Ang hydropower ay ang pag-convert ng enerhiya ng tubig mula sa mga natural na ilog tungo sa kuryente para magamit ng mga tao. Mayroong iba't ibang pinagmumulan ng enerhiya na ginagamit sa pagbuo ng kuryente, tulad ng solar energy, lakas ng tubig sa mga ilog, at lakas ng hangin na nalilikha ng daloy ng hangin. Mura ang gastos sa pagbuo ng hydropower gamit ang hydropower, at ang pagtatayo ng mga istasyon ng hydropower ay maaari ring pagsamahin sa iba pang mga proyekto sa konserbasyon ng tubig. Ang ating bansa ay napakayaman sa mga yamang hydropower at ang mga kondisyon ay napakaganda rin. Ang hydropower ay gumaganap ng mahalagang papel sa pagtatayo ng pambansang ekonomiya.
Ang antas ng tubig sa itaas ng ilog ay mas mataas kaysa sa antas ng tubig sa ibaba ng agos. Dahil sa pagkakaiba sa antas ng tubig ng ilog, nalilikha ang enerhiya ng tubig. Ang enerhiyang ito ay tinatawag na potensyal na enerhiya o potensyal na enerhiya. Ang pagkakaiba sa pagitan ng taas ng tubig sa ilog ay tinatawag na patak, tinatawag ding pagkakaiba sa antas ng tubig o pataas ng tubig. Ang patak na ito ay isang pangunahing kondisyon para sa pagbuo ng lakas na haydroliko. Bukod pa rito, ang magnitude ng lakas na haydroliko ay nakadepende rin sa magnitude ng daloy ng tubig sa ilog, na isa pang pangunahing kondisyon na kasinghalaga ng patak. Parehong direktang nakakaapekto ang patak at ang daloy sa lakas na haydroliko; mas malaki ang dami ng tubig sa patak, mas malaki ang lakas na haydroliko; kung medyo maliit ang patak at ang dami ng tubig, mas maliit ang output ng istasyon ng hydropower.
Ang patak ay karaniwang ipinapahayag sa metro. Ang gradient ay ang ratio ng patak at distansya, na maaaring magpahiwatig ng antas ng konsentrasyon ng patak. Ang patak ay mas konsentrado, at ang paggamit ng hydraulic power ay mas maginhawa. Ang patak na ginagamit ng isang hydropower station ay ang pagkakaiba sa pagitan ng upstream water surface ng hydropower station at ng downstream water surface pagkatapos dumaan sa turbine.
Ang daloy ay ang dami ng tubig na dumadaloy sa isang ilog kada yunit ng oras, at ito ay ipinapahayag sa metro kubiko sa isang segundo. Ang isang metro kubiko ng tubig ay isang tonelada. Ang daloy ng isang ilog ay nagbabago anumang oras, kaya kapag pinag-uusapan natin ang daloy, dapat nating ipaliwanag ang oras ng partikular na lugar kung saan ito dumadaloy. Ang daloy ay nagbabago nang malaki sa paglipas ng panahon. Ang mga ilog sa ating bansa ay karaniwang may malaking daloy sa tag-ulan sa tag-araw at taglagas, at medyo maliit sa taglamig at tagsibol. Sa pangkalahatan, ang daloy ng ilog ay medyo maliit sa itaas na bahagi ng ilog; dahil nagsasama-sama ang mga sanga ng ilog, ang daloy sa ibaba ay unti-unting tumataas. Samakatuwid, kahit na ang pababang bahagi ng ilog ay puro, ang daloy ay maliit; ang daloy sa ibaba ay malaki, ngunit ang pababang bahagi ay medyo kalat-kalat. Samakatuwid, kadalasan ay pinaka-matipid na gamitin ang hydraulic power sa gitnang bahagi ng ilog.
Dahil alam ang drop at flow na ginagamit ng isang hydropower station, ang output nito ay maaaring kalkulahin gamit ang sumusunod na formula:
N= GQH
Sa pormula, ang N–output, sa kilowatts, ay maaari ding tawaging power;
Q–daloy, sa metro kubiko bawat segundo;
H – pagbaba, sa metro;
Ang G = 9.8, ay ang akselerasyon ng grabidad, yunit: Newton/kg
Ayon sa pormula sa itaas, ang teoretikal na lakas ay kinakalkula nang hindi binabawasan ang anumang pagkalugi. Sa katunayan, sa proseso ng pagbuo ng hydropower, ang mga turbine, kagamitan sa transmisyon, generator, at iba pa ay pawang may hindi maiiwasang pagkalugi sa lakas. Samakatuwid, ang teoretikal na lakas ay dapat bawasin, ibig sabihin, ang aktwal na lakas na magagamit natin ay dapat i-multiply sa efficiency coefficient (simbolo: K).
Ang dinisenyong lakas ng generator sa istasyon ng hydropower ay tinatawag na rated power, at ang aktwal na lakas ay tinatawag na aktwal na lakas. Sa proseso ng pagbabago ng enerhiya, hindi maiiwasan ang pagkawala ng isang bahagi ng enerhiya. Sa proseso ng hydropower generation, pangunahing may mga pagkalugi sa mga turbine at generator (mayroon ding mga pagkalugi sa mga pipeline). Ang iba't ibang pagkalugi sa rural micro-hydropower station ay bumubuo ng humigit-kumulang 40-50% ng kabuuang teoretikal na lakas, kaya ang output ng istasyon ng hydropower ay maaari lamang talagang gumamit ng 50-60% ng teoretikal na lakas, ibig sabihin, ang kahusayan ay humigit-kumulang 0.5-0.60 (kung saan ang kahusayan ng turbine ay 0.70-0.85, ang kahusayan ng mga generator ay 0.85 hanggang 0.90, at ang kahusayan ng mga pipeline at kagamitan sa transmisyon ay 0.80 hanggang 0.85). Samakatuwid, ang aktwal na lakas (output) ng istasyon ng hydropower ay maaaring kalkulahin tulad ng sumusunod:
K–ang kahusayan ng istasyon ng hydropower, (0.5～0.6) ay ginagamit sa magaspang na kalkulasyon ng istasyon ng micro-hydropower; ang halagang ito ay maaaring gawing simple tulad ng sumusunod:
N=(0.5～0.6)QHG Aktwal na lakas=kahusayan×daloy×pagbaba×9.8
Ang gamit ng hydropower ay ang paggamit ng lakas ng tubig upang paandarin ang isang makina, na tinatawag na water turbine. Halimbawa, ang sinaunang waterwheel sa ating bansa ay isang napakasimpleng water turbine. Ang iba't ibang hydraulic turbine na kasalukuyang ginagamit ay iniangkop sa iba't ibang partikular na kondisyon ng hydraulic, upang mas mahusay silang umikot at ma-convert ang enerhiya ng tubig sa mekanikal na enerhiya. Ang isa pang uri ng makinarya, ang generator, ay konektado sa turbine, upang ang rotor ng generator ay umiikot kasama ng turbine upang makabuo ng kuryente. Ang generator ay maaaring hatiin sa dalawang bahagi: ang bahaging umiikot kasama ng turbine at ang nakapirming bahagi ng generator. Ang bahaging konektado sa turbine at umiikot ay tinatawag na rotor ng generator, at maraming magnetic pole sa paligid ng rotor; ang isang bilog sa paligid ng rotor ay ang nakapirming bahagi ng generator, na tinatawag na stator ng generator, at ang stator ay nababalot ng maraming copper coil. Kapag maraming magnetic pole ng rotor ang umiikot sa gitna ng mga copper coil ng stator, isang kuryente ang nalilikha sa mga copper wire, at ang generator ay nagko-convert ng mekanikal na enerhiya sa elektrikal na enerhiya.
Ang enerhiyang elektrikal na nalilikha ng planta ng kuryente ay binabago tungo sa enerhiyang mekanikal (motor na de-kuryente o motor), enerhiyang liwanag (ilaw na de-kuryente), enerhiyang thermal (pugon na de-kuryente) at iba pa sa pamamagitan ng iba't ibang kagamitang elektrikal.
ang komposisyon ng istasyon ng hydropower
Ang komposisyon ng isang istasyon ng hydropower ay kinabibilangan ng: mga istrukturang haydroliko, kagamitang mekanikal, at kagamitang elektrikal.
(1) Mga istrukturang haydroliko
Mayroon itong mga weir (dam), mga intake gate, mga channel (o mga tunnel), mga pressure fore tank (o mga regulating tank), mga pressure pipe, mga powerhouse at tailrace, atbp.
Isang weir (dam) ang itinatayo sa ilog upang harangan ang tubig ng ilog at itaas ang ibabaw ng tubig upang bumuo ng isang imbakan ng tubig. Sa ganitong paraan, isang purong patak ang nabubuo sa pagitan ng ibabaw ng tubig ng imbakan ng tubig sa weir (dam) at ng ibabaw ng tubig ng ilog sa ilalim ng dam, at pagkatapos ay ipinapasok ang tubig sa istasyon ng kuryenteng hydroelectric sa pamamagitan ng paggamit ng mga tubo ng tubig o mga tunel. Sa medyo matarik na mga ilog, ang paggamit ng mga diversion channel ay maaari ring bumuo ng isang patak. Halimbawa: Sa pangkalahatan, ang patak bawat kilometro ng isang natural na ilog ay 10 metro. Kung ang isang channel ay bubuksan sa itaas na dulo ng bahaging ito ng ilog upang magpapasok ng tubig ng ilog, ang channel ay huhukayin sa kahabaan ng ilog, at ang dalisdis ng channel ay magiging patag. Kung ang patak sa channel ay ginawa bawat kilometro, ito ay bumaba lamang ng 1 metro, kaya ang tubig ay dumaloy ng 5 kilometro sa channel, at ang ibabaw ng tubig ay bumaba lamang ng 5 metro, habang ang tubig ay bumaba ng 50 metro pagkatapos maglakbay ng 5 kilometro sa natural na channel. Sa oras na ito, ang tubig mula sa kanal ay dinadala pabalik sa planta ng kuryente sa pamamagitan ng ilog gamit ang isang tubo ng tubig o lagusan, at mayroong isang purong pagbaba na 45 metro ang lalim na maaaring gamitin upang makabuo ng kuryente. Larawan 2
Ang paggamit ng mga diversion channel, tunnel o mga tubo ng tubig (tulad ng mga plastik na tubo, bakal na tubo, kongkretong tubo, atbp.) upang bumuo ng isang hydropower station na may konsentradong patak ay tinatawag na diversion channel hydropower station, na isang tipikal na layout ng mga hydropower station.
(2) Mga kagamitang mekanikal at elektrikal
Bukod sa mga nabanggit na gawaing haydroliko (mga weir, mga kanal, mga forecourt, mga pressure pipe, mga workshop), kailangan din ng istasyon ng hydropower ang mga sumusunod na kagamitan:
(1) Kagamitang mekanikal
May mga turbine, governor, gate valve, kagamitan sa transmisyon at mga kagamitang hindi bumubuo ng kuryente.
(2) Mga kagamitang elektrikal
May mga generator, distribution control panel, transformer at transmission lines.
Ngunit hindi lahat ng maliliit na istasyon ng hydropower ay mayroong mga nabanggit na istrukturang haydroliko at kagamitang mekanikal at elektrikal. Kung ang taas ng tubig ay mas mababa sa 6 na metro sa istasyon ng hydropower na may mababang ulo, ang water guide channel at ang open channel water channel ang karaniwang ginagamit, at walang pressure forepool at pressure water pipe. Para sa mga istasyon ng kuryente na may maliit na saklaw ng suplay ng kuryente at maikling distansya ng transmisyon, direktang transmisyon ng kuryente ang ginagamit at hindi kinakailangan ang transformer. Ang mga istasyon ng hydropower na may mga reservoir ay hindi kailangang magtayo ng mga dam. Ang paggamit ng malalalim na intake, mga panloob na tubo (o mga tunnel) ng dam at mga spillway ay nag-aalis ng pangangailangan para sa mga istrukturang haydroliko tulad ng mga weir, intake gate, channel at pressure fore-pool.
Upang makapagtayo ng isang istasyon ng hydropower, una sa lahat, kailangang isagawa ang maingat na pagsuri at pagdidisenyo. Sa pagdidisenyo, mayroong tatlong yugto ng disenyo: paunang disenyo, teknikal na disenyo, at pagdedetalye ng konstruksyon. Upang maisagawa nang maayos ang pagdidisenyo, kinakailangan munang magsagawa ng masusing pagsuri, ibig sabihin, upang lubos na maunawaan ang mga lokal na kondisyong natural at pang-ekonomiya – hal. topograpiya, heolohiya, hidrolohiya, kapital, at iba pa. Ang kawastuhan at pagiging maaasahan ng disenyo ay magagarantiyahan lamang pagkatapos na maging dalubhasa sa mga sitwasyong ito at masuri ang mga ito.
Ang mga bahagi ng maliliit na istasyon ng hydropower ay may iba't ibang anyo depende sa uri ng istasyon ng hydropower.
3. Survey ng Topograpiya
Ang kalidad ng gawaing topograpiko ay may malaking impluwensya sa layout ng inhinyeriya at sa pagtatantya ng dami ng inhinyeriya.
Ang eksplorasyong heolohikal (pag-unawa sa mga kondisyong heolohikal) bilang karagdagan sa pangkalahatang pag-unawa at pananaliksik sa heolohiya ng watershed at sa tabi ng ilog, kinakailangan ding maunawaan kung ang pundasyon ng silid ng makina ay matibay, na direktang nakakaapekto sa kaligtasan ng mismong istasyon ng kuryente. Kapag nasira ang barrage na may isang tiyak na dami ng imbakan, hindi lamang nito mapipinsala ang mismong istasyon ng hydropower, kundi magdudulot din ito ng malaking pagkawala ng buhay at ari-arian sa ibaba ng agos.
4. Pagsubok na hidrolohiko
Para sa mga istasyon ng hydropower, ang pinakamahalagang datos na hidrolohiko ay ang mga talaan ng antas ng tubig sa ilog, daloy, nilalaman ng sediment, kondisyon ng icing, datos na meteorolohiko at datos ng survey ng baha. Ang laki ng daloy ng ilog ay nakakaapekto sa layout ng spillway ng istasyon ng hydropower. Ang pagmamaliit sa tindi ng baha ay magdudulot ng pinsala sa dam; ang sediment na dala ng ilog ay maaaring mabilis na mapuno ang reservoir sa pinakamasamang kaso. Halimbawa, ang inflow channel ay magdudulot ng pag-ban sa channel, at ang coarse-grained sediment ay dadaan sa turbine at magdudulot ng pagkasira ng turbine. Samakatuwid, ang pagtatayo ng mga istasyon ng hydropower ay dapat mayroong sapat na datos na hidrolohiko.
Samakatuwid, bago magdesisyong magtayo ng isang istasyon ng hydropower, kailangan muna nating siyasatin ang direksyon ng pag-unlad ng ekonomiya sa lugar ng suplay ng kuryente at ang demand sa kuryente sa hinaharap. Kasabay nito, tantyahin ang sitwasyon ng iba pang mga mapagkukunan ng kuryente sa lugar ng pag-unlad. Pagkatapos lamang ng pananaliksik at pagsusuri sa sitwasyon sa itaas, saka lamang natin mapagpapasyahan kung kailangang itayo ang istasyon ng hydropower at kung gaano kalaki ang dapat nitong sukatan.
Sa pangkalahatan, ang layunin ng gawaing survey ng hydropower ay upang magbigay ng tumpak at maaasahang pangunahing impormasyon na kinakailangan para sa disenyo at pagtatayo ng mga istasyon ng hydropower.
5. Pangkalahatang mga kondisyon para sa pagpili ng lugar
Ang mga pangkalahatang kondisyon para sa pagpili ng isang lugar ay maaaring ipaliwanag mula sa sumusunod na apat na aspeto:
(1) Ang napiling lugar ay dapat na makagamit ng enerhiya ng tubig sa pinaka-matipid na paraan at sumunod sa prinsipyo ng pagtitipid sa gastos, ibig sabihin, pagkatapos makumpleto ang planta ng kuryente, ang pinakamaliit na halaga ng pera ang magagastos at ang pinakamaraming kuryente ang nalilikha. Karaniwan itong masusukat sa pamamagitan ng pagtantya sa taunang kita mula sa pagbuo ng kuryente at ang pamumuhunan sa pagtatayo ng istasyon upang makita kung gaano katagal mababawi ang namuhunan na kapital. Gayunpaman, ang mga kondisyon ng tubig at topograpiya ay magkakaiba sa iba't ibang lugar, at ang mga pangangailangan sa kuryente ay magkakaiba rin, kaya ang gastos sa konstruksyon at pamumuhunan ay hindi dapat limitahan ng ilang mga halaga.
(2) Ang mga kondisyong topograpiko, heolohikal, at hidrolohikal ng napiling lugar ay dapat na medyo nakahihigit, at dapat may mga posibilidad sa disenyo at konstruksyon. Sa pagtatayo ng maliliit na istasyon ng hydropower, ang paggamit ng mga materyales sa pagtatayo ay dapat na naaayon sa prinsipyo ng "mga lokal na materyales" hangga't maaari.
(3) Ang napiling lugar ay kinakailangang malapit sa suplay ng kuryente at lugar ng pagproseso hangga't maaari upang mabawasan ang pamumuhunan sa mga kagamitan sa paghahatid ng kuryente at ang pagkawala ng kuryente.
(4) Kapag pumipili ng lugar, dapat gamitin nang husto ang mga umiiral na istrukturang haydroliko. Halimbawa, ang patak ng tubig ay maaaring gamitin upang magtayo ng istasyon ng hydropower sa isang kanal ng irigasyon, o maaaring magtayo ng istasyon ng hydropower sa tabi ng imbakan ng irigasyon upang makabuo ng kuryente mula sa daloy ng irigasyon, at iba pa. Dahil ang mga plantang hydropower na ito ay nakakatugon sa prinsipyo ng pagbuo ng kuryente kapag may tubig, mas malinaw ang kanilang kahalagahang pang-ekonomiya.
Oras ng pag-post: Mayo-19-2022
