Dünyada su elektrik stansiyaları dünya elektrik enerjisinin təxminən 24 faizini istehsal edir və 1 milyarddan çox insanı elektrik enerjisi ilə təmin edir. Milli Bərpa Olunan Enerji Laboratoriyasının məlumatına görə, dünya su elektrik stansiyaları ümumi olaraq 675 min meqavat istehsal edir ki, bu da 3,6 milyard barel neftin enerji ekvivalentinə bərabərdir. ABŞ-da 2000-dən çox su elektrik stansiyası fəaliyyət göstərir ki, bu da hidroenergetikanı ölkənin ən böyük bərpa olunan enerji mənbəyi edir.
Bu yazıda biz aşağı düşən suyun necə enerji yaratdığına nəzər salacağıq və hidroenergetika üçün vacib olan su axını yaradan hidroloji dövranı öyrənəcəyik. Siz həmçinin gündəlik həyatınıza təsir edə biləcək unikal hidroenergetika tətbiqinə nəzər salacaqsınız.
Çayın keçdiyini seyr edərkən onun daşıdığı gücü təsəvvür etmək çətindir. Əgər siz nə vaxtsa ağ suda raftinqlə məşğul olmusunuzsa, o zaman çayın gücünün kiçik bir hissəsini hiss etmisiniz. Ağ su axını bir çay kimi yaradılır, böyük miqdarda suyu aşağı endirir, dar bir keçid vasitəsilə darboğazlar yaradır. Çay bu açılışdan zorla keçdikcə onun axını sürətlənir. Daşqınlar böyük həcmdə suyun nə qədər gücə malik ola biləcəyinin başqa bir nümunəsidir.
Su elektrik stansiyaları suyun enerjisindən istifadə edir və bu enerjini elektrik enerjisinə çevirmək üçün sadə mexanikadan istifadə edir. Su elektrik stansiyaları əslində kifayət qədər sadə bir konsepsiyaya əsaslanır - bənddən axan su turbinə, o isə generatora çevrilir.
Adi su elektrik stansiyasının əsas komponentləri bunlardır:
Turbin və generatoru birləşdirən şaft
Baraj – Əksər su elektrik stansiyaları böyük bir su anbarı yaradaraq suyu saxlayan bəndə əsaslanır. Tez-tez bu su anbarı Vaşinqton əyalətindəki Grand Coulee bəndindəki Ruzvelt gölü kimi istirahət gölü kimi istifadə olunur.
Suqəbuledici – Bənddəki qapılar açılır və yerin cazibə qüvvəsi suyu turbinə aparan boru kəmərindən keçir. Bu borudan keçərkən su təzyiq yaradır.
Turbin – Su, şaft vasitəsilə yuxarıdakı generatora bərkidilmiş turbinin böyük qanadlarına dəyib döndərir. Su elektrik stansiyaları üçün ən çox yayılmış turbin növü əyri bıçaqları olan böyük diskə bənzəyən Francis Turbine-dir. Su və Enerji Təhsili Fondunun (FWEE) məlumatına görə, bir turbin 172 ton ağırlığında və dəqiqədə 90 dövrə (rpm) sürətlə dönə bilər.
Generatorlar – Turbin qanadları fırlandıqca generatorun içərisində bir sıra maqnitlər də fırlanır. Nəhəng maqnitlər, elektronları hərəkət etdirərək alternativ cərəyan (AC) istehsal edərək, mis rulonların yanından fırlanır. (Daha sonra generatorun necə işlədiyi barədə daha çox məlumat əldə edəcəksiniz.)
Transformator - Elektrik stansiyasının içərisindəki transformator AC-ni götürür və onu daha yüksək gərginlikli cərəyana çevirir.
Elektrik xətləri - Hər elektrik stansiyasından dörd naqil çıxır: gücün üç fazası eyni vaxtda istehsal olunur və hər üçü üçün ümumi olan neytral və ya torpaq. (Elektrik xəttinin ötürülməsi haqqında daha çox öyrənmək üçün Elektrik Paylayıcı Şəbəkələrin Necə İşlədiyini oxuyun.)
Çıxış – İstifadə olunmuş su quyruq adlanan boru kəmərləri vasitəsilə daşınır və çayın aşağı axınına yenidən daxil olur.
Su anbarındakı su yığılmış enerji hesab olunur. Qapılar açıldıqda, penstockdan axan su hərəkətdə olduğu üçün kinetik enerjiyə çevrilir. İstehsal olunan elektrik enerjisinin miqdarı bir neçə amillə müəyyən edilir. Bu amillərdən ikisi su axınının həcmi və hidravlik başlığın miqdarıdır. Baş su səthi ilə turbinlər arasındakı məsafəni ifadə edir. Baş və axın artdıqca, yaranan elektrik də artır. Baş adətən anbardakı suyun miqdarından asılıdır.
Su elektrik stansiyasının başqa bir növü var, nasosla işləyən stansiya adlanır. Adi su elektrik stansiyasında su anbarından gələn su stansiyadan keçir, oradan çıxır və aşağı axınla aparılır. Nasoslu anbar zavodunda iki su anbarı var:
Yuxarı su anbarı – Adi su elektrik stansiyası kimi, bənd su anbarı yaradır. Bu su anbarındakı su elektrik enerjisi yaratmaq üçün su elektrik stansiyasından keçir.
Aşağı su anbarı – Su elektrik stansiyasından çıxan su yenidən çaya daxil olub aşağı axmaqdansa, daha aşağı anbara axır.
Ters çevrilə bilən turbindən istifadə edərək, zavod suyu yuxarı rezervuara qaytara bilər. Bu, qeyri-pik saatlarda edilir. Əsasən, ikinci su anbarı yuxarı anbarı doldurur. Suyu yuxarı su anbarına vurmaqla, stansiya pik istehlak dövrlərində elektrik enerjisi istehsal etmək üçün daha çox suya sahib olur.
Generator
Su elektrik stansiyasının ürəyi generatordur. Əksər su elektrik stansiyalarında bu generatorlardan bir neçəsi var.
Generator, yəqin ki, təxmin etdiyiniz kimi, elektrik enerjisi istehsal edir. Bu şəkildə elektrik enerjisi əldə etməyin əsas prosesi naqillərin içərisində bir sıra maqnitləri fırlatmaqdır. Bu proses elektrik cərəyanı yaradan elektronları hərəkətə gətirir.
Hoover bəndində hər biri 133 meqavata qədər güc yarada bilən cəmi 17 generator var. Huver bəndi su elektrik stansiyasının ümumi gücü 2074 meqavatdır. Hər bir generator müəyyən əsas hissələrdən ibarətdir:
Turbin dönərkən, eksitor rotora elektrik cərəyanı göndərir. Rotor, stator adlanan mis məftildən ibarət möhkəm sarılmış bobin içərisində fırlanan bir sıra böyük elektromaqnitlərdir. Bobin və maqnitlər arasındakı maqnit sahəsi elektrik cərəyanı yaradır.
Hoover bəndində 16500 amperlik cərəyan generatordan transformatora keçir, burada cərəyan ötürülməzdən əvvəl 230.000 amperə qədər yüksəlir.
Su elektrik stansiyaları təbii olaraq baş verən davamlı prosesdən - yağışın yağmasına və çayların yüksəlməsinə səbəb olan prosesdən istifadə edir. Ultrabənövşəyi şüalar su molekullarını parçaladığı üçün planetimiz hər gün atmosfer vasitəsilə az miqdarda su itirir. Amma eyni zamanda vulkanik fəaliyyətlə Yerin daxili hissəsindən yeni sular buraxılır. Yaranan su miqdarı ilə itirilən suyun miqdarı təxminən eynidir.
İstənilən vaxt dünyanın ümumi su həcmi müxtəlif formalarda olur. Okeanlarda, çaylarda və yağışda olduğu kimi maye ola bilər; buzlaqlarda olduğu kimi bərk; və ya qaz halında, havada görünməyən su buxarında olduğu kimi. Su külək axınları ilə planetin ətrafında hərəkət etdikcə vəziyyətlərini dəyişir. Külək cərəyanları günəşin isitmə fəaliyyəti nəticəsində yaranır. Hava cərəyanı dövrləri günəşin planetin digər ərazilərinə nisbətən ekvatorda daha çox parlaması ilə yaranır.
Hava cərəyanı dövrləri Yerin su təchizatını hidroloji dövr adlanan özünəməxsus bir dövrə ilə idarə edir. Günəş maye suyu qızdırdıqca su havada buxarlanır. Günəş havanı qızdıraraq, havanın atmosferdə qalxmasına səbəb olur. Hava yuxarıda daha soyuqdur, buna görə də su buxarı qalxdıqca soyuyur və damcılara çevrilir. Bir ərazidə kifayət qədər damlacıq yığıldıqda, damlalar yağış kimi Yerə geri düşəcək qədər ağırlaşa bilər.
Hidroloji dövrə su elektrik stansiyaları üçün vacibdir, çünki onlar su axınından asılıdır. Zavodun yaxınlığında yağış olmasa, su yuxarıya yığılmayacaq. Axına su yığılmadıqda, su elektrik stansiyasından daha az axır və daha az elektrik enerjisi istehsal olunur.
Hidroenergetikanın əsas ideyası turbin qanadını çevirmək üçün hərəkət edən mayenin gücündən istifadə etməkdir. Tipik olaraq, bu funksiyanı yerinə yetirmək üçün çayın ortasında böyük bir bənd tikilməlidir. Yeni bir ixtira, portativ elektron cihazlar üçün elektrik enerjisi təmin etmək üçün daha kiçik miqyasda hidroenergetika ideyasından istifadə edir.
Kanadanın Ontario şəhərindən olan ixtiraçı Robert Komareçka kiçik su elektrik generatorlarını ayaqqabıların altına yerləşdirmək ideyası ilə çıxış edib. Onun fikrincə, bu mikro-turbinlər demək olar ki, istənilən gadgetı gücləndirmək üçün kifayət qədər elektrik istehsal edəcək. 2001-ci ilin may ayında Komarechka ayaqla işləyən unikal cihazı üçün patent aldı.
Necə yeriməyimizin çox əsas prinsipi var: Hər addımda ayaq dabandan dırnağa düşür. Ayağınız yerə endikdə, dabanınızdan güc endirilir. Növbəti addımınıza hazırlaşdığınız zaman ayağınızı irəli yuvarlayırsınız, buna görə də qüvvə ayağınızın topuna ötürülür. Komarechka, yəqin ki, yeriməyin bu əsas prinsipini fərq etdi və bu gündəlik fəaliyyətin gücündən istifadə etmək üçün bir fikir hazırladı.
Komareçkanın patentində təsvir olunduğu kimi "su elektrik generatoru yığımı ilə ayaqqabı" beş hissədən ibarətdir:
Maye – Sistem elektrik keçirici mayedən istifadə edəcək.
Mayeni saxlamaq üçün kisələr – Bir kisə ayaqqabının dabanına, digəri isə ayaq barmağına qoyulur.
Borular – Borular hər bir kisəni mikrogeneratora bağlayır.
Turbin – Dabanda su irəli-geri hərəkət etdikcə kiçik bir turbinin qanadlarını hərəkətə gətirir.
Mikrogenerator – Generator maye ilə dolu iki kisə arasında yerləşir və mili idarə edən və generatoru döndərən qanadlı rotordan ibarətdir.
Bir şəxs gəzərkən, ayaqqabının dabanında yerləşən kisədə mayenin sıxılması mayenin kanaldan keçərək hidroelektrik generator moduluna daxil olmasına səbəb olacaqdır. İstifadəçi yeriməyə davam etdikcə, daban qaldırılacaq və insanın ayağının topunun altındakı kisəyə aşağıya doğru təzyiq ediləcək. Mayenin hərəkəti elektrik enerjisi istehsal etmək üçün rotoru və şaftı döndərəcəkdir.
Naqilləri portativ cihaza birləşdirmək üçün xarici rozetka təmin ediləcək. İstifadəçinin kəmərinə taxmaq üçün güc-nəzarət çıxış bloku da verilə bilər. Elektron qurğular daha sonra bu güc idarəetmə çıxış blokuna qoşula bilər ki, bu da elektrik enerjisinin davamlı təchizatını təmin edəcək.
"Batareya ilə işləyən, portativ cihazların sayının artması ilə" patentdə deyilir, "uzunmüddətli, uyğunlaşa bilən, səmərəli elektrik mənbəyi təmin etməyə artan ehtiyac var." Komarechka gözləyir ki, onun cihazı portativ kompüterləri, cib telefonlarını, CD pleyerləri, GPS qəbuledicilərini və ikitərəfli radioları gücləndirmək üçün istifadə ediləcək.
Göndərmə vaxtı: 21 iyul 2022-ci il
