Дүние жүзінде су электр станциялары дүние жүзіндегі электр энергиясының шамамен 24 пайызын өндіреді және 1 миллиардтан астам адамды электр энергиясымен қамтамасыз етеді.Әлемдегі су электр станциялары жалпы алғанда 675 000 мегаватт өндіреді, бұл 3,6 миллиард баррель мұнайдың энергетикалық баламасы, деп хабарлайды Ұлттық жаңартылатын энергия көздері зертханасы.Америка Құрама Штаттарында 2000-нан астам су электр станциялары жұмыс істейді, бұл гидроэнергетиканы елдегі ең ірі жаңартылатын энергия көзі етеді.
Бұл мақалада біз құлаған судың энергияны қалай жасайтынын қарастырамыз және гидроэнергетика үшін маңызды су ағынын жасайтын гидрологиялық цикл туралы білеміз.Сіз сондай-ақ күнделікті өміріңізге әсер етуі мүмкін гидроэнергетиканың бірегей қолданбасын көре аласыз.
Өзеннің ағып жатқанын көргенде, оның күшін елестету қиын.Егер сіз ақ суда рафтингпен айналысқан болсаңыз, онда сіз өзеннің күшінің кішкене бөлігін сезіндіңіз.Ақ су ағындары өзен ретінде құрылады, судың көп мөлшерін төмен қарай ағызады, тар өткел арқылы бөгет жасайды.Өзен осы саңылау арқылы ығысқан сайын оның ағысы тездей түседі.Су тасқыны - орасан зор су көлемінің қаншалықты күшке ие болуының тағы бір мысалы.
Су электр станциялары судың энергиясын пайдаланады және оны электр энергиясына айналдыру үшін қарапайым механиканы пайдаланады.Су электр станциялары шын мәнінде өте қарапайым тұжырымдамаға негізделген - бөгет арқылы ағып жатқан су турбинаны айналдырады, ол генераторды айналдырады.
Кәдімгі су электр станциясының негізгі компоненттері:
Бөгет – Су электр станцияларының көпшілігі суды ұстап тұратын бөгетке сүйеніп, үлкен су қоймасын жасайды.Көбінесе бұл су қоймасы Вашингтон штатындағы Гранд Кули бөгетіндегі Рузвельт көлі сияқты рекреациялық көл ретінде пайдаланылады.
Қабылдау – бөгеттегі қақпалар ашылып, гравитация суды турбинаға апаратын құбыр арқылы тартады.Бұл құбыр арқылы өтетін су қысымды арттырады.
Турбина – су оның үстіндегі генераторға білік арқылы бекітілген турбинаның үлкен қалақтарына соғылып, айналады.Су электр станцияларына арналған турбинаның ең көп таралған түрі - Фрэнсис турбинасы, ол қисық қалақтары бар үлкен дискіге ұқсайды.Су және энергетикалық білім беру қорының (FWEE) мәліметтері бойынша турбинаның салмағы 172 тоннаға жетеді және минутына 90 айналым (айн/мин) жылдамдықпен айнала алады.
Генераторлар – Турбина қалақтары айналғанда, генератор ішіндегі магниттер қатары да айналады.Алып магниттер мыс катушкаларының жанынан айналады, электрондарды жылжыту арқылы айнымалы ток (AC) шығарады.(Генератор қалай жұмыс істейтіні туралы қосымша ақпаратты кейінірек білесіз.)
Трансформатор – электр станциясының ішіндегі трансформатор айнымалы токты қабылдайды және оны жоғары вольтты токқа түрлендіреді.
Электр желілері – Әрбір электр станциясынан төрт сым шығады: қуаттың үш фазасы бір уақытта өндіріледі және үшеуіне ортақ бейтарап немесе жер.(Электр желісін беру туралы көбірек білу үшін электр қуатын тарату торлары қалай жұмыс істейтінін оқыңыз.)
Ағын - Пайдаланылған су құбырлар арқылы тасымалданады, олар құйрықты жолдар деп аталады және өзеннің төменгі ағысына қайта түседі.
Су қоймасындағы су жинақталған энергия болып саналады.Қақпалар ашылғанда, шатыр арқылы ағып жатқан су қозғалыста болғандықтан кинетикалық энергияға айналады.Өндірілген электр энергиясының мөлшері бірнеше факторлармен анықталады.Бұл факторлардың екеуі - су ағынының көлемі және гидравликалық бастың мөлшері.Басы су беті мен турбиналар арасындағы қашықтықты білдіреді.Басы мен ағыны ұлғайған сайын, өндірілетін электр энергиясы да өседі.Басы әдетте су қоймасындағы судың мөлшеріне байланысты.
Су электр станциясының тағы бір түрі бар, ол сорғылық қондырғы деп аталады.Кәдімгі су электр станциясында резервуардағы су станса арқылы ағып, шығады және ағынмен төмендейді.Сорғылық қондырғыда екі резервуар бар:
Жоғарғы су қоймасы – кәдімгі су электр станциясы сияқты бөгет су қоймасын жасайды.Бұл су қоймасындағы су су электр станциясы арқылы ағып, электр энергиясын жасайды.
Төменгі су қоймасы – Су электр станциясынан шыққан су өзенге қайта түсіп, төмен қарай ағып кетпей, төменгі су қоймасына құйылады.
Қайтымды турбинаның көмегімен зауыт суды жоғарғы резервуарға қайта айдай алады.Бұл жұмыс көп емес сағаттарда жасалады.Негізінде екінші резервуар жоғарғы су қоймасын толтырады.Суды жоғарғы су қоймасына қайта айдау арқылы зауытта тұтынудың ең жоғары кезеңінде электр энергиясын өндіру үшін көбірек су бар.
Генератор
Су электр станциясының жүрегі – генератор.Су электр станцияларының көпшілігінде осы генераторлардың бірнешеуі бар.
Генератор, сіз болжағандай, электр энергиясын шығарады.Осы жолмен электр энергиясын өндірудің негізгі процесі сым катушкаларының ішіндегі магниттер сериясын айналдыру болып табылады.Бұл процесс электр тогын тудыратын электрондарды жылжытады.
Гувер бөгетінде барлығы 17 генератор бар, олардың әрқайсысы 133 мегаватқа дейін қуат өндіре алады.Гувер бөгеті су электр станциясының жалпы қуаты 2074 мегаватт.Әрбір генератор белгілі бір негізгі бөліктерден тұрады:
Білік
Қоздырғыш
Ротор
Статор
Турбина айналу кезінде қоздырғыш роторға электр тогын жібереді.Ротор - статор деп аталатын мыс сымның тығыз оралған катушкасының ішінде айналатын үлкен электромагниттердің сериясы.Катушкалар мен магниттер арасындағы магнит өрісі электр тогын тудырады.
Гувер бөгетінде 16500 ампер ток генератордан трансформаторға ауысады, онда ток берілмес бұрын 230 000 амперге дейін артады.
Гидроэлектрстанциялар табиғи, үздіксіз процестің артықшылығын пайдаланады - жаңбыр жауып, өзендердің көтерілуіне әкелетін процесс.Күн сайын біздің планета атмосфера арқылы судың аз мөлшерін жоғалтады, өйткені ультракүлгін сәулелер су молекулаларын ыдыратады.Бірақ сонымен бірге жанартау әрекеті арқылы Жердің ішкі бөлігінен жаңа су шығарылады.Жасалған су мөлшері мен жоғалған су мөлшері шамамен бірдей.
Кез келген уақытта дүние жүзіндегі судың жалпы көлемі әр түрлі формада болады.Ол мұхиттардағы, өзендердегі және жаңбырдағы сияқты сұйық болуы мүмкін;мұздықтардағы сияқты қатты;немесе ауадағы көзге көрінбейтін су буындағы сияқты газ тәрізді.Су жел ағындары арқылы планетаның айналасында қозғалғанда күйін өзгертеді.Жел ағындары күннің қыздыру белсенділігінен туындайды.Ауа-ток циклдері планетаның басқа аймақтарына қарағанда экваторда күннің көбірек жарқырауы арқылы жасалады.
Ауа-ток циклдері Жердегі сумен жабдықтауды гидрологиялық цикл деп аталатын өзіндік цикл арқылы жүргізеді.Күн сұйық суды қыздырған кезде су ауада буға айналады.Күн ауаны қыздырып, атмосферада ауаның көтерілуіне әкеледі.Ауа жоғарырақ суық, сондықтан су буы көтерілген сайын ол салқындап, тамшыларға айналады.Бір аймақта жеткілікті мөлшерде тамшылар жиналған кезде, тамшылар жауын-шашын ретінде Жерге қайта түсу үшін жеткілікті ауыр болуы мүмкін.
Гидрологиялық цикл су электр станциялары үшін маңызды, өйткені олар су ағынына байланысты.Зауыттың жанында жаңбыр жеткіліксіз болса, су жоғары ағысқа жиналмайды.Ағысқа су жиналмаса, су электр станциясы арқылы азырақ ағып, аз электр энергиясы өндіріледі.
Жіберу уақыты: 07 шілде 2021 ж
