Was sind die grundlegenden Komponenten und Funktionen eines Wasserkraftwerks?

1. Grundkomponenten und Funktionen eines Wasserkraftwerks

Staudamm (Flussbarriere)

Funktion: Der Staudamm ist eine entscheidende Komponente eines Wasserkraftwerks. Seine Hauptfunktion besteht darin, den Fluss zu blockieren und einen Stausee zu bilden. Durch die Erhöhung des Wasserstands wird eine große Menge an Wasser gespeichert, wodurch die potentielle Energie des Wassers erhöht wird. Der Damm kann die Wassermenge stromaufwärts kontrollieren und den Pegelstand sowie den Abfluss des Stausees gemäß den Anforderungen der Stromerzeugung sowie den umfassenden Bedürfnissen der Wassernutzung und Hochwasserschutz stromabwärts regeln.

Einlauf- und Ableitungssystem

Funktion: Der Einlauf befindet sich in der Nähe des Dammfußes im Stausee. Seine Aufgabe besteht darin, das Wasser aus dem Stausee in das Kraftwerkssystem einzuleiten. Der Einlauf verfügt in der Regel über Schleusentore und Gitter. Die Tore können den Zufluss von Wasser steuern, und die Gitter verhindern, dass schwimmende Objekte im Wasser (wie Äste, Müll usw.) in das Ableitungssystem eindringen und Geräte wie Turbinen beschädigen. Das Ableitungssystem umfasst Druckrohre, Leitrohre usw. Es transportiert das Wasser vom Einlauf zur Turbine und nutzt dabei den Gefälleunterschied, um das Wasser mit ausreichendem Druck und Geschwindigkeit zu versehen. Beispielsweise werden in einigen kleinen Wasserkraftwerken in hochgelegenen Tälern das Wasser über lange Druckrohre vom Stausee zum Kraftwerk stromabwärts geleitet.

Turbine

Funktion: Die Turbine ist die Kernausstattung, die die Energie des Wasserflusses in mechanische Energie umwandelt. Wenn Wasser mit einem bestimmten Druck und einer bestimmten Geschwindigkeit auf den Laufradkörper der Turbine trifft, beginnt der Laufradkörper zu rotieren. Je nach Turbinentyp (wie Francis-Turbine, Kaplan-Turbine, Rohrturbine usw.) unterscheiden sich die Struktur des Laufrads und die Art, wie das Wasser darauf wirkt, aber das grundlegende Prinzip besteht darin, die kinetische und potentielle Energie des Wassers zu nutzen, um den Laufradkörper zum Rotieren zu bringen. Beispielsweise ist die Francis-Turbine für mittlere bis hohe Fallhöhen geeignet. Ihr Laufrad kann unter dem Einfluss des Wasserflusses die Energie des Wassers effizient in mechanische Energie umwandeln und den Generator antreiben, um Strom zu erzeugen.

Generator

Funktion: Der Generator ist direkt mit der Turbine verbunden, und seine Funktion besteht darin, die von der Turbine ausgegebene mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Das Arbeitsprinzip des Generators basiert auf dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion. Wenn die Turbine den Rotor des Generators im Magnetfeld rotieren lässt, wird eine elektromotorische Kraft in den Statorwicklungen induziert, wodurch Wechselstrom erzeugt wird. Beispielsweise kann in großen Wasserkraftwerken die Kapazität eines einzelnen Generators mehrere hunderttausend Kilowatt erreichen und die mechanische Energie der Turbine effizient in hochspannungsfähige, großvolumige elektrische Energie umwandeln, die für den Langstreckentransport geeignet ist.

Maschinenkanal und Ablauf

Funktion: Der Maschinenkanal ist der Kanal, durch den das Wasser, das von der Turbine abgegeben wird, abfließt. Er leitet das Wasser in den stromabwärts gelegenen Fluss. Der Ablauf ist der Verbindungspunkt zwischen dem Maschinenkanal und dem stromabwärts gelegenen Fluss. Über den Ablauf wird das Wasser zurück in den Fluss geleitet. Dabei muss sichergestellt werden, dass der Abfluss keine negativen Auswirkungen wie Erosion auf den stromabwärts gelegenen Fluss hat, und die ökologischen Anforderungen sollten berücksichtigt werden, um den ökologischen Fluss des Flusses aufrechtzuerhalten. Beispielsweise setzen einige Wasserkraftwerke Energiedissipationsanlagen, wie Stillwasserbecken, am Ablauf ein, um die Wassergeschwindigkeit zu verringern und Beschädigungen des stromabwärts gelegenen Flussbetts und -ufers zu vermeiden.

Itaipu-Wasserkraftwerk (Brasilien und Paraguay)

Das Itaipu-Wasserkraftwerk befindet sich am Paraná-Fluss und ist ein großes Wasserkraftwerk, das gemeinsam von Brasilien und Paraguay gebaut wurde. Der Damm ist ein Beton-Hohlkammer-Schwerewerk mit einer Höhe von 196 Metern und einer Gesamtspeicherkapazität von 290 Milliarden Kubikmetern. Das Itaipu-Wasserkraftwerk verfügt über 18 Wasserkraftgeneratoren mit einer Einheitenkapazität von jeweils 700.000 Kilowatt, und seine installierte Leistung beträgt insgesamt 1.260.000 Kilowatt. Es liefert eine große Menge an Elektrizität für Brasilien und Paraguay, spielt eine wichtige Rolle in der Energieversorgung Südamerikas und fördert auch die lokale wirtschaftliche Entwicklung und Infrastruktur.

Assuan-Wasserkraftwerk (Ägypten)

Das Assuan-Wasserkraftwerk ist am Nil gebaut und ist eine wichtige Energieinfrastruktur Ägyptens. Der Damm ist ein Lehmkerne-Stauwerk mit einer Höhe von 111 Metern und einer Stauraumkapazität von 1.689 Milliarden Kubikmetern. Das Assuan-Wasserkraftwerk hat eine installierte Leistung von 2.100.000 Kilowatt. Sein Bau hat weitreichende Bedeutung für die Energieversorgung, die landwirtschaftliche Bewässerung und den Hochwasserschutz in Ägypten. Durch die Kontrolle der Wassermenge im Nil stellt das Assuan-Wasserkraftwerk sicher, dass Ägypten über genügend Bewässerungswasser für die Landwirtschaft verfügt, und es bietet auch stabile Elektrizität für die Industrie und den Lebensunterhalt der Bevölkerung in Ägypten.