Como uma gota d'água pode ser reutilizada 19 vezes? Um artigo revela os mistérios da geração de energia hidrelétrica.
Por muito tempo, a geração de energia hidrelétrica tem sido um importante meio de fornecimento de eletricidade. Os rios percorrem milhares de quilômetros, carregando uma enorme quantidade de energia. O desenvolvimento e a utilização da energia natural da água para a geração de eletricidade é chamado 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 central hidroelétrica de bombeamento?
As centrais hidrelétricas de bombeamento são atualmente o método de armazenamento de energia de alta capacidade mais tecnologicamente maduro e estável. Através da construção ou utilização de dois reservatórios existentes, forma-se uma queda d'água, e o excedente de eletricidade do sistema elétrico durante períodos de baixa demanda é bombeado para locais elevados para armazenamento. Durante os períodos de pico de demanda, a eletricidade é gerada pela liberação de água, conhecida como "super banco de energia".
As usinas hidrelétricas são instalações que utilizam a energia cinética da água para gerar eletricidade. Geralmente são construídas em pontos altos de rios, utilizando barragens para interceptar o fluxo de água e formar reservatórios, que então convertem a energia da água 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, pois, após a água passar pela usina, ainda resta muita energia cinética não utilizada. Se várias usinas hidrelétricas puderem ser conectadas em série para formar um sistema em cascata, uma gota d'água poderá ser ativada várias vezes em diferentes alturas, melhorando assim a eficiência de geração de energia.
Quais são os benefícios das usinas hidrelétricas além da geração de energia? Na verdade, 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 investimento financeiro, 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 no projeto da Usina Hidrelétrica de Wudongde é de cerca de 120 bilhões de yuans, o que pode gerar investimentos regionais relacionados de 100 bilhões a 125 bilhões de yuans. Durante o período de construção, o aumento médio anual no número de empregos 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 restauração e proteção ecológica, criar e soltar peixes raros, melhorar as paisagens fluviais e promover a biodiversidade. Por exemplo, desde a construção da Usina Hidrelétrica de Wudongde, mais de 780.000 alevinos de peixes raros, como o peixe-barriga-dividida, a tartaruga-branca, o loach-de-espinho-longo e a carpa-bass, 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, onde está localizada a Usina Hidrelétrica de Baihetan, envolveu a realocação e o reassentamento de 48.563 pessoas. O Condado de Qiaojia transformou a área de reassentamento em uma área de urbanização moderna, melhorou a infraestrutura e os serviços públicos e elevou a qualidade de vida e o bem-estar da população imigrante.
Uma usina hidrelétrica não é apenas uma central elétrica, mas também uma fonte de benefícios. Ela não só fornece energia limpa para o país, como também promove o desenvolvimento sustentável da região. Essa é uma situação vantajosa para todos, que merece nosso reconhecimento e aprendizado.
2. Tipos básicos de geração de energia hidrelétrica
Os métodos mais comuns para a redução da queda de pressão incluem a construção de barragens, o desvio de água ou uma combinação de ambos.
Construir uma barragem em um trecho do rio com grande queda d'água, criar 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 (canal de desvio) até a turbina hidráulica na parte inferior da barragem. A água aciona a turbina, que gira e aciona o gerador para produzir eletricidade, e então flui através do canal de descarga até 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 entre a superfície da água no 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 geração de energia, graças ao seu elevado potencial energético, o que permite alcançar uma alta taxa de utilização dos recursos hídricos. A usina hidrelétrica construída utilizando o método de queda concentrada na construção de barragens é denominada usina hidrelétrica de barragem, sendo as principais subdivididas em usinas hidrelétricas de barragem e usinas hidrelétricas de leito de rio.
A construção de um reservatório para armazenar água e elevar o nível da água no curso superior do rio, a instalação de uma turbina hidráulica no curso inferior e o desvio da água do reservatório a montante para a turbina hidráulica a jusante através do canal de desvio. O fluxo de água aciona a turbina, que gira e aciona o gerador para produzir eletricidade, passando então pelo canal de descarga até o curso inferior do rio. O canal de desvio será mais longo e atravessará a montanha, sendo esta uma forma de desvio de água e geração de energia.
Devido à grande diferença de nível da 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 movimenta uma grande quantidade de energia potencial, o que permite alcançar alta eficiência na utilização dos recursos hídricos. As usinas hidrelétricas que utilizam o método de derivação de queda d'água concentrada são chamadas de usinas hidrelétricas de derivação, incluindo principalmente usinas hidrelétricas de derivação por pressão e usinas hidrelétricas de derivação sem pressão.
3. Como conseguir "reutilizar uma gota de água 19 vezes"?
A Usina Hidrelétrica de Nanshan foi oficialmente concluída e entrou em operação em 30 de outubro de 2019, localizada na divisa dos condados de Yanyuan e Butuo, na Prefeitura Autônoma Yi de Liangshan, província de Sichuan. Com capacidade instalada total de 102.000 megawatts, a usina é um projeto hidrelétrico que utiliza de forma integrada recursos hídricos naturais, energia eólica e solar. O mais impressionante é que a usina não apenas gera eletricidade, mas também atinge a máxima eficiência no uso dos recursos hídricos por meio de tecnologias avançadas. Cada gota de água é reutilizada 19 vezes, gerando 34,1 bilhões de quilowatts-hora adicionais de eletricidade, um feito notável na geração de energia hidrelétrica.
Em primeiro lugar, a Usina Hidrelétrica de Nanshan adota a tecnologia de geração de energia hidrelétrica híbrida líder mundial, que utiliza de forma abrangente os recursos hídricos naturais, a energia eólica e a energia solar, e alcança a otimização e a colaboração sistemáticas por meio de recursos tecnológicos, atingindo assim o desenvolvimento sustentável.
Em segundo lugar, a usina hidrelétrica introduz 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 da água, queda e vazão, a fim de melhorar a eficiência operacional da usina. Por exemplo, ao estabelecer uma tecnologia de monitoramento e regulação automática da pressão de queda constante, a unidade geradora da turbina hidráulica maximiza a utilização dos recursos hídricos, garantindo a operação segura, atingindo o objetivo de otimizar e aumentar a geração de energia por meio da otimização da queda. Ao mesmo tempo, quando o nível da água no reservatório está baixo, as usinas hidrelétricas estabelecem um sistema de gerenciamento dinâmico para o reservatório, a fim de reduzir a taxa de declínio do nível da 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 Pelton-Michel, que se caracteriza pelo fato de que, quando a água é pulverizada sobre o rotor, a área da seção transversal do bocal e a vazão em direção ao rotor podem ser ajustadas por rotação, de modo a corresponder a direção e a velocidade do jato de água com a direção e a velocidade de rotação do rotor, maximizando a eficiência da geração de energia. Ademais, 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 para controle do nível da água foi adicionado à área de armazenamento. Através do reservatório, os recursos hídricos podem ser divididos em diferentes períodos, permitindo múltiplas funções, como produção de água e transmissão de energia, e garantindo a utilização econômica e segura dos recursos hídricos.
Em suma, o sucesso da Usina Hidrelétrica de Nanshan em atingir a meta de "reutilizar 19 vezes uma gota d'água" deve-se a diversos fatores, incluindo a tecnologia de geração hidrelétrica híbrida de ponta, líder mundial, a aplicação de tecnologia de vanguarda, mecanismos de gestão eficientes, projeto inovador e tecnologia exclusiva de armazenamento de energia. Isso não apenas traz novas ideias e modelos para o desenvolvimento do setor hidrelétrico, como também oferece exemplos e inspirações valiosas para o desenvolvimento sustentável da indústria energética chinesa.
Data da publicação: 14 de agosto de 2023
