KAPANGYARIHAN NG HAYDROLIKO: MGA KATANGIAN, KUNG PAANO ITO GUMAGANA, KALAMANGAN, GINAGAMIT - KAPALIGIRAN - 2024

Ang kapangyarihang haydroliko ay ang kakayahang tubig upang makagawa ng trabaho sa anyo ng paggalaw, ilaw at init batay sa kanilang potensyal at enerhiya ng kinetic. Ito rin ay itinuturing na isang malinis, mataas na pagganap na nababagong enerhiya.

Ang enerhiya na ito ay natutukoy ng daloy, ang hindi pantay sa pagitan ng mga puntos sa lupa kung saan gumagalaw ang tubig at ang puwersa ng grabidad. Ginamit ito ng mga tao mula pa noong sinaunang panahon upang maisagawa ang iba't ibang mga trabaho.

Itaipú Dam (Brazil at Paraguay). Pinagmulan: Angelo Leithold

Ang isa sa mga unang gamit ng haydroliko na enerhiya ay ang lakas ng kuryente ng tubig na sinamantala ang lakas ng kasalukuyang. Sa ganitong paraan, sa pamamagitan ng mga gears, ang mga millstones ay maaaring ilipat sa thresh trigo.

Sa kasalukuyan ang pinaka-nauugnay na aplikasyon nito ay ang henerasyon ng de-koryenteng enerhiya sa pamamagitan ng haydroliko na halaman ng halaman o hydroelectric na halaman. Ang mga halaman na ito ay karaniwang binubuo ng isang dam at isang sistema ng mga turbin at alternator.

Ang tubig ay naiipon sa dam sa pagitan ng dalawang antas ng channel (geodesic unevenness), na bumubuo ng potensyal na potensyal na enerhiya. Kasunod nito, ang kasalukuyang tubig (kinetic energy) ay nagpapaaktibo sa mga turbin na nagpapadala ng enerhiya sa mga alternator upang makagawa ng de-koryenteng enerhiya.

Kabilang sa mga bentahe ng haydroliko na enerhiya ay na ito ay mababago at hindi pollut, hindi katulad ng iba pang mga mapagkukunan ng enerhiya. Sa kabilang banda, ito ay lubos na mabisa sa isang ani na mula 90- 95%.

Ang epekto ng kapaligiran ng mga halaman ng hydroelectric ay nauugnay sa pagkakaiba-iba ng temperatura at pisikal na pagbabago ng kurso ng tubig. Gayundin, ang mga basurang langis at taba ay ginawa na mai-filter mula sa makinarya.

Ang pangunahing kawalan nito ay ang pisikal na pagbabago na sanhi nito dahil sa pagbaha ng mga malalaking lugar ng lupa at binago ang likas na daloy at kurso ng mga ilog.

Ang pinakamalaking hydroelectric power station sa mundo ay ang The Three Gorges, na matatagpuan sa China, sa Yangtze River. Ang dalawa pang kahalagahan ay ang mga Itaipú sa hangganan sa pagitan ng Brazil at Paraguay at ang Simón Bolívar o halaman ng Guri hydroelectric sa Venezuela.

katangian

Ang mapagkukunan ng haydroliko enerhiya ay tubig at ito ay itinuturing na mababagong enerhiya hangga't ang ikot ng tubig ay hindi binago. Gayundin, maaari itong makagawa ng trabaho nang hindi bumubuo ng solidong basura o mga polluting gas at samakatuwid ay itinuturing na malinis na enerhiya.

pagganap

Ang kahusayan ng enerhiya ay tumutukoy sa ugnayan sa pagitan ng dami ng enerhiya na nakuha sa isang proseso at ang enerhiya na kinakailangan upang mamuhunan dito. Sa kaso ng enerhiya ng haydroliko, ang isang ani sa pagitan ng 90 hanggang 95% ay nakamit depende sa bilis ng tubig at sistema ng turbine.

Paano gumagana ang hydropower?

Scheme ng isang hydroelectric power station. Pinagmulan: Gumagamit: Tomia

Ang pagbabagong-anyo ng solar energy sa kinetic energy

Ang pundasyon ng haydroliko na enerhiya ay nasa solar energy, topograpiya ng lupa at grabidad ng lupa. Sa ikot ng tubig solar enerhiya ay nagdudulot ng pagsingaw at pagkatapos ay ang tubig ay naglalabas at tumulo sa lupa.

Bilang isang resulta ng hindi pantay na lupa at ang lakas ng grabidad, nangyayari ang mga alon ng tubig sa ibabaw sa ibabaw ng lupa. Sa ganitong paraan, ang enerhiya ng solar ay binago sa kinetic energy dahil sa paggalaw ng tubig sa pamamagitan ng pinagsama na pagkilos ng hindi pantay at gravity.

Mamaya ang kinetic enerhiya ng tubig ay maaaring mabago sa enerhiya na makina na may kakayahang gumawa ng trabaho. Halimbawa, ang mga blades ay maaaring ilipat na nagpapadala ng paggalaw sa isang sistema ng gear na maaaring gumana ng iba't ibang mga aparato.

Ang lakas ng haydroliko na enerhiya ay ibinibigay ng hindi pantay sa pagitan ng dalawang naibigay na puntos ng ilog at daloy nito. Ang mas malaki ang hindi pagkakapantay-pantay ng lupa, mas malaki ang potensyal at kinetic enerhiya ng tubig pati na rin ang kakayahang makabuo ng trabaho.

Sa kahulugan na ito, ang potensyal na enerhiya ay ang naipon sa isang tubig ng katawan at nauugnay sa taas nito na nauugnay sa lupa. Sa kabilang banda, ang enerhiya ng kinetic ay ang paglabas ng tubig sa bumabagsak na paggalaw nito bilang isang function ng topograpiya at grabidad.

Paggawa ng koryente mula sa hydropower (Hydroelectric)

Ang enerhiya na kinetic na nabuo sa pamamagitan ng pagbagsak ng tubig ay maaaring magamit upang makabuo ng de-koryenteng enerhiya. Nakamit ito sa pamamagitan ng pagbuo ng mga dam kung saan ang tubig ay naiipon at gaganapin sa iba't ibang antas ng taas.

Kaya, ang potensyal na enerhiya ng tubig ay direktang proporsyonal sa pagkakaiba-iba ng antas sa pagitan ng isang punto at isa pa at kapag bumagsak ang tubig ito ay nabago sa kinetic energy. Kasunod nito, ang tubig ay dumadaan sa isang sistema ng umiikot na mga blades at bumubuo ng rotational kinetic energy.

Ang pag-ikot ng paggalaw ay nagbibigay-daan sa paglipat ng mga sistema ng gear na maaaring paganahin ang mga mekanikal na sistema tulad ng mga mill, gulong o alternator. Sa partikular na kaso ng hydroelectric power generation, ang system ay nangangailangan ng isang sistema ng turbine at isang alternator upang makabuo ng koryente.

Turbines

Ang turbine ay binubuo ng isang pahalang o patayong axis na may isang sistema ng mga blades na umiikot sa axis sa pamamagitan ng puwersa ng tubig.

Mayroong tatlong pangunahing mga uri ng hydraulic turbines:

Pelton turbine

Pelton turbine. Pinagmulan: Robertk9410

Ito ay isang mataas na presyon ng salpok na turbine na may pahalang na axis na gumagana nang hindi lubusang nalubog. Ang impeller ay may isang serye ng mga blave na blave (blades o ngipin) na hinihimok ng mga jet ng tubig.

Ang mas maraming mga jet ng tubig na pumalo sa turbine, mas maraming kapangyarihan na bubuo nito. Ang ganitong uri ng turbine ay ginagamit para sa mga talon mula 25 hanggang 200 metro ang taas at umabot sa isang kahusayan ng hanggang sa 90%.

Francis turbine

Francis turbine. Pinagmulan: Ang orihinal na uploader ay Stahlkocher sa German Wikipedia.

Ito ay isang medium pressure reaksyon na turbine na may isang vertical axis at ganap na gumagana sa tubig. Ang impeller ay binubuo ng mga blades na hinihimok ng tubig na pinangungunahan ng isang distributor.

Maaari itong magamit sa mga talon mula 20 hanggang 200 metro ang taas at umabot sa isang kahusayan ng 90%. Ito ang uri ng turbine na madalas na ginagamit sa malalaking hydroelectric na halaman sa mundo.

Kaplan turbine

Kaplan turbine. Pinagmulan: TheRunnerUp

Ito ay isang variant ng turbine ng Francis at, tulad nito, ay may isang vertical axis, ngunit ang impeller ay binubuo ng isang serye ng mga steerable blades. Ito ay may mataas na reaksyon ng presyon at gumagana ganap na lumubog sa tubig.

Ang Kaplan turbine ay ginagamit sa mga talon mula 5 hanggang 20 metro ang taas at ang kahusayan nito ay maaaring umabot sa 95%.

Alternator

Ang alternator ay isang aparato na may kakayahang ibahin ang mekanikal na enerhiya sa elektrikal na enerhiya sa pamamagitan ng induction ng electromagnetic. Sa gayon, ang mga magnetic pole (inductor) ay pinaikot sa loob ng isang likid na may alternating pole ng conductive material (halimbawa ang sugat na tanso sa malambot na bakal).

Ang operasyon nito ay batay sa katotohanan na ang isang conductor na sumailalim sa isang tiyak na oras sa isang variable na magnetic field, ay bumubuo ng isang de-koryenteng boltahe.

Kalamangan

Ang haydroliko na kapangyarihan ay malawakang ginagamit sapagkat maraming positibong aspeto ito. Sa mga ito maaari nating i-highlight:

Ito ay matipid

Bagaman sa kaso ng mga halaman ng hydroelectric na ang paunang pamumuhunan ay mataas, sa pangkalahatang mga term sa pangmatagalang ito ay murang enerhiya. Ito ay dahil sa katatagan at mababang gastos sa pagpapanatili.

Bilang karagdagan, ang kabayaran sa ekonomiya na ibinigay ng mga reservoir na may posibilidad para sa aquaculture, sports sports at turismo ay dapat idagdag.

Ito ay mababago

Dahil ito ay batay sa siklo ng tubig, ito ay isang mababago at tuluy-tuloy na mapagkukunan ng enerhiya. Nangangahulugan ito na hindi ito mauubusan sa oras na hindi katulad ng enerhiya mula sa mga fossil fuels.

Gayunpaman, ang pagpapatuloy nito ay nakasalalay sa siklo ng tubig na hindi binabago sa isang naibigay na rehiyon o sa buong mundo.

Mataas na pagganap

Ang haydroliko na enerhiya ay itinuturing na mahusay at may mataas na pagganap na nasa pagitan ng 90 hanggang 95%.

Hindi ito polluting

Ang ganitong uri ng enerhiya ay gumagamit ng isang likas na mapagkukunan tulad ng tubig at hindi rin gumagawa ng basura o mga polling gas. Samakatuwid, ang epekto nito sa kapaligiran ay mababa at ito ay itinuturing na isang form ng malinis na enerhiya.

Ang pagkakaroon ng mga reservoir

Sa mga kaso kung saan ang mga reservoir ay itinayo para sa paggamit ng enerhiya ng hydroelectric, ang mga ito ay nagpapakita ng isang serye ng mga karagdagang benepisyo:

- Pinapayagan nilang i-regulate ang daloy ng ilog at maiwasan ang mga baha.
- Kinakatawan nila ang isang imbakan ng tubig para sa pagkonsumo ng tao, patubig at pang-industriya na paggamit.
- Maaari silang magamit bilang mga lugar ng libangan at para sa pagsasagawa ng sports sa tubig.

Mga Kakulangan

Pag-asa sa ulan

Ang isang limitasyon ng hydroelectric na henerasyon ng kuryente ay ang pag-asa nito sa rehimen ng ulan. Samakatuwid, sa mga partikular na tuyong taon ang suplay ng tubig ay maaaring mabagal na bumaba at ibinaba ang antas ng reservoir.

Kapag nabawasan ang daloy ng tubig, mas mababa ang henerasyon ng elektrikal na enerhiya. Sa isang paraan na sa mga rehiyon na lubos na nakasalalay sa mga problema sa suplay ng enerhiya ng hydroelectric ay maaaring mangyari.

Pagbabago ng natural na kurso ng ilog

Ang pagtatayo ng isang dam sa isang ilog ay nagbabago ng likas na kurso nito, rehimen ng baha, pagbawas (pagbawas sa daloy) at proseso ng pag-drag ng sediment. Samakatuwid, ang mga pagbabago ay nangyayari sa biyolohiya ng mga halaman at hayop na nabubuhay sa tubig o matatagpuan sa paligid ng katawan ng tubig.

Sa kabilang banda, ang pagpapanatili ng mga sediment sa dam ay nagbabago sa pagbuo ng deltas sa bibig ng mga ilog at binabago ang mga kondisyon ng lupa.

Panganib ng pagbasag ng dam

Dahil sa malaking dami ng tubig na nakaimbak sa ilang mga hydroelectric dams, ang isang paglabag sa pagpapanatili ng dingding o malapit na mga dalisdis ay maaaring maging sanhi ng malubhang aksidente. Halimbawa, sa taong 1963 ang dalisdis ng dam ng Vajont (na ngayon ay ginagamit) ay naganap sa Italya at nagdulot ng 2,000 pagkamatay.

Aplikasyon

Mga gulong Ferris at mga bomba ng tubig

Ang pag-ikot ng isang gulong na minamaneho ng enerhiya ng kinetic ng tubig ay nagbibigay-daan sa tubig na iguguhit mula sa isang mababaw na balon o channel sa isang nakataas na channel o reservoir. Gayundin, ang mekanikal na enerhiya na nabuo ng gulong ay maaaring magmaneho ng isang hydraulic pump.

Ang pinakasimpleng modelo ay binubuo ng isang gulong na may mga blades na may mga mangkok na nangongolekta ng tubig nang sabay-sabay na pinapalakas ng kasalukuyang. Pagkatapos, sa kanilang pag-ikot, ibinagsak nila ang tubig sa isang tangke o channel.

Mga Mills

Sa loob ng higit sa 2000 taon, ang mga Griego at Roma ay gumagamit ng haydroliko na enerhiya upang ilipat ang mga mills upang gumiling mga butil. Ang pag-ikot ng gulong na minamaneho ng stream ng tubig ay nag-aaktibo sa mga gears na pumihit sa galingan ng bato.

Mga forge

Ang isa pang sinaunang aplikasyon ng haydrolohikong lakas na nakabatay sa kapangyarihan ay ang paggamit nito upang maisaaktibo ang forge bellows sa panday-panday at metalurhiya.

Ang haydroliko na bali

Sa pagmimina at langis, ang kinetic enerhiya ng tubig ay ginagamit upang mabura ang bato, bali ito at mapadali ang pagkuha ng iba't ibang mga mineral. Para sa mga ito, ang napakalaking pressurized na mga kanyon ng tubig ay ginagamit na tumama sa substrate hanggang sa mabura ito.

Ito ay isang mapanirang pamamaraan para sa lupa at lubos na marumi ang mga daanan ng tubig.

Fracking

Ang isang napaka-kontrobersyal na diskarte na nakakakuha ng momentum sa industriya ng langis ay nakabubungkal. Binubuo ito ng pagtaas ng porosity ng bedrock na naglalaman ng langis at gas upang mapadali ang pag-alis nito.

Ito ay nakamit sa pamamagitan ng pag-iniksyon ng malaking halaga ng tubig at buhangin sa mataas na presyon kasama ang isang serye ng mga additives ng kemikal. Ang pamamaraan ay kinukuwestiyon para sa mataas na pagkonsumo ng tubig, polusyon sa mga lupa at tubig at sanhi ng mga pagbabago sa geolohiko.

Hydroelectric halaman

Ang pinakakaraniwang modernong paggamit ay ang magpatakbo ng electric power na bumubuo ng mga halaman, na tinatawag na hydroelectric na halaman o hydroelectric na halaman.

Mga halimbawa ng mga halaman ng hydropower

Ang Tatlong Gorges

Tatlong Gorges Dam (China). Pinagmulan: Le Grand PortageDerivative work: Rehman

Ang Three Gorges Hydroelectric Power Plant ay matatagpuan sa Hubei ng Tsina sa kurso ng Yangtze River. Ang pagtatayo ng dam na ito ay nagsimula noong 1994 at nakumpleto noong 2010, na umaabot sa isang baha na lugar na 1,045 km² at isang naka-install na kapasidad na 22,500 MW (megawatts).

Ang halaman ay may kasamang 34 na turbines ng Francis (32 ng 700 MW at dalawa sa 50 MW) na may taunang paggawa ng enerhiya ng elektrisidad na 80.8 GWh. Ito ang pinakamalaking planta ng hydroelectric sa mundo sa mga tuntunin ng istraktura at naka-install na kapangyarihan.

Ang Three Gorges Dam ay pinamamahalaang upang makontrol ang pana-panahong pagbaha ng ilog na dumating upang magdulot ng malubhang pinsala sa populasyon. Ginagarantiyahan din nito ang supply ng kuryente ng rehiyon.

Gayunpaman, ang pagtatayo nito ay may ilang mga negatibong kahihinatnan tulad ng pag-alis ng halos 2 milyong katao. Bilang karagdagan, nag-ambag ito sa pagkalipol ng critically endangered dolphin na ilog ng ilog (Lipotes vexillifer).

Itaipu

Itaipu Dam. Pinagmulan: Herr stahlhoefer

Ang Itaipú hydroelectric plant ay matatagpuan sa hangganan sa pagitan ng Brazil at Paraguay sa landas ng Ilog Paraná. Ang pagtatayo nito ay nagsimula noong 1970 at natapos sa tatlong yugto sa 1984, 1991 at 2003.

Ang lugar ng baha sa dam ay 1,350 km² at may naka-install na kapasidad na 14,000 MW. Ang halaman ay may kasamang 20 Francis turbines ng 700 MW bawat isa at may taunang paggawa ng de-koryenteng enerhiya na 94.7 GWh.

Itaipu ay itinuturing na pinakamalaking hydroelectric na halaman sa mundo sa mga tuntunin ng paggawa ng enerhiya. Nagbibigay ito ng 16% ng elektrikal na enerhiya na natupok sa Brazil at 76% sa Paraguay.

Tungkol sa mga negatibong epekto nito, naapektuhan ng dam na ito ang ekolohiya ng mga isla at ang delta ng Ilog Paraná.

Simon Bolivar (Guri)

Simón Bolívar hydroelectric plant (Gurí, Venezuela). Pinagmulan: Warairarepano & Guaicaipuro

Ang halaman ng Simón Bolívar hydroelectric, na kilala rin bilang dam ng Guri, ay matatagpuan sa Venezuela sa kurso ng Caroní River. Ang pagtatayo ng dam ay nagsimula noong 1957, isang unang yugto ay nakumpleto noong 1978, at natapos noong 1986.

Ang dam ng Guri ay may baha na lugar na 4,250 km² at isang naka-install na kapasidad na 10,200 MW. Ang halaman nito ay may kasamang 21 turbines ng Francis (10 sa 730 MW, 4 ng 180 MW, 3 ng 400 MW, 3 ng 225 MW at isa sa 340 MW)

Ang taunang produksiyon ay 46 GWh at ito ay itinuturing na pangatlong pinakamalaking hydroelectric na halaman sa mundo sa mga tuntunin ng istraktura at naka-install na kapangyarihan. Ang hydroelectric na halaman ay nagbibigay ng 80% ng elektrikal na enerhiya na natupok ng Venezuela at bahagi nito ay ibinebenta sa Brazil.

Sa panahon ng pagtatayo ng hydroelectric power station na ito, ang mga malalaking lugar ng ekosistema sa Venezuela na Guiana ay binaha, isang rehiyon na may mataas na biodiversity.

Ngayon, dahil sa malalim na krisis sa ekonomiya sa Venezuela, ang kapasidad ng produksyon ng halaman na ito ay makabuluhang nabawasan.

Mga Sanggunian

1.- Hadzich M (2013). Enerhiya ng haydroliko, Kabanata 7. Kurso sa pagsasanay ng teknikal na PUCP Group. Mga teknolohiya para sa mga ekolohikal na bahay at hotel. Pontifical Catholic University of Peru.
2.- Raabe J (1985). Power power. Ang disenyo, paggamit, at pag-andar ng hydromekanikal, haydroliko at elektrikal na kagamitan. Alemanya: N. p.
3.- Sandoval Erazo, Washington. (2018). Kabanata 6: Mga Pangunahing Konsepto ng Mga Hydroelectric Halaman.https: //www.researchgate.net/publication/326560960_Capitulo_6_Conceptos_Basicos_de_Centrales_Hidroelectricas
4.- Stickler CM, Coe MT, Costa MH, Nepstad DC, McGrath DG, Dias HO at Rod (2013). Pag-asa ng henerasyon ng enerhiya ng hydropower sa mga kagubatan sa Amazon Basin sa lokal at rehiyonal na kaliskis. Mga pamamaraan ng National Academy of Sciences, 110 (23), 9601–9606.
5.- Soria E (s / f). Mga haydroliko. Renewable energies para sa lahat. IBERDROLA. 19 p.