1. Các Thành Phần Cơ Bản và Chức Năng của Nhà Máy Thủy Điện
Đập (Hệ Thống Chặn Sông)
Chức năng: Đập là thành phần quan trọng của nhà máy thủy điện. Chức năng chính của nó là chặn sông để tạo ra hồ chứa. Bằng cách nâng cao mực nước, nó lưu trữ một lượng lớn nước, do đó tăng năng lượng tiềm năng của nước. Đập có thể kiểm soát lượng nước ở thượng nguồn và điều chỉnh mực nước cũng như lưu lượng xả của hồ chứa theo yêu cầu phát điện cũng như nhu cầu tổng hợp về sử dụng nước và phòng chống lũ lụt ở hạ lưu.
Hệ Thống Lấy Nước và Chuyển Hướng
Chức năng: Cửa lấy nước được đặt gần đáy đập trong hồ chứa. Vai trò của nó là đưa nước từ hồ chứa vào hệ thống phát điện. Cửa lấy nước thường có cổng van và lưới chắn rác. Cổng van có thể kiểm soát dòng chảy vào, và lưới chắn rác có thể ngăn các vật nổi trong nước (như cành cây, rác, v.v.) đi vào hệ thống chuyển hướng để tránh gây hư hại cho thiết bị như tua-bin. Hệ thống chuyển hướng bao gồm đường hầm áp lực, ống dẫn, v.v. Nó vận chuyển nước từ cửa lấy nước đến tua-bin và trong quá trình này, tận dụng độ chênh lệch để làm cho nước có đủ áp suất và tốc độ. Ví dụ, trong một số nhà máy thủy điện nhỏ ở thung lũng núi cao, nước được dẫn từ hồ chứa đến nhà máy phát điện nằm ở hạ lưu thông qua đường hầm áp lực dài.
Tua-bin
Chức năng: Tua-bin là thiết bị cốt lõi chuyển đổi năng lượng dòng chảy nước thành năng lượng cơ học. Khi nước có áp suất và tốc độ nhất định tác động lên cánh tua-bin, cánh tua-bin bắt đầu quay. Tùy thuộc vào loại tua-bin (như tua-bin Francis, tua-bin Kaplan, tua-bin ống, v.v.), cấu trúc của cánh và cách nước tác động lên nó khác nhau, nhưng nguyên tắc cơ bản là sử dụng năng lượng động và tiềm năng của nước để làm cho cánh tua-bin quay. Ví dụ, tua-bin Francis phù hợp cho nhà máy thủy điện có độ chênh lệch trung bình đến cao. Cánh tua-bin có thể chuyển đổi hiệu quả năng lượng của nước thành năng lượng cơ học dưới tác động của dòng chảy, làm cho máy phát điện sản xuất điện.
Máy Phát Điện
Chức năng: Máy phát điện được kết nối trực tiếp với tua-bin, và chức năng của nó là chuyển đổi năng lượng cơ học do tua-bin cung cấp thành năng lượng điện. Nguyên lý hoạt động của máy phát điện dựa trên định luật cảm ứng điện từ. Khi tua-bin làm cho rotor của máy phát điện quay trong trường từ, một điện thế cảm ứng sẽ được tạo ra trong cuộn dây stator, do đó tạo ra dòng điện xoay chiều. Ví dụ, trong các nhà máy thủy điện lớn, công suất đơn vị của máy phát điện có thể đạt vài trăm nghìn kilowatt, chuyển đổi hiệu quả năng lượng cơ học của tua-bin thành năng lượng điện áp cao, công suất lớn để truyền tải điện xa.
Kênh Xả và Điểm Xả
Chức năng: Kênh xả là kênh mà nước được xả từ tua-bin chảy qua. Nó dẫn nước đến kênh sông hạ lưu. Điểm xả là điểm kết nối giữa kênh xả và kênh sông hạ lưu. Qua điểm xả, nước được thoát trở lại sông. Trong quá trình này, cần đảm bảo rằng việc thoát nước không gây ảnh hưởng xấu như xói mòn đối với kênh sông hạ lưu, và cũng cần xem xét yêu cầu môi trường sinh thái để duy trì dòng chảy sinh thái của sông. Ví dụ, một số nhà máy thủy điện sẽ thiết lập các cơ sở tiêu tán năng lượng, như hồ tiêu tán, tại điểm xả để giảm tốc độ nước và tránh gây hư hại cho lòng sông và bờ sông hạ lưu.
Nhà Máy Thủy Điện Itaipu (Brasil và Paraguay)
Nhà Máy Thủy Điện Itaipu tọa lạc trên sông Paraná và là nhà máy thủy điện lớn được xây dựng chung bởi Brasil và Paraguay. Đập là đập trọng lực rỗng bằng bê tông cao 196 mét và tổng dung tích chứa 290 tỷ mét khối. Nhà Máy Thủy Điện Itaipu có 18 tổ máy phát điện với công suất đơn vị 700.000 kilowatt, và tổng công suất lắp đặt là 1.260.000 kilowatt. Nó cung cấp một lượng lớn điện cho Brasil và Paraguay, đóng vai trò quan trọng trong cung cấp năng lượng cho Nam Mỹ và cũng thúc đẩy sự phát triển kinh tế và xây dựng cơ sở hạ tầng địa phương.
Nhà Máy Thủy Điện Aswan (Ai Cập)
Nhà Máy Thủy Điện Aswan được xây dựng trên sông Nile và là cơ sở hạ tầng năng lượng quan trọng của Ai Cập. Đập là đập đất đá có lõi đất sét cao 111 mét và dung tích chứa hồ chứa 1.689 tỷ mét khối. Nhà Máy Thủy Điện Aswan có công suất lắp đặt 2.100.000 kilowatt. Việc xây dựng nó có ý nghĩa sâu sắc đối với cung cấp điện, tưới tiêu nông nghiệp và phòng chống lũ lụt của Ai Cập. Bằng cách kiểm soát lượng nước trong sông Nile, Nhà Máy Thủy Điện Aswan đảm bảo nước tưới cho nông nghiệp của Ai Cập và cũng cung cấp điện ổn định cho ngành công nghiệp và cuộc sống của người dân Ai Cập.
