انرژی برق آبی یک فناوری انرژی تجدیدپذیر است که از انرژی جنبشی آب برای تولید برق استفاده میکند. این یک منبع انرژی پاک با مزایای فراوان مانند تجدیدپذیری، انتشار کم، پایداری و قابلیت کنترل است. اصل کار انرژی برق آبی بر اساس یک مفهوم ساده است: استفاده از انرژی جنبشی جریان آب برای به حرکت درآوردن توربین، که به نوبه خود ژنراتور را برای تولید برق میچرخاند. مراحل تولید انرژی برق آبی عبارتند از: انحراف آب از یک مخزن یا رودخانه، که به یک منبع آب، معمولاً یک مخزن (مخزن مصنوعی) یا یک رودخانه طبیعی، که برق را تأمین میکند، نیاز دارد؛ هدایت جریان آب، که در آن جریان آب از طریق یک کانال انحراف به پرههای توربین هدایت میشود. کانال انحراف میتواند جریان آب را برای تنظیم ظرفیت تولید برق کنترل کند؛ توربین در حال کار است و جریان آب به پرههای توربین برخورد میکند و باعث چرخش آن میشود. توربین شبیه به چرخ بادی در تولید برق بادی است؛ ژنراتور برق تولید میکند و عملکرد توربین، ژنراتور را میچرخاند که از طریق اصل القای الکترومغناطیسی برق تولید میکند؛ انتقال برق، برق تولید شده به شبکه برق منتقل شده و به شهرها، صنایع و خانوارها عرضه میشود. انواع مختلفی از انرژی برق آبی وجود دارد. بر اساس اصول کار و سناریوهای کاربردی مختلف، میتوان آن را به تولید برق رودخانهای، تولید برق مخزنی، تولید برق جزر و مدی و اقیانوسی و برق آبی کوچک تقسیم کرد. انرژی برق آبی مزایای متعددی دارد، اما معایبی نیز دارد. مزایا عمدتاً عبارتند از: انرژی برق آبی یک منبع انرژی تجدیدپذیر است. انرژی برق آبی به گردش آب متکی است، بنابراین تجدیدپذیر است و تمام نمیشود. این یک منبع انرژی پاک است. انرژی برق آبی گازهای گلخانهای و آلایندههای هوا تولید نمیکند و تأثیر کمی بر محیط زیست دارد. قابل کنترل است. ایستگاههای برق آبی را میتوان با توجه به تقاضا تنظیم کرد تا برق بار پایه قابل اعتمادی را فراهم کنند. معایب اصلی عبارتند از: پروژههای برق آبی در مقیاس بزرگ ممکن است به اکوسیستم آسیب برسانند و همچنین مشکلات اجتماعی مانند مهاجرت ساکنان و سلب مالکیت زمین ایجاد کنند. انرژی برق آبی به دلیل در دسترس بودن منابع آب محدود میشود و خشکسالی یا کاهش جریان آب ممکن است بر ظرفیت تولید برق تأثیر بگذارد.
انرژی برق آبی، به عنوان یک شکل تجدیدپذیر انرژی، سابقه طولانی دارد. توربینهای آبی اولیه و چرخهای آبی: از اوایل قرن دوم پیش از میلاد، مردم شروع به استفاده از توربینهای آبی و چرخهای آبی برای به حرکت درآوردن ماشینآلاتی مانند آسیاب و کارخانههای چوببری کردند. این ماشینها از انرژی جنبشی جریان آب برای کار استفاده میکنند. ظهور تولید برق: در اواخر قرن نوزدهم، مردم شروع به استفاده از نیروگاههای برق آبی برای تبدیل انرژی آب به برق کردند. اولین نیروگاه برق آبی تجاری جهان در سال ۱۸۸۲ در ویسکانسین، ایالات متحده آمریکا ساخته شد. ساخت سدها و مخازن: در اوایل قرن بیستم، مقیاس انرژی برق آبی با ساخت سدها و مخازن به میزان زیادی گسترش یافت. پروژههای سدسازی معروف شامل سد هوور در ایالات متحده و سد سه دره در چین است. پیشرفتهای تکنولوژیکی: با گذشت زمان، فناوری انرژی برق آبی به طور مداوم بهبود یافته است، از جمله معرفی توربینها، ژنراتورهای آبی و سیستمهای کنترل هوشمند که کارایی و قابلیت اطمینان انرژی برق آبی را بهبود بخشیدهاند.
انرژی برق آبی یک منبع انرژی پاک و تجدیدپذیر است و زنجیره صنعت آن چندین حلقه کلیدی را از مدیریت منابع آب تا انتقال برق پوشش میدهد. اولین حلقه در زنجیره صنعت برق آبی، مدیریت منابع آب است. این شامل برنامهریزی، ذخیرهسازی و توزیع جریان آب برای اطمینان از تأمین پایدار آب برای توربینها جهت تولید برق است. مدیریت منابع آب معمولاً برای تصمیمگیریهای مناسب نیاز به نظارت بر پارامترهایی مانند بارندگی، سرعت جریان آب و سطح آب دارد. مدیریت مدرن منابع آب همچنین بر پایداری تمرکز دارد تا اطمینان حاصل شود که ظرفیت تولید برق حتی در شرایط شدید مانند خشکسالی حفظ میشود. سدها و مخازن از تأسیسات کلیدی در زنجیره صنعت برق آبی هستند. سدها معمولاً برای بالا بردن سطح آب و تشکیل فشار آب استفاده میشوند و در نتیجه انرژی جنبشی جریان آب را افزایش میدهند. مخازن برای ذخیره آب استفاده میشوند تا اطمینان حاصل شود که جریان آب کافی در زمان اوج تقاضا تأمین میشود. در طراحی و ساخت سدها باید شرایط زمینشناسی، ویژگیهای جریان آب و اثرات زیستمحیطی در نظر گرفته شود تا ایمنی و پایداری تضمین شود. توربینها اجزای اصلی زنجیره صنعت برق آبی هستند. هنگامی که آب از طریق پرههای توربین جریان مییابد، انرژی جنبشی آن به انرژی مکانیکی تبدیل میشود که باعث چرخش توربین میشود. طراحی و نوع توربین را میتوان با توجه به سرعت جریان آب، دبی جریان و ارتفاع آن انتخاب کرد تا به بالاترین راندمان انرژی دست یافت. هنگامی که توربین میچرخد، ژنراتور متصل را برای تولید برق به حرکت در میآورد. ژنراتور وسیلهای کلیدی است که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند. به طور کلی، اصل کار ژنراتور، القای جریان از طریق یک میدان مغناطیسی دوار برای تولید جریان متناوب است. طراحی و ظرفیت ژنراتور باید با توجه به تقاضای برق و ویژگیهای جریان آب تعیین شود. برق تولید شده توسط ژنراتور، جریان متناوب است که معمولاً باید از طریق یک پست فرعی پردازش شود. وظایف اصلی یک پست فرعی شامل افزایش (افزایش ولتاژ برای کاهش اتلاف انرژی هنگام انتقال برق) و تبدیل نوع جریان (تبدیل AC به DC یا برعکس) برای برآورده کردن الزامات سیستم انتقال برق است. آخرین حلقه، انتقال برق است. برق تولید شده توسط نیروگاه از طریق خطوط انتقال به کاربران برق در مناطق شهری، صنعتی یا روستایی منتقل میشود. خطوط انتقال باید برنامهریزی، طراحی و نگهداری شوند تا اطمینان حاصل شود که برق به طور ایمن و کارآمد به مقصد منتقل میشود. در برخی مناطق، ممکن است لازم باشد برق دوباره از طریق یک پست فرعی پردازش شود تا الزامات ولتاژها و فرکانسهای مختلف را برآورده کند.
زمان ارسال: ۱۲ نوامبر ۲۰۲۴
