Energia hidroelektrikoa ibai naturalen ur-energia elektrizitate bihurtzea da, jendeak erabil dezan. Hainbat energia-iturri erabiltzen dira energia sortzeko, hala nola eguzki-energia, ibaietako ur-energia eta aire-fluxuak sortutako haize-energia. Energia hidroelektrikoa erabiliz energia hidroelektrikoa sortzearen kostua merkea da, eta zentral hidroelektrikoen eraikuntza beste ur-kontserbazio proiektu batzuekin ere konbina daiteke. Gure herrialdea oso aberatsa da baliabide hidroelektrikoetan eta baldintzak ere oso onak dira. Energia hidroelektrikoak paper garrantzitsua betetzen du ekonomia nazionalaren eraikuntzan.
Ibai baten goi-maila behe-maila baino handiagoa da. Ibaiaren ur-mailaren aldea dela eta, ur-energia sortzen da. Energia horri energia potentziala edo energia potentziala deitzen zaio. Ibaiaren uraren altueraren arteko aldeari jaitsiera deitzen zaio, ur-mailaren aldea edo ur-burua ere deitzen zaio. Jaitsiera hau oinarrizko baldintza da energia hidraulikoa sortzeko. Horrez gain, potentzia hidraulikoaren magnitudea ibaiko ur-emariaren magnitudearen araberakoa ere bada, eta hori oinarrizko baldintza bat da, jaitsiera bezain garrantzitsua. Bai jaitsierak bai emariek zuzenean eragiten diote potentzia hidraulikoari; jaitsieraren ur-bolumena zenbat eta handiagoa izan, orduan eta potentzia hidrauliko handiagoa; jaitsiera eta ur-bolumena nahiko txikiak badira, zentral hidroelektrikoaren irteera txikiagoa izango da.
Jaitsiera, oro har, metrotan adierazten da. Gradientea jaitsieraren eta distantziaren arteko erlazioa da, eta tanta-kontzentrazio maila adieraz dezake. Tanta kontzentratuagoa dago, eta energia hidraulikoaren erabilera erosoagoa da. Zentral hidroelektriko batek erabiltzen duen jaitsiera zentral hidroelektrikoko ur-azaleraren goranzko aldearen eta turbinatik igaro ondoren ur-azaleraren beheranzko aldearen arteko aldea da.
Emaria ibai batean denbora unitateko isurtzen den ur kantitatea da, eta metro kubikotan adierazten da segundo batean. Ur metro kubiko bat tona bat da. Ibai baten emaria edozein unetan aldatzen da, beraz, emariaz hitz egiten dugunean, isurtzen den leku zehatzaren ordua azaldu behar dugu. Emaria oso nabarmen aldatzen da denboran. Gure herrialdeko ibaiek, oro har, emari handia izaten dute udan eta udazkenean euri-sasoian, eta nahiko txikia neguan eta udaberrian. Oro har, ibaiaren emaria nahiko txikia da goian; ibaiadarrak bat egiten dutenez, behean beherako emaria pixkanaka handitzen da. Beraz, goian gorako jaitsiera kontzentratua izan arren, emaria txikia da; behean beherako emaria handia da, baina jaitsiera nahiko sakabanatua dago. Horregatik, askotan ekonomikoena da energia hidraulikoa ibaiaren erdiko ibilguan erabiltzea.
Zentral hidroelektriko batek erabiltzen duen emaria eta jaitsiera jakinda, bere irteera formula hau erabiliz kalkula daiteke:
N= GQH
Formulan, N–irteera, kilowattetan, potentzia ere deitu daiteke;
Q–emaria, metro kubiko segundoko;
H – jaitsiera, metrotan;
G = 9,8, grabitatearen azelerazioa da, unitatea: Newton/kg
Goiko formularen arabera, potentzia teorikoa galerak kendu gabe kalkulatzen da. Izan ere, energia hidroelektrikoa sortzeko prozesuan, turbinek, transmisio-ekipoek, sorgailuek, etab. guztiek dituzte potentzia-galera saihestezinak. Beraz, potentzia teorikoa deskontatu egin behar da, hau da, erabil dezakegun benetako potentzia eraginkortasun-koefizientearekin biderkatu behar da (sinboloa: K).
Zentral hidroelektrikoko sorgailuaren potentzia diseinatuari potentzia nominala deritzo, eta potentzia errealari potentzia erreala. Energia eraldatzeko prozesuan, saihestezina da energiaren zati bat galtzea. Energia hidroelektrikoa sortzeko prozesuan, batez ere turbinen eta sorgailuen galerak daude (hodietan ere galerak daude). Landa-eremuko mikrozentral hidroelektrikoko galera desberdinek potentzia teoriko osoaren % 40-50 inguru hartzen dute, beraz, zentral hidroelektrikoko irteerak potentzia teorikoaren % 50-60 baino ezin du erabili, hau da, eraginkortasuna 0,5-0,60 ingurukoa da (horietatik turbinaren eraginkortasuna 0,70-0,85 da, sorgailuen eraginkortasuna 0,85etik 0,90era, eta hodien eta transmisio-ekipoen eraginkortasuna 0,80tik 0,85era). Beraz, zentral hidroelektrikoko potentzia erreala (irteera) honela kalkula daiteke:
K–zentral hidroelektrikoaren eraginkortasuna, (0,5～0,6) mikrozentral hidroelektrikoaren gutxi gorabeherako kalkuluan erabiltzen da; balio hau honela sinplifikatu daiteke:
N=(0.5～0.6)QHG Benetako potentzia=eraginkortasuna×emaria×jaitsiera×9.8
Energia hidroelektrikoaren erabilera uraren indarra erabiltzea da makina bat mugitzeko, eta horri ur-turbina deitzen zaio. Adibidez, gure herrialdeko antzinako gurpil hidraulikoa oso ur-turbina sinplea da. Gaur egun erabiltzen diren turbina hidrauliko desberdinak hainbat baldintza hidrauliko espezifikoetara egokituta daude, eraginkorrago biratu eta uraren energia energia mekaniko bihur dezaten. Beste makineria mota bat, sorgailua, turbinari konektatuta dago, sorgailuaren errotorea turbinarekin batera biratu dadin elektrizitatea sortzeko. Sorgailua bi zatitan bana daiteke: turbinarekin biratzen duen zatia eta sorgailuaren zati finkoa. Turbinari konektatuta dagoen eta biratzen duen zatiari sorgailuaren errotorea deitzen zaio, eta errotorearen inguruan polo magnetiko asko daude; errotorearen inguruko zirkulu bat sorgailuaren zati finkoa da, sorgailuaren estatorea deitzen zaio, eta estatorea kobrezko bobina askorekin bilduta dago. Errotorearen polo magnetiko asko estatorearen kobrezko bobinen erdian biratzen direnean, korronte bat sortzen da kobrezko kableetan, eta sorgailuak energia mekanikoa energia elektriko bihurtzen du.
Zentralak sortutako energia elektrikoa energia mekaniko (motor elektrikoa edo motorra), argi-energia (lanpara elektrikoa), energia termiko (labe elektrikoa) eta abar bihurtzen da hainbat ekipo elektrikoren bidez.
zentral hidroelektrikoaren osaera
Zentral hidroelektriko baten osaerak hauek dira: egitura hidraulikoak, ekipamendu mekanikoak eta ekipamendu elektrikoak.
(1) Egitura hidraulikoak
Presak, sarrerako ateak, ubideak (edo tunelak), presio-tangak (edo erregulazio-tangak), presio-hodiak, zentralak eta isuri-hodiak, etab. ditu.
Presa bat (ur-jauzia) eraikitzen da ibaian ibaiko ura blokeatzeko eta ur-azalera igotzeko urtegi bat osatzeko. Horrela, presan dagoen urtegiaren ur-azaleraren eta presaren azpiko ibaiaren ur-azaleraren artean tanta kontzentratu bat sortzen da, eta ondoren ura zentral hidroelektrikora sartzen da ur-hodien edo tunelen bidez. Ibai nahiko malkartsuetan, desbideratze-kanalen erabilerak ere tanta bat sor dezake. Adibidez: Oro har, ibai natural baten kilometroko jaitsiera 10 metrokoa da. Ibai-zati honen goiko muturrean kanal bat irekitzen bada ibaiko ura sartzeko, kanala ibaian zehar zulatu egingo da, eta kanalaren malda laua izango da. Kanaleko jaitsiera kilometroko egiten bada, metro 1 bakarrik jaitsi zen, beraz, ura 5 kilometro isuri zen kanalean, eta ur-azalera 5 metro bakarrik jaitsi zen, ura, berriz, 50 metro jaitsi zen kanal naturalean 5 kilometro egin ondoren. Une honetan, ubideko ura ibaiaren bidez zentral elektrikora itzultzen da ur-hodi edo tunel baten bidez, eta 45 metroko jauzi kontzentratu bat dago elektrizitatea sortzeko erabil daitekeena. 2. irudia
Desbideratze-kanalak, tunelak edo ur-hodiak (adibidez, plastikozko hodiak, altzairuzko hodiak, hormigoizko hodiak, etab.) erabiltzeari tanta kontzentratua duen zentral hidroelektriko bat eratzeko desbideratze-kanaleko zentral hidroelektrikoa deitzen zaio, eta zentral hidroelektrikoen diseinu tipikoa da.
(2) Ekipamendu mekaniko eta elektrikoa
Aipatutako lan hidraulikoez gain (presak, ubideak, aurrealdeak, presio-hodiak, tailerrak), zentral hidroelektriko batek honako ekipamendu hauek ere behar ditu:
(1) Ekipamendu mekanikoa
Turbinak, gobernadoreak, ate-balbulak, transmisio-ekipoak eta sorgailu ez-ekipoak daude.
(2) Ekipamendu elektrikoa
Sorgailuak, banaketa-panelen kontrol-panelak, transformadoreak eta transmisio-lineak daude.
Baina ez dituzte zentral hidroelektriko txiki guztiek aipatutako egitura hidraulikoak eta ekipamendu mekaniko eta elektrikoak. Ur-maila 6 metro baino gutxiagokoa bada zentral hidroelektrikoan, ur-gidari kanala eta kanal irekiko ur-kanala erabiltzen dira normalean, eta ez dago presio-putzurik eta presio-ur-hodirik. Energia-hornidura-eremu txikia eta transmisio-distantzia laburra duten zentraletarako, energia-transmisio zuzena erabiltzen da eta ez da transformadorerik behar. Urtegiak dituzten zentral hidroelektrikoek ez dute presak eraiki beharrik. Hartubide sakonak, presaren barneko hodien (edo tunelen) eta isurbideen erabilerak ezabatzen ditu egitura hidraulikoen beharra, hala nola presak, sarrera-ateak, kanalak eta presio-putzuak.
Zentral hidroelektriko bat eraikitzeko, lehenik eta behin, azterketa eta diseinu lan zainduak egin behar dira. Diseinu lanean, hiru diseinu etapa daude: aurretiazko diseinua, diseinu teknikoa eta eraikuntzaren xehetasunak. Diseinu lanean lan ona egiteko, lehenik eta behin azterketa lan sakona egin behar da, hau da, tokiko baldintza natural eta ekonomikoak guztiz ulertzea – hau da, topografia, geologia, hidrologia, kapitala eta abar. Diseinuaren zuzentasuna eta fidagarritasuna egoera hauek menperatu eta aztertu ondoren bakarrik bermatu daitezke.
Zentral hidroelektriko txikien osagaiek forma desberdinak dituzte zentral hidroelektriko motaren arabera.
3. Topografia-azterketa
Topografia-lanaren kalitateak eragin handia du ingeniaritza-diseinuan eta ingeniaritza-kantitatearen kalkuluan.
Esplorazio geologikoa (baldintza geologikoen ulermena), ur-arroko eta ibaiertzeko geologiari buruzko ulermen eta ikerketa orokorraz gain, beharrezkoa da makina-gelaren zimenduak sendoak diren ala ez jakitea, eta horrek zuzenean eragiten dio zentralaren beraren segurtasunari. Urtegi-bolumen jakin bat duen presa suntsitzen denean, ez du zentral hidroelektrikoari berari kalterik egingo bakarrik, baita bizitza eta ondasunen galera handiak ere eragingo ditu ibaian behera.
4. Proba hidrologikoa
Zentral hidroelektrikoetarako, datu hidrologiko garrantzitsuenak ibaiaren ur-mailaren, emariaren, sedimentuen edukiaren, izotz-baldintzen, datu meteorologikoen eta uholdeen analisi-datuen erregistroak dira. Ibai-emariaren tamainak zentral hidroelektrikoko isurketaren diseinuan eragiten du. Uholdearen larritasuna gutxiesteak presaren kalteak eragingo ditu; ibaiak garraiatzen dituen sedimentuak urtegia azkar bete dezakete kasurik txarrenean. Adibidez, sarrera-kanalak kanala lohitzea eragingo du, eta sedimentu lodiak turbina zeharkatuko du eta turbinaren higadura eragingo du. Beraz, zentral hidroelektrikoen eraikuntzan datu hidrologiko nahikoak izan behar dira.
Beraz, zentral hidroelektriko bat eraikitzea erabaki aurretik, lehenik eta behin energia horniduraren eremuko garapen ekonomikoaren norabidea eta etorkizuneko elektrizitate eskaria ikertu behar ditugu. Aldi berean, garapen eremuko beste energia iturrien egoera kalkulatu. Goiko egoera ikertu eta aztertu ondoren bakarrik erabaki dezakegu zentral hidroelektrikoa eraiki behar den ala ez eta zein handia izan behar den eskala.
Oro har, zentral hidroelektrikoen azterketa-lanen helburua zentral hidroelektrikoen diseinu eta eraikuntzarako beharrezkoa den oinarrizko informazio zehatza eta fidagarria ematea da.
5. Lekua hautatzeko baldintza orokorrak
Gune bat hautatzeko baldintza orokorrak lau alderdi hauetatik azal daitezke:
(1) Hautatutako guneak uraren energia modu ekonomikoenean erabiltzeko gai izan behar du eta kostuak aurrezteko printzipioa bete, hau da, zentrala amaitu ondoren, diru gutxien gastatzen da eta elektrizitate gehien sortzen da. Normalean, urteko energia sortzeko diru-sarrerak eta zentraleko eraikuntzan egindako inbertsioa kalkulatuz neur daiteke, inbertitutako kapitala zenbat denbora berreskura daitekeen ikusteko. Hala ere, baldintza hidrologikoak eta topografikoak desberdinak dira leku desberdinetan, eta elektrizitate beharrak ere desberdinak dira, beraz, eraikuntza-kostua eta inbertsioa ez lirateke balio jakin batzuek mugatu behar.
(2) Hautatutako gunearen baldintza topografiko, geologiko eta hidrologikoak nahiko hobeak izan behar dira, eta diseinuan eta eraikuntzan aukerak egon behar dira. Zentral hidroelektriko txikien eraikuntzan, eraikuntza-materialen erabilera "bertako materialen" printzipioarekin bat etorri behar da ahalik eta gehien.
(3) Hautatutako gunea ahalik eta gehien energia-hornidura eta prozesatzeko eremutik gertu egon behar da, energia-transmisioko ekipoen inbertsioa eta energia-galera murrizteko.
(4) Kokapena aukeratzerakoan, dauden egitura hidraulikoak ahalik eta gehien erabili behar dira. Adibidez, ur tanta erabil daiteke ureztatze-kanal batean zentral hidroelektriko bat eraikitzeko, edo zentral hidroelektriko bat eraiki daiteke ureztatze-urtegi baten ondoan ureztatze-emaritik elektrizitatea sortzeko, eta abar. Zentral hidroelektriko hauek ura dagoenean elektrizitatea sortzeko printzipioa bete dezaketenez, haien garrantzi ekonomikoa nabarmenagoa da.
Argitaratze data: 2022ko maiatzaren 19a
