מעט ידע על אנרגיה הידרומית

בנהרות טבעיים, מים זורמים ממעלה הזרם למורד הזרם מעורבים במשקעים, ולעיתים שוטפים את אפיק הנהר ואת מדרונות הגדה, מה שמראה שיש כמות מסוימת של אנרגיה חבויה במים.בתנאים טבעיים, אנרגיה פוטנציאלית זו נצרך בניקוי, דחיפת משקעים והתגברות על התנגדות חיכוך.אם נבנה כמה מבנים ונתקין ציוד הכרחי כדי לגרום לזרם קבוע של מים לזרום דרך טורבינת מים, טורבינת המים תופעל על ידי זרם המים, כמו טחנת רוח, שיכולה להסתובב ברציפות, ואנרגיית המים תומר. לתוך אנרגיה מכנית.כאשר טורבינת המים מניעה את הגנרטור להסתובב יחד, היא יכולה לייצר חשמל, ואנרגיית המים מומרת לאנרגיה חשמלית.זהו העיקרון הבסיסי של ייצור חשמל הידרואלקטרי.טורבינות מים וגנרטורים הם הציוד הבסיסי ביותר לייצור חשמל הידרואלקטרי.הרשו לי לתת לכם היכרות קצרה עם הידע המועט על ייצור חשמל הידרואלקטרי.

1. כוח מים וכוח זרימת מים

בתכנון תחנת כוח הידרו, על מנת לקבוע את קנה המידה של תחנת הכוח, יש צורך לדעת את כושר ייצור החשמל של תחנת הכוח.על פי העקרונות הבסיסיים של ייצור חשמל הידרואלקטרי, לא קשה לראות שכושר ייצור החשמל של תחנת כוח נקבע לפי כמות העבודה שניתן לבצע על ידי הזרם.אנו קוראים לעבודה הכוללת שהמים יכולים לעשות בפרק זמן מסוים כאנרגיית מים, ולעבודה שניתן לבצע ביחידת זמן (שנייה) קוראים כוח זרם.ברור שככל שעוצמת זרימת המים גדולה יותר, כך גדלה כושר ייצור החשמל של תחנת הכוח.לכן, כדי לדעת את כושר ייצור החשמל של תחנת הכוח, עלינו לחשב תחילה את כוח זרימת המים.ניתן לחשב את כוח זרימת המים בנחל בדרך זו, בהנחה שצניחה של פני המים בקטע מסוים של הנהר היא H (מטר), ונפח המים של H העובר בחתך הנהר ביחידה. זמן (שניות) הוא Q (מטר מעוקב/שנייה), ואז הזרימה הספק המקטע שווה למכפלת משקל המים והירידה.ברור שככל שירידת המים גבוהה יותר, כך הזרימה גדולה יותר, ועוצמת זרימת המים גדולה יותר.
2. תפוקת תחנות כוח מים

תחת ראש וזרימה מסוימים, החשמל שתחנת כוח הידרו יכולה לייצר נקרא תפוקת כוח הידרו.ברור שהספק המוצא תלוי בעוצמת זרימת המים דרך הטורבינה.בתהליך המרת אנרגיית המים לאנרגיה חשמלית, המים חייבים להתגבר על ההתנגדות של אפיקי נחל או מבנים לאורך הדרך ממעלה הזרם למורד הזרם.גם טורבינות מים, גנרטורים וציוד הולכה חייבים להתגבר על התנגדויות רבות במהלך העבודה.כדי להתגבר על התנגדות, יש לבצע עבודה ולצרוך כוח זרימת מים, וזה בלתי נמנע.לכן, הספק זרימת המים שניתן להשתמש בו לייצור חשמל קטן מהערך המתקבל בנוסחה, כלומר התפוקה של תחנת הכוח הידרומית צריכה להיות שווה להספק זרימת המים כפול גורם קטן מ-1. מקדם זה נקרא גם יעילות תחנת כוח הידרומית.
הערך הספציפי של היעילות של תחנת כוח הידרומית קשור לכמות אובדן האנרגיה המתרחש כאשר המים זורמים דרך המבנה וטורבינת המים, ציוד ההולכה, הגנרטור וכדומה, ככל שההפסד גדול יותר כך היעילות נמוכה יותר.בתחנת כוח מים קטנה, סכום ההפסדים הללו מהווה כ-25-40% מעוצמת זרם המים.כלומר, זרימת המים שיכולה לייצר 100 קילוואט חשמל נכנסת לתחנת הכוח הידרומית, והגנרטור יכול לייצר רק 60 עד 75 קילוואט חשמל, כך שהיעילות של תחנת כוח הידרו זה שווה ערך ל-60~75%.

ניתן לראות מההקדמה הקודמת שכאשר קצב הזרימה והפרש מפלס המים של תחנת הכוח קבועים, תפוקת הכוח של תחנת הכוח תלויה ביעילות.הפרקטיקה הוכיחה כי בנוסף לביצועים של טורבינות הידראוליות, גנרטורים וציוד הולכה, גורמים נוספים המשפיעים על יעילותן של תחנות כוח הידרו, כגון איכות בניית הבניין והתקנת הציוד, איכות התפעול והניהול, והאם התכנון של תחנת הכוח הידרומית נכונה, כולם גורמים המשפיעים על יעילות תחנת הכוח הידרומית.כמובן שחלק מגורמי ההשפעה הללו הם ראשוניים וחלקם משניים, ובתנאים מסוימים גם הגורמים הראשוניים והמשניים יהפכו זה לזה.
עם זאת, לא משנה מהו הגורם, הגורם המכריע הוא שאנשים אינם חפצים, מכונות נשלטות על ידי בני אדם, והטכנולוגיה נשלטת על ידי מחשבה.לכן, בתכנון, הקמה ובחירת ציוד של תחנות כוח מים, יש צורך לתת משחק מלא לתפקיד הסובייקטיבי של בני האדם, ולשאוף למצוינות בטכנולוגיה כדי למזער את אובדן האנרגיה של זרימת המים ככל האפשר.מדובר בכמה תחנות כוח הידרומיות שבהן ירידת המים עצמה נמוכה יחסית.זה חשוב במיוחד.יחד עם זאת, יש צורך בחיזוק יעיל של תפעול וניהול תחנות הכוח הידרומיות, על מנת לשפר את יעילות תחנות הכוח, לנצל את משאבי המים במלואם ולאפשר לתחנות הכוח הקטנות למלא תפקיד גדול יותר.