In natuurlijke rivieren stroomt water van stroomopwaarts naar stroomafwaarts, vermengd met sediment, en spoelt het vaak over de rivierbedding en oeverhellingen, wat aangeeft dat er een bepaalde hoeveelheid energie in het water verborgen zit. Onder natuurlijke omstandigheden wordt deze potentiële energie verbruikt door erosie, het wegduwen van sediment en het overwinnen van wrijvingsweerstand. Als we een paar gebouwen bouwen en de nodige apparatuur installeren om een constante waterstroom door een waterturbine te laten stromen, wordt de waterturbine, net als een windmolen, aangedreven door de waterstroom, die continu kan draaien, en wordt de waterenergie omgezet in mechanische energie. Wanneer de waterturbine de generator tegelijk laat draaien, kan deze elektriciteit opwekken en wordt de waterenergie omgezet in elektrische energie. Dit is het basisprincipe van waterkrachtcentrales. Waterturbines en generatoren vormen de meest basale apparatuur voor waterkrachtcentrales. Ik geef u een korte introductie tot de beperkte kennis over waterkrachtcentrales.
1. Waterkracht en waterstroomkracht
Bij het ontwerp van een waterkrachtcentrale is het, om de omvang ervan te bepalen, noodzakelijk om de opwekkingscapaciteit van de centrale te kennen. Volgens de basisprincipes van waterkrachtcentrales is het niet moeilijk in te zien dat de opwekkingscapaciteit van een centrale wordt bepaald door de hoeveelheid arbeid die door de stroming kan worden verricht. We noemen de totale arbeid die water in een bepaalde tijdsperiode kan verrichten waterenergie, en de arbeid die in een tijdseenheid (seconde) kan worden verricht, wordt het stroomvermogen genoemd. Uiteraard geldt: hoe groter het vermogen van de waterstroom, hoe groter de opwekkingscapaciteit van de centrale. Om de opwekkingscapaciteit van de centrale te kennen, moeten we daarom eerst het waterstroomvermogen berekenen. Het waterstroomvermogen in de rivier kan op deze manier worden berekend, ervan uitgaande dat de waterverval in een bepaald deel van de rivier H (meter) is, en het watervolume van H dat in een tijdseenheid (seconden) door de dwarsdoorsnede van de rivier stroomt Q (kubieke meter/seconde) is. Het stroomvermogen is dan gelijk aan het product van het gewicht van het water en de val. Het spreekt voor zich dat hoe hoger de waterdruppel, hoe groter de stroming en hoe groter de kracht van de waterstroom.
2. De productie van waterkrachtcentrales
Onder een bepaalde opvoerhoogte en stroming wordt de elektriciteit die een waterkrachtcentrale kan opwekken, de waterkrachtproductie genoemd. Het geproduceerde vermogen is uiteraard afhankelijk van het vermogen van de waterstroom door de turbine. Bij het omzetten van waterenergie in elektrische energie moet het water de weerstand van rivierbeddingen of gebouwen langs de weg van stroomopwaarts naar stroomafwaarts overwinnen. Waterturbines, generatoren en transmissieapparatuur moeten tijdens het werk ook vele weerstanden overwinnen. Om de weerstand te overwinnen, moet er werk worden verricht en zal het waterstroomvermogen worden verbruikt, wat onvermijdelijk is. Daarom is het waterstroomvermogen dat kan worden gebruikt om elektriciteit op te wekken kleiner dan de waarde die wordt verkregen door de formule, dat wil zeggen dat het vermogen van de waterkrachtcentrale gelijk moet zijn aan het waterstroomvermogen vermenigvuldigd met een factor kleiner dan 1. Deze coëfficiënt wordt ook wel het rendement van een waterkrachtcentrale genoemd.
De specifieke waarde van het rendement van een waterkrachtcentrale hangt af van de hoeveelheid energieverlies die optreedt wanneer het water door het gebouw en de waterturbine, transmissieapparatuur, generator, enz. stroomt. Hoe groter het verlies, hoe lager het rendement. In een kleine waterkrachtcentrale bedraagt de som van deze verliezen ongeveer 25-40% van het vermogen van de waterstroom. Dat wil zeggen dat de waterstroom die 100 kilowatt elektriciteit kan opwekken de waterkrachtcentrale binnenkomt, terwijl de generator slechts 60 tot 75 kilowatt elektriciteit kan opwekken. Het rendement van de waterkrachtcentrale is dus gelijk aan 60 tot 75%.
Uit de vorige inleiding blijkt dat wanneer het debiet en het waterpeilverschil van de centrale constant zijn, het vermogen van de centrale afhankelijk is van het rendement. De praktijk heeft uitgewezen dat naast de prestaties van waterturbines, generatoren en transmissieapparatuur, ook andere factoren van invloed zijn op het rendement van waterkrachtcentrales, zoals de kwaliteit van de bouw en de installatie van de apparatuur, de kwaliteit van de exploitatie en het beheer, en de juistheid van het ontwerp van de waterkrachtcentrale. Natuurlijk zijn sommige van deze beïnvloedende factoren primair en andere secundair, en onder bepaalde omstandigheden zullen de primaire en secundaire factoren ook in elkaar overgaan.
Maar ongeacht de factor, de doorslaggevende factor is dat mensen geen objecten zijn, machines door mensen worden aangestuurd en technologie door gedachten wordt gestuurd. Daarom is het bij het ontwerp, de bouw en de selectie van apparatuur van waterkrachtcentrales noodzakelijk om de subjectieve rol van de mens ten volle te benutten en te streven naar technologische uitmuntendheid om het energieverlies van de waterstroom zoveel mogelijk te minimaliseren. Dit geldt voor sommige waterkrachtcentrales waar de waterdruppel zelf relatief laag is. Dit is vooral belangrijk. Tegelijkertijd is het noodzakelijk om de werking en het beheer van waterkrachtcentrales effectief te versterken om de efficiëntie van de centrales te verbeteren, de watervoorraden optimaal te benutten en kleine waterkrachtcentrales een grotere rol te laten spelen.
Plaatsingstijd: 09-06-2021
