Uzalishaji wa umeme wa maji, kama chanzo cha nishati mbadala, kisicho na uchafuzi wa mazingira na safi, umethaminiwa kwa muda mrefu na watu. Siku hizi, vituo vikubwa na vya kati vya umeme wa maji vinatumika sana na teknolojia za nishati mbadala zilizokomaa kiasi duniani kote. Kwa mfano, kituo cha umeme wa maji cha Three Gorges nchini China ndicho kituo kikubwa zaidi cha umeme wa maji duniani. Hata hivyo, vituo vikubwa na vya kati vya umeme wa maji vina athari nyingi mbaya kwa mazingira, kama vile mabwawa kuzuia mtiririko laini wa mito ya asili, kuzuia mtiririko wa mashapo, na kubadilisha mazingira ya mfumo ikolojia; Ujenzi wa vituo vya umeme wa maji pia unahitaji kujaa kwa ardhi kwa wingi, na kusababisha idadi kubwa ya wahamiaji.
Kama chanzo kipya cha nishati, umeme mdogo wa maji una athari ndogo zaidi kwenye mazingira ya ikolojia, na kwa hivyo unazidi kuthaminiwa na watu. Vituo vidogo vya umeme wa maji, kama vile vituo vikubwa na vya kati vya umeme wa maji, vyote ni mitambo ya umeme wa maji. Kinachojulikana kwa kawaida kama "umeme mdogo wa maji" kinarejelea vituo vya umeme wa maji au mitambo ya umeme wa maji na mifumo ya umeme yenye uwezo mdogo sana uliowekwa, na uwezo wao uliowekwa hutofautiana kulingana na hali ya kitaifa ya kila nchi.
Nchini China, "umeme mdogo wa maji" unamaanisha vituo vya umeme wa maji na vinavyounga mkono gridi za umeme za ndani zenye uwezo wa kusakinishwa wa MW 25 au chini ya hapo, ambazo zinafadhiliwa na kuendeshwa na vyombo vya ndani, vya pamoja, au vya kibinafsi. Umeme mdogo wa maji ni wa nishati safi isiyo na kaboni, ambayo haina tatizo la kupungua kwa rasilimali na haisababishi uchafuzi wa mazingira. Ni sehemu muhimu ya utekelezaji wa mkakati wa maendeleo endelevu wa China.
Kuendeleza nishati mbadala kama vile umeme mdogo wa maji kulingana na hali ya ndani na kubadilisha rasilimali za umeme wa maji kuwa umeme wa ubora wa juu kumekuwa na jukumu muhimu katika kuhakikisha maendeleo ya kiuchumi na kijamii ya kitaifa, kuboresha ubora wa maisha ya watu, kutatua tatizo la matumizi ya umeme katika maeneo yasiyo na umeme na uhaba wa umeme, kukuza utawala wa mito, uboreshaji wa ikolojia, ulinzi wa mazingira, na maendeleo ya kijamii na kiuchumi ya ndani.
China ina akiba kubwa ya rasilimali ndogo za umeme wa maji, ikiwa na akiba ya kinadharia inayokadiriwa kuwa kW milioni 150 na uwezo wa kuweka zaidi ya MW 70000 kwa ajili ya maendeleo. Ni chaguo lisiloepukika kuendeleza kwa nguvu umeme mdogo wa maji ili kuboresha muundo wa nishati katika muktadha wa ulinzi wa mazingira wa kaboni kidogo, uhifadhi wa nishati na kupunguza uzalishaji wa gesi chafu, na maendeleo endelevu. Kulingana na mpango wa Wizara ya Rasilimali za Maji, ifikapo mwaka wa 2020, China itajenga majimbo 10 madogo ya umeme wa maji yenye uwezo wa kuweka zaidi ya kW milioni 5, besi 100 kubwa ndogo za umeme wa maji zenye uwezo wa kuweka zaidi ya kW 200000, na kaunti 300 ndogo za umeme wa maji zenye uwezo wa kuweka zaidi ya kW 100000. Ifikapo mwaka wa 2023, kama ilivyopangwa na Wizara ya Rasilimali za Maji, uzalishaji mdogo wa umeme wa maji hautafikia tu lengo la 2020, lakini pia utakuwa na maendeleo makubwa zaidi kwa msingi huu.
Kituo cha umeme wa maji ni mfumo wa uzalishaji wa umeme unaobadilisha nishati ya maji kuwa umeme kupitia turbine ya maji, na seti ya jenereta ya turbine ya maji ndiyo kifaa kikuu cha kufikia ubadilishaji wa nishati katika mifumo midogo ya umeme wa maji. Mchakato wa ubadilishaji wa nishati wa seti ya jenereta ya umeme wa maji umegawanywa katika hatua mbili.
Hatua ya kwanza hubadilisha nishati inayowezekana ya maji kuwa nishati ya mitambo ya turbine ya maji. Mtiririko wa maji una nishati inayowezekana tofauti katika mwinuko na ardhi tofauti. Wakati mtiririko wa maji kutoka nafasi ya juu unapoathiri turbine katika nafasi ya chini, nishati inayowezekana inayotokana na mabadiliko ya kiwango cha maji hubadilishwa kuwa nishati ya mitambo ya turbine.
Katika hatua ya pili, nishati ya mitambo ya turbine ya maji hubadilishwa kwanza kuwa nishati ya umeme, ambayo hupitishwa kwenye vifaa vya umeme kupitia mistari ya usambazaji wa gridi ya umeme. Baada ya kuathiriwa na mtiririko wa maji, turbine ya maji huendesha jenereta iliyounganishwa na koaxial ili kuzunguka. Rota ya jenereta inayozunguka huendesha uwanja wa sumaku wa uchochezi ili kuzunguka, na ukingo wa stator wa jenereta hukata mistari ya uwanja wa sumaku wa uchochezi ili kutoa nguvu ya kielektroniki inayosababishwa. Kwa upande mmoja, hutoa nishati ya umeme, na kwa upande mwingine, hutoa torque ya breki ya sumaku ya umeme katika mwelekeo tofauti wa mzunguko kwenye rota. Mtiririko wa maji huathiri kifaa cha turbine ya maji kila mara, na torque ya mzunguko inayopatikana na turbine ya maji kutoka kwa mtiririko wa maji hushinda torque ya breki ya sumaku ya umeme inayozalishwa katika rota ya jenereta. Wakati hizo mbili zinafikia usawa, kitengo cha turbine ya maji kitafanya kazi kwa kasi ya mara kwa mara ili kutoa umeme kwa utulivu na ubadilishaji kamili wa nishati.
Seti ya jenereta ya umeme wa maji ni kifaa muhimu cha ubadilishaji wa nishati kinachobadilisha nishati inayowezekana ya maji kuwa nishati ya umeme. Kwa ujumla inajumuisha turbine ya maji, jenereta, kidhibiti kasi, mfumo wa uchochezi, mfumo wa kupoeza, na vifaa vya kudhibiti mitambo ya umeme. Utangulizi mfupi wa aina na kazi za vifaa vikuu katika seti ya kawaida ya jenereta ya umeme wa maji ni kama ifuatavyo:
1) Turbine ya maji. Kuna aina mbili za turbine za maji zinazotumika sana: msukumo na tendaji.
2) Jenereta. Jenereta nyingi hutumia jenereta zinazolingana zenye msisimko wa kielektroniki.
3) Mfumo wa uchochezi. Kwa sababu jenereta kwa ujumla ni jenereta zinazolingana zinazosisimuliwa kwa umeme, ni muhimu kudhibiti mfumo wa uchochezi wa DC ili kufikia udhibiti wa volteji, udhibiti wa nguvu hai na tendaji wa nishati ya umeme, ili kuboresha ubora wa nishati ya umeme inayotoka.
4) Kifaa cha kudhibiti na kudhibiti kasi (ikiwa ni pamoja na kidhibiti kasi na kifaa cha shinikizo la mafuta). Gavana hutumika kudhibiti kasi ya turbine ya maji, ili masafa ya nishati ya umeme inayotoka yakidhi mahitaji ya usambazaji wa umeme.
5) Mfumo wa kupoeza. Jenereta ndogo za maji hutumia zaidi kupoeza hewa, kwa kutumia mfumo wa uingizaji hewa ili kusaidia kuondoa joto na kupoeza uso wa stator, rotor, na kiini cha chuma cha jenereta.
6) Kifaa cha kusimamisha breki. Jenereta za majimaji zenye uwezo uliokadiriwa unaozidi thamani fulani zina vifaa vya kusimamisha breki.
7) Vifaa vya kudhibiti mitambo ya umeme. Vifaa vingi vya kudhibiti vituo vya umeme hutumia udhibiti wa kidijitali wa kompyuta ili kufikia kazi kama vile muunganisho wa gridi ya taifa, udhibiti wa masafa, udhibiti wa volteji, udhibiti wa vipengele vya umeme, ulinzi, na mawasiliano ya uzalishaji wa umeme wa maji.
Nishati ndogo ya maji inaweza kugawanywa katika aina ya mseto, aina ya bwawa, na aina mseto kulingana na njia ya kichwa kilichokolea. Vituo vingi vidogo vya umeme wa maji nchini China ni vituo vidogo vya umeme wa maji vya aina ya mseto vyenye uchumi mdogo.
Sifa za uzalishaji mdogo wa umeme wa maji ni ujenzi mdogo wa kituo, uhandisi rahisi, ununuzi rahisi wa vifaa, na kimsingi matumizi ya kibinafsi, bila kusambaza umeme hadi maeneo yaliyo mbali na kituo; Gridi ndogo ya umeme wa maji ina uwezo mdogo, na uwezo wa uzalishaji wa umeme pia ni mdogo. Kukataliwa kwa umeme mdogo wa maji kuna sifa kali za ndani na za wingi.
Kama chanzo cha nishati safi, umeme mdogo wa maji umechangia ujenzi wa vijiji vipya vya nishati vya kijamaa nchini China. Tunaamini kwamba mchanganyiko wa umeme mdogo wa maji na teknolojia ya kuhifadhi nishati utafanya maendeleo ya umeme mdogo wa maji kuvutia zaidi katika siku zijazo!
Muda wa chapisho: Desemba-11-2023
