Výroba vodnej energie ako obnoviteľný, neznečisťujúci a čistý zdroj energie si ľudia už dlho cenia. V súčasnosti sú veľké a stredné vodné elektrárne široko používané a technológie obnoviteľnej energie sú na celom svete relatívne vyspelé. Napríklad vodná elektráreň Tri rokliny v Číne je najväčšou vodnou elektrárňou na svete. Veľké a stredné vodné elektrárne však majú mnoho negatívnych vplyvov na životné prostredie, ako sú priehrady blokujúce plynulý tok prírodných riek, blokujúce vypúšťanie sedimentov a meniace ekosystémové prostredie. Výstavba vodných elektrární si tiež vyžaduje rozsiahle zaplavovanie pôdy, čo vedie k veľkému počtu imigrantov.
Malé vodné elektrárne ako nový zdroj energie majú oveľa menší vplyv na ekologické prostredie, a preto si ich ľudia čoraz viac cenia. Malé vodné elektrárne, rovnako ako veľké a stredné vodné elektrárne, sú vodné elektrárne. Bežne označovaný pojem „malé vodné elektrárne“ sa vzťahuje na vodné elektrárne alebo vodné elektrárne a energetické systémy s veľmi malým inštalovaným výkonom a ich inštalovaný výkon sa líši v závislosti od národných podmienok každej krajiny.
V Číne sa pojem „malá vodná energia“ vzťahuje na vodné elektrárne a podporné miestne energetické siete s inštalovaným výkonom 25 MW alebo menej, ktoré sú financované a prevádzkované miestnymi, kolektívnymi alebo individuálnymi subjektmi. Malá vodná energia patrí medzi bezuhlíkovú čistú energiu, ktorá nemá problém s vyčerpávaním zdrojov a nespôsobuje znečistenie životného prostredia. Je neoddeliteľnou súčasťou implementácie stratégie trvalo udržateľného rozvoja v Číne.
Rozvoj obnoviteľných zdrojov energie, ako sú malé vodné elektrárne, podľa miestnych podmienok a transformácia vodných zdrojov na vysokokvalitnú elektrinu zohrala dôležitú úlohu pri zabezpečovaní národného hospodárskeho a sociálneho rozvoja, zlepšovaní kvality života ľudí, riešení problému spotreby elektriny v oblastiach bez nedostatku elektriny a energie, podpore správy riek, zlepšovaní ekologických podmienok, ochrane životného prostredia a miestnom sociálno-ekonomickom rozvoji.
Čína má bohaté zásoby malých vodných elektrární s teoreticky odhadovanou rezervou 150 miliónov kW a potenciálnym inštalovaným výkonom viac ako 70 000 MW. Intenzívny rozvoj malých vodných elektrární je nevyhnutnou voľbou s cieľom zlepšiť energetickú štruktúru v kontexte ochrany životného prostredia s nízkym obsahom uhlíka, úspor energie a znižovania emisií a trvalo udržateľného rozvoja. Podľa plánu Ministerstva vodných zdrojov Čína do roku 2020 vybuduje 10 provincií malých vodných elektrární s inštalovaným výkonom viac ako 5 miliónov kW, 100 veľkých základní malých vodných elektrární s inštalovaným výkonom viac ako 200 000 kW a 300 okresov malých vodných elektrární s inštalovaným výkonom viac ako 100 000 kW. Do roku 2023, ako plánuje Ministerstvo vodných zdrojov, výroba energie z malých vodných elektrární nielenže dosiahne cieľ do roku 2020, ale na tomto základe sa aj výrazne rozvinie.
Vodná elektráreň je systém na výrobu energie, ktorý premieňa energiu vody na elektrinu pomocou vodnej turbíny a súprava vodnej turbíny a generátora je základným zariadením na dosiahnutie premeny energie v malých vodných elektrárňach. Proces premeny energie vo vodnej generátore je rozdelený do dvoch etáp.
Prvý stupeň premieňa potenciálnu energiu vody na mechanickú energiu vodnej turbíny. Prúdenie vody má rôznu potenciálnu energiu v rôznych nadmorských výškach a terénoch. Keď prúdenie vody z vyššej polohy narazí na turbínu v nižšej polohe, potenciálna energia generovaná zmenou hladiny vody sa premení na mechanickú energiu turbíny.
V druhej fáze sa mechanická energia vodnej turbíny najprv premieňa na elektrickú energiu, ktorá sa potom prenáša do elektrických zariadení cez prenosové vedenia elektrickej siete. Po náraze prúdom vody vodná turbína poháňa koaxiálne pripojený generátor do rotácie. Rotujúci rotor generátora poháňa budiace magnetické pole do rotácie a statorové vinutie generátora prerušuje čiary budiaceho magnetického poľa, čím vytvára indukovanú elektromotorickú silu. Na jednej strane produkuje elektrickú energiu a na druhej strane generuje elektromagnetický brzdný moment v opačnom smere otáčania na rotore. Prúd vody neustále pôsobí na zariadenie vodnej turbíny a rotačný moment, ktorý vodná turbína získava z prúdu vody, prekonáva elektromagnetický brzdný moment generovaný v rotore generátora. Keď tieto dva faktory dosiahnu rovnováhu, jednotka vodnej turbíny pracuje konštantnou rýchlosťou, stabilne generuje elektrinu a dokončuje premenu energie.
Vodný generátor je dôležité zariadenie na premenu energie, ktoré premieňa potenciálnu energiu vody na elektrickú energiu. Vo všeobecnosti pozostáva z vodnej turbíny, generátora, regulátora otáčok, budiaceho systému, chladiaceho systému a riadiaceho zariadenia elektrárne. Stručný úvod do typov a funkcií hlavných zariadení v typickom vodnom generátore je nasledovný:
1) Vodná turbína. Existujú dva bežne používané typy vodných turbín: impulzná a reaktívna.
2) Generátor. Väčšina generátorov používa elektricky budené synchrónne generátory.
3) Budiaci systém. Vzhľadom na to, že generátory sú vo všeobecnosti elektricky budené synchrónne generátory, je potrebné riadiť budiaci systém jednosmerného prúdu, aby sa dosiahla regulácia napätia, regulácia činného a jalového výkonu elektrickej energie a aby sa zlepšila kvalita výstupnej elektrickej energie.
4) Zariadenie na reguláciu a riadenie otáčok (vrátane regulátora otáčok a zariadenia na kontrolu tlaku oleja). Regulátor sa používa na reguláciu otáčok vodnej turbíny tak, aby frekvencia výstupnej elektrickej energie spĺňala požiadavky na napájanie.
5) Chladiaci systém. Malé vodné generátory využívajú hlavne vzduchové chladenie pomocou vetracieho systému, ktorý pomáha odvádzať teplo a ochladzovať povrch statora, rotora a železného jadra generátora.
6) Brzdové zariadenie. Hydraulické generátory s menovitým výkonom presahujúcim určitú hodnotu sú vybavené brzdovými zariadeniami.
7) Riadiace zariadenia elektrární. Väčšina riadiacich zariadení elektrární využíva počítačové digitálne riadenie na dosiahnutie funkcií, ako je pripojenie k sieti, regulácia frekvencie, regulácia napätia, regulácia účinníka, ochrana a komunikácia výroby vodnej energie.
Malé vodné elektrárne možno na základe metódy koncentrovaného spádu rozdeliť na derivačné, priehradové a hybridné. Väčšina malých vodných elektrární v Číne sú relatívne ekonomické malé vodné elektrárne derivačného typu.
Charakteristickými znakmi výroby energie z malých vodných elektrární sú malý rozsah výstavby elektrární, jednoduché inžinierstvo, jednoduché obstarávanie zariadení a v podstate vlastná spotreba bez prenosu elektriny na miesta ďaleko od elektrárne. Malá vodná elektráreň má malú kapacitu a kapacita výroby energie je tiež malá. Odmietnutie malých vodných elektrární má silné lokálne a masové charakteristiky.
Malé vodné elektrárne ako čistý zdroj energie prispeli k výstavbe socialistických nových energetických dedín v Číne. Veríme, že kombinácia malých vodných elektrární a technológie skladovania energie v budúcnosti zvýši atraktivitu rozvoja malých vodných elektrární!
Čas uverejnenia: 11. decembra 2023
