ความรู้เล็กๆ น้อยๆ เกี่ยวกับพลังงานน้ำ

ในแม่น้ำธรรมชาติ น้ำจะไหลจากต้นน้ำไปยังปลายน้ำผสมกับตะกอน และมักจะชะล้างพื้นแม่น้ำและเนินตลิ่ง ซึ่งแสดงให้เห็นว่ามีพลังงานจำนวนหนึ่งซ่อนอยู่ในน้ำ ภายใต้สภาวะธรรมชาติ พลังงานศักย์นี้จะถูกใช้ไปในการขัดถู ผลักตะกอน และเอาชนะแรงเสียดทาน หากเราสร้างอาคารและติดตั้งอุปกรณ์ที่จำเป็นบางอย่างเพื่อให้น้ำไหลผ่านกังหันน้ำอย่างต่อเนื่อง กังหันน้ำจะถูกขับเคลื่อนด้วยกระแสน้ำ เช่น กังหันลม ที่สามารถหมุนได้อย่างต่อเนื่อง และพลังงานน้ำจะถูกแปลงเป็นพลังงานกล เมื่อกังหันน้ำขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้หมุนพร้อมกัน ก็จะสามารถผลิตไฟฟ้าได้ และพลังงานน้ำจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า นี่คือหลักการพื้นฐานของการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ กังหันน้ำและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์พื้นฐานที่สุดสำหรับการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ ให้ฉันแนะนำความรู้เล็กๆ น้อยๆ เกี่ยวกับการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำให้คุณทราบโดยย่อ

1. พลังงานน้ำและพลังงานน้ำไหล

ในการออกแบบโรงไฟฟ้าพลังน้ำ เพื่อกำหนดขนาดของโรงไฟฟ้า จำเป็นต้องทราบกำลังการผลิตไฟฟ้าของโรงไฟฟ้า ตามหลักการพื้นฐานของการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ ไม่ใช่เรื่องยากที่จะเห็นว่ากำลังการผลิตไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าถูกกำหนดโดยปริมาณงานที่สามารถทำได้โดยกระแสน้ำ เราเรียกงานทั้งหมดที่น้ำสามารถทำได้ในช่วงเวลาหนึ่งว่าพลังงานน้ำ และงานที่สามารถทำได้ในหน่วยเวลา (วินาที) เรียกว่ากำลังไฟฟ้า เห็นได้ชัดว่ายิ่งกำลังการไหลของน้ำมากขึ้นเท่าใด กำลังการผลิตไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าก็จะมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้น เพื่อทราบกำลังการผลิตไฟฟ้าของโรงไฟฟ้า เราต้องคำนวณกำลังการไหลของน้ำก่อน กำลังการไหลของน้ำในแม่น้ำสามารถคำนวณได้ดังนี้ โดยถือว่าหยดน้ำบนผิวน้ำในส่วนหนึ่งของแม่น้ำมีค่า H (เมตร) และปริมาตรน้ำของ H ที่ไหลผ่านหน้าตัดของแม่น้ำในหน่วยเวลา (วินาที) มีค่า Q (ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที) ดังนั้น กำลังการไหลของน้ำในส่วนนี้จะเท่ากับผลคูณของน้ำหนักของน้ำและหยดน้ำ เห็นได้ชัดว่ายิ่งหยดน้ำสูงขึ้น การไหลก็จะมากขึ้น และกำลังการไหลของน้ำก็จะมากขึ้น
2. ผลผลิตของโรงไฟฟ้าพลังน้ำ

ภายใต้หัวและการไหลที่แน่นอน ไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้าพลังน้ำสามารถผลิตได้เรียกว่าผลผลิตของพลังงานน้ำ เห็นได้ชัดว่าพลังงานที่ส่งออกขึ้นอยู่กับพลังงานของการไหลของน้ำผ่านกังหัน ในกระบวนการแปลงพลังงานน้ำเป็นพลังงานไฟฟ้า น้ำจะต้องเอาชนะความต้านทานของแม่น้ำหรืออาคารตลอดเส้นทางจากต้นน้ำถึงปลายน้ำ กังหันน้ำ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และอุปกรณ์ส่งกำลังยังต้องเอาชนะความต้านทานมากมายในระหว่างการทำงาน เพื่อเอาชนะความต้านทาน ต้องมีการทำงาน และพลังงานการไหลของน้ำจะถูกใช้ไป ซึ่งหลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้น พลังงานการไหลของน้ำที่สามารถใช้ในการผลิตไฟฟ้าจึงน้อยกว่าค่าที่ได้จากสูตร กล่าวคือ ผลผลิตของโรงไฟฟ้าพลังน้ำควรเท่ากับพลังงานการไหลของน้ำคูณด้วยปัจจัยที่น้อยกว่า 1 ค่าสัมประสิทธิ์นี้เรียกอีกอย่างว่าประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าพลังน้ำ
ค่าเฉพาะของประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าพลังน้ำนั้นสัมพันธ์กับปริมาณการสูญเสียพลังงานที่เกิดขึ้นเมื่อน้ำไหลผ่านอาคารและกังหันน้ำ อุปกรณ์ส่งกำลัง เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ฯลฯ ยิ่งสูญเสียพลังงานมาก ประสิทธิภาพก็จะยิ่งลดลง ในโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก ผลรวมของการสูญเสียพลังงานเหล่านี้คิดเป็นประมาณ 25-40% ของพลังงานการไหลของน้ำ กล่าวคือ การไหลของน้ำที่สามารถสร้างไฟฟ้าได้ 100 กิโลวัตต์จะเข้าสู่โรงไฟฟ้าพลังน้ำ และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถผลิตไฟฟ้าได้เพียง 60-75 กิโลวัตต์ ดังนั้น ประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าพลังน้ำจึงเทียบเท่ากับ 60-75%

จากบทนำก่อนหน้านี้จะเห็นได้ว่าเมื่ออัตราการไหลของโรงไฟฟ้าและความแตกต่างของระดับน้ำคงที่ ผลผลิตพลังงานของโรงไฟฟ้าจะขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพ การปฏิบัติได้พิสูจน์แล้วว่านอกเหนือจากประสิทธิภาพของกังหันน้ำ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และอุปกรณ์ส่งกำลังแล้ว ปัจจัยอื่นๆ ที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าพลังน้ำ เช่น คุณภาพของการก่อสร้างอาคารและการติดตั้งอุปกรณ์ คุณภาพของการดำเนินการและการจัดการ และการออกแบบโรงไฟฟ้าพลังน้ำถูกต้องหรือไม่ ล้วนเป็นปัจจัยที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าพลังน้ำ แน่นอนว่าปัจจัยที่มีอิทธิพลเหล่านี้บางส่วนเป็นปัจจัยหลักและบางส่วนเป็นปัจจัยรอง และภายใต้เงื่อนไขบางประการ ปัจจัยหลักและปัจจัยรองจะเปลี่ยนแปลงซึ่งกันและกันด้วย
อย่างไรก็ตาม ไม่ว่าปัจจัยจะเป็นอย่างไรก็ตาม ปัจจัยสำคัญคือผู้คนไม่ใช่สิ่งของ เครื่องจักรถูกควบคุมโดยมนุษย์ และเทคโนโลยีถูกควบคุมโดยความคิด ดังนั้น ในการออกแบบ การก่อสร้าง และการเลือกอุปกรณ์ของสถานีพลังงานน้ำ จึงจำเป็นต้องให้บทบาทเชิงอัตวิสัยของมนุษย์มีบทบาทอย่างเต็มที่ และมุ่งมั่นสู่ความเป็นเลิศในด้านเทคโนโลยีเพื่อลดการสูญเสียพลังงานจากการไหลของน้ำให้น้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้ ซึ่งสิ่งนี้ใช้กับสถานีพลังงานน้ำบางแห่งที่มีปริมาณน้ำลดลงค่อนข้างต่ำ ซึ่งถือเป็นสิ่งที่สำคัญอย่างยิ่ง ในเวลาเดียวกัน จำเป็นต้องเสริมสร้างการดำเนินการและการจัดการสถานีพลังงานน้ำอย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของสถานีพลังงาน ใช้ทรัพยากรน้ำได้อย่างเต็มที่ และทำให้สถานีพลังงานน้ำขนาดเล็กมีบทบาทมากขึ้น