Proizvodnja hidroelektrarn kot obnovljiv, onesnaževalnega in čistega vira energije je že dolgo cenjena med ljudmi. Dandanes se velike in srednje velike hidroelektrarne pogosto uporabljajo in tehnologije obnovljivih virov energije so relativno zrele po vsem svetu. Hidroelektrarna Tri soteske na Kitajskem je na primer največja hidroelektrarna na svetu. Vendar pa imajo velike in srednje velike hidroelektrarne številne negativne vplive na okolje, kot so jezovi, ki blokirajo nemoten tok naravnih rek, blokirajo izpust sedimentov in spreminjajo ekosistemsko okolje. Gradnja hidroelektrarn zahteva tudi obsežno poplavljanje zemljišč, kar povzroča veliko število priseljencev.
Kot nov vir energije imajo male hidroelektrarne veliko manjši vpliv na ekološko okolje in jih ljudje zato vse bolj cenijo. Male hidroelektrarne, tako kot velike in srednje velike hidroelektrarne, so hidroelektrarne. Običajno se izraz »male hidroelektrarne« nanaša na hidroelektrarne ali hidroelektrarne in elektroenergetske sisteme z zelo majhno instalirano močjo, njihova instalirana moč pa se razlikuje glede na nacionalne razmere v posamezni državi.
Na Kitajskem se izraz »male hidroelektrarne« nanaša na hidroelektrarne in podporna lokalna elektroenergetska omrežja z nameščeno močjo 25 MW ali manj, ki jih financirajo in upravljajo lokalni, kolektivni ali individualni subjekti. Male hidroelektrarne spadajo med brezogljično čiste vire energije, ki nimajo problema izčrpavanja virov in ne onesnažujejo okolja. So nepogrešljiv del kitajskega izvajanja strategije trajnostnega razvoja.
Razvoj obnovljivih virov energije, kot so male hidroelektrarne, v skladu z lokalnimi razmerami in preoblikovanje hidroenergetskih virov v visokokakovostno električno energijo je imel pomembno vlogo pri zagotavljanju nacionalnega gospodarskega in socialnega razvoja, izboljšanju kakovosti življenja ljudi, reševanju problema porabe električne energije na območjih brez pomanjkanja elektrike in energije, spodbujanju upravljanja rek, izboljšanju okolja, varstvu okolja in lokalnem družbeno-ekonomskem razvoju.
Kitajska ima bogate rezerve malih hidroelektrarn, s teoretično ocenjeno rezervo 150 milijonov kW in potencialno nameščeno zmogljivostjo več kot 70.000 MW za razvoj. Neizogibna odločitev je, da se močno razvijajo male hidroelektrarne za izboljšanje energetske strukture v okviru varstva okolja z nizkimi emisijami ogljika, varčevanja z energijo in zmanjševanja emisij ter trajnostnega razvoja. V skladu z načrtom ministrstva za vodne vire bo Kitajska do leta 2020 zgradila 10 provinc malih hidroelektrarn z nameščeno zmogljivostjo več kot 5 milijonov kW, 100 velikih baz malih hidroelektrarn z nameščeno zmogljivostjo več kot 200.000 kW in 300 okrožij malih hidroelektrarn z nameščeno zmogljivostjo več kot 100.000 kW. Do leta 2023 bo proizvodnja male hidroelektrarne po načrtih ministrstva za vodne vire ne le dosegla cilj za leto 2020, temveč se bo na tej podlagi tudi bolj razvila.
Hidroelektrarna je sistem za proizvodnjo električne energije, ki s pomočjo vodne turbine pretvarja energijo vode v električno energijo, generatorski agregat vodne turbine pa je osrednja naprava za pretvorbo energije v malih hidroelektrarnah. Postopek pretvorbe energije v generatorskem agregatu hidroelektrarne je razdeljen na dve stopnji.
Prva stopnja pretvori potencialno energijo vode v mehansko energijo vodne turbine. Vodni tok ima različno potencialno energijo na različnih nadmorskih višinah in terenih. Ko vodni tok z višje lege vpliva na turbino na nižji legi, se potencialna energija, ki nastane zaradi spremembe gladine vode, pretvori v mehansko energijo turbine.
V drugi fazi se mehanska energija vodne turbine najprej pretvori v električno energijo, ki se nato prek daljnovodov električnega omrežja prenese na električno opremo. Po vplivu vodnega toka vodna turbina poganja koaksialno priključen generator. Vrteči se rotor generatorja poganja vzbujevalno magnetno polje, statorsko navitje generatorja pa prereže linije vzbujevalnega magnetnega polja in ustvari inducirano elektromotorno silo. Po eni strani oddaja električno energijo, po drugi strani pa ustvarja elektromagnetni zavorni navor v nasprotni smeri vrtenja na rotorju. Vodni tok neprekinjeno vpliva na vodno turbino, vrtilni navor, ki ga vodna turbina pridobi iz vodnega toka, pa premaga elektromagnetni zavorni navor, ki nastane v rotorju generatorja. Ko oba dosežeta ravnovesje, bo vodna turbina delovala s konstantno hitrostjo, da bo stabilno proizvajala električno energijo in dokončala pretvorbo energije.
Hidroelektrarni generator je pomembna naprava za pretvorbo energije, ki pretvarja potencialno energijo vode v električno energijo. Običajno je sestavljen iz vodne turbine, generatorja, regulatorja hitrosti, vzbujevalnega sistema, hladilnega sistema in krmilne opreme elektrarne. Kratek uvod v vrste in funkcije glavne opreme v tipičnem hidroelektrarnem generatorju je naslednji:
1) Vodna turbina. Obstajata dve najpogosteje uporabljeni vrsti vodnih turbin: impulzna in reaktivna.
2) Generator. Večina generatorjev uporablja električno vzbujene sinhrone generatorje.
3) Vzbujevalni sistem. Ker so generatorji običajno električno vzbujeni sinhroni generatorji, je potrebno krmiliti enosmerni vzbujevalni sistem za doseganje regulacije napetosti ter regulacije aktivne in jalove moči električne energije, da se izboljša kakovost izhodne električne energije.
4) Naprava za regulacijo in krmiljenje hitrosti (vključno z regulatorjem hitrosti in napravo za tlak olja). Regulator se uporablja za regulacijo hitrosti vodne turbine, tako da frekvenca izhodne električne energije ustreza zahtevam napajanja.
5) Hladilni sistem. Majhne hidroelektrarne uporabljajo predvsem zračno hlajenje, pri čemer prezračevalni sistem pomaga odvajati toploto in hladiti površino statorja, rotorja in železnega jedra generatorja.
6) Zavorna naprava. Hidravlični generatorji z nazivno zmogljivostjo, ki presega določeno vrednost, so opremljeni z zavornimi napravami.
7) Oprema za krmiljenje elektrarn. Večina opreme za krmiljenje elektrarn uporablja računalniško digitalno krmiljenje za doseganje funkcij, kot so priključitev na omrežje, regulacija frekvence, regulacija napetosti, regulacija faktorja moči, zaščita in komunikacija pri proizvodnji hidroelektrarne.
Male hidroelektrarne lahko glede na metodo koncentriranega tlaka razdelimo na preusmerjevalne, jezovne in hibridne. Večina malih hidroelektrarn na Kitajskem je relativno ekonomičnih preusmerjevalnih malih hidroelektrarn.
Značilnosti proizvodnje električne energije v malih hidroelektrarnah so majhen obseg gradnje elektrarne, preprosto inženirstvo, enostavna nabava opreme in v bistvu samouporaba, brez prenosa električne energije na kraje daleč od elektrarne; omrežje malih hidroelektrarn ima majhno zmogljivost, prav tako pa je majhna tudi zmogljivost proizvodnje električne energije. Zavrnitev proizvodnje električne energije v malih hidroelektrarnah ima močne lokalne in množične značilnosti.
Kot vir čiste energije so male hidroelektrarne prispevale k izgradnji socialističnih novih energetskih vasi na Kitajskem. Verjamemo, da bo kombinacija malih hidroelektrarn in tehnologije shranjevanja energije v prihodnosti razvoj malih hidroelektrarn naredila še bolj privlačen!
Čas objave: 11. dec. 2023
