Mundu osoan, zentral hidroelektrikoek munduko elektrizitatearen % 24 inguru ekoizten dute eta mila milioi pertsona baino gehiagori hornitzen diete energia. Munduko zentral hidroelektrikoek guztira 675.000 megawatt ekoizten dituzte, 3.600 milioi petrolio upelen baliokidea, Energia Berriztagarrien Laborategi Nazionalaren arabera. 2.000 zentral hidroelektriko baino gehiago daude martxan Estatu Batuetan, eta horrek energia hidroelektrikoa herrialdeko energia berriztagarrien iturri handiena bihurtzen du.
Artikulu honetan, ur erorketak energia nola sortzen duen aztertuko dugu eta energia hidroelektrikorako ezinbestekoa den ur-fluxua sortzen duen ziklo hidrologikoari buruz ikasiko dugu. Energia hidroelektrikoaren aplikazio berezi bat ere ikusiko duzu, zure eguneroko bizitzan eragina izan dezakeena.
Ibai bat igarotzen ikustean, zaila da daraman indarra imajinatzea. Inoiz ur bizietan raftinga egin baduzu, ibaiaren indarraren zati txiki bat sentitu duzu. Ur bizietako lasterrak ibaian sortzen dira, ur kopuru handia beherantz eramanez, pasabide estu batetik oztopoak sortuz. Ibaia irekidura horretatik behartuta igarotzean, bere emaria bizkortu egiten da. Uholdeak ur bolumen izugarri batek izan dezakeen indarraren beste adibide bat dira.
Zentral hidroelektrikoek uraren energia aprobetxatzen dute eta mekanika sinplea erabiltzen dute energia hori elektrizitate bihurtzeko. Zentral hidroelektrikoek, egia esan, kontzeptu nahiko sinple batean oinarritzen dira: presa batetik igarotzen den urak turbina bat mugitzen du, eta horrek sorgailu bat mugitzen du.
Hona hemen zentral hidroelektriko konbentzional baten oinarrizko osagaiak:
Turbina eta sorgailua lotzen dituen ardatza
Presa – Zentral hidroelektriko gehienek ura atxikitzen duen presa baten menpe daude, urtegi handi bat sortuz. Askotan, urtegi hau aisialdirako laku gisa erabiltzen da, hala nola Washington estatuko Grand Coulee presako Roosevelt lakua.
Sarrera – Presaren ateak irekitzen dira eta grabitateak ura turbinara doan hodi batetik eramaten du. Urak presioa pilatzen du hodi honetatik igarotzean.
Turbina – Urak turbina baten pala handiak jotzen eta biratzen ditu, eta turbina ardatz baten bidez gainean dagoen sorgailu bati lotuta dago. Zentral hidroelektrikoetarako turbina mota ohikoena Francis turbina da, pala kurbatuak dituen disko handi baten itxura duena. Turbina batek 172 tona pisatu eta minutuko 90 bira (rpm) abiaduran biratu dezake, Uraren eta Energiaren Hezkuntzarako Fundazioaren (FWEE) arabera.
Sorgailuak – Turbina-palak biratzen diren heinean, sorgailuaren barruko iman-serie bat ere biratzen da. Iman erraldoiak kobrezko bobinen gainetik biratzen dira, korronte alternoa (AC) sortuz elektroiak mugituz. (Sorgailuak nola funtzionatzen duen gehiago ikasiko duzu geroago.)
Transformadorea – Zentralaren barruko transformadoreak korronte alternoa hartu eta tentsio handiko korronte bihurtzen du.
Energia-lineak – Zentral elektriko guztietatik lau hari ateratzen dira: aldi berean sortzen diren energiaren hiru faseak gehi hirurei komuna zaien neutro edo lur-lerro bat. (Irakurri Nola funtzionatzen duten Energia Banatzeko Sareak energia-lineen transmisioari buruz gehiago jakiteko.)
Irteera – Erabilitako ura hodien bidez eramaten da, isurialde izenekoetatik, eta ibaira berriro sartzen da behera.
Urtegiko ura energia metatutzat hartzen da. Ateak irekitzen direnean, hodi-hoditik igarotzen den ura energia zinetiko bihurtzen da mugimenduan dagoelako. Sortzen den elektrizitate kopurua hainbat faktoreren araberakoa da. Faktore horietako bi ur-emari-bolumena eta altuera hidraulikoaren zenbatekoa dira. Altuera uraren gainazalaren eta turbinen arteko distantziari egiten dio erreferentzia. Altuera eta emaria handitzen diren heinean, sortutako elektrizitatea ere handitzen da. Altuera normalean urtegiko ur-kantitatearen araberakoa da.
Beste zentral hidroelektriko mota bat ere badago, ponpaketa-biltegiratze zentral izenekoa. Ohiko zentral hidroelektriko batean, urtegiko ura zentralaren zehar isurtzen da, irteten da eta ibaian behera eramaten da. Ponpaketa-biltegiratze zentral batek bi urtegi ditu:
Goiko urtegia – Ohiko zentral hidroelektriko baten antzera, presa batek urtegi bat sortzen du. Urtegi honetako ura zentral hidroelektrikotik igarotzen da elektrizitatea sortzeko.
Beheko urtegia – Zentral hidroelektrikotik irteten den ura beheko urtegi batera isurtzen da, ibaira berriro sartu eta behera joan beharrean.
Turbina itzulgarri bat erabiliz, zentralak ura goiko urtegira ponpatu dezake. Hau ordu puntatik kanpo egiten da. Funtsean, bigarren urtegiak goiko urtegia betetzen du. Ura goiko urtegira ponpatuz, zentralak ur gehiago du elektrizitatea sortzeko kontsumo puntako aldietan.
Sorgailua
Zentral hidroelektrikoaren bihotza sorgailua da. Zentral hidroelektriko gehienek sorgailu horietako batzuk dituzte.
Sorgailuak, asmatu duzuen bezala, elektrizitatea sortzen du. Modu honetan elektrizitatea sortzeko oinarrizko prozesua alanbre-bobinen barruan iman-serie bat biratzea da. Prozesu honek elektroiak mugitzen ditu, eta horrek korronte elektrikoa sortzen du.
Hoover presan guztira 17 sorgailu daude, eta bakoitzak 133 megawatt sor ditzake. Hoover presako zentral hidroelektrikoaren potentzia osoa 2.074 megawatt da. Sorgailu bakoitza oinarrizko zenbait atalez osatuta dago:
Turbina biratzen den heinean, kitzikatzaileak korronte elektrikoa bidaltzen dio errotoreari. Errotorea elektroiman handien serie bat da, estatore izeneko kobrezko harizko bobina estu baten barruan biratzen dena. Bobinaren eta imanen arteko eremu magnetikoak korronte elektrikoa sortzen du.
Hoover presan, 16.500 ampereko korrontea sorgailutik transformadoreraino mugitzen da, eta non korrontea 230.000 amperera igotzen den transmititu aurretik.
Zentral hidroelektrikoek prozesu natural eta jarraitu bat aprobetxatzen dute: euria egitea eta ibaien urak igotzea eragiten duen prozesua. Egunero, gure planetak ur kantitate txiki bat galtzen du atmosferan zehar, izpi ultramoreek ur molekulak hausten dituztenean. Baina, aldi berean, ur berria isurtzen da Lurraren barnealdetik jarduera bolkanikoaren bidez. Sortzen den ur kopurua eta galtzen den ur kopurua gutxi gorabehera berdinak dira.
Edozein unetan, munduko ur bolumen osoa hainbat formatan dago. Likidoa izan daiteke, ozeanoetan, ibaietan eta eurian bezala; solidoa, glaziarretan bezala; edo gaseosoa, airean dagoen ur-lurrun ikusezinaren moduan. Urak egoera aldatzen du haize-korronteek planetan zehar mugitzen dutenean. Haize-korronteak eguzkiaren berotze-jarduerak sortzen ditu. Aire-korronteen zikloak eguzkiak ekuatorean planetako beste eremu batzuetan baino gehiago distiratzen duenean sortzen dira.
Aire-korronteen zikloek Lurraren ur-hornidura berezko ziklo baten bidez bultzatzen dute, ziklo hidrologikoa deritzona. Eguzkiak ur likidoa berotzen duenean, ura lurrundu egiten da airean dagoen lurrun bihurtzen da. Eguzkiak airea berotzen du, eta horrek airea atmosferan igotzea eragiten du. Airea hotzagoa da gorago, beraz, ur-lurruna igotzen den heinean, hozten da, tantatan kondentsatzen da. Eremu batean nahikoa tanta pilatzen direnean, tantak nahikoa astunak bihur daitezke Lurrera prezipitazio gisa erortzeko.
Ziklo hidrologikoa garrantzitsua da zentral hidroelektrikoentzat, uraren emariari menpe baitaude. Zentralaren ondoan euririk ez badago, ura ez da ibaian gora bilduko. Ibaian gora urik biltzen ez denez, ur gutxiago isurtzen da zentral hidroelektrikotik eta elektrizitate gutxiago sortzen da.
Energia hidroelektrikoaren oinarrizko ideia likido mugikor baten indarra erabiltzea da turbina-pala birarazteko. Normalean, ibaiaren erdian presa handi bat eraiki behar da funtzio hori betetzeko. Asmakizun berri batek energia hidroelektrikoaren ideia aprobetxatzen ari da eskala askoz txikiagoan gailu elektroniko eramangarrietarako elektrizitatea emateko.
Kanadako Ontarioko Robert Komarechka asmatzaileak oinetakoen zoletan sorgailu hidroelektriko txikiak jartzearen ideia bururatu zaio. Uste du mikroturbina hauek ia edozein tramankulu elikatzeko adina elektrizitate sortuko dutela. 2001eko maiatzean, Komarechkak oinekin funtzionatzen duen gailu berezi baten patentea jaso zuen.
Ibiltzeko oinarrizko printzipio bat dago: oina orpo-puntaren kontra jartzen da urrats bakoitzean. Oina lurrean pausatzen denean, indarra orpotik jaisten da. Hurrengo urratsa prestatzen duzunean, oina aurrerantz biratzen duzu, indarra oinaren puntara transferitzeko. Komarechkak, antza denez, ibiltzearen oinarrizko printzipio hau nabaritu zuen eta eguneroko jarduera honen indarra aprobetxatzeko ideia bat garatu du.
Komarechkaren "sorgailu hidroelektrikodun muntaketa duen oinetakoak" bost atal ditu, patentean deskribatzen den bezala:
Fluidoa – Sistemak fluido eroale elektriko bat erabiliko du.
Likidoa edukitzeko poltsak – Poltsa bat oinetakoaren orpoan jartzen da eta beste bat behatz-atalean.
Hodiak – Hodiek zaku bakoitza mikrosorgailu batera konektatzen dute.
Turbina – Ura zolan aurrera eta atzera mugitzen den heinean, turbina txiki baten palak mugitzen ditu.
Mikrosorgailua – Sorgailua bi fluidoz betetako zakuen artean dago, eta palen errotore bat dauka, ardatz bat mugitzen duena eta sorgailua biratzen duena.
Pertsona bat ibiltzean, oinetakoaren orpoan dagoen zakuan dagoen fluidoaren konpresioak fluidoa hoditik eta sorgailu hidroelektrikoaren modulura behartuko du. Erabiltzaileak oinez jarraitzen duen heinean, orpoa altxatuko da eta beheranzko presioa egingo da pertsonaren oinaren puntaren azpian dagoen zakuan. Fluidoaren mugimenduak errotorea eta ardatza biraraziko ditu elektrizitatea sortzeko.
Kanpoko entxufe bat emango da kableak gailu eramangarri batera konektatzeko. Erabiltzailearen gerrikoan eramateko potentzia-kontrol irteera-unitate bat ere eman daiteke. Gailu elektronikoak potentzia-kontrol irteera-unitate honetara konekta daitezke, eta horrek elektrizitate-hornidura etengabea emango du.
«Bateriaz elikatzen diren gailu eramangarrien kopurua handitzen den heinean», dio patenteak, «gero eta behar handiagoa dago iraupen luzeko, moldagarriko eta eraginkorrerako iturri elektriko bat eskaintzeko». Komarechkak espero du bere gailua ordenagailu eramangarriak, telefono mugikorrak, CD erreproduzitzaileak, GPS hargailuak eta bi norabideko irratiak elikatzeko erabiliko dela.
Argitaratze data: 2022ko uztailak 21
