У природним рекама, вода тече узводно ка низводно помешана са седиментом и често запљускује речно корито и обалске падине, што показује да се у води крије одређена количина енергије. У природним условима, ова потенцијална енергија се троши на чишћење, гурање седимента и савладавање отпора трења. Ако изградимо неке зграде и инсталирамо неопходну опрему како бисмо обезбедили сталан ток воде кроз водену турбину, водену турбину ће покретати водена струја, попут ветрењаче, која може континуирано да се окреће, а енергија воде ће се претварати у механичку енергију. Када водена турбина покреће генератор да се окреће заједно, он може да генерише електричну енергију, а енергија воде се претвара у електричну енергију. Ово је основни принцип производње хидроелектричне енергије. Водене турбине и генератори су најосновнија опрема за производњу хидроелектричне енергије. Дозволите ми да вам дам кратак увод у мало знања о производњи хидроелектричне енергије.
1. Хидроенергија и снага протока воде
Приликом пројектовања хидроелектране, да би се одредила величина електране, неопходно је знати капацитет производње електричне енергије електране. Према основним принципима производње хидроелектричне енергије, није тешко видети да је капацитет производње електричне енергије електране одређен количином рада који струја може да обави. Укупан рад који вода може да обави у одређеном временском периоду називамо енергијом воде, а рад који се може обавити у јединици времена (секунде) назива се снага струје. Очигледно је да што је већа снага протока воде, већи је и капацитет производње електричне енергије електране. Стога, да бисмо знали капацитет производње електричне енергије електране, прво морамо израчунати снагу протока воде. Снага протока воде у реци може се израчунати на овај начин, под претпоставком да је пад површине воде у одређеном делу реке H (метри), а запремина воде H која пролази кроз попречни пресек реке у јединици времена (секунде) Q (кубни метри/секунди), тада је снага протока у попречном пресеку једнака производу тежине воде и пада. Очигледно је да што је пад воде већи, то је проток већи, а самим тим и снага протока воде већа.
2. Производња хидроелектрана
Под одређеним притиском и протоком, електрична енергија коју хидроелектрана може да генерише назива се излаз хидроенергије. Очигледно је да излазна снага зависи од снаге протока воде кроз турбину. У процесу претварања енергије воде у електричну енергију, вода мора да савлада отпор речних корита или зграда на путу од узводно до низводно. Водне турбине, генератори и преносна опрема такође морају да савладају многе отпоре током рада. Да би се савладао отпор, мора се обавити рад, а снага протока воде ће се потрошити, што је неизбежно. Стога је снага протока воде која се може користити за производњу електричне енергије мања од вредности добијене формулом, односно, излаз хидроелектране треба да буде једнак снази протока воде помноженој са фактором мањим од 1. Овај коефицијент се назива и ефикасност хидроелектране.
Специфична вредност ефикасности хидроелектране повезана је са количином губитка енергије који настаје када вода протиче кроз зграду и водену турбину, преносну опрему, генератор итд. Што је губитак већи, то је ефикасност нижа. У малој хидроелектрани, збир ових губитака чини око 25-40% снаге протока воде. То јест, проток воде који може да генерише 100 киловата електричне енергије улази у хидроелектрану, а генератор може да генерише само 60 до 75 киловата електричне енергије, тако да је ефикасност хидроелектране еквивалентна 60~75%.
Из претходног увода се може видети да када су проток електране и разлика нивоа воде константни, излазна снага електране зависи од ефикасности. Пракса је доказала да поред перформанси хидрауличних турбина, генератора и преносне опреме, и други фактори који утичу на ефикасност хидроелектрана, као што су квалитет изградње и уградње опреме, квалитет рада и управљања, као и исправност пројектовања хидроелектране, утичу на ефикасност хидроелектране. Наравно, неки од ових фактора утицаја су примарни, а неки секундарни, и под одређеним условима, примарни и секундарни фактори ће се такође трансформисати један у други.
Међутим, без обзира на фактор, одлучујући фактор је да људи нису објекти, машине контролишу људи, а технологију управља мисао. Стога је приликом пројектовања, изградње и избора опреме за хидроелектране неопходно у потпуности узети у обзир субјективну улогу људи и тежити изврсности у технологији како би се губитак енергије протока воде што је више могуће смањио. Ово важи за неке хидроелектране где је сам пад воде релативно низак. То је посебно важно. Истовремено, неопходно је ефикасно ојачати рад и управљање хидроелектранама, како би се побољшала ефикасност електрана, у потпуности искористили водни ресурси и омогућило малим хидроелектранама да играју већу улогу.
Време објаве: 09. јун 2021.
