Hoe kan een druppel water 19 keer hergebruikt worden? Een artikel onthult de mysteries van waterkrachtcentrales.
Waterkracht is al lange tijd een belangrijke bron van elektriciteit. Rivieren stromen duizenden kilometers en bevatten enorme hoeveelheden energie. De ontwikkeling en benutting van natuurlijke waterenergie voor de opwekking van elektriciteit wordt waterkracht genoemd. Het proces van waterkrachtopwekking is in feite een energieomzettingsproces.
1. Wat is een pompwaterkrachtcentrale?
Pompwaterkrachtcentrales zijn momenteel de meest technologisch vol成熟e en stabiele methode voor energieopslag met een hoge capaciteit. Door de bouw van twee reservoirs, of het gebruik van bestaande reservoirs, ontstaat een hoogteverschil. Overtollige elektriciteit uit het elektriciteitsnet wordt tijdens perioden met lage belasting naar een hoger gelegen gebied gepompt en daar opgeslagen. Tijdens piekbelastingsperioden wordt elektriciteit opgewekt door het water te laten ontsnappen. Dit systeem staat bekend als de "superkrachtcentrale".
Waterkrachtcentrales zijn installaties die de kinetische energie van stromend water gebruiken om elektriciteit op te wekken. Ze worden meestal gebouwd bij grote hoogteverschillen in rivieren, waarbij dammen worden gebruikt om de waterstroom af te leiden en reservoirs te vormen. Deze reservoirs zetten de waterenergie vervolgens om in elektriciteit door middel van waterturbines en generatoren.
De energieopwekkingsefficiëntie van een enkele waterkrachtcentrale is echter niet hoog, omdat er na de doorstroming van het water door de centrale nog veel kinetische energie overblijft die niet wordt benut. Door meerdere waterkrachtcentrales in serie te schakelen tot een cascadesysteem, kan een waterdruppel meerdere keren op verschillende hoogtes worden geactiveerd, waardoor de energieopwekkingsefficiëntie verbetert.
Wat zijn de voordelen van waterkrachtcentrales, afgezien van de elektriciteitsopwekking? De bouw van waterkrachtcentrales heeft namelijk ook een belangrijke impact op de lokale economische en sociale ontwikkeling.
Enerzijds kan de bouw van waterkrachtcentrales de lokale infrastructuurontwikkeling en industriële groei stimuleren. De bouw van waterkrachtcentrales vereist een grote hoeveelheid mankracht, materiële middelen en financiële investeringen, wat zorgt voor lokale werkgelegenheid en marktvraag, de ontwikkeling van gerelateerde industriële ketens bevordert en de lokale overheidsinkomsten verhoogt. Zo bedraagt de totale investering in het Wudongde-waterkrachtcentraleproject ongeveer 120 miljard yuan, wat regionale investeringen van 100 tot 125 miljard yuan kan genereren. Tijdens de bouwperiode neemt de werkgelegenheid gemiddeld met ongeveer 70.000 mensen per jaar toe, wat een nieuwe drijvende kracht vormt voor de lokale economische groei.
Aan de andere kant kan de bouw van waterkrachtcentrales de lokale ecologische omgeving en het welzijn van de bevolking verbeteren. De bouw van waterkrachtcentrales moet niet alleen voldoen aan strenge milieunormen, maar ook ecologische herstel- en beschermingsmaatregelen omvatten, zeldzame vissoorten kweken en uitzetten, rivierlandschappen verbeteren en de biodiversiteit bevorderen. Zo zijn er sinds de bouw van de Wudongde-waterkrachtcentrale meer dan 780.000 jonge zeldzame vissen uitgezet, zoals de gespletenbuikvis, de witte schildpad, de lange dunne modderkruiper en de baarskarper. Daarnaast vereist de bouw van waterkrachtcentrales ook de verplaatsing en herhuisvesting van migranten, wat betere leefomstandigheden en ontwikkelingsmogelijkheden voor de lokale bevolking oplevert. Qiaojia County, waar de Baihetan-waterkrachtcentrale is gebouwd, heeft bijvoorbeeld de verplaatsing en herhuisvesting van 48.563 mensen bewerkstelligd. Qiaojia County heeft het herhuisvestingsgebied getransformeerd tot een modern, verstedelijkt herhuisvestingsgebied, de infrastructuur en openbare voorzieningen verbeterd en de levenskwaliteit en het welzijn van de migrantenpopulatie verhoogd.
Een waterkrachtcentrale is niet alleen een energiecentrale, maar ook een bron van voordelen. Het levert niet alleen schone energie voor het land, maar stimuleert ook groene ontwikkeling in de regio. Dit is een win-winsituatie die onze waardering en lering verdient.
2. Basistypen van waterkrachtcentrales
De meest gebruikte methoden om de waterstand te verlagen zijn onder andere de aanleg van dammen, het omleiden van water of een combinatie van beide.
Bouw een dam in een gedeelte van de rivier met een groot hoogteverschil, creëer een reservoir om water op te slaan en het waterpeil te verhogen, installeer een waterturbine buiten de dam, en het water uit het reservoir stroomt via een waterafvoerkanaal (omleidingskanaal) naar de waterturbine aan de onderkant van de dam. Het water drijft de turbine aan, die vervolgens de generator aandrijft om elektriciteit op te wekken, waarna het via een afvoerkanaal terugstroomt naar de rivier stroomafwaarts. Dit is de manier om een dam en een reservoir te bouwen voor energieopwekking.
Door het grote hoogteverschil tussen het wateroppervlak van het stuwmeer binnen de dam en het uitstroomoppervlak van de hydraulische turbine buiten de dam, kan een grote hoeveelheid water in het stuwmeer worden benut voor energieopwekking, waardoor een hoge benutting van de watervoorraden mogelijk is. Een waterkrachtcentrale die is gebouwd met behulp van de methode van geconcentreerde val bij de damconstructie, wordt een damwaterkrachtcentrale genoemd. Deze bestaat hoofdzakelijk uit damwaterkrachtcentrales en rivierbedwaterkrachtcentrales.
Het aanleggen van een reservoir om water op te slaan en het waterpeil in de bovenloop van de rivier te verhogen, het installeren van een waterturbine in de benedenloop en het omleiden van het water van het bovenstroomse reservoir naar de benedenstroomse turbine via een omleidingskanaal. De waterstroom drijft de turbine aan, die op zijn beurt de generator aandrijft om elektriciteit op te wekken. Vervolgens stroomt het water via een afvoerkanaal terug naar de benedenloop van de rivier. Het omleidingskanaal zal langer zijn en door de bergen lopen, wat een manier is om water om te leiden en energie op te wekken.
Door het grote waterpeilverschil H0 tussen het bovenstroomse reservoiroppervlak en het benedenstroomse turbine-uitlaatoppervlak wordt een grote hoeveelheid water in het reservoir omgezet in een grote potentiële energie, wat een hoge efficiëntie van het watergebruik mogelijk maakt. Hydro-elektrische centrales die gebruikmaken van een methode waarbij een geconcentreerde waterdruk wordt afgeleid, worden omleidingscentrales genoemd. Deze worden hoofdzakelijk onderverdeeld in drukomleidingscentrales en niet-drukomleidingscentrales.
3. Hoe bereik je het principe van "19 keer hergebruik van een waterdruppel"?
Het is bekend dat de Nanshan-waterkrachtcentrale officieel is voltooid en in gebruik genomen op 30 oktober 2019. De centrale is gelegen op het kruispunt van de districten Yanyuan en Butuo in de autonome prefectuur Liangshan Yi, provincie Sichuan. De totale geïnstalleerde capaciteit van de waterkrachtcentrale bedraagt 102.000 megawatt. Het is een waterkrachtproject dat op een geïntegreerde manier gebruikmaakt van natuurlijke waterbronnen, windenergie en zonne-energie. Het meest opmerkelijke is dat deze waterkrachtcentrale niet alleen elektriciteit opwekt, maar ook een ultieme efficiëntie bereikt in het gebruik van waterbronnen door middel van technologie. Een druppel water wordt maar liefst 19 keer hergebruikt, waarmee 34,1 miljard kilowattuur extra elektriciteit wordt opgewekt. Dit is een ware prestatie op het gebied van waterkrachtopwekking.
Ten eerste maakt de Nanshan-waterkrachtcentrale gebruik van 's werelds toonaangevende hybride waterkrachttechnologie, die op integrale wijze gebruikmaakt van natuurlijke waterbronnen, windenergie en zonne-energie, en systematische optimalisatie en samenwerking bereikt door middel van technologische middelen, waardoor duurzame ontwikkeling wordt gerealiseerd.
Ten tweede introduceert de waterkrachtcentrale geavanceerde technologieën zoals big data-analyse, kunstmatige intelligentie en het Internet der Dingen om diverse aspecten, zoals eenheidsparameters, waterpeil, valhoogte en waterdebiet, nauwkeurig te beheren en zo de operationele efficiëntie van de centrale te verbeteren. Door bijvoorbeeld een automatische tracking- en regeltechnologie voor constante valhoogte te implementeren, maximaliseert de waterturbinegenerator de benutting van waterbronnen en garandeert tegelijkertijd een veilige werking, waardoor de energieproductie wordt geoptimaliseerd en verhoogd door valhoogteoptimalisatie. Tegelijkertijd implementeert de waterkrachtcentrale een dynamisch beheersysteem voor het reservoir wanneer het waterpeil laag is, om de daling van het waterpeil te vertragen, de recyclingefficiëntie te verbeteren en de energieproductiecapaciteit effectief te verhogen.
Daarnaast is het uitstekende ontwerp van de Nanshan-waterkrachtcentrale ook onmisbaar. De centrale maakt gebruik van een PM-waterturbine (Pelton Michel-turbine), die zich kenmerkt door het feit dat, wanneer water op de waaier wordt gesproeid, de dwarsdoorsnede van de sproeier en de stroomsnelheid naar de waaier kunnen worden aangepast door rotatie. Hierdoor worden de richting en snelheid van de waternevel afgestemd op de draairichting en -snelheid van de waaier, wat de efficiëntie van de energieopwekking maximaliseert. Bovendien zijn geavanceerde technologieën zoals meerpuntswatersproeitechnologie en de toevoeging van roterende secties toegepast, waardoor de efficiëntie van de energieopwekking aanzienlijk is verbeterd.
Tot slot maakt de Nanshan-waterkrachtcentrale ook gebruik van exclusieve energieopslagtechnologie. In het waterreservoir zijn noodvoorzieningen voor het afvoeren van overtollig water aangelegd. Door middel van het waterreservoir kunnen waterbronnen in verschillende tijdsperioden worden verdeeld, waardoor meerdere functies zoals waterproductie en energieoverdracht mogelijk zijn en een economisch en veilig gebruik van de watervoorraden wordt gewaarborgd.
De reden waarom de Nanshan-waterkrachtcentrale de doelstelling van "19 keer hergebruik van een druppel water" heeft bereikt, is te danken aan diverse factoren, waaronder 's werelds toonaangevende hybride waterkrachttechnologie, de toepassing van geavanceerde technologie, efficiënte beheermechanismen, een uitstekend ontwerp en unieke energieopslagtechnologie. Dit levert niet alleen nieuwe ideeën en modellen op voor de ontwikkeling van de waterkrachtindustrie, maar biedt ook nuttige voorbeelden en inspiratie voor de duurzame ontwikkeling van de Chinese energiesector.
Geplaatst op: 14 augustus 2023
