ჰიდროელექტროენერგიის წარმოების მიმოხილვა

ჰიდროენერგეტიკა არის ბუნებრივი მდინარეების წყლის ენერგიის გადაქცევა ელექტროენერგიად ხალხის გამოსაყენებლად.ენერგიის გამომუშავებაში გამოიყენება ენერგიის სხვადასხვა წყარო, როგორიცაა მზის ენერგია, მდინარეებში წყლის ენერგია და ჰაერის ნაკადის შედეგად წარმოქმნილი ქარის ენერგია.ჰიდროელექტროენერგიის გამოყენებით ჰიდროელექტროენერგიის გამომუშავების ღირებულება იაფია და ჰიდროელექტროსადგურების მშენებლობა ასევე შეიძლება გაერთიანდეს წყლის დაზოგვის სხვა პროექტებთან.ჩვენი ქვეყანა ძალიან მდიდარია ჰიდროენერგეტიკული რესურსებით და პირობებიც ძალიან კარგია.ჰიდროენერგეტიკა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ეროვნული ეკონომიკის მშენებლობაში.
მდინარის ზემოთ წყლის დონე უფრო მაღალია, ვიდრე მისი ქვედა დინების წყლის დონე.მდინარის წყლის დონის სხვაობის გამო წარმოიქმნება წყლის ენერგია.ამ ენერგიას ეწოდება პოტენციური ენერგია ან პოტენციური ენერგია.მდინარის წყლის სიმაღლეს შორის განსხვავებას წვეთი ეწოდება, ასევე წყლის დონის განსხვავებას ან წყლის სათავეს.ეს ვარდნა არის ჰიდრავლიკური ენერგიის ფორმირების ძირითადი პირობა.გარდა ამისა, ჰიდრავლიკური სიმძლავრის სიდიდე ასევე დამოკიდებულია მდინარეში წყლის დინების სიდიდეზე, რაც წვეთივით მნიშვნელოვანი სხვა ძირითადი პირობაა.ვარდნაც და დინებაც პირდაპირ გავლენას ახდენს ჰიდრავლიკურ სიმძლავრეზე;რაც უფრო დიდია წვეთი წყლის მოცულობა, მით მეტია ჰიდრავლიკური სიმძლავრე;თუ წვეთი და წყლის მოცულობა შედარებით მცირეა, ჰიდროელექტროსადგურის გამომუშავება უფრო მცირე იქნება.
ვარდნა, როგორც წესი, გამოხატულია მეტრებში.გრადიენტი არის ვარდნისა და მანძილის თანაფარდობა, რომელიც შეიძლება მიუთითებდეს ვარდნის კონცენტრაციის ხარისხზე.ვარდნა უფრო კონცენტრირებულია და ჰიდრავლიკური ენერგიის გამოყენება უფრო მოსახერხებელია.ჰიდროელექტროსადგურის მიერ გამოყენებული წვეთი არის განსხვავება ჰიდროელექტროსადგურის ზედა დინების წყლის ზედაპირსა და ტურბინაში გავლის შემდეგ წყლის ზედაპირს შორის.

ნაკადი არის წყლის რაოდენობა, რომელიც მიედინება მდინარეში დროის ერთეულზე და ის გამოიხატება კუბურ მეტრებში ერთ წამში.ერთი კუბური მეტრი წყალი არის ერთი ტონა.მდინარის დინება ნებისმიერ დროს იცვლება, ამიტომ, როდესაც ვსაუბრობთ დინებაზე, უნდა ავხსნათ კონკრეტული ადგილის დრო.ნაკადი დროთა განმავლობაში მნიშვნელოვნად იცვლება.ჩვენს ქვეყანაში მდინარეებს ძირითადად დიდი დინება აქვთ წვიმიან სეზონზე ზაფხულში და შემოდგომაზე, ხოლო შედარებით მცირე ზამთარში და გაზაფხულზე.ზოგადად, მდინარის დინება შედარებით მცირეა ზემო დინებაში;შენაკადების შერწყმის გამო, დინების ქვემო დინება თანდათან იზრდება.ამიტომ, მიუხედავად იმისა, რომ ზემოთ წვეთი კონცენტრირებულია, ნაკადი მცირეა;ქვემო დინება დიდია, მაგრამ წვეთი შედარებით მიმოფანტულია.ამიტომ, ხშირად ყველაზე ეკონომიურია ჰიდრავლიკური ენერგიის გამოყენება მდინარის შუა დინებაში.
ჰიდროელექტროსადგურის მიერ გამოყენებული ვარდნისა და დინების ცოდნა, მისი გამომუშავება შეიძლება გამოითვალოს შემდეგი ფორმულის გამოყენებით:
N= GQH
ფორმულაში N–გამომავალი, კილოვატებში, ასევე შეიძლება ეწოდოს სიმძლავრეს;
Q–ნაკადი, კუბური მეტრი წამში;
H – წვეთი, მეტრებში;
G = 9,8 , არის სიმძიმის აჩქარება, ერთეული: ნიუტონი/კგ
ზემოაღნიშნული ფორმულის მიხედვით, თეორიული სიმძლავრე გამოითვლება დანაკარგების გამოკლების გარეშე.ფაქტობრივად, ჰიდროენერგეტიკის წარმოების პროცესში, ტურბინებს, გადამცემ აღჭურვილობას, გენერატორებს და ა.შ.ამიტომ, თეორიული სიმძლავრე უნდა იყოს დისკონტირებული, ანუ რეალური სიმძლავრე, რომელიც შეგვიძლია გამოვიყენოთ, უნდა გავამრავლოთ ეფექტურობის კოეფიციენტზე (სიმბოლო: K).
ჰიდროელექტროსადგურში გენერატორის დაპროექტებულ სიმძლავრეს ეწოდება ნომინალური სიმძლავრე, ხოლო ფაქტობრივ სიმძლავრეს ეწოდება ფაქტობრივი სიმძლავრე.ენერგიის გარდაქმნის პროცესში გარდაუვალია ენერგიის ნაწილის დაკარგვა.ჰიდროენერგეტიკის წარმოების პროცესში ძირითადად ტურბინების და გენერატორების დანაკარგებია (ზარალია მილსადენებშიც).სოფლის მიკროჰიდროელექტროსადგურის სხვადასხვა დანაკარგები შეადგენს მთლიანი თეორიული სიმძლავრის დაახლოებით 40-50%-ს, ამიტომ ჰიდროელექტროსადგურის გამომუშავებას შეუძლია რეალურად გამოიყენოს თეორიული სიმძლავრის მხოლოდ 50-60%, ანუ ეფექტურობა არის დაახლოებით. 0,5-0,60 (აქედან ტურბინის ეფექტურობა 0,70-0,85, გენერატორების ეფექტურობა 0,85-0,90, ხოლო მილსადენებისა და გადამცემი აღჭურვილობის ეფექტურობა 0,80-0,85).ამრიგად, ჰიდროელექტროსადგურის ფაქტობრივი სიმძლავრე (გამომავალი) შეიძლება გამოითვალოს შემდეგნაირად:
K–ჰიდროელექტროსადგურის ეფექტურობა, (0,5-0,6) გამოიყენება მიკროჰიდროელექტროსადგურის უხეშ გაანგარიშებაში;ეს მნიშვნელობა შეიძლება გამარტივდეს შემდეგნაირად:
N=(0.5-0.6)QHG ფაქტობრივი სიმძლავრე=ეფექტურობა×ნაკადი×წვეთი×9.8
ჰიდროენერგეტიკის გამოყენება არის წყლის ენერგიის გამოყენება მანქანის ასაწევად, რომელსაც წყლის ტურბინა ეწოდება.მაგალითად, უძველესი წყლის ბორბალი ჩვენს ქვეყანაში არის ძალიან მარტივი წყლის ტურბინა.ამჟამად გამოყენებული სხვადასხვა ჰიდრავლიკური ტურბინები ადაპტირებულია სხვადასხვა სპეციფიკურ ჰიდრავლიკურ პირობებზე, რათა მათ უფრო ეფექტურად ბრუნავდნენ და წყლის ენერგია გადააქციონ მექანიკურ ენერგიად.სხვა სახის მანქანა, გენერატორი, დაკავშირებულია ტურბინასთან, ისე, რომ გენერატორის როტორი ბრუნავს ტურბინასთან ერთად ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის.გენერატორი შეიძლება დაიყოს ორ ნაწილად: ნაწილი, რომელიც ბრუნავს ტურბინასთან და გენერატორის ფიქსირებული ნაწილი.ნაწილს, რომელიც დაკავშირებულია ტურბინასთან და ბრუნავს, გენერატორის როტორი ეწოდება და როტორის გარშემო ბევრი მაგნიტური პოლუსია;როტორის გარშემო წრე არის გენერატორის ფიქსირებული ნაწილი, რომელსაც გენერატორის სტატორი ეწოდება და სტატორი შეფუთულია მრავალი სპილენძის ხვეულით.როდესაც როტორის მრავალი მაგნიტური პოლუსი ბრუნავს სტატორის სპილენძის ხვეულების შუაში, დენი წარმოიქმნება სპილენძის სადენებზე და გენერატორი გარდაქმნის მექანიკურ ენერგიას ელექტრო ენერგიად.
ელექტროსადგურის მიერ გამომუშავებული ელექტროენერგია სხვადასხვა ელექტრული აღჭურვილობით გარდაიქმნება მექანიკურ ენერგიად (ელექტროძრავა ან ძრავა), სინათლის ენერგიად (ელექტრონათურა), თერმულ ენერგიად (ელექტრო ღუმელი) და ა.შ.
ჰიდროელექტროსადგურის შემადგენლობა
ჰიდროელექტროსადგურის შემადგენლობაში შედის: ჰიდრავლიკური კონსტრუქციები, მექანიკური აღჭურვილობა და ელექტრომოწყობილობა.
(1) ჰიდრავლიკური კონსტრუქციები
მას აქვს კაშხლები (კაშხლები), მიმღები კარიბჭეები, არხები (ან გვირაბები), წინა წნევის ავზები (ან მარეგულირებელი ავზები), წნევის მილები, ელექტროსადგურები და კუდები და ა.შ.
მდინარეში აგებულია კაშხალი (კაშხალი) მდინარის წყლის გადაკეტვისა და წყლის ზედაპირის ასამაღლებლად წყალსაცავის შესაქმნელად.ამ გზით წარმოიქმნება კონცენტრირებული წვეთი წყალსაცავის წყლის ზედაპირს კაშხალზე (კაშხალზე) და მდინარის წყლის ზედაპირს შორის კაშხლის ქვემოთ, შემდეგ კი წყალი შეჰყავთ ჰიდროელექტროსადგურში წყლის მილების გამოყენებით. ან გვირაბები.შედარებით ციცაბო მდინარეებში, სადერივაციო არხების გამოყენებამ ასევე შეიძლება ჩამოაყალიბოს ვარდნა.მაგალითად: ზოგადად, ბუნებრივი მდინარის კილომეტრზე ვარდნა 10 მეტრია.თუ არხი გაიხსნება მდინარის ამ მონაკვეთის ზედა ბოლოში მდინარის წყლის შესაყვანად, არხი გაითხარება მდინარის გასწვრივ და არხის ფერდობი უფრო ბრტყელი იქნება.თუ არხში ვარდნა ხდება კილომეტრზე, ის მხოლოდ 1 მეტრით დაეცა, ისე, რომ წყალი არხში 5 კილომეტრით მოედინებოდა, ხოლო წყლის ზედაპირი მხოლოდ 5 მეტრით დაეცა, ხოლო წყალი ბუნებრივ არხში 5 კილომეტრის გავლის შემდეგ 50 მეტრში დაეცა. .ამ დროს არხიდან წყალი წყლის მილით ან გვირაბით მდინარის მიერ ელექტროსადგურისკენ მიემართება და იქ 45 მეტრის კონცენტრირებული წვეთია, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ელექტროენერგიის გამომუშავებაში.სურათი 2

სადერივაციო არხების, გვირაბების ან წყლის მილების გამოყენებას (როგორიცაა პლასტმასის მილები, ფოლადის მილები, ბეტონის მილები და ა.შ.) ჰიდროელექტროსადგურის ფორმირებისთვის კონცენტრირებული წვეთით ეწოდება სადერივაციო არხის ჰიდროელექტროსადგური, რომელიც წარმოადგენს ჰიდროელექტროსადგურების ტიპურ განლაგებას. .
(2) მექანიკური და ელექტრო მოწყობილობები
გარდა ზემოაღნიშნული ჰიდრავლიკური სამუშაოებისა (კაშხლები, არხები, წინაპირები, წნევის მილები, საამქროები), ჰიდროელექტროსადგურს ასევე ესაჭიროება შემდეგი აღჭურვილობა:
(1) მექანიკური აღჭურვილობა
არის ტურბინები, გუბერნატორები, კარიბჭის სარქველები, გადამცემი აღჭურვილობა და არაწარმომქმნელი აღჭურვილობა.
(2) ელექტრომოწყობილობა
არის გენერატორები, სადისტრიბუციო მართვის პანელები, ტრანსფორმატორები და გადამცემი ხაზები.
მაგრამ ყველა მცირე ჰიდროელექტროსადგურს არ აქვს ზემოაღნიშნული ჰიდრავლიკური კონსტრუქციები და მექანიკური და ელექტრო მოწყობილობები.თუ დაბალ ჰიდროელექტროსადგურში წყლის სათავე 6 მეტრზე ნაკლებია, ჩვეულებრივ გამოიყენება წყლის სახელმძღვანელო არხი და ღია არხის წყლის არხი და არ არის წნევის წინა აუზი და წნევის წყლის მილი.ელექტროსადგურებისთვის, რომლებსაც აქვთ ელექტრომომარაგების მცირე დიაპაზონი და გადაცემის მცირე მანძილი, მიღებულია ელექტროენერგიის პირდაპირი გადაცემა და არ არის საჭირო ტრანსფორმატორი.წყალსაცავებით ჰიდროელექტროსადგურებს კაშხლების აშენება არ სჭირდებათ.ღრმა წყალმიმღების, კაშხლის შიდა მილების (ან გვირაბების) და წყალგამშვები გზების გამოყენება გამორიცხავს ჰიდრავლიკური კონსტრუქციების საჭიროებას, როგორიცაა კაშხალი, წყალმიმღები, არხები და წნევის წინა აუზები.
ჰიდროელექტროსადგურის ასაშენებლად, უპირველეს ყოვლისა, უნდა ჩატარდეს ფრთხილად აზომვითი და საპროექტო სამუშაოები.საპროექტო სამუშაოებში სამი საპროექტო ეტაპია: წინასწარი პროექტი, ტექნიკური დიზაინი და სამშენებლო დეტალები.საპროექტო სამუშაოებში კარგი სამუშაოს შესასრულებლად, პირველ რიგში, საჭიროა ჩატარდეს საფუძვლიანი კვლევითი სამუშაოები, ანუ ადგილობრივი ბუნებრივი და ეკონომიკური პირობების სრულად გააზრება - ანუ ტოპოგრაფია, გეოლოგია, ჰიდროლოგია, კაპიტალი და ა.შ.დიზაინის სისწორისა და სანდოობის გარანტია შესაძლებელია მხოლოდ ამ სიტუაციების დაუფლებისა და მათი ანალიზის შემდეგ.
მცირე ჰიდროელექტროსადგურების კომპონენტებს აქვთ სხვადასხვა ფორმა ჰესების ტიპის მიხედვით.
3. ტოპოგრაფიული კვლევა
ტოპოგრაფიული აზომვითი სამუშაოების ხარისხი დიდ გავლენას ახდენს საინჟინრო განლაგებაზე და საინჟინრო რაოდენობის შეფასებაზე.
გეოლოგიური გამოკვლევა (გეოლოგიური პირობების გაგება) გარდა წყალგამყოფისა და მდინარის გეოლოგიის ზოგადი გაგებისა და კვლევისა, ასევე აუცილებელია იმის გაგება, არის თუ არა სამანქანო ოთახის საფუძველი, რაც პირდაპირ გავლენას ახდენს ელექტროენერგიის უსაფრთხოებაზე. თავად სადგური.გარკვეული რეზერვუარის მოცულობის კასრი რომ განადგურდება, ის არა მხოლოდ დააზიანებს თავად ჰიდროელექტროსადგურს, არამედ დიდ ზიანს აყენებს სიცოცხლესა და ქონებას დინების ქვემოთ.
4. ჰიდროლოგიური ტესტი
ჰიდროელექტროსადგურებისთვის ყველაზე მნიშვნელოვანი ჰიდროლოგიური მონაცემებია მდინარის წყლის დონის, დინების, ნატანის შემცველობის, ყინულის პირობების, მეტეოროლოგიური და წყალდიდობის კვლევის მონაცემები.მდინარის დინების სიდიდე გავლენას ახდენს ჰიდროელექტროსადგურის წყალსადენის განლაგებაზე.წყალდიდობის სიმძიმის შეუფასებლობა გამოიწვევს კაშხლის დაზიანებას;მდინარის მიერ გადატანილი ნალექი უარეს შემთხვევაში სწრაფად ავსებს წყალსაცავს.მაგალითად, შემოსასვლელი არხი გამოიწვევს არხის შლამს, ხოლო მსხვილმარცვლოვანი ნალექი გაივლის ტურბინაში და გამოიწვევს ტურბინის ცვეთას.ამიტომ ჰესების მშენებლობას უნდა ჰქონდეს საკმარისი ჰიდროლოგიური მონაცემები.
ამიტომ, სანამ ჰიდროელექტროსადგურის აშენებას გადავწყვეტთ, ჯერ უნდა გამოვიკვლიოთ ენერგომომარაგების ზონაში ეკონომიკური განვითარების მიმართულება და ელექტროენერგიაზე სამომავლო მოთხოვნა.ამავდროულად, შეაფასეთ სხვა ენერგო წყაროების მდგომარეობა განვითარების ზონაში.მხოლოდ ზემოაღნიშნული სიტუაციის კვლევისა და ანალიზის შემდეგ შეგვიძლია გადავწყვიტოთ, საჭიროა თუ არა ჰიდროელექტროსადგურის აშენება და რა მასშტაბის უნდა იყოს.
ზოგადად, ჰიდროენერგეტიკული კვლევის სამუშაოების მიზანია ჰიდროელექტროსადგურების დაპროექტებისა და მშენებლობისთვის აუცილებელი ზუსტი და სანდო ძირითადი ინფორმაციის მიწოდება.
5. საიტის შერჩევის ზოგადი პირობები
საიტის არჩევის ზოგადი პირობები შეიძლება აიხსნას შემდეგი ოთხი ასპექტიდან:
(1) შერჩეულ ობიექტს უნდა შეეძლოს წყლის ენერგიის გამოყენება ყველაზე ეკონომიურად და შეესაბამებოდეს ხარჯების დაზოგვის პრინციპს, ანუ ელექტროსადგურის დასრულების შემდეგ დაიხარჯება მინიმალური თანხა და გამოიმუშავებს ყველაზე მეტი ელექტროენერგია. .როგორც წესი, მისი გაზომვა შესაძლებელია ელექტროენერგიის გამომუშავების წლიური შემოსავლისა და სადგურის მშენებლობაში ინვესტიციების შეფასებით, რათა დადგინდეს, რამდენ ხანში შეიძლება ჩადებული კაპიტალის აღდგენა.თუმცა, სხვადასხვა ადგილას ჰიდროლოგიური და ტოპოგრაფიული პირობები განსხვავებულია და ელექტროენერგიის საჭიროებაც განსხვავებულია, ამიტომ მშენებლობის ღირებულება და ინვესტიცია არ უნდა შემოიფარგლოს გარკვეული ღირებულებებით.
(2) შერჩეული უბნის ტოპოგრაფიული, გეოლოგიური და ჰიდროლოგიური პირობები უნდა იყოს შედარებით მაღალი და უნდა არსებობდეს შესაძლებლობები პროექტირებასა და მშენებლობაში.მცირე ჰიდროელექტროსადგურების მშენებლობაში სამშენებლო მასალების გამოყენება მაქსიმალურად უნდა იყოს „ადგილობრივი მასალების“ პრინციპის შესაბამისად.
(3) შერჩეული ადგილი უნდა იყოს მაქსიმალურად ახლოს ელექტროენერგიის მიწოდებასთან და გადამამუშავებელ ზონასთან, რათა შემცირდეს ელექტროგადამცემი მოწყობილობების ინვესტიცია და ენერგიის დაკარგვა.
(4) ადგილის შერჩევისას მაქსიმალურად უნდა იქნას გამოყენებული არსებული ჰიდრავლიკური კონსტრუქციები.მაგალითად, წყლის წვეთი შეიძლება გამოყენებულ იქნას საირიგაციო არხში ჰიდროელექტროსადგურის ასაშენებლად, ან ჰიდროელექტროსადგურის აშენება სარწყავი წყალსაცავის გვერდით, რათა გამოიმუშავოს ელექტროენერგია სარწყავი ნაკადიდან და ა.შ.იმის გამო, რომ ამ ჰესებს შეუძლიათ დააკმაყოფილონ ელექტროენერგიის გამომუშავების პრინციპი, როცა წყალია, მათი ეკონომიკური მნიშვნელობა უფრო აშკარაა.