Hoe waterkragaanlegte werk

Wêreldwyd produseer hidrokragsentrales sowat 24 persent van die wêreld se elektrisiteit en voorsien meer as 1 miljard mense van krag.Die wêreld se hidrokragsentrales lewer 'n gesamentlike totaal van 675 000 megawatt, die energie-ekwivalent van 3,6 miljard vate olie, volgens die Nasionale Hernubare Energie Laboratorium.Daar is meer as 2 000 hidrokragaanlegte wat in die Verenigde State werk, wat hidrokrag die land se grootste hernubare energiebron maak.
In hierdie artikel gaan ons kyk hoe vallende water energie skep en leer oor die hidrologiese siklus wat die watervloei skep wat noodsaaklik is vir hidrokrag.Jy sal ook 'n blik kry op een unieke toepassing van hidrokrag wat jou daaglikse lewe kan beïnvloed.
As jy kyk hoe 'n rivier verbyvloei, is dit moeilik om die krag wat dit dra, voor te stel.As jy al ooit witwatervlotvaarte was, dan het jy 'n klein deel van die rivier se krag gevoel.Witwaterstroomversnellings word geskep as 'n rivier wat 'n groot hoeveelheid water bergaf dra, knelpunte deur 'n nou gang.Soos die rivier deur hierdie opening gedwing word, versnel sy vloei.Oorstromings is nog 'n voorbeeld van hoeveel krag 'n geweldige volume water kan hê.
Waterkragsentrales benut water se energie en gebruik eenvoudige meganika om daardie energie in elektrisiteit om te skakel.Waterkragaanlegte is eintlik gebaseer op 'n redelik eenvoudige konsep - water wat deur 'n dam vloei, draai 'n turbine, wat 'n kragopwekker laat draai.

Hier is die basiese komponente van 'n konvensionele hidrokragaanleg:
Dam - Die meeste hidrokragsentrales maak staat op 'n dam wat water terughou, wat 'n groot reservoir skep.Dikwels word hierdie reservoir as 'n ontspanningsmeer gebruik, soos Lake Roosevelt by die Grand Coulee-dam in die staat Washington.
Inlaat – Hekke op die dam gaan oop en swaartekrag trek die water deur die penstok, 'n pypleiding wat na die turbine lei.Water bou druk op soos dit deur hierdie pyp vloei.
Turbine – Die water tref en draai die groot lemme van 'n turbine, wat deur middel van 'n as aan 'n kragopwekker bo dit vasgemaak is.Die mees algemene tipe turbine vir hidrokragsentrales is die Francis Turbine, wat lyk soos 'n groot skyf met geboë lemme.’n Turbine kan soveel as 172 ton weeg en draai teen ’n tempo van 90 omwentelinge per minuut (rpm), volgens die Foundation for Water & Energy Education (FWEE).
Kragopwekkers – Soos die turbinelemme draai, draai 'n reeks magnete ook in die kragopwekker.Reusemagnete roteer verby koperspoele, wat wisselstroom (AC) produseer deur elektrone te beweeg.(Jy sal later meer leer oor hoe die kragopwekker werk.)
Transformator - Die transformator binne die kragstasie neem die AC en skakel dit om na hoërspanningstroom.
Kraglyne – Uit elke kragsentrale kom vier drade: die drie fases van krag wat gelyktydig geproduseer word plus 'n neutraal of grond wat gemeen is aan al drie.(Lees Hoe kragverspreidingsroosters werk om meer oor kraglyntransmissie te wete te kom.)
Uitvloei – Gebruikte water word deur pypleidings, wat stertlope genoem word, gedra en stroomaf weer die rivier binnegaan.
Die water in die reservoir word as gestoorde energie beskou.Wanneer die hekke oopmaak, word die water wat deur die penstok vloei kinetiese energie omdat dit in beweging is.Die hoeveelheid elektrisiteit wat opgewek word, word deur verskeie faktore bepaal.Twee van daardie faktore is die volume watervloei en die hoeveelheid hidrouliese kop.Die kop verwys na die afstand tussen die wateroppervlak en die turbines.Soos die kop en vloei toeneem, neem die elektrisiteit wat opgewek word ook toe.Die kop is gewoonlik afhanklik van die hoeveelheid water in die reservoir.

Daar is 'n ander soort hidrokragaanleg, genaamd die pompbergingsaanleg.In 'n konvensionele hidrokragaanleg vloei die water uit die reservoir deur die aanleg, gaan uit en word stroomaf gedra.'n Gepompte stooraanleg het twee reservoirs:
Boonste reservoir – Soos 'n konvensionele hidrokragaanleg, skep 'n dam 'n reservoir.Die water in hierdie reservoir vloei deur die hidrokragaanleg om elektrisiteit te skep.
Laer reservoir – Water wat die hidrokragaanleg verlaat, vloei in 'n laer reservoir eerder as om weer in die rivier in te gaan en stroomaf te vloei.
Deur 'n omkeerbare turbine te gebruik, kan die aanleg water terugpomp na die boonste reservoir.Dit word in buite-spitsure gedoen.In wese vul die tweede reservoir die boonste reservoir.Deur water terug te pomp na die boonste reservoir, het die aanleg meer water om elektrisiteit op te wek gedurende periodes van spitsverbruik.

Die kragopwekker
Die hart van die hidroëlektriese kragsentrale is die kragopwekker.Die meeste hidrokragsentrales het verskeie van hierdie kragopwekkers.
Die kragopwekker, soos jy dalk kon raai, wek die elektrisiteit op.Die basiese proses om elektrisiteit op hierdie manier op te wek is om 'n reeks magnete binne-in draadspoele te draai.Hierdie proses beweeg elektrone, wat elektriese stroom produseer.
Die Hooverdam het altesaam 17 kragopwekkers, wat elk tot 133 megawatt kan opwek.Die totale kapasiteit van die Hooverdam-waterkragaanleg is 2 074 megawatt.Elke kragopwekker bestaan ​​uit sekere basiese dele:
Skag
Opwekker
Rotor
Stator
Soos die turbine draai, stuur die opwekker 'n elektriese stroom na die rotor.Die rotor is 'n reeks groot elektromagnete wat in 'n styfgewikkelde spoel van koperdraad draai, wat die stator genoem word.Die magnetiese veld tussen die spoel en die magnete skep 'n elektriese stroom.
In die Hooverdam beweeg 'n stroom van 16 500 ampère van die kragopwekker na die transformator, waar die stroom tot 230 000 ampère toeneem voordat dit oorgedra word.

Waterkragaanlegte maak gebruik van 'n natuurlike, deurlopende proses - die proses wat reën laat val en riviere laat styg.Elke dag verloor ons planeet 'n klein hoeveelheid water deur die atmosfeer, aangesien ultravioletstrale watermolekules uitmekaar breek.Maar terselfdertyd word nuwe water uit die binneste deel van die Aarde vrygestel deur vulkaniese aktiwiteit.Die hoeveelheid water wat geskep word en die hoeveelheid water wat verlore gaan is omtrent dieselfde.
Op enige tydstip is die wêreld se totale volume water in baie verskillende vorme.Dit kan vloeibaar wees, soos in oseane, riviere en reën;solied, soos in gletsers;of gasvormig, soos in die onsigbare waterdamp in die lug.Water verander toestande soos dit deur windstrome om die planeet beweeg word.Windstrome word gegenereer deur die verhittingsaktiwiteit van die son.Lugstroom-siklusse word geskep deur die son wat meer op die ewenaar skyn as op ander dele van die planeet.
Lugstroomsiklusse dryf die Aarde se watertoevoer deur 'n eie siklus, wat die hidrologiese siklus genoem word.Soos die son vloeibare water verhit, verdamp die water in dampe in die lug.Die son verhit die lug, wat veroorsaak dat die lug in die atmosfeer opstyg.Die lug is kouer hoër op, so soos die waterdamp opstyg, koel dit af en kondenseer in druppels.Wanneer genoeg druppels in een area ophoop, kan die druppels swaar genoeg word om as neerslag na die aarde terug te val.
Die hidrologiese siklus is belangrik vir hidrokragaanlegte omdat hulle afhanklik is van watervloei.As daar 'n gebrek aan reën naby die plant is, sal water nie stroomop versamel nie.Met geen water wat stroomop versamel nie, vloei minder water deur die hidrokragaanleg en word minder elektrisiteit opgewek.