كيفية تحسين موثوقية ومتانة مولد الطاقة الكهرومائية

يتكون مولد الطاقة المائية من الدوار، والجزء الثابت، والإطار، ومحمل الدفع، ومحمل التوجيه، والمبرد، والفرامل، ومكونات رئيسية أخرى (انظر الشكل). يتكون الجزء الثابت بشكل رئيسي من الإطار، واللب الحديدي، والملف، ومكونات أخرى. يُصنع قلب الجزء الثابت من صفائح فولاذ السيليكون المدرفلة على البارد، والتي يمكن تحويلها إلى هيكل متكامل أو منفصل وفقًا لظروف التصنيع والنقل. يُبرّد مولد التوربينات المائية عادةً بواسطة هواء دائري مغلق. تميل الوحدات ذات السعة الكبيرة جدًا إلى استخدام الماء كوسيط تبريد لتبريد الجزء الثابت مباشرةً. إذا تم تبريد الجزء الثابت والدوار في نفس الوقت، فإن مجموعة المولدات عبارة عن عجلة تبريد داخلية مزدوجة بالماء.

لتحسين سعة الوحدة الواحدة لمولد الطاقة الكهرومائية وتطويرها إلى وحدة عملاقة، تُعتمد العديد من التقنيات الجديدة في هيكلها لتحسين موثوقيتها ومتانتها. على سبيل المثال، لحل مشكلة التمدد الحراري للجزء الثابت، يُستخدم هيكل عائم ودعامة مائلة للجزء الثابت، بينما يعتمد الجزء الدوار هيكلًا قرصيًا. ولحل مشكلة ارتخاء ملف الجزء الثابت، يُستخدم شريط وسادة أسفل الإسفين المرن لمنع تآكل عازل قضبان الأسلاك. كما يُحسّن هيكل التهوية ويقلل من فقدان الرياح وتيار إيدي الطرفي، مما يزيد من كفاءة الوحدة.

مع تطور تكنولوجيا تصنيع توربينات الضخ، تتزايد سرعة وقدرة محركات المولدات، لتصل إلى سعة كبيرة وسرعة عالية. ومن بين محطات توليد الطاقة المُخزنة المُجهزة بمحركات توليد طاقة عالية السعة والسرعة حول العالم، محطة دينويك لتوليد الطاقة المخزنة بالضخ (330,000 كيلو فولت أمبير، 500 دورة في الدقيقة) في المملكة المتحدة.

يمكن تحسين قدرة تصنيع محرك المولد باستخدام نظام تبريد داخلي مزدوج للمياه، حيث يتم تبريد ملف الجزء الثابت وملف الدوار وقلب الجزء الثابت داخليًا مباشرةً باستخدام الماء الأيوني. كما يعتمد محرك المولد (425,000 كيلو فولت أمبير، 300 دورة في الدقيقة) في محطة لاكونغشان لتوليد الطاقة بالضخ والتخزين في الولايات المتحدة الأمريكية نظام تبريد داخلي مزدوج المياه.

استخدام محمل الدفع المغناطيسي. مع زيادة سعة محرك المولد وسرعته، يزداد أيضًا حمل الدفع وعزم بدء تشغيل الوحدة. بعد استخدام محمل الدفع المغناطيسي، وبفضل الجاذبية الأرضية، يُخفّض حمل الدفع حمله، ويُقلّل من فقدان مقاومة سطح العمود، ويُخفّض درجة حرارة المحمل، ويُحسّن كفاءة الوحدة، ويُخفّض عزم بدء التشغيل.