Xây dựng các nhà máy thủy điện siêu nhỏ. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Nguồn năng lượng thay thế

 Bình luận bài viết

Việc lựa chọn vị trí và cách bố trí các HPP vi mô được xác định bởi các điều kiện tự nhiên, khả năng và mong muốn của người sử dụng trong tương lai. Tất cả những vấn đề này đều phức tạp và bao gồm cả các thông số thủy văn và các vấn đề về điện, xây dựng và kinh tế. nên được xem xét các vấn đề chính của việc xây dựng các nhà máy thủy điện vi mô.

Đường dây điện

Tốt hơn là xây dựng một nhà máy thủy điện vi mô gần nhà ở, gần người tiêu dùng hơn, vì với sự gia tăng khoảng cách và chiều dài tương ứng của các đường dây điện, cả chi phí xây dựng, lắp đặt và bảo trì các đường dây này đều tăng lên, cũng như mất điện do điện trở trong đường dây điện (PL).

 Điện trở là một đại lượng vật lý (được biểu thị bằng ôm) đặc trưng cho khả năng chống lại dòng điện của một vật dẫn (dây dẫn điện). Giá trị này thay đổi tùy thuộc vào vật liệu, tiết diện và chiều dài của dây dẫn.

Hình 34 cho thấy tổn thất trong ví dụ về nhà máy thủy điện siêu nhỏ có công suất 10 kW. Các tính toán thể hiện trong hình so sánh tổn thất trong đường dây truyền tải điện có chiều dài 3 km và 200 mét (vật liệu dây - nhôm có tiết diện 25 mm).

Hình.34. Tính toán tổn thất điện năng theo chiều dài đường dây

Như bạn có thể thấy, điện áp rơi trong đường dây tải điện dài 3 km là 68%, trong khi ở đường dây tải điện dài 200 mét - chỉ 5%.

Tại các nhà máy thủy điện đủ lớn (hoặc các nhà máy thủy điện nhỏ mạnh), vấn đề này được giải quyết bằng cách truyền điện đến một trạm biến áp, nơi điện áp của nó được tăng lên hàng trăm kilovolt, giúp có thể truyền tải công suất lớn qua đường dây điện với mức tối thiểu. tiết diện dây và với tổn thất tối thiểu. Về mặt kỹ thuật, một hệ thống máy biến áp (để tăng điện áp sau đó giảm điện áp) cũng có thể được cung cấp cho micro HPP, nhưng điều này sẽ làm tăng tổng chi phí của micro HPP.

Yếu tố thứ hai trong việc giảm các chỉ số điện áp / công suất khi đến tay người tiêu dùng là vật liệu và tiết diện dây của đường dây truyền tải điện.

Tại sao cần phải tính toán dây và cáp cho dòng điện dài hạn cho phép? Trước hết, các tính toán được thực hiện để cung cấp điện an toàn và đáng tin cậy. Một yếu tố quan trọng khác là phần kinh tế. Thật dễ dàng để lấy một sợi dây đồng dày và không tính bất cứ thứ gì, hãy chắc chắn rằng dòng điện sẽ đi qua một sợi dây như vậy mà không bị hao hụt. Nhưng chi phí của các đường dây điện như vậy sẽ không hợp lý về mặt kinh tế.

Điều này được hiểu rằng với cùng một dòng điện trong đường dây điện và với sự gia tăng điện áp, nhiều điện năng hơn có thể được truyền đi. Điều này có nghĩa là với tiết diện không đổi của dây của đường dây truyền tải điện, có thể truyền tải công suất lớn trên một khoảng cách dài.

Vì vậy, để một nhà máy thủy điện vi mô có hiệu quả về mặt kỹ thuật và kinh tế, cần chọn địa điểm xây dựng càng gần người tiêu dùng càng tốt và sử dụng vật liệu đường dây tải điện phù hợp.

Đánh giá các thông số thủy văn

Công suất tiềm năng của một micro HPP được tính toán trên cơ sở hai chỉ số chính:

• áp lực nước tính bằng mét;
• tiêu thụ nước tính bằng lít (hoặc mét khối) mỗi giây.

Các chỉ số này được sử dụng trong công thức sau để tính năng lực sản xuất của khu vực đã chọn:

,

trong đó: P = công suất điện, kW; Q = lưu lượng, m3/s; H = giá trị đầu, m; g = gia tốc trọng trường (9.81 m/s2); η = hiệu quả tổng thể (sử dụng 70%).

Như bạn có thể thấy, để tính toán, cần nhập các giá trị của áp suất và lưu lượng nước vào công thức. Để có được dữ liệu này, có nhiều cách phù hợp để tính toán công suất - đơn giản và phức tạp, chính xác và gần đúng.

Các giá trị của áp suất và lưu lượng nước là các chỉ số chính để chọn địa điểm xây dựng nhà máy thủy điện. Trên thực tế, có những nơi hấp dẫn để xây dựng các nhà máy thủy điện vi mô, nơi khá dễ dàng để đánh giá sơ bộ về cột áp và dòng chảy. Tuy nhiên, cũng có những nơi các thông số của nguồn nước không được nhìn thấy rõ ràng. Điều này có thể bị cản trở bởi độ dốc nhỏ của dòng nước hoặc dòng chảy không có tổ chức (khi một dòng sông hoặc suối bao gồm một số kênh hoặc nhiều dòng chảy vào và chảy ra). Để không thực hiện các phép đo chi tiết về áp suất và lưu lượng nước ở những nơi khác nhau mỗi lần, nên đánh giá sơ bộ ở một số nơi việc xây dựng một nhà máy thủy điện vi mô là khả thi về mặt trực quan. Điều này là cần thiết để chọn vị trí tốt nhất cho các cuộc khảo sát đã được chi tiết.

Đối với điều này, các phương pháp khác nhau được sử dụng. Ví dụ: bạn có thể sử dụng:

Dữ liệu bản đồ, cho biết độ cao trên mặt đất. Các bản đồ như vậy có sẵn từ các nhà địa chất, Gosregisters địa phương, LSG hoặc các cơ quan chịu trách nhiệm về thủy lợi. Những bản đồ như vậy chỉ ra tất cả những thay đổi đáng kể về độ cao trên mặt đất và mép nước (bờ sông). Với sự giúp đỡ của họ, bạn có thể ước tính sơ bộ chênh lệch chiều cao và theo đó là phần đầu tiềm năng. Cũng có thể ước tính gần đúng độ dài yêu cầu của kênh dẫn dòng (trong trường hợp loại dẫn dòng của micro HPP).

• San lấp mặt bằng.
• Ước tính độ cao địa hình và mực nước bằng thiết bị GPS, cả đặc biệt và có sẵn trong một số kiểu điện thoại di động.
• Ước tính lưu lượng nước trung bình dài hạn dựa trên số liệu của các trạm đo.
• Dữ liệu về lượng nước tiêu thụ từ các cơ quan chịu trách nhiệm về thủy lợi.

Đánh giá này sẽ cho phép bạn loại bỏ những địa điểm ít hấp dẫn hơn và bắt đầu các cuộc khảo sát chi tiết hơn ở một hoặc hai địa điểm.

Đồng hồ đo áp suất nước

Để xây dựng một nhà máy thủy điện vi mô đủ mạnh (ví dụ: hơn 10 kW), nên tiến hành khảo sát với sự trợ giúp của các chuyên gia và thiết bị của họ. Nếu điều này là không thể, hoặc nếu có kế hoạch xây dựng một nhà máy thủy điện siêu nhỏ, thì bạn có thể tiến hành nghiên cứu của riêng mình bằng các phương tiện tương đối đơn giản.

Hình.35. Xác định áp suất bằng vòi với nước

Phương pháp này (Hình 35) sử dụng một ống trong suốt (ví dụ: ống tưới) chứa đầy nước và nguyên tắc giao tiếp của các mạch. Mực nước ở một đầu của ống phải ở trên cùng; trong trường hợp này, cần đo khoảng cách từ mực nước ở đầu kia của ống đến mặt đất (dấu dưới). Ở lần đo tiếp theo, mức của vạch trên phải bằng với vạch dưới ở lần đo trước. Tổng các chiều cao này sẽ cho tổng chiều cao giữa thượng nguồn và hạ lưu (tức là phần đầu).

Nguyên tắc tương tự cũng được sử dụng khi đo áp suất bằng mức tòa nhà và thanh đo (Hình 36).

Hình.36. Xác định áp suất sử dụng cấp độ tòa nhà

Điều cần thiết là bảng phải được đặt hoàn toàn theo chiều ngang (điều này được đảm bảo bằng cách sử dụng cấp độ tòa nhà) và áp suất được đo theo nguyên tắc tương tự như được chỉ ra trong ví dụ bằng ống.

đo lưu lượng nước

Lượng nước tiêu thụ ở sông núi của Kyrgyzstan được quan sát:

• lớn nhất - vào tháng XNUMX ... tháng XNUMX;
• nhỏ nhất - vào tháng Giêng ... tháng Ba.

Lưu lượng tối đa thường gấp 3 đến 5 lần lưu lượng tối thiểu. Vì vậy, khi đánh giá phải lấy thời kỳ dòng nước nhỏ nhất làm cơ sở. Theo quy định, lượng nước tiêu thụ là tối thiểu vào mùa đông, khi cần nhiều điện nhất. Sơ đồ bên dưới (Hình 37) minh họa mối quan hệ này trên ví dụ về sông Taldy-Suu và làng Taldy-Suu (huyện Tyup).

Hình.37. Tỷ lệ tiêu thụ nước ở sông Taldy-Suu và tiêu thụ điện ở làng Taldy-Suu

Như trong trường hợp đánh giá áp lực nước, có thể sử dụng hai phương pháp để đánh giá dòng chảy - với sự trợ giúp của các chuyên gia và thiết bị của họ, hoặc độc lập, sử dụng các phương tiện ngẫu hứng (Hình 38).

Phương pháp a) được dành nhiều hơn cho các dòng nhỏ (suối, mương) và sử dụng các vật chứa trong nhà (xô, thùng). Cần phát hiện thời điểm làm đầy thùng chứa (khối lượng chính xác đã biết) và xác định lưu lượng nước.

Hình.38. Đo lưu lượng nước bằng cách sử dụng: a) xô; b) nổi.

Đối với khối lượng lớn, nên sử dụng phương pháp b). Để đo lưu lượng nước theo cách này, cần chọn một địa điểm trên lòng sông, dài 5-10 m, chiều sâu và chiều rộng đều nhất, dòng nước lặng. Cần phải đo độ sâu và chiều rộng của dòng chảy trong khu vực ở một số nơi và xác định giá trị trung bình. Bước thứ hai là xác định tốc độ dòng chảy. Để làm điều này, một chiếc phao được ném vào đầu đoạn sông đã chọn (bất kỳ vật thể nổi nhẹ nào, chẳng hạn như giấy, xốp, v.v.) và đo thời gian để nó bơi qua đoạn sông này.

Chỉ số tiêu thụ nước được xác định theo công thức:

,

trong đó: Q - lượng nước tiêu thụ, m3/s; h - độ sâu dòng chảy, mét; b - chiều rộng dòng chảy, mét; v - vận tốc dòng chảy, mét trên giây; f là hệ số lưu lượng.

Đối với công thức này, cần áp dụng chỉ số hệ số dòng chảy (f = 0,5 ... 0,8). Bờ biển càng gồ ghề, đáy càng nhiều đá, độ sâu nông và chiều rộng của luồng càng lớn thì giá trị của f phải được sử dụng trong công thức càng nhỏ.

Ví dụ:

• độ sâu dòng chảy h là 0,4 m;
• bề rộng luồng b - 1,0 m;
• vận tốc dòng chảy v - 0,5 m/s;
• hệ số thông lượng f lấy bằng 0,6

Lượng nước tiêu thụ (Q) sẽ bằng: Q \u0,4d 1 x0,5 x 0,6 x 0,12 \u3d XNUMX mXNUMX / s.

Đánh giá nhu cầu điện

Việc đánh giá chính xác nhu cầu điện là rất quan trọng để xác định liệu nhà máy thủy điện siêu nhỏ của bạn có đủ đáp ứng nhu cầu điện của bạn hay không.

Trước hết, để xác định lượng điện tiêu thụ, cần tính đến hệ thống nào sẽ được sử dụng - trong mạng điện công cộng hay trong mạng tiêu thụ riêng.

Khi được chuyển đến hệ thống trung tâm, bất kỳ nguồn điện nào do micro HPP sản xuất sẽ được chuyển đến mạng lưới công cộng và trong trường hợp này, không cần tính toán tỷ lệ tiêu thụ và sản xuất điện năng.

Trong trường hợp vận hành một nhà máy thủy điện vi mô trong mạng lưới riêng của mình, cần phải thực hiện các tính toán cho việc tiêu thụ và sản xuất điện. Điều này là cần thiết để loại bỏ cả việc sản xuất điện dưới mức và sản xuất thừa. Nếu việc sản xuất dưới mức có thể được bù đắp bằng việc tiêu thụ điện song song từ các mạng lưới tiêu thụ công cộng (RES), thì việc xây dựng vượt quá công suất cần thiết sẽ dẫn đến sự gia tăng phi lý trong chi phí xây dựng một nhà máy thủy điện siêu nhỏ. Ngoài ra, như được mô tả trong phần "Hệ thống điều khiển vi HPP", lượng điện dư thừa phải được tiêu thụ bởi tải dằn (ví dụ: các bộ phận làm nóng để đun nóng nước) để đảm bảo hoạt động bình thường của tổ máy thủy điện. Điều này cũng dẫn đến sự gia tăng chi phí xây dựng, vì việc lắp đặt tải dằn đòi hỏi thêm công việc và vật liệu.

Công suất tiềm năng của các nhà máy thủy điện vi mô (phát điện) được tính toán có tính đến công thức tính toán công suất đã biết

Đối với mức tiêu thụ điện, mỗi thiết bị có chỉ số tiêu thụ điện năng riêng.

Ví dụ: bạn có thể sử dụng dữ liệu trong bảng bên dưới để tính toán. Bảng này có thể được bổ sung với dữ liệu về mức tiêu thụ của các thiết bị điện khác.

Đồng thời, nếu dự kiến ​​​​lượng điện sẽ được sử dụng bởi một số lượng lớn người tiêu dùng, thì rất khó xác định lượng điện năng tiêu thụ và vào thời điểm nào. Trong trường hợp này, cần phối hợp giữa cơ chế tiêu thụ với người tiêu dùng. Ví dụ trong giờ cao điểm (sáng và tối), người tiêu dùng nên tắt (hoặc không bật) một số thiết bị điện như: bàn là, máy hút bụi, lò sưởi, bếp điện…

Cần chú ý đặc biệt đến động cơ điện và cơ chế điện gia dụng dựa trên động cơ điện (cưa tròn, máy may, máy bơm, máy nén, v.v.). Khi khởi động động cơ điện, dòng điện khởi động có thể tăng gấp 3-5 lần so với công suất định mức được ghi trên động cơ điện. Việc bật đồng thời một số động cơ điện có thể dẫn đến thực tế là trong một thời gian ngắn, tải trên SHPP sẽ tăng vượt quá mức cho phép, điều này có thể ảnh hưởng xấu đến hoạt động của nó.

Thông tin về động cơ được ghi trong hộ chiếu của nó (trong tài liệu và trên tấm kim loại gắn vào thân máy). Giá trị danh nghĩa được đưa ra ở đây, tức là những người mà động cơ được thiết kế trong hoạt động bình thường ở mức tải tối đa cho phép.

Ví dụ, tấm ghi: P = 1,1 kW; U = 220 V; Tôi = 4,3 A; f = 50Hz; = 2810 vòng/phút; Hiệu quả = 77,5%; cos f = 0,87. Nó có nghĩa là:

• P = 1,1 kW công suất hữu ích định mức trên trục động cơ là 1,1 kW, hay 1100 W
• U = 220 V điện áp đường dây là 220 V
• I = 4,3 Dòng điện là 4,3 A
• f = 50 Hz tần số chính phải là 50 Hz
• n = 2810 vòng/phút tốc độ quay định mức, tức là tốc độ động cơ ở tải định mức là 2810 vòng / phút
• Hiệu suất = 77,5% hiệu suất danh nghĩa (tỷ lệ giữa công suất trục hữu ích với công suất tiêu thụ của điện năng nhận được từ mạng, do đồng hồ thanh toán) là 77,5%
• cos f = 0,87 Hệ số công suất (còn gọi là "cos phi") là 0,87. Hệ số công suất là tỷ lệ giữa công suất tác dụng của điện, tức là một cái có thể được chuyển đổi thành dạng khác, trong trường hợp này - thành dạng cơ học, thành toàn bộ năng lượng điện.

Do đó, có tính đến các hệ số được chỉ định, mức tiêu thụ năng lượng điện của động cơ điện trong quá trình vận hành sẽ vào khoảng 1,5 kW.

Các tác giả: Kartanbaev B.A., Zhumadilov K.A., Zazulsky A.A.

Xem các bài viết khác razdela Nguồn năng lượng thay thế.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Tiếng ồn giao thông làm chậm sự phát triển của gà con 06.05.2024

Những âm thanh xung quanh chúng ta ở các thành phố hiện đại ngày càng trở nên chói tai. Tuy nhiên, ít người nghĩ đến việc tiếng ồn này ảnh hưởng như thế nào đến thế giới động vật, đặc biệt là những sinh vật mỏng manh như gà con chưa nở từ trứng. Nghiên cứu gần đây đang làm sáng tỏ vấn đề này, cho thấy những hậu quả nghiêm trọng đối với sự phát triển và sinh tồn của chúng. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng việc gà con ngựa vằn lưng kim cương tiếp xúc với tiếng ồn giao thông có thể gây ra sự gián đoạn nghiêm trọng cho sự phát triển của chúng. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng ô nhiễm tiếng ồn có thể làm chậm đáng kể quá trình nở của chúng và những gà con nở ra phải đối mặt với một số vấn đề về sức khỏe. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng những tác động tiêu cực của ô nhiễm tiếng ồn còn ảnh hưởng đến chim trưởng thành. Giảm cơ hội sinh sản và giảm khả năng sinh sản cho thấy những ảnh hưởng lâu dài mà tiếng ồn giao thông gây ra đối với động vật hoang dã. Kết quả nghiên cứu nêu bật sự cần thiết ... >>

Loa không dây Samsung Music Frame HW-LS60D 06.05.2024

Trong thế giới công nghệ âm thanh hiện đại, các nhà sản xuất không chỉ nỗ lực đạt được chất lượng âm thanh hoàn hảo mà còn kết hợp chức năng với tính thẩm mỹ. Một trong những bước cải tiến mới nhất theo hướng này là hệ thống loa không dây Samsung Music Frame HW-LS60D mới, được giới thiệu tại sự kiện Thế giới Samsung 2024. Samsung HW-LS60D không chỉ là một chiếc loa mà còn là nghệ thuật của âm thanh kiểu khung. Sự kết hợp giữa hệ thống 6 loa có hỗ trợ Dolby Atmos và thiết kế khung ảnh đầy phong cách khiến sản phẩm này trở thành sự bổ sung hoàn hảo cho mọi nội thất. Samsung Music Frame mới có các công nghệ tiên tiến bao gồm Âm thanh thích ứng mang đến cuộc hội thoại rõ ràng ở mọi mức âm lượng và tính năng tối ưu hóa phòng tự động để tái tạo âm thanh phong phú. Với sự hỗ trợ cho các kết nối Spotify, Tidal Hi-Fi và Bluetooth 5.2 cũng như tích hợp trợ lý thông minh, chiếc loa này sẵn sàng đáp ứng nhu cầu của bạn. ... >>

Một cách mới để kiểm soát và điều khiển tín hiệu quang 05.05.2024

Thế giới khoa học và công nghệ hiện đại đang phát triển nhanh chóng, hàng ngày các phương pháp và công nghệ mới xuất hiện mở ra những triển vọng mới cho chúng ta trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Một trong những đổi mới như vậy là sự phát triển của các nhà khoa học Đức về một phương pháp mới để điều khiển tín hiệu quang học, phương pháp này có thể dẫn đến tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực quang tử học. Nghiên cứu gần đây đã cho phép các nhà khoa học Đức tạo ra một tấm sóng có thể điều chỉnh được bên trong ống dẫn sóng silica nung chảy. Phương pháp này dựa trên việc sử dụng lớp tinh thể lỏng, cho phép người ta thay đổi hiệu quả sự phân cực của ánh sáng truyền qua ống dẫn sóng. Bước đột phá công nghệ này mở ra triển vọng mới cho việc phát triển các thiết bị quang tử nhỏ gọn và hiệu quả có khả năng xử lý khối lượng dữ liệu lớn. Việc điều khiển phân cực quang điện được cung cấp bởi phương pháp mới có thể cung cấp cơ sở cho một loại thiết bị quang tử tích hợp mới. Điều này mở ra những cơ hội lớn cho ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ khoai tây protein 06.02.2011 Các nhà di truyền học Ấn Độ đã biến đổi gen một giống khoai tây có chứa một lượng protein gấp rưỡi so với các giống thông thường. Ngoài ra, giống mới còn tăng khả năng quang hợp nên năng suất cao hơn từ 15-25%. Bí mật là khoai tây đã được cấy gen từ cây dền, một loại cây Nam Mỹ được trồng rộng rãi ở vùng nhiệt đới để có hạt thơm ngon giàu protein và khối lượng xanh tốt để làm thức ăn cho gia súc. Rau dền thuộc loại cây đặc biệt, có hiệu quả quang hợp cao. Các cuộc thử nghiệm trên động vật trong phòng thí nghiệm đã xác nhận tính an toàn của giống mới và hiện những người tạo ra nó đang chờ các cơ quan chức năng cho phép để được giới thiệu rộng rãi.

Tin tức thú vị khác:

▪ Máy tính bảng điện tử thay cho sách giáo khoa và máy tính xách tay

▪ Châu Á sẽ là nơi đầu tiên hứng chịu sự nóng lên toàn cầu

▪ Điện thoại thông minh đầu tiên chạy Android 4.0 Ice Cream Sandwich

▪ Điều khiển xe lăn bằng trí óc

▪ Đồng hồ tốc độ trên giày

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần của trang web Giám sát âm thanh và video. Lựa chọn bài viết

▪ bài viết Trạm quỹ đạo Mir. Lịch sử phát minh và sản xuất

▪ bài viết Làm thế nào để tìm ra chiều cao của một ngọn núi? đáp án chi tiết

▪ bài viết Thợ khắc về cưa, cưa sắt và máy công cụ. Mô tả công việc

▪ bài viết Bộ khuếch đại tần số thấp trên chip KR174UN23. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

▪ bài viết Sử dụng bảng mạch in cũ. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Để lại bình luận của bạn về bài viết này:

Tất cả các ngôn ngữ của trang này

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web

www.diagram.com.ua
2000-2024