Vesivoima on uusiutuvan energian teknologiaa, joka hyödyntää veden kineettistä energiaa sähkön tuottamiseen. Se on laajalti käytetty puhdas energialähde, jolla on monia etuja, kuten uusiutuvuus, alhaiset päästöt, vakaus ja hallittavuus. Vesivoiman toimintaperiaate perustuu yksinkertaiseen konseptiin: veden virtauksen kineettisen energian käyttäminen turbiinin käyttämiseen, joka puolestaan pyörittää generaattoria sähkön tuottamiseksi. Vesivoiman tuotannon vaiheet ovat: veden ohjaaminen tekojärvestä tai joesta, mikä vaatii vesilähteen, yleensä tekojärven (keinotekoisen tekojärven) tai luonnonjoen, joka tuottaa sähköä; veden virtauksen ohjaus, jossa veden virtaus ohjataan turbiinin lapoihin ohjauskanavan kautta. Ohjauskanava voi ohjata veden virtausta sähköntuotantokapasiteetin säätämiseksi; turbiini on käynnissä, ja veden virtaus osuu turbiinin lapoihin, jolloin se pyörii. Turbiini on samanlainen kuin tuulipyörä tuulivoiman tuotannossa; generaattori tuottaa sähköä, ja turbiinin toiminta pyörittää generaattoria, joka tuottaa sähköä sähkömagneettisen induktion periaatteella; sähkönsiirto, tuotettu sähkö siirretään sähköverkkoon ja toimitetaan kaupungeille, teollisuudelle ja kotitalouksille. Vesivoimaa on monenlaista. Eri toimintaperiaatteiden ja sovellusskenaarioiden mukaan se voidaan jakaa jokivoimaan, säiliövoimaan, vuorovesi- ja merivoimaan sekä pienvesivoimaan. Vesivoimalla on useita etuja, mutta myös joitakin haittoja. Edut ovat pääasiassa: vesivoima on uusiutuva energialähde. Vesivoima on riippuvainen vedenkierrosta, joten se on uusiutuvaa eikä ehdy; se on puhdas energialähde. Vesivoima ei tuota kasvihuonekaasuja ja ilmansaasteita, ja sillä on vain vähän ympäristövaikutuksia; se on hallittavissa. Vesivoimalaitoksia voidaan säätää kysynnän mukaan luotettavan peruskuorman tarjoamiseksi. Tärkeimmät haitat ovat: laajamittaiset vesivoimahankkeet voivat vahingoittaa ekosysteemiä sekä aiheuttaa sosiaalisia ongelmia, kuten asukkaiden muuttoliikettä ja maan pakkolunastusta; vesivoimaa rajoittaa vesivarojen saatavuus, ja kuivuus tai veden virtauksen heikkeneminen voi vaikuttaa sähköntuotantokapasiteettiin.
Vesivoimalla on pitkä historia uusiutuvana energiamuotona. Varhaiset vesiturbiinit ja vesirattaat: Jo 2. vuosisadalla eaa. ihmiset alkoivat käyttää vesiturbiineja ja vesirattaita koneiden, kuten myllyjen ja sahojen, käyttämiseen. Nämä koneet hyödyntävät veden virtauksen liike-energiaa. Sähköntuotannon tulo: 1800-luvun lopulla ihmiset alkoivat käyttää vesivoimalaitoksia vesienergian muuntamiseen sähköksi. Maailman ensimmäinen kaupallinen vesivoimalaitos rakennettiin Wisconsiniin, Yhdysvaltoihin, vuonna 1882. Patojen ja tekojärvien rakentaminen: 1900-luvun alussa vesivoiman laajuus laajeni huomattavasti patojen ja tekojärvien rakentamisen myötä. Kuuluisia patohankkeita ovat Hooverin pato Yhdysvalloissa ja Kolmen rotkon pato Kiinassa. Teknologinen kehitys: Ajan myötä vesivoimateknologiaa on jatkuvasti parannettu, mukaan lukien turbiinien, vesigeneraattoreiden ja älykkäiden ohjausjärjestelmien käyttöönotto, mikä on parantanut vesivoiman tehokkuutta ja luotettavuutta.
Vesivoima on puhdas ja uusiutuva energialähde, ja sen toimialaketju kattaa useita keskeisiä lenkkejä vesivarojen hallinnasta sähkönsiirtoon. Ensimmäinen lenkki vesivoimateollisuuden ketjussa on vesivarojen hallinta. Tähän sisältyy vesivirtojen aikataulutus, varastointi ja jakelu sen varmistamiseksi, että vettä voidaan toimittaa vakaasti turbiineille sähköntuotantoa varten. Vesivarojen hallinta edellyttää yleensä parametrien, kuten sademäärän, veden virtausnopeuden ja vedenpinnan, seurantaa, jotta voidaan tehdä asianmukaisia päätöksiä. Nykyaikainen vesivarojen hallinta keskittyy myös kestävään kehitykseen sen varmistamiseksi, että sähköntuotantokapasiteetti voidaan ylläpitää myös äärimmäisissä olosuhteissa, kuten kuivuudessa. Padot ja tekoaltaat ovat keskeisiä laitoksia vesivoimateollisuuden ketjussa. Patoja käytetään yleensä vedenpinnan nostamiseen ja vedenpaineen muodostamiseen, mikä lisää veden virtauksen kineettistä energiaa. Telakointialtaita käytetään veden varastointiin sen varmistamiseksi, että riittävä veden virtaus voidaan taata huippukysynnän aikana. Patojen suunnittelussa ja rakentamisessa on otettava huomioon geologiset olosuhteet, veden virtausominaisuudet ja ekologiset vaikutukset turvallisuuden ja kestävyyden varmistamiseksi. Turbiinit ovat vesivoimateollisuuden ketjun ydinosia. Kun vesi virtaa turbiinin lapojen läpi, sen kineettinen energia muuttuu mekaaniseksi energiaksi, mikä saa turbiinin pyörimään. Turbiinin suunnittelu ja tyyppi voidaan valita veden virtausnopeuden, virtausnopeuden ja korkeuden mukaan parhaan energiatehokkuuden saavuttamiseksi. Kun turbiini pyörii, se käyttää siihen kytkettyä generaattoria sähkön tuottamiseksi. Generaattori on keskeinen laite, joka muuntaa mekaanisen energian sähköenergiaksi. Yleisesti ottaen generaattorin toimintaperiaatteena on indusoida virta pyörivän magneettikentän läpi vaihtovirran tuottamiseksi. Generaattorin suunnittelu ja kapasiteetti on määritettävä tehontarpeen ja veden virtauksen ominaisuuksien mukaan. Generaattorin tuottama teho on vaihtovirtaa, joka yleensä on käsiteltävä sähköaseman kautta. Sähköaseman päätoimintoihin kuuluvat jännitteen nostaminen (energiahäviön vähentämiseksi tehoa siirrettäessä) ja virran tyypin muuntaminen (vaihtovirran muuntaminen tasavirraksi tai päinvastoin) sähkönsiirtojärjestelmän vaatimusten täyttämiseksi. Viimeinen lenkki on sähkönsiirto. Voimalaitoksen tuottama sähkö siirretään kaupunki-, teollisuus- tai maaseutualueiden sähkönkäyttäjille siirtolinjojen kautta. Siirtolinjat on suunniteltava, toteutettava ja huollettava sen varmistamiseksi, että sähkö siirtyy turvallisesti ja tehokkaasti määränpäähän. Joillakin alueilla sähköä on ehkä käsiteltävä uudelleen sähköaseman kautta, jotta se täyttää eri jännite- ja taajuusvaatimusten vaatimukset.
Julkaisun aika: 12.11.2024
