Dünya miqyasında 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 Laboratoriyasına görə, dünyadakı su elektrik stansiyaları ümumilikdə 675.000 meqavatt istehsal edir ki, bu da 3,6 milyard barel neftin enerji ekvivalentidir. ABŞ-da 2000-dən çox su elektrik stansiyası fəaliyyət göstərir və bu da su elektrik stansiyasını ölkənin ən böyük bərpa olunan enerji mənbəyinə çevirir.
Bu məqalədə, düşən suyun necə enerji yaratdığına nəzər salacağıq və hidroelektrik enerjisi üçün vacib olan su axınını yaradan hidroloji dövr haqqında məlumat əldə edəcəyik. Həmçinin gündəlik həyatınıza təsir edə biləcək hidroelektrik enerjinin unikal tətbiqinə nəzər salacaqsınız.
Çayın axınını seyr edərkən onun daşıdığı qüvvəni təsəvvür etmək çətindir. Əgər siz nə vaxtsa raftinqlə məşğul olmusunuzsa, deməli, çayın gücünün kiçik bir hissəsini hiss etmisiniz. Ağ su axınları dar bir keçiddən çoxlu miqdarda suyu aşağıya doğru daşıyan bir çay kimi yaradılır. Çay bu dəlikdən keçdikcə axını sürətlənir. Daşqınlar, böyük bir 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 olduqca sadə bir konsepsiyaya əsaslanır - bənddən axan su turbin, o da generatoru çevirir.
Ənənəvi su elektrik stansiyasının əsas komponentləri bunlardır:
Turbin və generatoru birləşdirən val
Bənd – Əksər su elektrik stansiyaları suyu saxlayan və böyük bir su anbarı yaradan bənddən istifadə edir. Çox vaxt bu su anbarı Vaşinqton ştatındakı Qrand Kuli bəndindəki Ruzvelt gölü kimi istirahət gölü kimi istifadə olunur.
Giriş – Bəndin qapıları açılır və cazibə qüvvəsi suyu turbinə aparan boru kəməri olan dayaqdan çəkir. Su bu borudan axdıqca təzyiq yaradır.
Turbin – Su, turbinin böyük pərlərinə dəyir və fırlanır, turbin isə val vasitəsilə onun üstündəki generatora birləşdirilir. Su elektrik stansiyaları üçün ən çox yayılmış turbin növü əyri pərləri olan böyük diskə bənzəyən Francis Turbinidir. Su və Enerji Təhsili Fondunun (FWEE) məlumatına görə, turbin 172 tona qədər ağırlığa malik ola və dəqiqədə 90 dövr/dəq sürətlə fırlana bilər.
Generatorlar – Turbin pərləri fırlandıqca generatorun içərisindəki bir sıra maqnitlər də fırlanır. Nəhəng maqnitlər mis spiralların yanından fırlanaraq elektronları hərəkət etdirərək alternativ cərəyan (AC) yaradır. (Generatorun necə işlədiyi barədə daha sonra daha çox məlumat əldə edəcəksiniz.)
Transformator – Elektrik stansiyasının içərisindəki transformator AC-ni alır və onu daha yüksək gərginlikli cərəyana çevirir.
Elektrik xətləri – Hər elektrik stansiyasından dörd naqil çıxır: eyni vaxtda istehsal olunan üç faza enerjisi və hər üçünə ortaq olan neytral və ya torpaqlama. (Elektrik xətlərinin ötürülməsi haqqında daha çox məlumat əldə etmək üçün Enerji Paylama Şəbəkələrinin Necə İşlədiyini oxuyun.)
Çıxış – İstifadə olunmuş su quyruq yolları adlanan boru kəmərləri vasitəsilə daşınır və çayın aşağı axınlarına qayıdır.
Su anbarındakı su saxlanılan enerji hesab olunur. Qapılar açıldıqda, dayaqdan axan su hərəkətdə olduğu üçün kinetik enerjiyə çevrilir. Yaranan elektrik enerjisinin miqdarı bir neçə amillə müəyyən edilir. Bu amillərdən ikisi su axınının həcmi və hidravlik təzyiqin miqdarıdır. Təzyiq su səthi ilə turbinlər arasındakı məsafəni ifadə edir. Təzyiq və axın artdıqca yaranan elektrik enerjisi də artır. Təzyiq adətən su anbarındakı suyun miqdarından asılıdır.
Nasoslu anbar adlanan başqa bir su elektrik stansiyası növü də var. Ənənəvi su elektrik stansiyasında su anbarından axır, xaricə çıxır və axına doğru axıdılır. Nasoslu anbar stansiyasının iki su anbarı var:
Yuxarı su anbarı – Ənənəvi su elektrik stansiyası kimi, bənd də su anbarı yaradır. Bu su anbarındakı su elektrik enerjisi yaratmaq üçün su elektrik stansiyasından keçir.
Aşağı su anbarı – Su elektrik stansiyasından çıxan su çaya yenidən daxil olub aşağı axın etmək əvəzinə, aşağı su anbarına axır.
Geriyə dönən turbin istifadə edərək, stansiya suyu yuxarı su anbarına geri vura bilər. Bu, pik saatlardan kənar vaxtlarda edilir. Əsasən, ikinci su anbarı yuxarı su anbarını doldurur. Suyu yuxarı su anbarına geri 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.
Güman etdiyiniz kimi, generator elektrik enerjisi istehsal edir. Bu şəkildə elektrik enerjisi istehsal etməyin əsas prosesi bir sıra maqnitləri tel rulonlarının içərisində fırlatmaqdır. Bu proses elektronları hərəkətə gətirir və bu da elektrik cərəyanı yaradır.
Huver bəndində hər biri 133 meqavata qədər enerji istehsal edə bilən cəmi 17 generator var. Huver bəndi su elektrik stansiyasının ümumi gücü 2074 meqavatdır. Hər bir generator müəyyən əsas hissələrdən ibarətdir:
Turbin fırlandıqca, həyəcanlandırıcı rotora elektrik cərəyanı göndərir. Rotor, stator adlanan möhkəm sarılmış mis məftil spiralının içərisində fırlanan bir sıra böyük elektromaqnitlərdir. Bobin və maqnitlər arasındakı maqnit sahəsi elektrik cərəyanı yaradır.
Huver bəndində generatordan transformatora 16.500 amperlik cərəyan keçir və burada cərəyan ötürülməzdən əvvəl 230.000 amperə qədər artır.
Su elektrik stansiyaları təbii olaraq baş verən, davamlı bir prosesdən - yağışın yağmasına və çayların səviyyəsinin qalxmasına səbəb olan prosesdən faydalanır. Hər gün planetimiz ultrabənövşəyi şüalar su molekullarını parçaladığı üçün atmosfer vasitəsilə az miqdarda su itirir. Lakin eyni zamanda, vulkanik fəaliyyət nəticəsində Yer kürəsinin daxili hissəsindən yeni su buraxılır. Yaranan suyun miqdarı və itirilən suyun miqdarı təxminən eynidir.
İstənilən vaxt dünyanın ümumi suyunun həcmi müxtəlif formalarda olur. Okeanlarda, çaylarda və yağışda olduğu kimi maye, buzlaqlarda olduğu kimi bərk və ya havadakı görünməz su buxarında olduğu kimi qaz halında ola bilər. Su külək cərəyanları ilə planetdə hərəkət etdikcə vəziyyətini dəyişir. Külək cərəyanları günəşin istilik fəaliyyəti nəticəsində yaranır. Hava cərəyanı dövrləri günəşin planetin digər bölgələrinə nisbətən ekvatora daha çox şüa saçması ilə yaranır.
Hava cərəyanı dövrləri Yer kürəsinin su təchizatını hidroloji dövr adlanan özünəməxsus bir dövrə vasitəsilə idarə edir. Günəş maye suyu qızdırdıqca su havada buxarlanır. Günəş havanı qızdırır və atmosferdə havanın yüksəlməsinə səbəb olur. Hava yuxarıda daha soyuqdur, ona görə də su buxarı qalxdıqca soyuyur və damcılara çevrilir. Bir ərazidə kifayət qədər damcı toplandıqda, damcılar yağıntı kimi Yerə düşəcək qədər ağırlaşa bilər.
Hidroloji dövr su elektrik stansiyaları üçün vacibdir, çünki onlar su axınından asılıdır. Əgər stansiyanın yaxınlığında yağış yağmasa, su yuxarı axında toplanmayacaq. Su yuxarı axında toplanmasa, su elektrik stansiyasından daha az su axır və daha az elektrik enerjisi istehsal olunur.
Hidroenerjinin əsas ideyası hərəkət edən mayenin gücündən istifadə edərək turbin bıçağını fırlatmaqdır. Adətən, bu funksiyanı yerinə yetirmək üçün çayın ortasında böyük bir bənd tikilməlidir. Yeni bir ixtira portativ elektron cihazları elektrik enerjisi ilə təmin etmək üçün daha kiçik miqyasda hidroenerji ideyasından istifadə edir.
Kanadanın Ontario şəhərindən olan ixtiraçı Robert Komareçka ayaqqabıların altına kiçik su elektrik generatorları yerləşdirmək ideyasını irəli sürüb. O, bu mikroturbinlərin demək olar ki, istənilən cihazı işlətmək üçün kifayət qədər elektrik enerjisi istehsal edəcəyinə inanır. 2001-ci ilin may ayında Komareçka özünəməxsus ayaqla işləyən cihazı üçün patent alıb.
Yerişimizin çox əsas bir prinsipi var: Hər addımda ayaq dabandan ayağa düşür. Ayağınız yerə dəydikcə, qüvvə dabanınızdan aşağı düşür. Növbəti addımınıza hazırlaşarkən ayağınızı irəli çevirirsiniz və beləliklə, qüvvə ayağınızın topuna ötürülür. Görünür, Komareçka yeriməyin bu əsas prinsipini fərq etmiş və bu gündəlik fəaliyyətin gücündən istifadə etmək üçün bir fikir inkişaf etdirmişdir.
Komarechkanın patentində təsvir edildiyi kimi, "hidroelektrik generator dəsti ilə ayaqqabı" beş hissədən ibarətdir:
Maye – Sistem elektrik keçirici mayedən istifadə edəcək.
Mayeni saxlamaq üçün kisələr – Bir kisə dabana, digəri isə ayaqqabının barmaq hissəsinə yerləşdirilir.
Borular – Borular hər bir kisəni mikrogeneratora birləşdirir.
Turbin – Su dabanda irəli-geri hərəkət etdikcə, kiçik bir turbinin pərlərini hərəkətə gətirir.
Mikrogenerator – Generator iki maye ilə doldurulmuş kisəcik arasında yerləşir və valı hərəkətə gətirən və generatoru fırladan qanadlı rotorla təchiz olunub.
İnsan yeriyərkən ayaqqabının dabanında yerləşən kisədəki mayenin sıxılması mayeni borudan keçərək hidroelektrik generator moduluna doğru itələyəcək. İstifadəçi yeriməyə davam etdikcə daban qaldırılacaq və insanın ayağının altındakı kisəyə aşağı təzyiq göstəriləcək. Mayenin hərəkəti rotoru və valı fırladaraq elektrik enerjisi istehsal edəcək.
Naqilləri portativ cihaza qoşmaq üçün xarici rozetka təmin ediləcək. İstifadəçinin kəmərinə taxılmaq üçün güc idarəetmə çıxış bloku da təmin edilə bilər. Daha sonra elektron cihazlar bu güc idarəetmə çıxış blokuna qoşula bilər ki, bu da sabit elektrik təchizatı təmin edəcək.
Patentdə deyilir ki, “Batareya ilə işləyən portativ cihazların sayının artması ilə uzunmüddətli, uyğunlaşa bilən və səmərəli elektrik mənbəyi təmin etmək ehtiyacı artır”. Komareçka cihazının portativ kompüterləri, mobil telefonları, CD pleyerləri, GPS qəbuledicilərini və iki tərəfli radioları enerji ilə təmin etmək üçün istifadə olunacağını gözləyir.
Yazı vaxtı: 21 iyul 2022
