Bir damla su 19 kez nasıl yeniden kullanılabilir? Bir makale, hidroelektrik enerji üretiminin gizemlerini ortaya koyuyor.

Bir damla su 19 kez nasıl yeniden kullanılabilir? Bir makale, hidroelektrik enerji üretiminin gizemlerini ortaya koyuyor.

Uzun zamandır hidroelektrik enerji üretimi, elektrik tedarikinin önemli bir aracı olmuştur. Nehirler binlerce kilometre boyunca akarak muazzam bir enerji barındırır. Doğal su enerjisinin elektriğe dönüştürülmesi ve kullanılmasına hidroelektrik enerji üretimi denir. Hidroelektrik enerji üretimi süreci aslında bir enerji dönüşüm sürecidir.
1. Pompalı depolamalı enerji santrali nedir?
Pompalı depolamalı enerji santralleri, şu anda teknolojik olarak en olgun ve istikrarlı yüksek kapasiteli enerji depolama yöntemidir. Mevcut iki rezervuarın inşa edilmesi veya kullanılmasıyla bir düşüş oluşturulur ve düşük yük dönemlerinde elektrik sisteminden gelen fazla elektrik, depolama için yüksek yerlere pompalanır. Tepe yük dönemlerinde ise suyun salınmasıyla elektrik üretilir; bu da "süper güç bankası" olarak bilinir.
Hidroelektrik santraller, su akışının kinetik enerjisini kullanarak elektrik üreten tesislerdir. Genellikle nehirlerin yüksek şelalelerinde, su akışını kesmek ve rezervuarlar oluşturmak için barajlar kullanılarak inşa edilirler; bu rezervuarlar daha sonra su türbinleri ve jeneratörler aracılığıyla su enerjisini elektriğe dönüştürür.
Ancak, tek bir hidroelektrik santralinin enerji üretim verimliliği yüksek değildir, çünkü su hidroelektrik santralinden geçtikten sonra hala kullanılmayan çok miktarda kinetik enerji kalır. Birden fazla hidroelektrik santrali seri olarak bağlanarak kademeli bir sistem oluşturulursa, bir su damlası farklı yüksekliklerde birden fazla kez harekete geçirilebilir ve böylece enerji üretim verimliliği artırılabilir.

Hidroelektrik santrallerinin elektrik üretimi dışında ne gibi faydaları vardır? Aslında, hidroelektrik santrallerinin inşası yerel ekonomik ve sosyal kalkınma üzerinde de önemli bir etkiye sahiptir.
Bir yandan, hidroelektrik santrallerinin inşası yerel altyapı inşaatını ve sanayi gelişimini destekleyebilir. Hidroelektrik santrallerinin inşası büyük miktarda insan gücü, malzeme kaynağı ve finansal yatırım gerektirir; bu da yerel istihdam olanakları ve pazar talebi yaratır, ilgili sanayi zincirlerinin gelişimini destekler ve yerel vergi gelirlerini artırır. Örneğin, Wudongde Hidroelektrik Santrali projesinin toplam yatırımı yaklaşık 120 milyar yuan olup, bu da bölgesel ilgili yatırımları 100 milyar yuan ile 125 milyar yuan arasında artırabilir. İnşaat döneminde, yıllık ortalama 70.000 kişilik bir istihdam artışı sağlanarak, yerel ekonomik büyüme için yeni bir itici güç oluşturulmuştur.
Öte yandan, hidroelektrik santrallerinin inşası yerel ekolojik ortamı ve insanların refahını iyileştirebilir. Hidroelektrik santrallerinin inşası sadece sıkı çevre standartlarına uymakla kalmamalı, aynı zamanda ekolojik restorasyon ve koruma çalışmaları yürütmeli, nadir balık türlerini yetiştirip salmalı, nehir manzaralarını iyileştirmeli ve biyoçeşitliliği teşvik etmelidir. Örneğin, Wudongde Hidroelektrik Santrali'nin kurulmasından bu yana, yarık karınlı balık, beyaz kaplumbağa, uzun ince yılan balığı ve levrek gibi 780.000'den fazla nadir balık yavrusu salınmıştır. Ayrıca, hidroelektrik santrallerinin inşası göçmenlerin yer değiştirmesini ve yeniden yerleştirilmesini gerektirir; bu da yerel halk için daha iyi yaşam koşulları ve kalkınma fırsatları sağlar. Örneğin, Baihetan Hidroelektrik Santrali'nin bulunduğu Qiaojia İlçesi'nde 48.563 kişinin yer değiştirmesi ve yeniden yerleştirilmesi söz konusudur. Qiaojia İlçesi, yeniden yerleşim alanını modern bir kentleşme yeniden yerleşim alanına dönüştürmüş, altyapıyı ve kamu hizmeti tesislerini iyileştirmiş ve göçmen nüfusunun yaşam kalitesini ve mutluluğunu artırmıştır.
Bir hidroelektrik santrali sadece bir enerji santrali değil, aynı zamanda fayda sağlayan bir tesistir. Ülkeye temiz enerji sağlamanın yanı sıra, yerel bölgeye yeşil kalkınma da getirir. Bu, takdirimizi ve öğrenmemizi hak eden kazan-kazan bir durumdur.

2. Hidroelektrik enerji üretiminin temel türleri
Yoğunlaştırılmış su seviyesi düşürme yöntemleri arasında yaygın olarak kullanılanlar baraj inşaatı, su yönlendirme veya her ikisinin kombinasyonudur.

Nehrin eğiminin büyük olduğu bir bölümüne baraj inşa edin, su depolamak ve su seviyesini yükseltmek için bir rezervuar oluşturun, barajın dışına bir su türbini yerleştirin ve rezervuardan gelen su, su taşıma kanalı (yönlendirme kanalı) aracılığıyla barajın alt kısmındaki su türbinine akar. Su, türbini döndürerek jeneratörü çalıştırır ve elektrik üretir, ardından da tahliye kanalı aracılığıyla nehrin aşağısına akar. İşte bir baraj inşa etmenin ve elektrik üretimi için bir rezervuar oluşturmanın yolu budur.
Baraj içindeki rezervuarın su yüzeyi ile baraj dışındaki hidrolik türbinin çıkış yüzeyi arasındaki büyük su seviyesi farkı nedeniyle, rezervuardaki büyük miktarda su, büyük bir potansiyel enerji yoluyla iş için kullanılabilir ve bu da yüksek su kaynağı kullanım oranına ulaşılmasını sağlar. Baraj yapımında yoğunlaştırılmış düşüş yöntemi kullanılarak kurulan hidroelektrik santraline baraj tipi hidroelektrik santrali denir ve esas olarak baraj tipi hidroelektrik santralleri ve nehir yatağı tipi hidroelektrik santrallerinden oluşur.
Nehrin yukarı kısımlarında su depolamak ve su seviyesini yükseltmek için bir rezervuar kurulması, aşağı kısımlara bir su türbini yerleştirilmesi ve suyun yukarı havzadaki rezervuardan aşağı kısımdaki su türbinine yönlendirme kanalı aracılığıyla aktarılması. Su akışı türbini döndürür ve jeneratörü çalıştırarak elektrik üretir, ardından su tahliye kanalı aracılığıyla nehrin aşağı kısımlarına geçer. Yönlendirme kanalı daha uzun olacak ve dağdan geçecektir; bu da su yönlendirme ve enerji üretimi için bir yöntemdir.
Yukarı havza rezervuar yüzeyi ile aşağı havza türbin çıkış yüzeyi arasındaki büyük su seviyesi farkı (H0) nedeniyle, rezervuardaki büyük miktarda su, büyük bir potansiyel enerji yoluyla çalışır ve bu da yüksek su kaynağı kullanım verimliliğine ulaşılmasını sağlar. Yoğunlaştırılmış su yönlendirme yöntemini kullanan hidroelektrik santrallerine yönlendirme tipi hidroelektrik santralleri denir ve bunlar esas olarak basınçlı yönlendirme tipi hidroelektrik santralleri ve basınçsız yönlendirme tipi hidroelektrik santrallerini içerir.

3. “Bir damla suyun 19 kez yeniden kullanımı” nasıl sağlanır?
Sichuan eyaletinin Liangshan Yi Özerk Bölgesi'ndeki Yanyuan ve Butuo ilçelerinin kesişim noktasında bulunan Nanshan Hidroelektrik Santrali'nin 30 Ekim 2019 tarihinde resmen tamamlanarak işletmeye alındığı anlaşılmaktadır. Toplam kurulu kapasitesi 102.000 megavat olan bu hidroelektrik santrali, doğal su kaynaklarını, rüzgar enerjisini ve güneş enerjisini kapsamlı bir şekilde kullanmaktadır. En dikkat çekici özelliği ise, bu hidroelektrik santralinin sadece elektrik üretmekle kalmayıp, teknolojik araçlarla su kaynaklarının en üst düzeyde verimliliğini sağlamasıdır. Bir damla suyu 19 kez kullanarak 34,1 milyar kilovat saat ek elektrik üretmekte ve hidroelektrik enerji üretimi alanında birçok mucize yaratmaktadır.
Öncelikle, Nanshan Hidroelektrik Santrali, doğal su kaynaklarını, rüzgar enerjisini ve güneş enerjisini kapsamlı bir şekilde kullanan ve teknolojik araçlar aracılığıyla sistematik optimizasyon ve işbirliği sağlayan, dünyanın önde gelen hibrit hidroelektrik üretim teknolojisini benimsemekte ve böylece sürdürülebilir kalkınmayı hedeflemektedir.
İkinci olarak, hidroelektrik santrali, işletme verimliliğini artırmak amacıyla ünite parametreleri, su seviyesi, düşüş yüksekliği ve su akışı gibi çeşitli unsurları hassas bir şekilde yönetmek için büyük veri analizi, yapay zeka ve Nesnelerin İnterneti gibi en son teknolojileri kullanmaktadır. Örneğin, sabit düşüş basıncı otomatik izleme ve düzenleme teknolojisi kurularak, su türbin jeneratör ünitesi, güvenli çalışmayı sağlarken su kaynaklarının kullanımını en üst düzeye çıkarır ve düşüş yüksekliği optimizasyonu yoluyla güç üretimini optimize etme ve artırma hedefine ulaşır. Aynı zamanda, rezervuar su seviyesi düşük olduğunda, hidroelektrik santralleri, su seviyesi düşüş hızını yavaşlatmak, geri dönüşüm verimliliğini artırmak ve güç üretim kapasitesini etkin bir şekilde artırmak için rezervuar için dinamik bir yönetim sistemi kurar.
Ayrıca, Nanshan Hidroelektrik Santrali'nin mükemmel tasarımı da vazgeçilmezdir. Su püskürtme işlemi sırasında nozulun kesit alanının ve pervaneye doğru akış hızının döndürülerek ayarlanabilmesi özelliğiyle öne çıkan PM su türbini (Pelton Michel türbini) kullanılmıştır. Bu sayede su püskürtme yönü ve hızı, pervanenin dönüş yönü ve hızıyla eşleştirilerek enerji üretim verimliliği en üst düzeye çıkarılır. Ek olarak, çok noktalı su püskürtme teknolojisi ve döner bölümlerin eklenmesi gibi gelişmiş teknolojiler de benimsenerek enerji üretim verimliliği büyük ölçüde artırılmıştır.
Son olarak, Nanshan Hidroelektrik Santrali ayrıca özel bir enerji depolama teknolojisi de kullanmaktadır. Su biriktirme alanına bir dizi acil durum su seviyesi tahliye tesisi eklenmiştir. Su depolama rezervuarı sayesinde su kaynakları farklı zaman dilimlerine bölünerek su üretimi ve enerji iletimi gibi çoklu işlevler gerçekleştirilmekte ve su kaynaklarının ekonomik ve güvenli kullanımı sağlanmaktadır.

Genel olarak, Nanshan Hidroelektrik Santrali'nin "bir damla suyu 19 kez yeniden kullanma" hedefine ulaşmasının nedeni, dünyanın önde gelen hibrit hidroelektrik üretim teknolojisi, en son teknolojinin uygulanması, verimli yönetim mekanizmaları, mükemmel tasarım ve benzersiz enerji depolama teknolojisi de dahil olmak üzere çeşitli faktörlerden kaynaklanmaktadır. Bu, yalnızca hidroelektrik endüstrisinin gelişimi için yeni fikirler ve modeller getirmekle kalmaz, aynı zamanda Çin enerji endüstrisinin sürdürülebilir gelişimi için de faydalı örnekler ve ilham kaynakları sunar.