Hidroelektrik, doğal nehirlerin su enerjisini insanların kullanması için elektriğe dönüştürmektir.Güneş enerjisi, nehirlerdeki su gücü ve hava akımıyla üretilen rüzgar enerjisi gibi elektrik üretiminde kullanılan çeşitli enerji kaynakları vardır.Hidroelektrik kullanarak hidroelektrik üretiminin maliyeti ucuzdur ve hidroelektrik santrallerinin inşası da diğer su koruma projeleriyle birleştirilebilir.Ülkemiz hidroelektrik kaynakları açısından çok zengin ve şartlar da çok iyi.Hidroelektrik, ülke ekonomisinin inşasında önemli bir rol oynamaktadır.
Bir nehrin memba su seviyesi, mansap su seviyesinden daha yüksektir.Nehrin su seviyesindeki farklılık nedeniyle su enerjisi üretilir.Bu enerjiye potansiyel enerji veya potansiyel enerji denir.Nehir suyunun yüksekliği arasındaki farka damla denir, aynı zamanda su seviyesi farkı veya su yüksekliği olarak da adlandırılır.Bu düşüş, hidrolik gücün oluşumu için temel bir koşuldur.Ayrıca hidrolik gücün büyüklüğü, damla kadar önemli olan bir diğer temel koşul olan nehirdeki su akışının büyüklüğüne de bağlıdır.Hem düşüş hem de akış, hidrolik gücü doğrudan etkiler;damlanın su hacmi ne kadar büyük olursa, hidrolik güç o kadar büyük olur;damla ve su hacmi nispeten küçükse, hidroelektrik santralinin çıktısı daha küçük olacaktır.
Düşüş genellikle metre cinsinden ifade edilir.Gradyan, damla konsantrasyonunun derecesini gösterebilen damla ve mesafe oranıdır.Damla daha yoğundur ve hidrolik gücün kullanımı daha uygundur.Bir hidroelektrik santrali tarafından kullanılan damla, hidroelektrik santralinin akış yukarı su yüzeyi ile türbinden geçtikten sonra akış aşağı su yüzeyi arasındaki farktır.
Akış, bir nehirde birim zamanda akan su miktarıdır ve bir saniyede metreküp olarak ifade edilir.Bir metreküp su bir tondur.Bir nehrin akışı herhangi bir zamanda değişir, bu nedenle akış hakkında konuştuğumuzda, aktığı belirli yerin zamanını açıklamalıyız.Akış zamanla çok önemli ölçüde değişir.Ülkemizdeki akarsular genellikle yağışlı mevsimde yaz ve sonbaharda büyük, kış ve ilkbaharda ise nispeten küçüktür.Genel olarak, nehrin akışı membada nispeten küçüktür;kollar birleştiğinden, aşağı akış kademeli olarak artar.Bu nedenle, yukarı akıştaki düşüş yoğun olmasına rağmen akış küçüktür;mansap akışı büyüktür, ancak düşüş nispeten dağınıktır.Bu nedenle, nehrin orta kesimlerinde hidrolik güç kullanmak genellikle en ekonomik olanıdır.
Bir hidroelektrik santral tarafından kullanılan düşüş ve akış bilindiğinde, çıkışı aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:
N= GQH
Formülde, kilovat cinsinden N-çıktı, güç olarak da adlandırılabilir;
Saniyede metreküp cinsinden Q–akış;
H - metre cinsinden düşüş;
G = 9.8 , yerçekimi ivmesidir, birim: Newton/kg
Yukarıdaki formüle göre teorik güç, herhangi bir kayıp düşülmeden hesaplanır.Aslında, hidroelektrik üretimi sürecinde türbinler, iletim ekipmanları, jeneratörler vb. kaçınılmaz güç kayıplarına sahiptir.Bu nedenle teorik güç iskonto edilmelidir, yani kullanabileceğimiz gerçek güç, verimlilik katsayısı ile çarpılmalıdır (sembol: K).
Hidroelektrik santralinde jeneratörün tasarlanan gücüne anma gücü, gerçek güce ise gerçek güç denir.Enerji dönüşümü sürecinde, enerjinin bir kısmını kaybetmek kaçınılmazdır.Hidroelektrik üretim sürecinde, esas olarak türbin ve jeneratör kayıpları vardır (boru hatlarında da kayıplar vardır).Kırsal mikro hidroelektrik santralindeki çeşitli kayıplar, toplam teorik gücün yaklaşık %40-50'sini oluşturur, bu nedenle hidroelektrik santralinin çıktısı aslında teorik gücün yalnızca %50-60'ını kullanabilir, yani verimlilik yaklaşık olarak 0,5-0,60 (türbin verimi 0,70-0,85, jeneratörlerin verimi 0,85 ila 0,90 ve boru hatlarının ve iletim ekipmanlarının verimliliği 0,80 ila 0,85).Bu nedenle hidroelektrik santralinin gerçek gücü (çıktısı) aşağıdaki gibi hesaplanabilir:
K–hidroelektrik santralinin verimliliği, (0.5～0.6), mikro hidroelektrik santralinin kaba hesaplamasında kullanılır;bu değer şu şekilde basitleştirilebilir:
N=(0.5～0.6)QHG Gerçek güç=verimlilik×akış×düşme×9.8
Hidroelektrik kullanımı, su türbini adı verilen bir makineyi hareket ettirmek için su gücünü kullanmaktır.Örneğin ülkemizdeki antik su çarkı çok basit bir su türbinidir.Halihazırda kullanılan çeşitli hidrolik türbinler, daha verimli dönebilmeleri ve su enerjisini mekanik enerjiye dönüştürebilmeleri için çeşitli özel hidrolik koşullara uyarlanmıştır.Başka bir tür makine olan jeneratör, türbine bağlanır, böylece jeneratörün rotoru elektrik üretmek için türbinle birlikte döner.Jeneratör iki kısma ayrılabilir: türbin ile dönen kısım ve jeneratörün sabit kısmı.Türbine bağlı olan ve dönen kısma jeneratörün rotoru denir ve rotorun çevresinde çok sayıda manyetik kutup bulunur;rotorun etrafındaki daire, jeneratörün stator adı verilen sabit kısmıdır ve stator birçok bakır bobinle sarılmıştır.Rotorun birçok manyetik kutbu, statorun bakır bobinlerinin ortasında döndüğünde, bakır teller üzerinde bir akım üretilir ve jeneratör mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür.
Santralin ürettiği elektrik enerjisi, çeşitli elektrikli ekipmanlarla mekanik enerjiye (elektrik motoru veya motor), ışık enerjisine (elektrik lambası), termal enerjiye (elektrikli fırın) vb. dönüştürülür.
hidroelektrik santralinin bileşimi
Bir hidroelektrik santralinin bileşimi şunları içerir: hidrolik yapılar, mekanik ekipman ve elektrikli ekipman.
(1) Hidrolik yapılar
Bentler (barajlar), giriş kapıları, kanallar (veya tüneller), basınçlı ön tanklar (veya düzenleyici tanklar), basınçlı borular, santraller ve kuyruk rayları vb.
Nehir suyunu bloke etmek ve bir rezervuar oluşturmak için su yüzeyini yükseltmek için nehirde bir bent (baraj) inşa edilir.Bu şekilde, bent (baraj) üzerindeki rezervuarın su yüzeyi ile barajın altındaki nehrin su yüzeyi arasında konsantre bir damla oluşur ve daha sonra su, su boruları kullanılarak hidroelektrik santraline verilir. veya tüneller.Nispeten sarp nehirlerde, derivasyon kanallarının kullanımı da bir düşüş oluşturabilir.Örneğin: Genel olarak, doğal bir nehrin kilometre başına düşüşü 10 metredir.Nehrin bu bölümünün üst ucunda nehir suyunu vermek için bir kanal açılırsa, kanal nehir boyunca kazılacak ve kanalın eğimi daha düz olacaktır.Kanaldaki düşüş kilometre başına yapılırsa Sadece 1 metre düştü yani kanalda su 5 kilometre aktı ve su yüzeyi sadece 5 metre düştü, su doğal kanalda 5 kilometre gittikten sonra 50 metre düştü .Bu sırada kanaldan gelen su, nehir yoluyla bir su borusu veya tünel ile santrale geri götürülür ve elektrik üretmek için kullanılabilecek 45 metrelik konsantre bir damla vardır.şekil 2
Konsantre damlalı bir hidroelektrik santrali oluşturmak için derivasyon kanallarının, tünellerin veya su borularının (plastik borular, çelik borular, beton borular vb.) kullanılmasına, hidroelektrik santrallerinin tipik bir yerleşimi olan derivasyon kanallı hidroelektrik santrali denir. .
(2) Mekanik ve elektrikli ekipman
Hidroelektrik santrali, yukarıda belirtilen hidrolik işlere (su bentleri, kanallar, ön avlular, basınçlı borular, atölyeler) ek olarak aşağıdaki ekipmanlara da ihtiyaç duyar:
(1) Mekanik ekipman
Türbinler, regülatörler, sürgülü vanalar, iletim ekipmanları ve üretim yapmayan ekipmanlar bulunmaktadır.
(2) Elektrikli ekipman
Jeneratörler, dağıtım kontrol panoları, trafolar ve iletim hatları bulunmaktadır.
Ancak tüm küçük hidroelektrik santralleri yukarıda belirtilen hidrolik yapılara ve mekanik ve elektrikli donanıma sahip değildir.Alçak düşü hidroelektrik santralinde su yüksekliği 6 metreden az ise, genellikle su kılavuz kanalı ve açık kanal su kanalı kullanılır ve basınçlı ön havuz ve basınçlı su borusu yoktur.Küçük güç kaynağı aralığına ve kısa iletim mesafesine sahip güç istasyonları için, doğrudan güç iletimi benimsenmiştir ve transformatöre gerek yoktur.Rezervuarlı hidroelektrik santrallerin baraj inşa etmesine gerek yoktur.Derin su alma, baraj iç boru (veya tünel) ve dolusavak kullanımı, bentler, su alma kapıları, kanallar ve basınçlı ön havuzlar gibi hidrolik yapılara olan ihtiyacı ortadan kaldırır.
Bir hidroelektrik santrali inşa etmek için öncelikle dikkatli bir etüt ve tasarım çalışması yapılmalıdır.Tasarım çalışmasında üç tasarım aşaması vardır: ön tasarım, teknik tasarım ve inşaat detaylandırma.Tasarım çalışmasında iyi bir iş çıkarmak için öncelikle kapsamlı bir araştırma çalışması yapmak, yani yerel doğal ve ekonomik koşulları – yani topografya, jeoloji, hidroloji, sermaye vb. – tam olarak anlamak gerekir.Tasarımın doğruluğu ve güvenilirliği ancak bu durumlara hakim olduktan ve bunları analiz ettikten sonra garanti edilebilir.
Küçük hidroelektrik santrallerinin bileşenleri, hidroelektrik istasyonunun tipine bağlı olarak çeşitli biçimlere sahiptir.
3. Topografik Araştırma
Topografik etüt çalışmasının kalitesi, mühendislik düzeni ve mühendislik miktarının tahmini üzerinde büyük bir etkiye sahiptir.
Jeolojik keşif (jeolojik koşulların anlaşılması), havzanın ve nehir boyunca jeoloji hakkında genel anlayış ve araştırmaya ek olarak, makine dairesinin temelinin sağlam olup olmadığını anlamak da gereklidir, bu da gücün güvenliğini doğrudan etkiler. istasyonun kendisi.Belirli bir rezervuar hacmine sahip baraj bir kez yok edildiğinde, sadece hidroelektrik santralinin kendisine zarar vermekle kalmayacak, aynı zamanda mansap yönünde büyük can ve mal kayıplarına da neden olacaktır.
4. Hidrolojik test
Hidroelektrik santraller için en önemli hidrolojik veriler nehir suyu seviyesi kayıtları, akış, tortu içeriği, buzlanma koşulları, meteorolojik veriler ve taşkın araştırması verileridir.Nehir akışının boyutu, hidroelektrik santralinin dolusavak yerleşimini etkiler.Selin şiddetinin hafife alınması barajın zarar görmesine neden olacaktır;nehir tarafından taşınan tortu, en kötü durumda rezervuarı hızla doldurabilir.Örneğin, içeri akış kanalı kanalın çamurlaşmasına neden olacak ve iri taneli tortu, türbinden geçerek türbinin aşınmasına neden olacaktır.Bu nedenle hidroelektrik santrallerin inşası yeterli hidrolojik verilere sahip olmalıdır.
Bu nedenle, bir hidroelektrik santrali kurmaya karar vermeden önce, öncelikle elektrik arzı alanındaki ekonomik gelişmenin yönünü ve gelecekteki elektrik talebini araştırmalıyız.Aynı zamanda, geliştirme alanındaki diğer güç kaynaklarının durumunu tahmin edin.Ancak yukarıdaki durumun araştırılması ve analizinden sonra hidroelektrik santralinin inşa edilmesi gerekip gerekmediğine ve ölçeğin ne kadar büyük olması gerektiğine karar verebiliriz.
Genel olarak hidroelektrik etüt çalışmasının amacı, hidroelektrik santrallerin tasarımı ve inşası için gerekli olan doğru ve güvenilir temel bilgileri sağlamaktır.
5. Yer seçimi için genel koşullar
Bir yer seçimi için genel koşullar aşağıdaki dört açıdan açıklanabilir:
(1) Seçilen saha, su enerjisini en ekonomik şekilde kullanabilmeli ve maliyet tasarrufu yani santral tamamlandıktan sonra en az para harcanıp en fazla elektrik üretimi ilkesine uygun olmalıdır. .Genellikle, yatırılan sermayenin ne kadar sürede geri kazanılabileceğini görmek için yıllık elektrik üretim geliri ve istasyonun inşasına yapılan yatırımın tahmin edilmesiyle ölçülebilir.Ancak hidrolojik ve topoğrafik koşullar farklı yerlerde farklıdır ve elektrik ihtiyaçları da farklıdır, bu nedenle inşaat maliyeti ve yatırımı belirli değerlerle sınırlandırılmamalıdır.
(2) Seçilen sahanın topografik, jeolojik ve hidrolojik koşulları nispeten üstün olmalı, tasarım ve yapımda olanaklar olmalıdır.Küçük hidroelektrik santrallerin yapımında yapı malzemelerinin kullanımı mümkün olduğunca “yerli malzeme” ilkesine uygun olmalıdır.
(3) Güç aktarım ekipmanı yatırımını ve güç kaybını azaltmak için seçilen yerin güç kaynağına ve işleme alanına mümkün olduğunca yakın olması gerekir.
(4) Yer seçimi yapılırken mümkün olduğunca mevcut hidrolik yapılar kullanılmalıdır.Örneğin, su damlası, bir sulama kanalında bir hidroelektrik santrali inşa etmek için kullanılabilir veya sulama akışından elektrik üretmek için bir sulama rezervuarının yanına bir hidroelektrik santrali inşa edilebilir, vb.Bu hidroelektrik santraller, su varken elektrik üretme prensibini karşılayabildiğinden, ekonomik önemi daha açıktır.
Gönderim zamanı: 19-2022 Mayıs
