Ledled y byd, mae gorsafoedd ynni dŵr yn cynhyrchu tua 24 y cant o drydan y byd ac yn cyflenwi pŵer i fwy nag 1 biliwn o bobl. Mae gorsafoedd ynni dŵr y byd yn cynhyrchu cyfanswm o 675,000 megawat, sy'n cyfateb i 3.6 biliwn o gasgenni o olew, yn ôl y Labordy Ynni Adnewyddadwy Cenedlaethol. Mae mwy na 2,000 o orsafoedd ynni dŵr yn gweithredu yn yr Unol Daleithiau, gan wneud ynni dŵr yn ffynhonnell ynni adnewyddadwy fwyaf y wlad.
Yn yr erthygl hon, byddwn yn edrych ar sut mae dŵr sy'n cwympo yn creu ynni ac yn dysgu am y cylch hydrolegol sy'n creu'r llif dŵr sy'n hanfodol ar gyfer ynni dŵr. Byddwch hefyd yn cael cipolwg ar un cymhwysiad unigryw o ynni dŵr a allai effeithio ar eich bywyd bob dydd.
Wrth wylio afon yn rholio heibio, mae'n anodd dychmygu'r grym y mae'n ei gario. Os ydych chi erioed wedi bod yn rafftio dŵr gwyn, yna rydych chi wedi teimlo rhan fach o bŵer yr afon. Mae rhaeadrau dŵr gwyn yn cael eu creu fel afon, gan gario llawer iawn o ddŵr i lawr yr allt, tagfeydd trwy lwybr cul. Wrth i'r afon gael ei gorfodi trwy'r agoriad hwn, mae ei llif yn cyflymu. Mae llifogydd yn enghraifft arall o faint o rym y gall cyfaint aruthrol o ddŵr ei gael.
Mae gorsafoedd ynni dŵr yn defnyddio ynni dŵr ac yn defnyddio mecaneg syml i drosi'r ynni hwnnw'n drydan. Mae gorsafoedd ynni dŵr mewn gwirionedd yn seiliedig ar gysyniad eithaf syml - mae dŵr sy'n llifo trwy argae yn troi tyrbin, sy'n troi generadur.
Dyma gydrannau sylfaenol gorsaf ynni dŵr gonfensiynol:
Y siafft sy'n cysylltu'r tyrbin a'r generadur
Argae – Mae'r rhan fwyaf o orsafoedd ynni dŵr yn dibynnu ar argae sy'n dal dŵr yn ôl, gan greu cronfa ddŵr fawr. Yn aml, defnyddir y gronfa ddŵr hon fel llyn hamdden, fel Llyn Roosevelt yn Argae Grand Coulee yn Nhalaith Washington.
Mewnfa – Mae gatiau’r argae yn agor ac mae disgyrchiant yn tynnu’r dŵr drwy’r pibell ddŵr, sef piblinell sy’n arwain at y tyrbin. Mae pwysau’n cronni wrth i ddŵr lifo drwy’r bibell hon.
Tyrbin – Mae'r dŵr yn taro ac yn troi llafnau mawr tyrbin, sydd ynghlwm wrth generadur uwchben trwy siafft. Y math mwyaf cyffredin o dyrbin ar gyfer gorsafoedd ynni dŵr yw'r Tyrbin Francis, sy'n edrych fel disg fawr gyda llafnau crwm. Gall tyrbin bwyso cymaint â 172 tunnell a throi ar gyfradd o 90 chwyldro y funud (rpm), yn ôl y Sefydliad Addysg Dŵr ac Ynni (FWEE).
Generaduron – Wrth i lafnau’r tyrbin droi, felly hefyd mae cyfres o fagnetau y tu mewn i’r generadur. Mae magnetau enfawr yn cylchdroi heibio coiliau copr, gan gynhyrchu cerrynt eiledol (AC) trwy symud electronau. (Byddwch chi’n dysgu mwy am sut mae’r generadur yn gweithio yn nes ymlaen.)
Trawsnewidydd – Mae'r trawsnewidydd y tu mewn i'r pwerdy yn cymryd yr AC ac yn ei drawsnewid yn gerrynt foltedd uwch.
Llinellau pŵer – Allan o bob gorsaf bŵer daw pedair gwifren: y tair cyfnod o bŵer sy'n cael eu cynhyrchu ar yr un pryd ynghyd â niwtral neu ddaear sy'n gyffredin i'r tri. (Darllenwch Sut Mae Gridiau Dosbarthu Pŵer yn Gweithio i ddysgu mwy am drosglwyddo llinellau pŵer.)
All-lif – Mae dŵr a ddefnyddiwyd yn cael ei gario trwy biblinellau, a elwir yn ffyn haul, ac yn ailymuno â'r afon i lawr yr afon.
Ystyrir bod y dŵr yn y gronfa ddŵr yn ynni wedi'i storio. Pan fydd y gatiau'n agor, mae'r dŵr sy'n llifo trwy'r pibell ddŵr yn dod yn ynni cinetig oherwydd ei fod mewn symudiad. Mae faint o drydan sy'n cael ei gynhyrchu yn cael ei bennu gan sawl ffactor. Dau o'r ffactorau hynny yw cyfaint llif y dŵr a faint o ben hydrolig. Mae'r pen yn cyfeirio at y pellter rhwng wyneb y dŵr a'r tyrbinau. Wrth i'r pen a'r llif gynyddu, felly hefyd y trydan a gynhyrchir. Mae'r pen fel arfer yn dibynnu ar faint o ddŵr yn y gronfa ddŵr.
Mae math arall o orsaf ynni dŵr, o'r enw'r orsaf storio pwmpio. Mewn orsaf ynni dŵr gonfensiynol, mae'r dŵr o'r gronfa ddŵr yn llifo trwy'r orsaf, yn dod allan ac yn cael ei gario i lawr yr afon. Mae gan orsaf storio pwmpio ddau gronfa ddŵr:
Cronfa ddŵr uchaf – Fel gorsaf ynni dŵr gonfensiynol, mae argae yn creu cronfa ddŵr. Mae'r dŵr yn y gronfa ddŵr hon yn llifo trwy'r orsaf ynni dŵr i greu trydan.
Cronfa ddŵr isaf – Mae dŵr sy'n gadael yr orsaf ynni dŵr yn llifo i gronfa ddŵr isaf yn hytrach nag ailymuno â'r afon a llifo i lawr yr afon.
Gan ddefnyddio tyrbin gwrthdroadwy, gall y gwaith bwmpio dŵr yn ôl i'r gronfa ddŵr uchaf. Gwneir hyn yn ystod oriau tawel. Yn ei hanfod, mae'r ail gronfa ddŵr yn ail-lenwi'r gronfa ddŵr uchaf. Drwy bwmpio dŵr yn ôl i'r gronfa ddŵr uchaf, mae gan y gwaith fwy o ddŵr i gynhyrchu trydan yn ystod cyfnodau o ddefnydd brig.
Y Generadur
Calon yr orsaf bŵer trydan dŵr yw'r generadur. Mae gan y rhan fwyaf o orsafoedd pŵer dŵr nifer o'r generaduron hyn.
Y generadur, fel y gallech fod wedi dyfalu, sy'n cynhyrchu'r trydan. Y broses sylfaenol o gynhyrchu trydan yn y modd hwn yw cylchdroi cyfres o fagnetau y tu mewn i goiliau gwifren. Mae'r broses hon yn symud electronau, sy'n cynhyrchu cerrynt trydanol.
Mae gan Argae Hoover gyfanswm o 17 generadur, a gall pob un ohonynt gynhyrchu hyd at 133 megawat. Cyfanswm capasiti gorsaf ynni dŵr Argae Hoover yw 2,074 megawat. Mae pob generadur wedi'i wneud o rannau sylfaenol penodol:
Wrth i'r tyrbin droi, mae'r cyffrowr yn anfon cerrynt trydanol i'r rotor. Mae'r rotor yn gyfres o electromagnetau mawr sy'n troelli y tu mewn i goil gwifren gopr wedi'i weindio'n dynn, o'r enw'r stator. Mae'r maes magnetig rhwng y coil a'r magnetau yn creu cerrynt trydanol.
Yn Argae Hoover, mae cerrynt o 16,500 amp yn symud o'r generadur i'r trawsnewidydd, lle mae'r cerrynt yn cynyddu i 230,000 amp cyn cael ei drosglwyddo.
Mae gorsafoedd ynni dŵr yn manteisio ar broses barhaus sy'n digwydd yn naturiol - y broses sy'n achosi i law ddisgyn ac afonydd godi. Bob dydd, mae ein planed yn colli ychydig bach o ddŵr trwy'r atmosffer wrth i belydrau uwchfioled dorri moleciwlau dŵr ar wahân. Ond ar yr un pryd, mae dŵr newydd yn cael ei allyrru o ran fewnol y Ddaear trwy weithgarwch folcanig. Mae faint o ddŵr a grëir a faint o ddŵr a gollir tua'r un peth.
Ar unrhyw adeg, mae cyfanswm cyfaint dŵr y byd mewn sawl ffurf wahanol. Gall fod yn hylif, fel mewn cefnforoedd, afonydd a glaw; yn solid, fel mewn rhewlifoedd; neu'n nwyol, fel yn yr anwedd dŵr anweledig yn yr awyr. Mae dŵr yn newid cyflyrau wrth iddo gael ei symud o amgylch y blaned gan gerhyntau gwynt. Cynhyrchir cerhyntau gwynt gan weithgaredd gwresogi'r haul. Crëir cylchoedd cerrynt aer gan yr haul yn tywynnu mwy ar y cyhydedd nag ar rannau eraill o'r blaned.
Mae cylchoedd cerrynt aer yn gyrru cyflenwad dŵr y Ddaear trwy gylchred ei hun, o'r enw'r cylch hydrolegol. Wrth i'r haul gynhesu dŵr hylifol, mae'r dŵr yn anweddu'n anwedd yn yr awyr. Mae'r haul yn cynhesu'r awyr, gan achosi i'r awyr godi yn yr atmosffer. Mae'r awyr yn oerach yn uwch i fyny, felly wrth i'r anwedd dŵr godi, mae'n oeri, gan gyddwyso'n ddiferion. Pan fydd digon o ddiferion yn cronni mewn un ardal, gall y diferion ddod yn ddigon trwm i ddisgyn yn ôl i'r Ddaear fel glawiad.
Mae'r cylch hydrolegol yn bwysig i orsafoedd ynni dŵr oherwydd eu bod yn dibynnu ar lif dŵr. Os nad oes digon o law ger y gwaith, ni fydd dŵr yn casglu i fyny'r afon. Heb ddŵr yn casglu i fyny'r afon, mae llai o ddŵr yn llifo trwy'r gwaith ynni dŵr a chynhyrchir llai o drydan.
Y syniad sylfaenol o ynni dŵr yw defnyddio pŵer hylif symudol i droi llafn tyrbin. Yn nodweddiadol, mae'n rhaid adeiladu argae mawr yng nghanol afon i gyflawni'r swyddogaeth hon. Mae dyfais newydd yn manteisio ar y syniad o ynni dŵr ar raddfa llawer llai i ddarparu trydan ar gyfer dyfeisiau electronig cludadwy.
Mae'r dyfeisiwr Robert Komarechka o Ontario, Canada, wedi meddwl am y syniad o osod generaduron ynni dŵr bach yng ngwadnau esgidiau. Mae'n credu y bydd y micro-dyrbinau hyn yn cynhyrchu digon o drydan i bweru bron unrhyw declyn. Ym mis Mai 2001, derbyniodd Komarechka batent ar gyfer ei ddyfais unigryw a bwerir gan droed.
Mae egwyddor sylfaenol iawn i sut rydyn ni'n cerdded: Mae'r droed yn cwympo sawdl wrth droed yn ystod pob cam. Wrth i'ch troed lanio ar y llawr, mae grym yn cael ei ddwyn i lawr trwy'ch sawdl. Pan fyddwch chi'n paratoi ar gyfer eich cam nesaf, rydych chi'n rholio'ch troed ymlaen, felly mae'r grym yn cael ei drosglwyddo i bêl eich troed. Mae'n debyg bod Komarechka wedi sylwi ar yr egwyddor sylfaenol hon o gerdded ac wedi datblygu syniad i harneisio pŵer y gweithgaredd bob dydd hwn.
Mae pum rhan i “esgidiau gyda chynulliad generadur trydan dŵr” Komarechka, fel y disgrifir yn ei batent:
Hylif – Bydd y system yn defnyddio hylif sy'n dargludol yn drydanol.
Sachau i ddal yr hylif – Mae un sac wedi'i osod yn y sawdl ac un arall yn rhan bysedd traed yr esgid.
Dwblheiriaid – Mae dwblheiriaid yn cysylltu pob sac â microgeneradur.
Tyrbin – Wrth i ddŵr symud yn ôl ac ymlaen yn y gwadn, mae'n symud llafnau tyrbin bach.
Microgeneradur – Mae'r generadur wedi'i leoli rhwng y ddau sac sy'n llawn hylif, ac mae'n cynnwys rotor fane, sy'n gyrru siafft ac yn troi'r generadur.
Wrth i berson gerdded, bydd cywasgiad yr hylif yn y sac sydd wedi'i leoli yn sawdl yr esgid yn gorfodi hylif trwy'r ddwythell ac i mewn i fodiwl y generadur trydan dŵr. Wrth i'r defnyddiwr barhau i gerdded, bydd y sawdl yn cael ei chodi a bydd pwysau tuag i lawr yn cael ei roi ar y sac o dan bêl troed y person. Bydd symudiad yr hylif yn cylchdroi'r rotor a'r siafft i gynhyrchu trydan.
Darperir soced allanol i gysylltu gwifrau â dyfais gludadwy. Gellir darparu uned allbwn rheoli pŵer hefyd i'w gwisgo ar wregys y defnyddiwr. Yna gellir cysylltu dyfeisiau electronig â'r uned allbwn rheoli pŵer hon, a fydd yn darparu cyflenwad cyson o drydan.
“Gyda’r cynnydd yn nifer y dyfeisiau cludadwy sy’n cael eu pweru gan fatris,” mae’r patent yn darllen, “mae angen cynyddol i ddarparu ffynhonnell drydanol hirhoedlog, addasadwy ac effeithlon.” Mae Komarechka yn disgwyl y bydd ei ddyfais yn cael ei defnyddio i bweru cyfrifiaduron cludadwy, ffonau symudol, chwaraewyr CD, derbynyddion GPS a radios dwyffordd.
Amser postio: Gorff-21-2022
