Como uma gota d'água pode ser reutilizada 19 vezes? Artigo revela os mistérios da geração de energia hidrelétrica
A geração de energia hidrelétrica tem sido, há muito tempo, um importante meio de fornecimento de eletricidade. O rio flui por milhares de quilômetros, contendo uma enorme quantidade de energia. O desenvolvimento e a utilização da energia hídrica natural para a geração de eletricidade são chamados de geração de energia hidrelétrica. O processo de geração de energia hidrelétrica é, na verdade, um processo de conversão de energia.
1、 O que é uma usina hidrelétrica reversível?
As usinas de armazenamento bombeado são atualmente o método de armazenamento de energia de alta capacidade mais tecnologicamente maduro e estável. A construção ou o uso dos dois reservatórios existentes criam uma queda d'água, e o excedente de eletricidade do sistema elétrico, durante os períodos de baixa carga, é bombeado para locais mais altos para armazenamento. Durante os períodos de pico de carga, a eletricidade é gerada pela liberação de água, conhecida como "superbanco de energia".
Usinas hidrelétricas são instalações que utilizam a energia cinética do fluxo de água para gerar eletricidade. Geralmente, são construídas em quedas d'água elevadas, utilizando represas para interceptar o fluxo de água e formar reservatórios, que então convertem a energia hídrica em eletricidade por meio de turbinas hidráulicas e geradores.
No entanto, a eficiência de geração de energia de uma única usina hidrelétrica não é alta porque, após o fluxo de água pela usina, ainda há muita energia cinética restante que não é utilizada. Se várias usinas hidrelétricas puderem ser conectadas em série para formar um sistema em cascata, uma gota d'água pode ser ativada várias vezes em diferentes alturas, melhorando assim a eficiência da geração de energia.
Quais são os benefícios das usinas hidrelétricas além da geração de energia? De fato, a construção de usinas hidrelétricas também tem um impacto importante no desenvolvimento econômico e social local.
Por um lado, a construção de usinas hidrelétricas pode impulsionar a construção de infraestrutura local e o desenvolvimento industrial. A construção de usinas hidrelétricas exige grande quantidade de mão de obra, recursos materiais e investimentos financeiros, o que proporciona oportunidades de emprego locais e demanda de mercado, impulsiona o desenvolvimento de cadeias industriais relacionadas e aumenta a receita fiscal local. Por exemplo, o investimento total do projeto da Usina Hidrelétrica de Wudongde é de cerca de 120 bilhões de yuans, o que pode impulsionar investimentos regionais de 100 bilhões a 125 bilhões de yuans. Durante o período de construção, o aumento médio anual no emprego é de cerca de 70.000 pessoas, constituindo uma nova força motriz para o crescimento econômico local.
Por outro lado, a construção de usinas hidrelétricas pode melhorar o ambiente ecológico local e o bem-estar da população. A construção de usinas hidrelétricas não deve apenas seguir padrões ambientais rigorosos, mas também realizar a restauração e a proteção ecológica, criar e soltar peixes raros, melhorar as paisagens fluviais e promover a biodiversidade. Por exemplo, desde a criação da Usina Hidrelétrica de Wudongde, mais de 780.000 alevinos de peixes raros, como o peixe-barriga-fendida, a tartaruga-branca, a botia-fina e a carpa-robalo, foram soltos. Além disso, a construção de usinas hidrelétricas também exige a realocação e o reassentamento de imigrantes, o que proporciona melhores condições de vida e oportunidades de desenvolvimento para a população local. Por exemplo, o Condado de Qiaojia é o local da Usina Hidrelétrica de Baihetan, envolvendo a realocação e o reassentamento de 48.563 pessoas. O Condado de Qiaojia transformou a área de reassentamento em uma área de reassentamento de urbanização moderna, melhorou a infraestrutura e as instalações de serviços públicos e melhorou a qualidade de vida e a felicidade da população imigrante.
Uma usina hidrelétrica não é apenas uma usina de energia, mas também uma usina beneficiadora. Ela não apenas fornece energia limpa para o país, mas também traz desenvolvimento verde para a região. Esta é uma situação vantajosa para todos, que merece nossa apreciação e aprendizado.
2. Tipos básicos de geração de energia hidrelétrica
Os métodos comumente usados de gotejamento concentrado incluem construção de barragens, desvio de água ou uma combinação de ambos.
Construir uma barragem em um trecho do rio com grande desnível, estabelecer um reservatório para armazenar água e elevar o nível da água, instalar uma turbina hidráulica fora da barragem, e a água do reservatório flui através do canal de condução de água (canal de desvio) para a turbina hidráulica na parte inferior da barragem. A água aciona a turbina para girar e acionar o gerador para gerar eletricidade, e então flui através do canal de fuga para o rio a jusante. Esta é a maneira de construir uma barragem e um reservatório para geração de energia.
Devido à grande diferença de nível d'água entre a superfície do reservatório dentro da barragem e a superfície de saída da turbina hidráulica fora da barragem, uma grande quantidade de água no reservatório pode ser utilizada para trabalho através de um grande potencial energético, o que pode alcançar uma alta taxa de utilização dos recursos hídricos. A usina hidrelétrica construída utilizando o método de gota concentrada na construção de barragens é chamada de usina hidrelétrica do tipo barragem, consistindo principalmente em usinas hidrelétricas do tipo barragem e usinas hidrelétricas do tipo leito de rio.
Estabelecer um reservatório para armazenar água e elevar o nível da água no curso superior do rio, instalar uma turbina hidráulica no curso inferior e desviar a água do reservatório a montante para a turbina hidráulica inferior através do canal de desvio. O fluxo de água aciona a turbina, que gira e aciona o gerador para gerar eletricidade, e então passa pelo canal de fuga até o curso inferior do rio. O canal de desvio será mais longo e atravessará a montanha, o que é uma forma de desvio de água e geração de energia.
Devido à grande diferença de nível de água H0 entre a superfície do reservatório a montante e a superfície de saída da turbina a jusante, uma grande quantidade de água no reservatório funciona através de um grande potencial energético, o que pode alcançar alta eficiência na utilização dos recursos hídricos. As usinas hidrelétricas que utilizam o método de desvio de carga concentrada são chamadas de usinas hidrelétricas de desvio, incluindo principalmente usinas hidrelétricas de desvio de pressão e usinas hidrelétricas de desvio sem pressão.
3、 Como atingir “19 vezes a reutilização de uma gota de água”?
Entende-se que a Usina Hidrelétrica de Nanshan foi oficialmente concluída e colocada em operação em 30 de outubro de 2019, localizada na junção dos condados de Yanyuan e Butuo, na Prefeitura Autônoma Yi de Liangshan, província de Sichuan. A capacidade total instalada da usina hidrelétrica é de 102.000 megawatts, sendo um projeto de energia hidrelétrica que utiliza de forma abrangente recursos hídricos naturais, energia eólica e energia solar. E o mais impressionante é que esta usina hidrelétrica não apenas gera eletricidade, mas também atinge a máxima eficiência dos recursos hídricos por meio de meios tecnológicos. Ela utiliza repetidamente uma gota d'água 19 vezes, gerando 34,1 bilhões de quilowatts-hora adicionais de eletricidade, criando múltiplos milagres no campo da geração de energia hidrelétrica.
Em primeiro lugar, a Estação Hidrelétrica de Nanshan adota a principal tecnologia de geração de energia hidrelétrica híbrida do mundo, que utiliza de forma abrangente recursos hídricos naturais, energia eólica e energia solar, e alcança otimização sistemática e colaboração por meios tecnológicos, alcançando assim o desenvolvimento sustentável.
Em segundo lugar, a usina hidrelétrica utiliza tecnologias de ponta, como análise de big data, inteligência artificial e Internet das Coisas, para gerenciar com precisão diversos aspectos, como parâmetros da unidade, nível d'água, queda d'água e vazão, a fim de melhorar a eficiência operacional da usina hidrelétrica. Por exemplo, ao estabelecer uma tecnologia de monitoramento e regulação automática de pressão de queda d'água constante, a unidade geradora de turbina hidráulica maximiza a utilização dos recursos hídricos, garantindo uma operação segura, alcançando o objetivo de otimizar e aumentar a geração de energia por meio da otimização da queda d'água. Ao mesmo tempo, quando o nível d'água do reservatório está baixo, as usinas hidrelétricas estabelecem um sistema de gerenciamento dinâmico para o reservatório, a fim de desacelerar a taxa de declínio do nível d'água, melhorar a eficiência da reciclagem e aumentar efetivamente a capacidade de geração de energia.
Além disso, o excelente projeto da Usina Hidrelétrica de Nanshan também é indispensável. Ela adota uma turbina hidráulica PM (turbina Pelton Michel), que se caracteriza pelo fato de que, quando a água é pulverizada no impulsor, a área da seção transversal do bico e a vazão em direção ao impulsor podem ser ajustadas por rotação, de modo a combinar a direção e a velocidade da pulverização com a direção e a velocidade de rotação do impulsor, maximizando a eficiência da geração de energia. Além disso, tecnologias avançadas, como a tecnologia de pulverização de água multiponto e a adição de seções rotativas, foram adotadas, melhorando significativamente a eficiência da geração de energia.
Por fim, a Usina Hidrelétrica de Nanshan também adota tecnologia exclusiva de armazenamento de energia. Um conjunto de instalações de drenagem de emergência foi adicionado na área de deposição de água. Através do reservatório de armazenamento de água, os recursos hídricos podem ser divididos em diferentes períodos, desempenhando múltiplas funções, como produção de água e transmissão de energia, e garantindo a utilização econômica e segura dos recursos hídricos.
No geral, a meta da Usina Hidrelétrica de Nanshan de "reutilizar 19 vezes uma gota d'água" se deve a vários fatores, incluindo a tecnologia líder mundial em geração de energia hidrelétrica híbrida, a aplicação de tecnologia de ponta, mecanismos de gestão eficientes, excelente projeto e tecnologia exclusiva de armazenamento de energia. Isso não apenas traz novas ideias e modelos para o desenvolvimento da indústria hidrelétrica, mas também fornece demonstrações e inspirações benéficas para o desenvolvimento sustentável da indústria energética da China.
Data de publicação: 14 de agosto de 2023
