La nivel mondial, hidrocentralele produc aproximativ 24% din electricitatea mondială și furnizează energie a peste 1 miliard de oameni.Hidrocentralele din lume produc un total combinat de 675.000 de megawați, echivalentul energetic a 3,6 miliarde de barili de petrol, potrivit Laboratorului Național de Energie Regenerabilă.Există peste 2.000 de hidrocentrale care funcționează în Statele Unite, ceea ce face ca hidrocentralele să fie cea mai mare sursă de energie regenerabilă a țării.
În acest articol, vom arunca o privire asupra modului în care apa care cade creează energie și vom afla despre ciclul hidrologic care creează fluxul de apă esențial pentru hidroenergie.Veți obține, de asemenea, o privire la o aplicație unică a hidroenergiei care vă poate afecta viața de zi cu zi.
Când privești un râu trecând, este greu să-ți imaginezi forța pe care o poartă.Dacă ați făcut vreodată rafting, atunci ați simțit o mică parte din puterea râului.Rapidurile cu apă albă sunt create ca un râu, transportând o cantitate mare de apă în jos, blocaje printr-un pasaj îngust.Pe măsură ce râul este forțat să treacă prin această deschidere, curgerea lui se accelerează.Inundațiile sunt un alt exemplu de forță pe care o poate avea un volum uriaș de apă.
Hidrocentralele valorifică energia apei și folosesc o mecanică simplă pentru a transforma acea energie în electricitate.Hidrocentralele se bazează de fapt pe un concept destul de simplu - apa care curge printr-un baraj transformă o turbină, care transformă un generator.
Iată componentele de bază ale unei hidrocentrale convenționale:
Baraj – Majoritatea hidrocentralelor se bazează pe un baraj care reține apa, creând un rezervor mare.Adesea, acest rezervor este folosit ca lac de agrement, cum ar fi Lacul Roosevelt la Barajul Grand Coulee din statul Washington.
Admisia – Porțile de pe baraj se deschid și gravitația trage apa prin conducta, o conductă care duce la turbină.Apa acumulează presiune pe măsură ce curge prin această conductă.
Turbină – Apa lovește și întoarce palele mari ale unei turbine, care este atașată la un generator deasupra acesteia prin intermediul unui arbore.Cel mai comun tip de turbină pentru hidrocentrale este Turbina Francis, care arată ca un disc mare cu palete curbate.O turbină poate cântări până la 172 de tone și poate să se rotească cu o viteză de 90 de rotații pe minut (rpm), potrivit Fundației pentru Educație pentru Apă și Energie (FWEE).
Generatoare – Pe măsură ce palele turbinei se rotesc, la fel se întâmplă și o serie de magneți în interiorul generatorului.Magneții giganți se rotesc pe lângă bobinele de cupru, producând curent alternativ (AC) prin mișcarea electronilor.(Veți afla mai multe despre cum funcționează generatorul mai târziu.)
Transformator - Transformatorul din interiorul centralei preia AC și îl convertește în curent de tensiune mai mare.
Linii electrice – Din fiecare centrală electrică provin patru fire: cele trei faze de putere sunt produse simultan plus un neutru sau masă comun tuturor celor trei.(Citiți Cum funcționează rețelele de distribuție a energiei electrice pentru a afla mai multe despre transportul pe liniile electrice.)
Debitul - Apa uzată este transportată prin conducte, numite conducte de scurgere, și reintră în râu în aval.
Apa din rezervor este considerată energie stocată.Când porțile se deschid, apa care curge prin forța devine energie cinetică deoarece este în mișcare.Cantitatea de energie electrică care este generată este determinată de mai mulți factori.Doi dintre acești factori sunt volumul debitului de apă și cantitatea de înălțime hidraulică.Capul se referă la distanța dintre suprafața apei și turbine.Pe măsură ce înălțimea și debitul cresc, crește și electricitatea generată.Capul depinde de obicei de cantitatea de apă din rezervor.
Există un alt tip de hidrocentrală, numită centrală cu pompare.Într-o hidrocentrală convențională, apa din rezervor curge prin centrală, iese și este dusă în aval.O instalație de stocare prin pompare are două rezervoare:
Rezervor superior – La fel ca o hidrocentrală convențională, un baraj creează un rezervor.Apa din acest rezervor curge prin hidrocentrala pentru a crea electricitate.
Rezervor inferior – Apa care iese din hidrocentrală se varsă într-un rezervor inferior, mai degrabă decât să intre din nou în râu și să curgă în aval.
Folosind o turbină reversibilă, planta poate pompa apa înapoi în rezervorul superior.Acest lucru se face în orele de vârf.În esență, al doilea rezervor umple rezervorul superior.Pompând apă înapoi în rezervorul superior, centrala are mai multă apă pentru a genera energie electrică în perioadele de consum maxim.
Generatorul
Inima hidrocentralei este generatorul.Majoritatea hidrocentralelor au mai multe dintre aceste generatoare.
Generatorul, după cum probabil ați ghicit, generează electricitate.Procesul de bază de generare a energiei electrice în acest mod este de a roti o serie de magneți în interiorul bobinelor de sârmă.Acest proces mișcă electronii, care produce curent electric.
Barajul Hoover are un total de 17 generatoare, fiecare dintre acestea putând genera până la 133 de megawați.Capacitatea totală a hidrocentralei Barajului Hoover este de 2.074 megawați.Fiecare generator este format din anumite părți de bază:
Arbore
Excitator
Rotor
stator
Pe măsură ce turbina se rotește, excitatorul trimite un curent electric către rotor.Rotorul este o serie de electromagneți mari care se rotesc în interiorul unei bobine strânse de sârmă de cupru, numită stator.Câmpul magnetic dintre bobină și magneți creează un curent electric.
În barajul Hoover, un curent de 16.500 de amperi trece de la generator la transformator, unde curentul crește până la 230.000 de amperi înainte de a fi transmis.
Hidrocentralele profită de un proces natural, continuu - procesul care face ca ploaia să cadă și să crească râurile.În fiecare zi, planeta noastră pierde o cantitate mică de apă prin atmosferă, deoarece razele ultraviolete despart moleculele de apă.Dar, în același timp, apă nouă este emisă din partea interioară a Pământului prin activitatea vulcanică.Cantitatea de apă creată și cantitatea de apă pierdută este aproximativ aceeași.
În orice moment, volumul total de apă al lumii este sub mai multe forme diferite.Poate fi lichid, ca în oceane, râuri și ploaie;solid, ca în ghețari;sau gazos, ca în vaporii de apă invizibili din aer.Apa își schimbă starea pe măsură ce este mișcată în jurul planetei de curenții vântului.Curenții vântului sunt generați de activitatea de încălzire a soarelui.Ciclurile de curent de aer sunt create de soarele care strălucește mai mult pe ecuator decât pe alte zone ale planetei.
Ciclurile de curent de aer conduc aprovizionarea cu apă a Pământului printr-un ciclu propriu, numit ciclu hidrologic.Pe măsură ce soarele încălzește apa lichidă, apa se evaporă în vapori în aer.Soarele încălzește aerul, ceea ce face ca aerul să se ridice în atmosferă.Aerul este mai rece mai sus, așa că pe măsură ce vaporii de apă se ridică, se răcesc, condensându-se în picături.Când se acumulează suficiente picături într-o zonă, picăturile pot deveni suficient de grele pentru a cădea înapoi pe Pământ sub formă de precipitații.
Ciclul hidrologic este important pentru hidrocentrale deoarece depind de debitul apei.Dacă în apropierea plantei lipsește ploaia, apa nu se va colecta în amonte.Fără că apa nu se colectează în amonte, mai puțină apă curge prin hidrocentrala și se generează mai puțină energie electrică.
Ora postării: Iul-07-2021
