En todo o mundo, as centrais hidroeléctricas producen preto do 24 por cento da electricidade mundial e abastecen de enerxía a máis de mil millóns de persoas.As centrais hidroeléctricas do mundo producen un total combinado de 675.000 megavatios, o equivalente enerxético a 3.600 millóns de barrís de petróleo, segundo o National Renewable Energy Laboratory.Hai máis de 2.000 centrais hidroeléctricas en funcionamento nos Estados Unidos, o que converte a enerxía hidroeléctrica na maior fonte de enerxía renovable do país.
Neste artigo, daremos unha ollada a como a auga que cae crea enerxía e coñeceremos o ciclo hidrolóxico que crea o fluxo de auga esencial para a enerxía hidroeléctrica.Tamén poderás ver unha aplicación única de enerxía hidroeléctrica que pode afectar a túa vida diaria.
Cando ves pasar un río, é difícil imaxinar a forza que leva.Se algunha vez fixeches rafting en augas bravas, sentiches unha pequena parte do poder do río.Os rápidos de augas bravas créanse como un río, levando unha gran cantidade de auga costa abaixo, pescozos de botella a través dun paso estreito.A medida que o río é forzado por esta abertura, o seu caudal vaise acelerando.As inundacións son outro exemplo da forza que pode ter un enorme volume de auga.
As centrais hidroeléctricas aproveitan a enerxía da auga e utilizan mecánicas sinxelas para converter esa enerxía en electricidade.En realidade, as centrais hidroeléctricas baséanse nun concepto bastante sinxelo: a auga que flúe por un encoro fai que unha turbina, que converte un xerador.
Estes son os compoñentes básicos dunha central hidroeléctrica convencional:
Presa: a maioría das centrais hidroeléctricas dependen dunha presa que retén a auga, creando un gran depósito.A miúdo, este encoro úsase como lago recreativo, como o lago Roosevelt na presa de Grand Coulee no estado de Washington.
Admisión: as portas do encoro ábrense e a gravidade leva a auga a través da tubería, unha canalización que conduce á turbina.A auga acumula presión ao fluír por este tubo.
Turbina: a auga golpea e fai xirar as grandes aspas dunha turbina, que está unida a un xerador por riba dela mediante un eixe.O tipo de turbina máis común para as centrais hidroeléctricas é a turbina Francis, que semella un gran disco con aspas curvas.Unha turbina pode pesar ata 172 toneladas e xirar a unha velocidade de 90 revolucións por minuto (rpm), segundo a Foundation for Water & Energy Education (FWEE).
Xeradores: a medida que as palas da turbina xiran, tamén o fan unha serie de imáns dentro do xerador.Os imáns xigantes xiran pasando polas bobinas de cobre, producindo corrente alterna (CA) ao mover os electróns.(Máis tarde aprenderás máis sobre como funciona o xerador).
Transformador: o transformador do interior da central eléctrica toma a CA e convértea en corrente de maior tensión.
Liñas eléctricas: de cada central eléctrica saen catro fíos: as tres fases de enerxía que se producen simultáneamente máis un neutro ou terra común ás tres.(Lea Como funcionan as redes de distribución de enerxía para obter máis información sobre a transmisión da liña eléctrica.)
Saída: a auga usada lévase a través de canalizacións, chamadas canalizacións, e volve entrar no río augas abaixo.
A auga do encoro considérase enerxía almacenada.Cando se abren as portas, a auga que flúe pola tubería convértese en enerxía cinética porque está en movemento.A cantidade de electricidade que se xera está determinada por varios factores.Dous destes factores son o volume de caudal de auga e a cantidade de cabeza hidráulica.A cabeza fai referencia á distancia entre a superficie da auga e as turbinas.A medida que aumenta a carga e o caudal, tamén aumenta a electricidade xerada.A cabeza adoita depender da cantidade de auga no depósito.
Hai outro tipo de central hidroeléctrica, chamada central de almacenamento por bombeo.Nunha central hidroeléctrica convencional, a auga do encoro atravesa a central, sae e lévase augas abaixo.Unha planta de almacenamento por bombeo ten dous depósitos:
Encoro superior: como unha central hidroeléctrica convencional, un encoro crea un depósito.A auga deste encoro pasa pola central hidroeléctrica para crear electricidade.
Encoro inferior: a auga que sae da central hidroeléctrica desemboca nun encoro inferior en lugar de volver entrar no río e fluír augas abaixo.
Usando unha turbina reversible, a planta pode bombear auga de volta ao depósito superior.Isto faise en horas baixas.Esencialmente, o segundo depósito enche o depósito superior.Ao bombear auga de volta ao depósito superior, a planta dispón de máis auga para xerar electricidade nos períodos de pico de consumo.
O Xerador
O corazón da central hidroeléctrica é o xerador.A maioría das centrais hidroeléctricas teñen varios destes xeradores.
O xerador, como poderías ter adiviñado, xera a electricidade.O proceso básico para xerar electricidade deste xeito é facer xirar unha serie de imáns dentro de bobinas de fío.Este proceso move os electróns, o que produce corrente eléctrica.
A presa Hoover conta cun total de 17 xeradores, cada un dos cales pode xerar ata 133 megavatios.A capacidade total da central hidroeléctrica da presa Hoover é de 2.074 megavatios.Cada xerador está feito de certas partes básicas:
Eixo
Excitador
Rotor
Estator
Cando a turbina xira, o excitador envía unha corrente eléctrica ao rotor.O rotor é unha serie de grandes electroimáns que xiran dentro dunha bobina de fío de cobre ben enrollada, chamada estator.O campo magnético entre a bobina e os imáns crea unha corrente eléctrica.
Na presa Hoover, unha corrente de 16.500 amperios móvese desde o xerador ata o transformador, onde a corrente aumenta ata os 230.000 amperios antes de ser transmitida.
As centrais hidroeléctricas aproveitan un proceso continuo e natural: o proceso que fai que caia a choiva e que suban os ríos.Todos os días, o noso planeta perde unha pequena cantidade de auga pola atmosfera xa que os raios ultravioleta rompen as moléculas de auga.Pero ao mesmo tempo, emítese auga nova dende a parte interna da Terra a través da actividade volcánica.A cantidade de auga creada e a cantidade de auga perdida é aproximadamente a mesma.
En calquera momento, o volume total de auga do mundo ten moitas formas diferentes.Pode ser líquido, como nos océanos, ríos e choiva;sólido, como nos glaciares;ou gasoso, como no vapor de auga invisible no aire.A auga cambia de estado a medida que se move polo planeta polas correntes do vento.As correntes de vento xéranse pola actividade de quecemento do sol.Os ciclos de corrente de aire créanse polo sol que brilla máis no ecuador que noutras zonas do planeta.
Os ciclos de corrente de aire impulsan o abastecemento de auga da Terra a través dun ciclo propio, chamado ciclo hidrolóxico.A medida que o sol quenta auga líquida, a auga evapórase en vapor no aire.O sol quenta o aire, facendo que o aire se eleve na atmosfera.O aire é máis frío máis arriba, polo que a medida que o vapor de auga sube, arrefríase, condensándose en gotas.Cando se acumulan suficientes gotas nunha zona, as gotículas poden chegar a ser o suficientemente pesadas como para caer á Terra como precipitación.
O ciclo hidrolóxico é importante para as centrais hidroeléctricas porque dependen do fluxo de auga.Se hai falta de choiva preto da planta, a auga non se acumulará augas arriba.Sen que non se recolle auga río arriba, menos auga pasa pola central hidroeléctrica e xérase menos electricidade.
Hora de publicación: 07-07-2021
