როგორ მუშაობს ჰიდროელექტროსადგურები

მთელ მსოფლიოში, ჰიდროელექტროსადგურები აწარმოებენ მსოფლიოს ელექტროენერგიის დაახლოებით 24 პროცენტს და ამარაგებენ 1 მილიარდზე მეტ ადამიანს ელექტროენერგიით.განახლებადი ენერგიის ეროვნული ლაბორატორიის მონაცემებით, მსოფლიო ჰიდროელექტროსადგურები ერთობლივად გამოიმუშავებენ 675,000 მეგავატს, რაც 3,6 მილიარდი ბარელი ნავთობის ეკვივალენტს შეადგენს.შეერთებულ შტატებში ფუნქციონირებს 2000-ზე მეტი ჰიდროელექტროსადგური, რაც ჰიდროელექტროსადგურს ქვეყნის უდიდეს განახლებადი ენერგიის წყაროდ აქცევს.
ამ სტატიაში ჩვენ გადავხედავთ, თუ როგორ წარმოქმნის წყლის დაცემა ენერგიას და გავეცნობით ჰიდროლოგიურ ციკლს, რომელიც ქმნის წყლის ნაკადს, რომელიც აუცილებელია ჰიდროენერგეტიკისთვის.თქვენ ასევე მიიღებთ მიმოხილვას ჰიდროენერგიის ერთ უნიკალურ გამოყენებაზე, რომელიც შეიძლება გავლენა იქონიოს თქვენს ყოველდღიურ ცხოვრებაზე.
როცა მდინარის გვერდით ტრიალს უყურებ, ძნელი წარმოსადგენია, რა ძალა აქვს მას.თუ ოდესმე გივლიათ ჯომარდობაში თეთრ წყალში, მაშინ იგრძნობთ მდინარის ძალის მცირე ნაწილს.თეთრი წყლის რეიდები იქმნება მდინარის სახით, რომელიც ატარებს დიდი რაოდენობით წყალს დაღმართზე, ბოსტნეულია ვიწრო გადასასვლელით.როდესაც მდინარე იძულებით გადის ამ ღიობში, მისი დინება ჩქარდება.წყალდიდობა კიდევ ერთი მაგალითია იმისა, თუ რამხელა ძალა შეიძლება ჰქონდეს წყლის უზარმაზარ მოცულობას.
ჰიდროელექტროსადგურები იყენებენ წყლის ენერგიას და იყენებენ მარტივ მექანიკას ამ ენერგიის ელექტროენერგიად გადაქცევისთვის.ჰიდროელექტროსადგურები რეალურად დაფუძნებულია საკმაოდ მარტივ კონცეფციაზე - კაშხლის გავლით წყალი აქცევს ტურბინას, რომელიც აქცევს გენერატორს.

აქ არის ჩვეულებრივი ჰიდროელექტროსადგურის ძირითადი კომპონენტები:
კაშხალი - ჰიდროელექტროსადგურების უმეტესობა ეყრდნობა კაშხალს, რომელიც აკავებს წყალს და ქმნის დიდ წყალსაცავს.ხშირად, ეს წყალსაცავი გამოიყენება როგორც რეკრეაციული ტბა, როგორიცაა რუზველტის ტბა ვაშინგტონის შტატის გრანდ კულეს კაშხლთან.
წყალმიმღები - კაშხლის კარიბჭეები იხსნება და გრავიტაცია წყალს მიჰყავს მილსადენის მეშვეობით, რომელიც მიდის ტურბინამდე.წყალი აძლიერებს წნევას, როდესაც ის მიედინება ამ მილში.
ტურბინა - წყალი ურტყამს და აბრუნებს ტურბინის დიდ პირებს, რომელიც მიმაგრებულია მის ზემოთ გენერატორზე ლილვის საშუალებით.ჰიდროელექტროსადგურების ტურბინების ყველაზე გავრცელებული ტიპია ფრენსის ტურბინა, რომელიც ჰგავს დიდ დისკს მოხრილი პირებით.წყლისა და ენერგეტიკული განათლების ფონდის (FWEE) თანახმად, ტურბინას შეუძლია იწონის 172 ტონას და ბრუნავს წუთში 90 ბრუნის სიჩქარით.
გენერატორები - როგორც ტურბინის პირები ბრუნავს, ასევე ხდება მაგნიტების სერია გენერატორის შიგნით.გიგანტური მაგნიტები ბრუნავენ სპილენძის ხვეულებს შორის, წარმოქმნიან ალტერნატიულ დენს (AC) ელექტრონების გადაადგილებით.(თქვენ შეიტყობთ მეტს იმის შესახებ, თუ როგორ მუშაობს გენერატორი მოგვიანებით.)
ტრანსფორმატორი - ელექტროსადგურის შიგნით არსებული ტრანსფორმატორი იღებს AC და გარდაქმნის მას უფრო მაღალი ძაბვის დენად.
ელექტროგადამცემი ხაზები - ყველა ელექტროსადგურიდან გამოდის ოთხი მავთული: ენერგიის სამი ფაზა იწარმოება ერთდროულად, პლუს ნეიტრალური ან სამივე საერთო დამიწება.(წაიკითხეთ როგორ მუშაობს ელექტროგადამცემი ბადეები, რომ მეტი გაიგოთ ელექტროგადამცემი ხაზის გადაცემის შესახებ.)
გადინება - გამოყენებული წყალი მიედინება მილსადენებით, რომელსაც ეწოდება თაიგულები და ხელახლა შედის მდინარეში ქვემოთ.
წყალსაცავში წყალი ითვლება შენახულ ენერგიად.როდესაც ჭიშკარი იხსნება, წყალი, რომელიც მიედინება საყრდენში, ხდება კინეტიკური ენერგია, რადგან ის მოძრაობაშია.გამომუშავებული ელექტროენერგიის რაოდენობა განისაზღვრება რამდენიმე ფაქტორით.ამ ფაქტორებიდან ორი არის წყლის ნაკადის მოცულობა და ჰიდრავლიკური თავის რაოდენობა.თავი ეხება მანძილს წყლის ზედაპირსა და ტურბინებს შორის.როგორც ხელმძღვანელი და ნაკადი იზრდება, ასევე იზრდება გამომუშავებული ელექტროენერგია.თავი ჩვეულებრივ დამოკიდებულია წყალსაცავში წყლის რაოდენობაზე.

არსებობს სხვა ტიპის ჰიდროელექტროსადგური, რომელსაც ეწოდება სატუმბი-საწყობი სადგური.ჩვეულებრივ ჰიდროელექტროსადგურში წყალსაცავიდან წყალი მიედინება ქარხანაში, გამოდის და მიედინება ნაკადის ქვემოთ.სატუმბი-საწყობი ქარხანას აქვს ორი რეზერვუარი:
ზედა წყალსაცავი - ჩვეულებრივი ჰიდროელექტროსადგურის მსგავსად, კაშხალი ქმნის წყალსაცავს.ამ წყალსაცავში წყალი მიედინება ჰიდროელექტროსადგურის გავლით ელექტროენერგიის შესაქმნელად.
ქვედა წყალსაცავი - ჰიდროელექტროსადგურიდან გამომავალი წყალი ჩაედინება ქვედა წყალსაცავში, ვიდრე ხელახლა შევიდეს მდინარეში და მიედინება ქვემოთ.
შექცევადი ტურბინის გამოყენებით ქარხანას შეუძლია წყლის უკან დაბრუნება ზედა რეზერვუარში.ეს კეთდება არა პიკის საათებში.არსებითად, მეორე რეზერვუარი ავსებს ზედა რეზერვუარს.ზედა რეზერვუარში წყლის გადატუმბვით, ქარხანას აქვს მეტი წყალი ელექტროენერგიის გამოსამუშავებლად პიკური მოხმარების პერიოდში.

გენერატორი
ჰიდროელექტროსადგურის გული გენერატორია.ჰიდროელექტროსადგურების უმეტესობას აქვს რამდენიმე ასეთი გენერატორი.
გენერატორი, როგორც თქვენ ალბათ მიხვდით, გამოიმუშავებს ელექტროენერგიას.ამ გზით ელექტროენერგიის გამომუშავების ძირითადი პროცესი არის მაგნიტების სერიის როტაცია მავთულის ხვეულებში.ეს პროცესი მოძრაობს ელექტრონებს, რომლებიც წარმოქმნიან ელექტრო დენს.
ჰუვერის კაშხალს აქვს სულ 17 გენერატორი, რომელთაგან თითოეულს შეუძლია გამოიმუშაოს 133 მეგავატამდე.ჰუვერის კაშხლის ჰიდროელექტროსადგურის ჯამური სიმძლავრე 2074 მეგავატია.თითოეული გენერატორი შედგება გარკვეული ძირითადი ნაწილებისგან:
ლილვი
ექსციტორი
როტორი
სტატორი
როდესაც ტურბინა ბრუნავს, ამგზნები ელექტრულ დენს აგზავნის როტორში.როტორი არის დიდი ელექტრომაგნიტების სერია, რომელიც ტრიალებს სპილენძის მავთულის მჭიდროდ დახვეული კოჭის შიგნით, რომელსაც სტატორი ეწოდება.მაგნიტური ველი კოჭსა და მაგნიტებს შორის ქმნის ელექტრულ დენს.
ჰუვერის კაშხალში 16,500 ამპერიანი დენი გადადის გენერატორიდან ტრანსფორმატორში, სადაც დენი 230,000 ამპერამდე აღწევს გადაცემამდე.

ჰიდროელექტროსადგურები სარგებლობენ ბუნებრივად მიმდინარე, უწყვეტი პროცესით - პროცესი, რომელიც იწვევს წვიმას და მდინარეების ამოსვლას.ყოველდღე ჩვენი პლანეტა კარგავს მცირე რაოდენობით წყალს ატმოსფეროში, რადგან ულტრაიისფერი სხივები არღვევს წყლის მოლეკულებს.მაგრამ ამავე დროს, ვულკანური აქტივობით დედამიწის შიდა ნაწილიდან გამოიყოფა ახალი წყალი.შექმნილი წყლის რაოდენობა და დაკარგული წყლის რაოდენობა დაახლოებით იგივეა.
ნებისმიერ დროს, მსოფლიოს წყლის მთლიანი მოცულობა მრავალი განსხვავებული ფორმითაა.ის შეიძლება იყოს თხევადი, როგორც ოკეანეებში, მდინარეებში და წვიმაში;მყარი, როგორც მყინვარებში;ან აირისებრი, როგორც ჰაერში არსებულ უხილავ წყლის ორთქლში.წყალი ცვლის მდგომარეობას, როდესაც ის მოძრაობს პლანეტაზე ქარის დინებით.ქარის დინებები წარმოიქმნება მზის გათბობის აქტივობით.ჰაერის დინების ციკლები იქმნება იმით, რომ მზე უფრო მეტად ანათებს ეკვატორზე, ვიდრე პლანეტის სხვა უბნებზე.
ჰაერის დინების ციკლები მართავს დედამიწის წყალმომარაგებას საკუთარი ციკლის მეშვეობით, რომელსაც ჰიდროლოგიური ციკლი ეწოდება.როდესაც მზე ათბობს თხევად წყალს, წყალი ორთქლდება ჰაერში.მზე ათბობს ჰაერს, რის გამოც ჰაერი ატმოსფეროში ამოდის.ჰაერი მაღლა უფრო ცივია, ამიტომ წყლის ორთქლის აწევისას ის კლებულობს და წვეთებად კონდენსირდება.როდესაც საკმარისი წვეთები გროვდება ერთ უბანში, წვეთები შეიძლება იმდენად მძიმე გახდეს, რომ ისევ დედამიწაზე დაბრუნდეს ნალექის სახით.
ჰიდროლოგიური ციკლი მნიშვნელოვანია ჰიდროელექტროსადგურებისთვის, რადგან ისინი დამოკიდებულნი არიან წყლის ნაკადზე.თუ მცენარის მახლობლად წვიმის ნაკლებობაა, წყალი არ გროვდება დინების ზემოთ.როდესაც წყალი არ გროვდება ნაკადში, ნაკლები წყალი მიედინება ჰიდროელექტროსადგურში და ნაკლები ელექტროენერგია გამოიმუშავებს.