În râurile naturale, apa curge din amonte în aval amestecată cu sedimente și adesea spală albia râului și pantele malurilor, ceea ce arată că există o anumită cantitate de energie ascunsă în apă. În condiții naturale, această energie potențială este consumată pentru frecare, împingerea sedimentelor și depășirea rezistenței la frecare. Dacă construim niște clădiri și instalăm unele echipamente necesare pentru a face un flux constant de apă să curgă printr-o turbină hidraulică, turbina hidraulică va fi acționată de curentul de apă, ca o moară de vânt, care se poate roti continuu, iar energia apei va fi transformată în energie mecanică. Atunci când turbina hidraulică acționează generatorul pentru a se roti împreună, acesta poate genera electricitate, iar energia apei este transformată în energie electrică. Acesta este principiul de bază al generării energiei hidroelectrice. Turbinele și generatoarele hidraulice sunt cele mai elementare echipamente pentru generarea energiei hidroelectrice. Permiteți-mi să vă ofer o scurtă introducere în puținele cunoștințe despre generarea energiei hidroelectrice.
1. Energia hidroelectrică și energia curgerii apei
În proiectarea unei hidrocentrale, pentru a determina scara centralei, este necesar să se cunoască capacitatea de generare a energiei electrice a centralei. Conform principiilor de bază ale generării energiei hidroelectrice, nu este dificil de observat că capacitatea de generare a energiei electrice a unei centrale este determinată de cantitatea de lucru mecanic ce poate fi efectuată de curent. Numim lucrul mecanic total pe care apa îl poate efectua într-o anumită perioadă de timp energie hidrică, iar lucrul mecanic ce poate fi efectuat într-o unitate de timp (secundă) se numește putere electrică. Evident, cu cât puterea debitului de apă este mai mare, cu atât capacitatea de generare a energiei electrice a centralei este mai mare. Prin urmare, pentru a cunoaște capacitatea de generare a energiei electrice a centralei, trebuie mai întâi să calculăm puterea debitului apei. Puterea debitului apei în râu poate fi calculată în acest fel, presupunând că scăderea de nivel a apei într-o anumită secțiune a râului este H (metri), iar volumul de apă H care trece prin secțiunea transversală a râului în unitatea de timp (secunde) este Q (metri cubi/secundă), atunci puterea secțiunii de debit este egală cu produsul dintre greutatea apei și scădere. Evident, cu cât este mai mare căderea de apă, cu atât este mai mare debitul și cu atât este mai mare puterea curgerii apei.
2. Producția hidrocentralelor
La o anumită înălțime și debit, energia electrică pe care o poate genera o centrală hidroelectrică se numește putere hidroelectrică produsă. Evident, puterea de produs depinde de puterea curgerii apei prin turbină. În procesul de conversie a energiei apei în energie electrică, apa trebuie să depășească rezistența albiei râurilor sau a clădirilor de-a lungul traseului, din amonte în aval. Turbinele hidraulice, generatoarele și echipamentele de transmisie trebuie, de asemenea, să depășească numeroase rezistențe în timpul lucrului. Pentru a depăși rezistența, trebuie efectuat lucru mecanic, iar puterea curgerii apei va fi consumată, ceea ce este inevitabil. Prin urmare, puterea curgerii apei care poate fi utilizată pentru a genera energie electrică este mai mică decât valoarea obținută prin formulă, adică puterea de produs a centralei hidroelectrice ar trebui să fie egală cu puterea curgerii apei înmulțită cu un factor mai mic decât 1. Acest coeficient se mai numește și randamentul unei centrale hidroelectrice.
Valoarea specifică a randamentului unei hidrocentrale este legată de cantitatea de pierderi de energie care apar atunci când apa curge prin clădire și turbina hidraulică, echipamentul de transmisie, generatorul etc.; cu cât pierderile sunt mai mari, cu atât randamentul este mai mic. Într-o hidrocentrală mică, suma acestor pierderi reprezintă aproximativ 25-40% din puterea debitului de apă. Adică, debitul de apă care poate genera 100 de kilowați de electricitate intră în hidrocentrală, iar generatorul poate genera doar 60 până la 75 de kilowați de electricitate, deci randamentul hidrocentralei este echivalent cu 60~75%.
Din introducerea anterioară se poate observa că, atunci când debitul centralei electrice și diferența de nivel a apei sunt constante, puterea de ieșire a centralei depinde de eficiență. Practica a dovedit că, pe lângă performanța turbinelor hidraulice, a generatoarelor și a echipamentelor de transmisie, alți factori care afectează eficiența centralelor hidroelectrice, cum ar fi calitatea construcției clădirilor și a instalării echipamentelor, calitatea funcționării și a managementului, precum și dacă proiectarea centralei hidroelectrice este corectă, sunt factori care afectează eficiența centralei hidroelectrice. Desigur, unii dintre acești factori de influență sunt primari, iar alții sunt secundari, iar în anumite condiții, factorii primari și secundari se vor transforma și ei unul în celălalt.
Totuși, indiferent de factor, factorul decisiv este că oamenii nu sunt obiecte, mașinile sunt controlate de oameni, iar tehnologia este guvernată de gândire. Prin urmare, în proiectarea, construcția și selecția echipamentelor hidrocentralelor, este necesar să se acorde pe deplin importanță rolului subiectiv al ființelor umane și să se urmărească excelența în tehnologie pentru a minimiza cât mai mult posibil pierderile de energie generate de debitul apei. Acest lucru este valabil pentru unele hidrocentrale în care picătura de apă în sine este relativ mică. Acest lucru este deosebit de important. În același timp, este necesar să se consolideze eficient funcționarea și managementul hidrocentralelor, astfel încât să se îmbunătățească eficiența centralelor, să se utilizeze pe deplin resursele de apă și să se permită hidrocentralelor mici să joace un rol mai important.
Data publicării: 09 iunie 2021
