Ar fud an domhain, táirgeann gléasraí hidreachumhachta thart ar 24 faoin gcéad de leictreachas an domhain agus soláthraíonn siad cumhacht do níos mó ná 1 billiún duine. Aschur iomlán de 675,000 meigeavata ag gléasraí hidreachumhachta an domhain, arb ionann é agus 3.6 billiún bairille ola, de réir na Saotharlainne Náisiúnta um Fhuinneamh In-athnuaite. Tá níos mó ná 2,000 gléasra hidreachumhachta ag feidhmiú sna Stáit Aontaithe, rud a fhágann gurb í an hidreachumhacht an fhoinse fuinnimh in-athnuaite is mó sa tír.
San alt seo, féachfaimid ar an gcaoi a gcruthaíonn uisce ag titim fuinneamh agus foghlaimeoimid faoin timthriall hidreolaíoch a chruthaíonn an sreabhadh uisce atá riachtanach don chumhacht hidreachumhachta. Gheobhaidh tú léargas freisin ar fheidhmchlár uathúil amháin de chumhacht hidreachumhachta a d'fhéadfadh dul i bhfeidhm ar do shaol laethúil.
Agus abhainn ag rolladh thart, is deacair an fórsa atá á iompar aici a shamhlú. Má bhí tú riamh ag raftáil uisce bán, mhothaigh tú cuid bheag de chumhacht na habhann. Cruthaítear rapids uisce bán mar abhainn, ag iompar méid mór uisce síos an cnoc, trí bhacainní caol. De réir mar a bhrúitear an abhainn tríd an oscailt seo, luasghéaraíonn a sreabhadh. Is sampla eile iad tuilte den mhéid fórsa is féidir le méid ollmhór uisce a bheith acu.
Baineann gléasraí hidreachumhachta leas as fuinneamh uisce agus úsáideann siad meicnic shimplí chun an fuinneamh sin a thiontú ina leictreachas. Tá gléasraí hidreachumhachta bunaithe ar choincheap sách simplí i ndáiríre — casann uisce a shreabhann trí dhamba tuirbín, a chasann gineadóir.
Seo iad na comhpháirteanna bunúsacha de ghléasra hidreachumhachta traidisiúnta:
An seafta a nascann an tuirbín agus an gineadóir
Damba – Braitheann formhór na ngléasraí hidreachumhachta ar dhamba a choinníonn uisce siar, rud a chruthaíonn taiscumair mhór. Is minic a úsáidtear an taiscumair seo mar loch áineasa, amhail Loch Roosevelt ag Damba Grand Coulee i Stát Washington.
Iontógáil – Osclaítear geataí ar an damba agus tarraingíonn domhantarraingt an t-uisce tríd an bpeannstoc, píblíne a théann chuig an tuirbín. Tógann an t-uisce brú agus é ag sreabhadh tríd an bpíopa seo.
Tuirbín – Buaileann agus casann an t-uisce lanna móra tuirbín, atá ceangailte le gineadóir os a chionn trí seafta. Is é an cineál tuirbín is coitianta do ghléasraí hidreachumhachta ná an Tuirbín Francis, atá cosúil le diosca mór le lanna cuartha. Is féidir le tuirbín suas le 172 tonna a mheá agus casadh ag ráta 90 réabhlóid in aghaidh an nóiméid (rpm), de réir Fhondúireacht um Oideachas Uisce agus Fuinnimh (FWEE).
Gineadóirí – De réir mar a chasann lanna na tuirbíne, casann sraith maighnéad taobh istigh den ghineadóir freisin. Rothlaíonn maighnéid ollmhóra thar chorailí copair, ag táirgeadh sruth ailtéarnach (AC) trí leictreoin a bhogadh. (Foghlaimeoidh tú tuilleadh faoi conas a oibríonn an gineadóir níos déanaí.)
Claochladán – Glacann an claochladán taobh istigh den teach cumhachta an AC agus tiontaíonn sé é go sruth ardvoltais.
Línte cumhachta – Tagann ceithre shreang as gach gléasra cumhachta: na trí chéim cumhachta atá á dtáirgeadh ag an am céanna móide sreang neodrach nó talamh atá coitianta don triúr. (Léigh Conas a Oibríonn Eangacha Dáilte Cumhachta chun tuilleadh a fhoghlaim faoi tharchur líne cumhachta.)
Sreabhadh Amach – Iompraítear uisce úsáidte trí phíblínte, ar a dtugtar rásanna eireabaill, agus téann sé isteach san abhainn arís síos an abhainn.
Meastar gur fuinneamh stóráilte an t-uisce sa taiscumar. Nuair a osclaítear na geataí, bíonn an t-uisce atá ag sreabhadh tríd an bpeannstoc ina fhuinneamh cinéiteach toisc go bhfuil sé ag gluaiseacht. Braitheann an méid leictreachais a ghintear ar roinnt fachtóirí. Is iad dhá cheann de na fachtóirí sin méid an tsreafa uisce agus méid an chinn hiodrálaigh. Tagraíonn an ceann don achar idir dromchla an uisce agus na tuirbíní. De réir mar a mhéadaíonn an ceann agus an sreabhadh, méadaíonn an leictreachas a ghintear freisin. De ghnáth, braitheann an ceann ar mhéid an uisce sa taiscumar.
Tá cineál eile gléasra hidreachumhachta ann, ar a dtugtar an gléasra stórála caidéil. I ngléasra hidreachumhachta traidisiúnta, sreabhann an t-uisce ón taiscumar tríd an ngléasra, téann sé amach agus iompraítear é síos an sruth. Tá dhá thaiscumar i ngléasra stórála caidéil:
Taiscumar uachtarach – Cosúil le gléasra hidreachumhachta traidisiúnta, cruthaíonn damba taiscumar. Sníonn an t-uisce sa taiscumar seo tríd an ngléasra hidreachumhachta chun leictreachas a ghiniúint.
Taiscumar íochtarach – Sníonn uisce atá ag fágáil an ghléasra hidreachumhachta isteach i dtaiscumar íochtarach seachas dul isteach san abhainn arís agus sreabhadh síos an abhainn.
Le tuirbín inchúlaithe, is féidir leis an ngléasra uisce a phumpáil ar ais go dtí an taiscumar uachtarach. Déantar é seo lasmuigh de bhuaicuaireanta. Go bunúsach, líonann an dara taiscumar an taiscumar uachtarach arís. Trí uisce a phumpáil ar ais go dtí an taiscumar uachtarach, bíonn níos mó uisce ag an ngléasra chun leictreachas a ghiniúint le linn tréimhsí buaicthomhaltas.
An Gineadóir
Is é an gineadóir croílár an ghléasra cumhachta hidrileictrigh. Bíonn roinnt de na gineadóirí seo i bhformhór na ngléasraí hidrileictrigh.
Is é an gineadóir, mar a bheifeá ag súil leis, a ghineann an leictreachas. Is é an próiseas bunúsach chun leictreachas a ghiniúint ar an mbealach seo ná sraith maighnéad a rothlú taobh istigh de chorailí sreinge. Bogann an próiseas seo leictreoin, rud a tháirgeann sruth leictreach.
Tá 17 gineadóir san iomlán i nDamba Hoover, agus is féidir le gach ceann acu suas le 133 meigeavata a ghiniúint. Is é 2,074 meigeavata acmhainn iomlán ghléasra hidreachumhachta Damba Hoover. Tá gach gineadóir déanta as páirteanna bunúsacha áirithe:
De réir mar a chasann an tuirbín, seolann an t-eascthóir sruth leictreach chuig an rótar. Is sraith leictreamaighnéad móra é an rótar a rothlaíonn taobh istigh de chorna sreinge copair atá ceangailte go docht, ar a dtugtar an státar. Cruthaíonn an réimse maighnéadach idir an corna agus na maighnéid sruth leictreach.
I nDamba Hoover, bogann sruth 16,500 amp ón gineadóir go dtí an claochladán, áit a n-ardaíonn an sruth go 230,000 amp sula dtarchuirtear é.
Baineann gléasraí hidrileictreacha leas as próiseas leanúnach nádúrtha — an próiseas a fhágann go dtiteann báisteach agus go n-ardóidh aibhneacha. Gach lá, cailleann ár bplainéad méid beag uisce tríd an atmaisféar de réir mar a bhriseann gathanna ultraivialait móilíní uisce óna chéile. Ach ag an am céanna, astaítear uisce nua ón gcuid istigh den Domhan trí ghníomhaíocht bholcánach. Tá an méid uisce a chruthaítear agus an méid uisce a chailltear beagnach mar a chéile.
Ag aon am amháin, bíonn toirt iomlán uisce an domhain i mórán foirmeacha éagsúla. Is féidir leis a bheith leachtach, mar atá sna haigéin, sna haibhneacha agus sa bháisteach; soladach, mar atá sna hoighearshruthanna; nó gásach, mar atá sa ghal uisce dofheicthe san aer. Athraíonn uisce staideanna agus é á bhogadh timpeall an phláinéid ag sruthanna gaoithe. Gintear sruthanna gaoithe ag gníomhaíocht téimh na gréine. Cruthaítear timthriallta aer-srutha nuair a bhíonn an ghrian ag taitneamh níos mó ar an meánchiorcal ná ar cheantair eile den phláinéid.
Tiomáineann timthriallta srutha aeir soláthar uisce an Domhain trí thimthriall dá chuid féin, ar a dtugtar an timthriall hidreolaíoch. De réir mar a théann an ghrian uisce leachtach, galaíonn an t-uisce ina ghal san aer. Téann an ghrian an t-aer, rud a fhágann go n-éiríonn an t-aer san atmaisféar. Bíonn an t-aer níos fuaire níos airde suas, agus mar sin de réir mar a ardaíonn an gal uisce, fuaraíonn sé, ag comhdhlúthú ina bhraoiníní. Nuair a bhailíonn dóthain braoiníní in aon áit amháin, féadfaidh na braoiníní a bheith trom go leor le titim ar ais go dtí an Domhan mar dheascadh.
Tá an timthriall hidreolaíoch tábhachtach do ghléasraí hidreachumhachta mar go mbraitheann siad ar shreabhadh uisce. Mura mbíonn mórán báistí in aice leis an ngléasra, ní bhaileoidh uisce suas an sruth. Gan aon uisce ag bailiú suas an sruth, sreabhann níos lú uisce tríd an ngléasra hidreachumhachta agus gintear níos lú leictreachais.
Is é bunphrionsabal na cumhachta hidrileictreach cumhacht leachta atá ag gluaiseacht a úsáid chun lann tuirbín a chasadh. De ghnáth, caithfear damba mór a thógáil i lár abhann chun an fheidhm seo a chomhlíonadh. Tá aireagán nua ag baint leasa as an smaoineamh maidir le cumhachta hidrileictreach ar scála i bhfad níos lú chun leictreachas a sholáthar do ghléasanna leictreonacha iniompartha.
Tá an smaoineamh ag an aireagóir Robert Komarechka as Ontario, Ceanada, gineadóirí beaga hidrileictreacha a chur i mbonn bróg. Creideann sé go nginfidh na micrea-tuirbíní seo dóthain leictreachais chun beagnach aon ghaireas a chumhachtú. I mBealtaine 2001, fuair Komarechka paitinn dá ghléas uathúil faoi thiomáint coise.
Tá prionsabal an-bhunúsach ann maidir le conas a shiúlaimid: Titeann an chos sáil ar ladhar le linn gach céime. De réir mar a thuirlingíonn do chos ar an talamh, tugtar fórsa anuas trí do sháil. Nuair a bhíonn tú ag ullmhú do do chéad chéim eile, rollaíonn tú do chos ar aghaidh, agus mar sin aistrítear an fórsa chuig liathróid do chos. Is cosúil gur thug Komarechka faoi deara an prionsabal bunúsach seo maidir le siúl agus gur fhorbair sí smaoineamh chun cumhacht na gníomhaíochta laethúla seo a úsáid.
Tá cúig chuid i "coisbheart le tionól gineadóra hidrileictrigh" Komarechka, mar a thuairiscítear ina phaitinn:
Sreabhán – Úsáidfidh an córas sreabhán seoltaí leictreach.
Sacáin chun an sreabhán a shealbhú – Cuirtear sac amháin sa tsáil agus ceann eile i gcuid ladhar na bróige.
Duchtáin – Ceanglaíonn duchtáin gach sac le micreagineadóir.
Tuirbín – De réir mar a ghluaiseann uisce anonn is anall sa bhonn, bogann sé lanna tuirbín bhig.
Micrighineadóir – Tá an gineadóir suite idir an dá sac atá líonta le sreabhán, agus tá rótar eite ann, a thiomáineann seafta agus a chasann an gineadóir.
De réir mar a shiúlann duine, brúfaidh comhbhrú an tsreabháin sa sac atá suite i sáil na bróige an sreabhán tríd an bpíopa agus isteach sa mhodúl gineadóra hidrileictrigh. De réir mar a leanann an t-úsáideoir ag siúl, ardófar an tsáil agus cuirfear brú anuas ar an sac faoi liathróid chos an duine. Rothlóidh gluaiseacht an tsreabháin an rótar agus an seafta chun leictreachas a tháirgeadh.
Cuirfear soicéad seachtrach ar fáil chun sreanga a nascadh le gléas iniompartha. Féadfar aonad aschuir rialaithe cumhachta a sholáthar freisin le caitheamh ar chrios an úsáideora. Ansin is féidir gléasanna leictreonacha a cheangal leis an aonad aschuir rialaithe cumhachta seo, rud a sholáthróidh soláthar seasta leictreachais.
“Leis an méadú atá tagtha ar líon na ngléasanna iniompartha atá faoi thiomáint ceallraí,” a léann an paitinn, “tá gá méadaitheach ann foinse leictreachais fhadtéarmach, inoiriúnaithe agus éifeachtúil a sholáthar.” Tá súil ag Komarechka go n-úsáidfear a ghléas chun ríomhairí iniompartha, fóin phóca, seinnteoirí dlúthdhioscaí, glacadóirí GPS agus raidiónna dhá bhealach a chumhachtú.
Am an phoist: 21 Iúil 2022
