горенаведената ситуација можеме да одлучиме дали хидроцентралата треба да се изгради и во колкав обем треба да биде.
Општо земено, целта на хидроенергетските истражувања е да обезбедат точни и сигурни основни информации потребни за проектирање и изградба на хидроцентрали.
5. Општи услови за избор на локација
Општите услови за избор на локација можат да се објаснат од следните четири аспекти:
(1) Избраната локација треба да може да ја користи енергијата од водата на најекономичен начин и да го почитува принципот на заштеда на трошоци, односно откако ќе се заврши електраната, да се троши најмалку пари, а да се произведува најмногу електрична енергија. Обично може да се измери со проценка на годишните приходи од производство на електрична енергија и инвестициите во изградбата на електраната за да се види за колку време може да се поврати инвестираниот капитал. Сепак, хидролошките и топографските услови се различни на различни места, а и потребите за електрична енергија се различни, па затоа трошоците за изградба и инвестициите не треба да бидат ограничени со одредени вредности.
(2) Топографските, геолошките и хидролошките услови на избраната локација треба да бидат релативно подобри, а треба да има и можности во проектирањето и изградбата. При изградбата на мали хидроцентрали, употребата на градежни материјали треба да биде во согласност со принципот на „локални материјали“ колку што е можно повеќе.
(3) Избраната локација треба да биде што е можно поблиску до зоната за напојување и обработка за да се намалат инвестициите во опрема за пренос на енергија и загубите на енергија.
(4) При изборот на локацијата, треба да се искористат постојните хидраулични структури колку што е можно повеќе. На пример, капката вода може да се искористи за изградба на хидроцентрала во канал за наводнување, или хидроцентрала може да се изгради до резервоар за наводнување за производство на електрична енергија од протокот за наводнување и така натаму. Бидејќи овие хидроцентрали можат да го исполнат принципот на производство на електрична енергија кога има вода, нивното економско значење е поочигледно.
Време на објавување: 19 мај 2022 година
