Kako lahko kapljico vode ponovno uporabimo 19-krat? Članek razkriva skrivnosti proizvodnje hidroelektrične energije
Proizvodnja hidroelektrične energije je bila dolgo časa pomemben način oskrbe z električno energijo. Reka teče tisoče kilometrov in vsebuje ogromno energije. Razvoj in izkoriščanje naravne vodne energije v električno energijo se imenuje proizvodnja hidroelektrične energije. Proces proizvodnje hidroelektrične energije je pravzaprav proces pretvorbe energije.
1. Kaj je črpalna elektrarna?
Črpalne elektrarne so trenutno tehnološko najbolj zrela in stabilna metoda shranjevanja energije z veliko zmogljivostjo. Z izgradnjo ali uporabo obstoječih dveh rezervoarjev se oblikuje padec, presežek električne energije iz elektroenergetskega sistema pa se v obdobjih nizke obremenitve črpa na višje ležeča mesta za shranjevanje. V obdobjih konic se elektrika proizvaja z izpustom vode, znane kot »super elektrarna«.
Hidroelektrarne so objekti, ki izkoriščajo kinetično energijo vodnega toka za proizvodnjo električne energije. Običajno so zgrajene ob visokih slapovih rek, pri čemer se za prestrezanje vodnega toka uporabljajo jezovi in tvorijo rezervoarje, ki nato s pomočjo vodnih turbin in generatorjev pretvarjajo vodno energijo v električno energijo.
Vendar pa učinkovitost proizvodnje električne energije ene same hidroelektrarne ni visoka, saj po pretoku vode skozi hidroelektrarno še vedno ostane veliko neizkoriščene kinetične energije. Če je mogoče več hidroelektrarn povezati zaporedno v kaskadni sistem, se lahko kapljica vode aktivira večkrat na različnih višinah, s čimer se izboljša učinkovitost proizvodnje električne energije.
Kakšne so prednosti hidroelektrarn poleg proizvodnje električne energije? Pravzaprav ima gradnja hidroelektrarn pomemben vpliv tudi na lokalni gospodarski in družbeni razvoj.
Po eni strani lahko gradnja hidroelektrarn spodbudi lokalno infrastrukturo in industrijski razvoj. Gradnja hidroelektrarn zahteva veliko delovne sile, materialnih virov in finančnih naložb, kar zagotavlja lokalne zaposlitvene možnosti in tržno povpraševanje, spodbuja razvoj povezanih industrijskih verig in povečuje lokalne fiskalne prihodke. Na primer, skupna naložba v projekt hidroelektrarne Wudongde znaša približno 120 milijard juanov, kar lahko spodbudi regionalne naložbe v višini od 100 do 125 milijard juanov. Med obdobjem gradnje se povprečno letno število zaposlenih poveča za približno 70.000, kar predstavlja novo gonilno silo za lokalno gospodarsko rast.
Po drugi strani pa lahko gradnja hidroelektrarn izboljša lokalno ekološko okolje in dobro počutje ljudi. Gradnja hidroelektrarn ne sme le upoštevati strogih okoljskih standardov, temveč mora tudi izvajati ekološko obnovo in zaščito, gojiti in izpuščati redke ribe, izboljševati rečne krajine in spodbujati biotsko raznovrstnost. Na primer, od ustanovitve hidroelektrarne Wudongde je bilo izpuščenih več kot 780.000 mladic redkih rib, kot so riba z razcepljenim trebuhom, bela želva, dolga tanka loacha in brancin. Poleg tega gradnja hidroelektrarn zahteva tudi preselitev in ponovno naselitev priseljencev, kar zagotavlja boljše življenjske pogoje in razvojne priložnosti za lokalno prebivalstvo. Na primer, v okrožju Qiaojia se nahaja hidroelektrarna Baihetan, ki vključuje preselitev in ponovno naselitev 48.563 ljudi. Okrožje Qiaojia je območje preselitve preoblikovalo v sodobno urbanizirano območje preselitve, izboljšalo infrastrukturo in objekte javnih služb ter izboljšalo kakovost življenja in srečo priseljenskega prebivalstva.
Hidroelektrarna ni le elektrarna, ampak tudi koristna elektrarna. Ne zagotavlja le čiste energije za državo, temveč tudi prinaša zeleni razvoj lokalnemu območju. To je obojestransko koristna situacija, ki si zasluži naše spoštovanje in učenje.
2. Osnovne vrste proizvodnje hidroelektrarne
Pogosto uporabljene metode koncentriranega padca vključujejo gradnjo jezov, preusmerjanje vode ali kombinacijo obojega.
Na delu reke z velikim padcem zgradite jez, postavite rezervoar za shranjevanje vode in dvig gladine vode, zunaj jezu namestite vodno turbino, voda iz rezervoarja pa teče skozi kanal za prenos vode (preusmerjevalni kanal) do vodne turbine na spodnjem delu jezu. Voda poganja turbino, ki se vrti in poganja generator za proizvodnjo električne energije, nato pa teče skozi odvodni kanal v reko po spodnjem toku. To je način za gradnjo jezu in akumulacijskega jezera za proizvodnjo električne energije.
Zaradi velike razlike v gladini vode med gladino akumulacijskega jezera znotraj jezu in izhodno površino hidravlične turbine zunaj jezu se lahko velika količina vode v akumulacijskem jezu uporabi za delo z veliko potencialno energijo, s čimer se doseže visoka stopnja izkoriščenosti vodnih virov. Hidroelektrarna, zgrajena z metodo koncentriranega padca pri gradnji jezu, se imenuje hidroelektrarna jezovnega tipa in je sestavljena predvsem iz hidroelektrarn jezovnega tipa in hidroelektrarn struge.
Vzpostavitev rezervoarja za shranjevanje vode in dvig gladine vode v zgornjem toku reke, namestitev vodne turbine v spodnjem toku in preusmeritev vode iz gorvodnega rezervoarja v spodnjo vodno turbino skozi preusmeritveni kanal. Vodni tok poganja turbino, ki se vrti in poganja generator za proizvodnjo električne energije, nato pa teče skozi odvodni kanal v spodnji tok reke. Preusmeritveni kanal bo daljši in bo potekal skozi goro, kar je način preusmerjanja vode in proizvodnje električne energije.
Zaradi velike razlike v nivoju vode H0 med površino gorvodnega rezervoarja in izhodno površino turbine za njim velika količina vode v rezervoarju deluje z veliko potencialno energijo, kar lahko doseže visoko učinkovitost izrabe vodnih virov. Hidroelektrarne, ki uporabljajo metodo koncentriranega preusmerjanja vode, se imenujejo hidroelektrarne preusmerjevalnega tipa, vključno s hidroelektrarnami tlačnega preusmerjevalnega tipa in hidroelektrarnami breztlačnega preusmerjevalnega tipa.
3. Kako doseči »19-kratno ponovno uporabo kapljice vode«?
Hidroelektrarna Nanshan je bila uradno dokončana in predana v obratovanje 30. oktobra 2019, nahaja pa se na stičišču okrožij Yanyuan in Butuo v avtonomni prefekturi Liangshan Yi v provinci Sečuan. Skupna nameščena moč hidroelektrarne je 102.000 megavatov, kar je hidroelektrarna, ki celovito izkorišča naravne vodne vire, vetrno energijo in sončno energijo. Najbolj presenetljivo pa je, da ta hidroelektrarna ne le proizvaja električno energijo, temveč s tehnološkimi sredstvi dosega tudi vrhunsko učinkovitost vodnih virov. Kapljico vode večkrat porabi 19-krat, kar ustvari dodatnih 34,1 milijarde kilovatnih ur električne energije, kar ustvarja številne čudeže na področju proizvodnje hidroenergije.
Prvič, hidroelektrarna Nanshan uporablja vodilno svetovno hibridno tehnologijo za proizvodnjo hidroelektrarne, ki celovito izkorišča naravne vodne vire, vetrno energijo in sončno energijo ter s tehnološkimi sredstvi dosega sistematično optimizacijo in sodelovanje, s čimer se dosega trajnostni razvoj.
Drugič, hidroelektrarna uvaja najsodobnejše tehnologije, kot so analiza velikih podatkov, umetna inteligenca in internet stvari, za natančno upravljanje različnih vidikov, kot so parametri enote, gladina vode, padec in pretok vode, da bi izboljšala operativno učinkovitost hidroelektrarne. Na primer, z vzpostavitvijo tehnologije za samodejno sledenje in regulacijo konstantnega tlaka vodna turbina maksimizira izkoriščanje vodnih virov, hkrati pa zagotavlja varno delovanje in dosega cilj optimizacije in povečanja proizvodnje energije z optimizacijo padec. Hkrati, ko je gladina vode v akumulacijskem jezeru nizka, hidroelektrarne vzpostavijo sistem dinamičnega upravljanja akumulacijskega jezerca, da upočasnijo stopnjo padanja gladine vode, izboljšajo učinkovitost recikliranja in učinkovito povečajo zmogljivost proizvodnje električne energije.
Poleg tega je nepogrešljiva tudi odlična zasnova hidroelektrarne Nanshan. Uporablja PM vodno turbino (Pelton Michel turbina), za katero je značilno, da se pri pršenju vode na rotor z vrtenjem prilagaja prečni prerez šobe in pretok proti rotorju, tako da se smer in hitrost vodnega pršenja ujemata s smerjo vrtenja in hitrostjo rotorja, s čimer se poveča učinkovitost proizvodnje energije. Poleg tega so bile uporabljene napredne tehnologije, kot sta večtočkovna tehnologija pršenja vode in dodajanje vrtljivih delov, kar močno izboljša učinkovitost proizvodnje energije.
Končno, hidroelektrarna Nanshan uporablja tudi ekskluzivno tehnologijo shranjevanja energije. Na območju odlaganja vode je bil dodan niz naprav za izredno drenažo nivoja vode. Z rezervoarjem za shranjevanje vode je mogoče vodne vire razdeliti na različna časovna obdobja, s čimer se doseže več funkcij, kot sta proizvodnja vode in prenos energije, ter se zagotovi ekonomična in varna raba vodnih virov.
Na splošno je razlog, zakaj je hidroelektrarna Nanshan dosegla cilj "19-kratne ponovne uporabe kapljice vode", posledica različnih dejavnikov, vključno z vodilno svetovno hibridno tehnologijo za proizvodnjo hidroenergije, uporabo najsodobnejše tehnologije, učinkovitimi mehanizmi upravljanja, odlično zasnovo in edinstveno tehnologijo shranjevanja energije. To ne prinaša le novih idej in modelov za razvoj hidroenergetske industrije, temveč tudi koristne demonstracije in navdih za trajnostni razvoj kitajske energetske industrije.
Čas objave: 14. avg. 2023
