Како функционише хидроелектрична енергија

Иако хидроелектрана брзо нестаје, обновљиви извори енергије попут сунца и ветра брзо сустижу заостатак, а они и даље чине највећи део светске електричне енергије.

Хидроелектрана је била толико распрострањена у 20. веку да је добила надимак „бели угаљ“ због своје снаге и изобиља.

Првобитни и најосновнији начин производње енергије била је хидроелектрана.

Једноставно речено, хидроелектрана је стварање енергије из падајуће или покретне воде. На рекама се граде бране за производњу електричне енергије.

Турбине се затим окрећу непрекидним протоком воде.

Најпопуларнији обновљива енергија извор почетком 21. века била је хидроелектрична енергија, која је 2019. чинила више од 18% укупног светског капацитета за производњу електричне енергије.

У „Како функционише хидроелектрична енергија“, погледаћемо принцип рада хидроелектричне енергије.

Преглед садржаја

Шта је хидроелектрична енергија?

Хидроелектрична енергија је еколошки прихватљива и обновљиви извор енергије који производи енергију коришћењем бране или структуре за скретање да би се променио природни ток реке или другог водног тела.

Хидроелектрична енергија, која се назива и хидроенергија, производи електрицитет од генератора који се покрећу турбине претворитиинг тхе потенцијална енергија падајућих или брзих вода у механичка енергија.

Предности хидроелектричне енергије

Ниједна врста производње енергије, према Геолошкој служби САД (УСГС), не нуди савршено решење, али хидроелектрана и даље може да понуди неколико предности.

Извор: Које су неке предности и мане хидроелектричне енергије? (Соларна веб локација)

1. Извор обновљиве енергије

Пошто користи воду на планети за производњу електричне енергије, хидроелектрична енергија се сматра обновљивим ресурсом.

Када сунце сија, вода на површини земље испарава, ствара облаке и на крају се враћа на планету као киша и снег.

Пошто га не можемо исцрпити, не бринемо се да ће његова цена расти као резултат оскудице.

Хидроелектране су стога направљене да трају. У другим ситуацијама, машинерија која је требало да траје 25 година и даље је у употреби након што је у њој користити двоструко дуже.

2. Извор чисте енергије

Један од многих „зелених“ и „чистих“ алтернативних извора енергије је хидроелектрична енергија. Производња хидроелектричне енергије не загађује животну средину.

Хидроелектрани не испуштају никакве штетне гасове или гасове стаклене баште у атмосферу док генеришу енергију.

Период када је загађење највеће је када се граде електране.

У поређењу са угљем, нафтом или природним гасом, оперативна хидроелектрана производи мање гасова стаклене баште, што смањује климатске промене, киселе кише и смог.

Пошто не ослобађа загађиваче ваздуха, хидроелектрана помаже да се побољша квалитет ваздуха који удишемо.

Поред тога, биљке не стварају никакве опасне нуспроизводе.

Данас, коришћење хидроенергије спречава ослобађање емисија стаклене баште које су еквивалентне преко 4.5 милиона барела нафте, што би убрзало стопу глобалног загревања.

3. Приступачан извор енергије

Упркос скупим почетним трошковима изградње, хидроелектрана је исплатив извор енергије.

Речна вода је неограничен ресурс на који не утичу флуктуације на тржишту.

На цену извора енергије заснованих на фосилним горивима, укључујући угаљ, нафту и природни гас, у великој мери утиче нестабилност тржишта, што може проузроковати њен нагли раст или пад.

Са просечним животним веком од 50 до 100 година, хидроелектрани су дугорочне инвестиције од којих могу имати користи многе генерације које долазе.

Они такође нуде далеко ниже оперативне трошкове и трошкове одржавања и могу се једноставно модификовати како би задовољили техничке захтеве данашњице.

4. Помаже удаљеним заједницама у развоју

Ови објекти обновљиве енергије не само да стварају радна места, већ и чисту енергију коју користе локално становништво и предузећа.

Удаљене области којима је потребна електрична енергија опслужују хидроелектране, које такође привлаче индустрију, трговину, транспорт и друге виталне развојне заједнице.

Све ове иницијативе помажу да се побољша локална економија, приступ здравственој заштити и образовању и општи квалитет живота становника.

ЕИА тврди да овај поуздан и прилагодљив извор напајања повећава привлачност заједнице за друге програмере.

5. Могућности за рекреацију

Пецање, вожња чамцем и пливање су све могуће рекреативне активности у језеру које се ствара иза бране.

Вода из језера се потенцијално може користити за наводњавање. Велике бране такође постају популарне дестинације за туристе.

Хидроелектране могу складиштити огромне количине воде за употребу по потреби и за наводњавање када су падавине оскудне.

Корисно је имати могућност складиштења воде јер смањује нашу подложност сушама и поплавама и штити нивое воде од исцрпљивања.

6. Повећајте вршну потражњу

УСГС хвали хидроелектрану због њеног брзог и поузданог капацитета да ради од нулте потражње до вршне производње.

Брже од било ког другог извора енергије, произвођачи могу да трансформишу ову врсту обновљиве енергије у електричну енергију и додају је у електричне мреже.

Хидроенергија је најбоља опција за прилагођавање променљивим потребама потрошача због ове карактеристике.

7. Нуди разноврсно енергетско решење

На пример, производња хидроелектрана повећава одрживост других обновљивих извора енергије као што су вода и соларна енергија.

Хидроелектрани су идеална допуна соларној и ветроенергетској енергији јер могу да варирају у зависности од климе.

Као резултат тога, хидроенергија има велики потенцијал у будућности са само обновљиви извори енергије.

Недостаци хидроелектричне енергије

Хидроелектране имају многе предности, али као и сваки извор енергије, морају се развијати и користити мудро како би се ризици и недостаци свели на минимум.

Док се неки од ових недостатака могу применити на практично било које енергетско постројење, проблеми са преусмеравањем воде су јединствени за хидроелектране.

Извор: 5 недостатака хидроелектричне енергије (ПМЦАОнлине)

1. Штета по животну средину

Поремећаји природног тока воде могу значајно утицати на животну средину и речни екосистем.

Када постоји недостатак хране или почетак сезоне парења, одређене врсте риба и друге дивље животиње обично мигрирају.

Изградња брана може блокирати њихове руте, заустављајући ток воде, што узрокује да станишта дуж река почну да нестају.

Ово чак може спречити животиње да стигну до воде, што би могло спречити репродукцију риба или изазвати смрт рибе.

Због бране воде, измењеног тока реке, изградње улица и постављања далековода, природни ефекти хидроенергије су повезани са прекидима у природи.

Иако је тешко проучавати овај процес и доносити судове на основу само једне компоненте, хидроелектране могу имати утицај на рибе и начин на који мигрирају.

Више улагања клијената повезано је са малтретирањем рибљих врста, што указује да се многи људи снажно осећају према овој теми.

2. Утицај изградње бране на животну средину

Иако је хидроенергија обновљив ресурс, производња челика и бетона потребних за изградњу брана може произвести емисије стаклене баште.

Не постоји много локација широм света које су погодне за изградњу биљака.

Поред тога, неке од ових локација су далеко од великих градова где се енергија може максимално искористити.

3. Високи почетни капитални трошкови

Изградња било које електране је тешка и скупа, али хидроелектранама је потребна брана да би се зауставио ток воде.

Као резултат тога, они су скупљи од постројења за фосилна горива упоредивих размера.

Због логистичких потешкоћа као што су географија, постављање темеља под воду и материјали неопходни за њихову изградњу, хидроелектране су изузетно скупе за изградњу.

Једина предност је што неће требати толико одржавања након што се заврши.

Да би повратила новац уложен у изградњу, хидроелектрана ће морати још дуго да ради.

4. Потенцијал за сукоб

Да би искористили воду, земље са обилним хидроелектранама често граде бране преко река.

Иако је ово дело за похвалу, може спречити природни ток воде из једног правца у други.

Да би се сместили људи који желе да граде бране у различитим регионима, вода која није потребна на једном месту се преусмерава на друго.

Али ако тамо постоји несташица воде, то може довести до рата, па је неопходно зауставити доток воде до брана.

5. Може изазвати сушу

Иако је хидроенергија најпоузданији обновљиви извор енергије, она се ослања на доступност воде у одређеном подручју.

Дакле, а суша може имати велики утицај на то колико добро хидроелектрана ради.

Укупни трошак енергије и струје израчунава се на основу доступности воде.

Сушни периоди могу имати велики утицај на способност људи да добију воду јер их спречавају да добију снагу која им је потребна.

А како се наша земаљска кугла и даље загрева због климатских промена, ово би се могло догодити чешће.

6. Ризик од поплава у нижим котама

Заједнице које живе низводно су у опасности од поплава када се бране подигну на вишим надморским висинама, што повећава вероватноћа да се из бране испусте снажне водене струје које узрокују поплаве.

Упркос снази конструкције брана, опасности и даље постоје. Тхе Неуспех бране Банкиао је највећа катастрофа бране у забележеној историји.

Брана је пукла због превеликих падавина које је донео тајфун. Као резултат тога, преминуло је 171,000 људи.

7. Емисија угљен-диоксида и метана

Велике количине угљен-диоксида и метана се ослобађају из резервоара хидроелектране.

Вегетација испод воде почиње да пропада и деградира на овим влажним местима у близини бране.

Поред тога, биљке емитују много угљеник и метан како умиру.

8. Геолошка оштећења

Изградњом брана великих размера могу настати озбиљне геолошке штете.

Зграда Хуверове бране у Сједињеним Државама, која је заискрила земљотреси и депресивна земљина површина у близини, представља одличан пример геолошке штете.

9. Ослањање на локалну хидрологију

Пошто хидроенергија зависи искључиво од протока воде, промене у животној средини могу утицати на то колико успешно ове бране генеришу електричну енергију.

На пример, брана хидроелектране може бити мање продуктивна него што се очекивало ако климатске промене смање проток воде на одређеним локацијама.

На пример, 66 одсто енергетских потреба Кеније задовољава хидроелектрана.

Кенија је дуго била под утицајем енергетских ограничења изазваних сушом, тврди се Интернатионал Риверс, група посвећена очувању светских река.

С друге стране, неке локације се сада суочавају са већом опасношћу од поплава као резултат климатских промена.

У овим ситуацијама, бране могу да обезбеде и контролу поплава и производњу обновљиве енергије.

Како функционише хидроелектрична енергија?

Како функционише хидроелектрична енергија

Извор: Како функционише хидроелектрана? Кратка историја и основна механика (ВИКА блог – ВИКА УСА)

За генерисање се користи брана или друга конструкција која мења природни ток реке или другог водног тела хидроенергија, често познат као хидроелектрана.

Да би произвела енергију, хидроенергија користи трајни, бескрајни циклус воде, који користи воду као гориво и не оставља отпадне производе.

Иако има много различитих врсте хидроелектрана, увек их покреће кинетичка енергија воде која се креће низводно.

Да би се ова кинетичка енергија претворила у електричну енергију, која се касније може користити за напајање зграда, предузећа и других установа, хидроенергија користи турбине и генераторе.

Хидроенергетски објекти се обично налазе на или близу извора воде јер користе воду за производњу енергије.

Количина енергије која се може извући из текуће воде зависи и од њене запремине и од промене надморске висине, или „главе“, између две тачке.

Количина снаге која се може произвести повећава се са протоком и главом.

На нивоу постројења, вода циркулише кроз цев, која се назива и цевовод, који ротира лопатице турбине, која врти генератор, који генерише енергију.

Овако функционише већина конвенционалних хидроелектрана — укључујући пумпне акумулације и системе за проточне воде.

Дијаграм хидроелектране

Шема хидроелектране

Компоненте хидроелектране

Главне компоненте хидроелектране су следеће.

  • Форебаи и Интаке Структура
  • Распон главе или усисни водови
  • Пенстоцк
  • Пренапонска комора
  • Хидрауличне турбине
  • Повер хоусе
  • Драфт цев и Таилраце

1. Форебаи и Интаке структуре

Предњи залив, као што му име каже, је већа водена површина испред улива. Када цевовод црпи воду директно из резервоара, резервоар служи као предњи део.

Извор: Хидроенергија – Грађевинарство (енергипедиа)

Сегмент канала испред турбина је проширен како би се створио предњи део када канал транспортује воду до турбина.

За напајање турбина водом, предњи део привремено складишти воду. Не може се дозволити да вода тече док улази у канал или резервоар.

За управљање приливом воде, дизалице се постављају на улазним капијама. Да би се спречило да отпад, дрвеће итд. не доспе у цевовод, корпи за смеће се постављају испред капија.

Поред тога, на располагању су грабуље за периодично чишћење корпи за смеће.

2. Глава Раце или усисни водови

Они транспортују воду из резервоара до турбина. У зависности од околности на локацији, може се изабрати отворени канал или цев под притиском (Пенстоцк).

Цев под притиском може бити проширени улазни пролаз у телу бране, дугачак челични или бетонски вод, или повремено тунел који пролази неколико километара између резервоара и електране.

Градијент цевовода под притиском је одређен условима локације и не прати контуре земље. Вода се креће брже у цевоводу за напајање него у отвореном каналу.

Брзина може варирати између 2.5 и 3 м/сец до висине главе од отприлике 60 метара.

Брзина може бити чак и већа за веће главе. Понекад је практично или исплативо користити отворени канал као примарни канал у потпуности или делимично.

Канал за главу се обично користи у системима са ниским напоном где су губици главе значајни. Може усмерити воду на цевоводе или турбине.

Отворени канал има предност што се може користити за навигацију или наводњавање.

3. Пенстоцк

Извор: Пенстоцк (Енергетско образовање)

Водоводне цеви делују као велике, нагнуте цеви које транспортују воду од резервоара или усисних структура до турбина.

Они раде под одређеном количином притиска, тако да нагло затварање или отварање капија цевовода може довести до воденог удара на цевоводима.

Дакле, осим чињенице да је цевовод као обична цев, они су направљени да издрже удар воденог чекића.

Да би се смањио овај притисак, доступни су пренапонски резервоари за дугачке цевоводе, а јаки зидови су доступни за кратке цевоводе.

Одводни стубови се производе од челика или армираног бетона. За сваку турбину се користи посебан цевовод ако је дужина мала.

Слично, ако је дужина велика, користи се један велики цевовод, који се на крају дели на гране.

4. Пренапонска комора

Пренапонска комора, понекад позната као пренапонски резервоар, је цилиндар са горњим отвором за контролу притиска у цевоводу.

Налази се што је могуће ближе централи и повезан је са цевоводом.

Извор: СПРЕМНИЦИ – ЊЕГОВИ ВРСТЕ, ФУНКЦИЈЕ И УПОТРЕБА (Конструктор)

Ниво воде у пренапонском резервоару се повећава и контролише притисак у цевоводу кад год електрана одбије оптерећење воде које долази из цевовода.

Слично овоме, пренапонски резервоар убрзава проток воде у електрану када постоји велика потражња, што доводи до пада нивоа воде.

Ниво воде у резервоару за пренапоне се стабилизује када је пражњење електране уједначено.

Пренапонски резервоари долазе у различитим варијантама, а бирају се у зависности од потреба постројења, дужине цевовода итд.

5. Хидрауличне турбине

Хидраулична турбина је апарат који претвара хидрауличку енергију у механичку енергију, која се затим претвара у електричну енергију повезивањем осовине турбине са генератором.

Извор: Фактори који утичу на избор хидрауличне турбине (конструктор)

Механизам у овом случају је да генератор генерише електричну енергију кад год вода из цевовода дође у контакт са кружним лопатицама или клизачем под високим притиском.

Генерално, две врсте хидрауличних турбина су реакционе турбине и импулсне турбине.

Брзинска турбина је друго име за импулсну турбину. Пример импулсне турбине је турбина са Пелтоновим точковима.

Турбина под притиском је друго име за реакциону турбину. У ову групу спадају Капланове турбине и Францисове турбине.

6. Повер Хоусе

Објекат познат као „електрана“ постављен је за заштиту електричних и хидрауличних машина.

Типично, темељ или подконструкција изграђена за електричну кућу подржава цео комад опреме.

Приликом стварања темеља за реакционе турбине, унутра је фиксирана нека опрема, као што су цеви за вучу и спирално кућиште. Као резултат тога, темељ је изграђен у великом обиму.

У погледу надградње, вертикалне турбине су постављене испод генератора у приземљу.

Додатно се нуде хоризонталне турбине. На првом спрату или мезанину је контролна соба.

7. Трка за цев и реп

Трка репа се односи на пролаз у који се турбина испушта у случају импулсног точка и кроз вучну цев у случају реакционе турбине.

Извор: Компоненте хидроелектране и њихове функције (Конструктор)

Усисна цев, такође позната као цев за провлачење, је једноставно херметичка цев инсталирана на излазној страни сваке реакционе турбине.

Почиње на излазном крају турбине и спушта се до нивоа репне воде, који је 0.5 метара испод површине.

Раван од 4 до 6 степени се обично примењује на равне цеви да би се прогресивно успорио проток воде.

Zakljucak

Пошто се обзнањује принцип рада хидроелектране, добро је знати да је нешто тако софистицирано као што је ово обновљиво и да може да траје 50-100 година. Како супер.

ФАК

За шта се користи хидроенергија?

Хидроенергија се користи за производњу електричне енергије путем претварања кинетичке енергије у електричну, која се касније може користити за напајање зграда, предузећа и других објеката, хидроенергија користи турбине и генераторе за ове процесе.

Да ли је хидроелектрична енергија обновљива?

Хидроелектрична енергија је облик обновљиве енергије, да. Зашто? захваљујући води. Можете посматрати како вода испарава у облаке и враћа се као падавине на површину земље. Водени циклус се стално обнавља и може се више пута користити за производњу енергије.

Препоруке

Страствено вођен еколог по срцу. Водећи писац садржаја у ЕнвиронментГо.
Настојим да едукујем јавност о животној средини и њеним проблемима.
Увек се радило о природи, треба да чувамо, а не да уништавамо.

Ostavite komentar

Ваша емаил адреса неће бити објављена. Obavezna polja su označena *