Air feadh an t-saoghail, bidh ionadan cumhachd-uisge a’ gineadh mu 24 sa cheud de dhealan an t-saoghail agus a’ toirt cumhachd do chòrr is 1 billean neach. Bidh ionadan cumhachd-uisge an t-saoghail a’ toirt a-mach 675,000 megawatts gu h-iomlan, co-ionann ri 3.6 billean baraille ola, a rèir an National Renewable Energy Laboratory. Tha còrr is 2,000 ionad cumhachd-uisge ag obair anns na Stàitean Aonaichte, a’ dèanamh cumhachd-uisge mar an stòr lùtha ath-nuadhachail as motha san dùthaich.
San artaigil seo, bheir sinn sùil air mar a chruthaicheas uisge a thuiteas lùth agus ionnsaichidh sinn mun chearcall uisgeach a chruthaicheas an t-sruthadh uisge a tha riatanach airson cumhachd-uisge. Gheibh thu cuideachd sealladh air aon chleachdadh sònraichte de chumhachd-uisge a dh’ fhaodadh buaidh a thoirt air do bheatha làitheil.
Nuair a bhios tu a’ coimhead abhainn a’ dol seachad, tha e duilich smaoineachadh air an fheachd a tha i a’ giùlan. Ma tha thu a-riamh air a bhith a’ rafting uisge geal, tha thu air pàirt bheag de chumhachd na h-aibhne a mhothachadh. Bidh rapids uisge geal air an cruthachadh mar abhainn, a’ giùlan tòrr uisge sìos an cnoc, botail tro shlighe chumhang. Mar a thèid an abhainn a sparradh tron bheàrn seo, bidh a sruth a’ luathachadh. Tha tuiltean nan eisimpleir eile de cho mòr sa dh’ fhaodas meud mòr uisge a bhith.
Bidh ionadan cumhachd-uisge a’ cleachdadh lùth uisge agus a’ cleachdadh meacanaig shìmplidh gus an lùth sin a thionndadh gu dealan. Gu dearbh, tha ionadan cumhachd-uisge stèidhichte air bun-bheachd gu math sìmplidh - bidh uisge a’ sruthadh tro dhama a’ tionndadh roth-uidheam, a bhios a’ tionndadh gineadair.
Seo na prìomh phàirtean de ionad cumhachd uisge àbhaisteach:
An siaft a tha a’ ceangal an roth-uidheam agus an gineadair
Dama – Bidh a’ mhòr-chuid de ionadan cumhachd-uisge an urra ri dam a chumas uisge air ais, a’ cruthachadh stòras-tasgaidh mòr. Gu tric, bithear a’ cleachdadh an stòras-tasgaidh seo mar loch cur-seachadan, leithid Loch Roosevelt aig Dama Grand Coulee ann an Stàit Washington.
In-ghabhail – Bidh geataichean air an dam a’ fosgladh agus bidh grabhataidh a’ tarraing an uisge tron phìob-phìoba, loidhne-phìoba a tha a’ leantainn chun roth-uidheam. Bidh cuideam a’ cruinneachadh air an uisge fhad ’s a bhios e a’ sruthadh tron phìob seo.
Tuirbin – Bidh an t-uisge a’ bualadh agus a’ tionndadh lannan mòra tuirbin, a tha ceangailte ri gineadair os a chionn le siaft. Is e an seòrsa tuirbin as cumanta airson ionadan cumhachd uisge an Tuirbin Francis, a tha coltach ri diosc mòr le lannan lùbte. Faodaidh tuirbin cuideam suas ri 172 tunna a thomhas agus tionndadh aig ìre 90 cuairt-chuairt gach mionaid (rpm), a rèir Bunait Foghlam Uisge is Lùtha (FWEE).
Gineadairean – Mar a bhios lannan nan roth-uidheaman a’ tionndadh, bidh sreath de mhagnaidean taobh a-staigh a’ ghineadair a’ tionndadh cuideachd. Bidh magnaidean mòra a’ tionndadh seachad air corailean copair, a’ gineadh sruth eileagtronaigeach (AC) le bhith a’ gluasad dealanan. (Ionnsaichidh tu barrachd mu mar a bhios an gineadair ag obair nas fhaide air adhart.)
Claochladair – Bidh an claochladair taobh a-staigh an taigh-chumhachd a’ gabhail an AC agus ga thionndadh gu sruth le bholtaids nas àirde.
Loidhnichean cumhachd – Bidh ceithir uèirichean a’ tighinn a-mach à gach ionad cumhachd: na trì ìrean de chumhachd ga thoirt gu buil aig an aon àm agus uèir neodrach no talamh cumanta dha na trì. (Leugh Mar a tha Grìodaichean Sgaoilidh Cumhachd ag Obrachadh gus barrachd ionnsachadh mu thar-chur loidhne cumhachd.)
Sruth a-mach – Tha uisge cleachdte air a ghiùlan tro phìoban, ris an canar rèisean-earbaill, agus a’ dol a-steach don abhainn a-rithist sìos an abhainn.
Thathas den bheachd gur e lùth stòraichte a th’ anns an uisge anns an loch-tasgaidh. Nuair a dh’fhosglas na geataichean, bidh an t-uisge a tha a’ sruthadh tron pheann-stoc a’ tionndadh gu bhith na lùth cineatach leis gu bheil e a’ gluasad. Tha grunn nithean a’ dearbhadh na tha de dhealan air a chruthachadh. Is e dhà de na nithean sin meud sruth an uisge agus meud a’ chinn uisgeachaidh. Tha an ceann a’ toirt iomradh air an astar eadar uachdar an uisge agus na roth-uidheaman. Mar a bhios an ceann agus an t-sruthadh ag àrdachadh, bidh an dealan a thèid a chruthachadh ag àrdachadh cuideachd. Mar as trice bidh an ceann an urra ri meud an uisge anns an loch-tasgaidh.
Tha seòrsa eile de ionad cumhachd-uisge ann, ris an canar an t-ionad stòraidh-pumpaidh. Ann an ionad cumhachd-uisge àbhaisteach, bidh an t-uisge bhon loch-tasgaidh a’ sruthadh tron ionad, a’ tighinn a-mach agus ga ghiùlan sìos an abhainn. Tha dà loch-tasgaidh aig ionad stòraidh-pumpaidh:
Loch-tasgaidh uachdarach – Coltach ri ionad cumhachd-uisge àbhaisteach, bidh dam a’ cruthachadh loch-tasgaidh. Bidh an t-uisge san loch-tasgaidh seo a’ sruthadh tron ionad cumhachd-uisge gus dealan a chruthachadh.
Loch-tasgaidh ìosal – Bidh uisge a tha a’ fàgail an stèisein cumhachd-uisge a’ sruthadh a-steach do loch-tasgaidh ìosal seach a bhith a’ tilleadh a-steach don abhainn agus a’ sruthadh sìos an abhainn.
Le bhith a’ cleachdadh roth-uidheam tionndaidhidh, faodaidh an lus uisge a phumpadh air ais chun an loch-tasgaidh uachdarach. Nithear seo ann an uairean far nach eil an t-àm trang. Gu bunaiteach, bidh an dàrna loch-tasgaidh ag ath-lìonadh an loch-tasgaidh uachdarach. Le bhith a’ pumpadh uisge air ais chun an loch-tasgaidh uachdarach, tha barrachd uisge aig an lus gus dealan a ghineadh aig amannan caitheamh as àirde.
An Gineadair
Is e an gineadair cridhe ionad cumhachd uisge-dhealain. Tha grunn de na gineadairean sin aig a’ mhòr-chuid de ionadan cumhachd uisge.
Is e an gineadair, mar a dh’ fhaodadh tu a bhith air tomhas, a bhios a’ gineadh an dealain. Is e am pròiseas bunaiteach airson dealain a ghineadh san dòigh seo sreath de mhagnaisean a thionndadh taobh a-staigh corailean uèir. Bidh am pròiseas seo a’ gluasad dealanan, a bhios a’ gineadh sruth dealain.
Tha 17 gineadairean gu h-iomlan aig Dama Hoover, agus faodaidh gach fear dhiubh suas ri 133 megawatts a ghineadh. Tha comas iomlan ionad cumhachd uisge Dama Hoover 2,074 megawatts. Tha gach gineadair air a dhèanamh de phàirtean bunaiteach sònraichte:
Mar a bhios an roth-uidheam a’ tionndadh, bidh an excitor a’ cur sruth dealain chun an rotor. ’S e sreath de electromagnets mòra a th’ anns an rotor a bhios a’ snìomh taobh a-staigh coil uèir chopair a tha ceangailte gu teann, ris an canar an stator. Bidh an raon magnetach eadar an coil agus na magnets a’ cruthachadh sruth dealain.
Anns an Hoover Dam, bidh sruth de 16,500 amps a’ gluasad bhon ghineadair chun an claochladair, far am bi an sruth ag èirigh gu 230,000 amps mus tèid a thar-chur.
Bidh ionadan cumhachd-uisge a’ gabhail brath air pròiseas nàdarrach, leantainneach – am pròiseas a bheir air uisge tuiteam agus aibhnichean èirigh. Gach latha, bidh ar planaid a’ call beagan uisge tron àile leis gu bheil ghathan ultraviolet a’ briseadh mholacilean uisge às a chèile. Ach aig an aon àm, bidh uisge ùr air a leigeil a-mach à pàirt a-staigh na Talmhainn tro ghnìomhachd bholcànach. Tha an ìre uisge a chaidh a chruthachadh agus an ìre uisge a chaidh a chall timcheall air an aon rud.
Aig àm sam bith, tha meud iomlan uisge an t-saoghail ann an iomadh cruth eadar-dhealaichte. Faodaidh e a bhith leaghan, mar ann an cuantan, aibhnichean agus uisge; cruaidh, mar ann an eigh-shruthan; no gasach, mar anns a’ cheò uisge do-fhaicsinneach san adhar. Bidh uisge ag atharrachadh staidean fhad ‘s a tha e air a ghluasad timcheall a’ phlanaid le sruthan gaoithe. Tha sruthan gaoithe air an gineadh le gnìomhachd teasachaidh na grèine. Tha cuairtean sruth-adhair air an cruthachadh leis a’ ghrian a’ deàrrsadh nas motha air a’ mheadhan-chrios na air pàirtean eile den phlanaid.
Bidh cearcallan sruth-adhair a’ stiùireadh solar uisge na Talmhainn tro chearcall fhèin, ris an canar a’ chearcall uisgeachaidh. Mar a bhios a’ ghrian a’ teasachadh uisge leaghaidh, bidh an t-uisge a’ falmhachadh gu bhith na cheò san adhar. Bidh a’ ghrian a’ teasachadh an adhair, ag adhbhrachadh gum bi an èadhar ag èirigh san àile. Tha an èadhar nas fhuaire nas àirde suas, agus mar sin mar a bhios an ceò uisge ag èirigh, bidh e a’ fuarachadh, a’ dùmhlachadh gu bhith na boinneagan. Nuair a chruinnicheas gu leòr boinneagan ann an aon àite, faodaidh na boinneagan fàs trom gu leòr airson tuiteam air ais chun na Talmhainn mar shil.
Tha an cearcall uisgeach cudromach do ionadan cumhachd-uisge oir tha iad an urra ri sruthadh uisge. Mura h-eil uisge faisg air an ionad, cha chruinnich uisge suas an abhainn. Mura cruinnich uisge suas an abhainn, bidh nas lugha uisge a’ sruthadh tron ionad cumhachd-uisge agus thèid nas lugha de dhealan a chruthachadh.
Is e bun-bheachd cumhachd-uisge cumhachd leaghan gluasadach a chleachdadh gus lann roth-uidheam a thionndadh. Mar as trice, feumar dam mòr a thogail ann am meadhan abhainn gus an gnìomh seo a choileanadh. Tha innleachd ùr a’ gabhail brath air beachd cumhachd-uisge air sgèile mòran nas lugha gus dealan a thoirt do dh’ innealan dealanach so-ghiùlain.
Tha an innleadair Robert Komarechka à Ontario, Canada, air a’ bheachd a chruthachadh gineadairean beaga cumhachd-uisge a chur ann am bonn bhrògan. Tha e den bheachd gun cruthaich na meanbh-roth-uidheaman seo dealan gu leòr airson cumhachd a thoirt do cha mhòr inneal sam bith. Anns a’ Chèitean 2001, fhuair Komarechka peutant airson an inneal sònraichte aige a bhios air a chumhachdachadh le casan.
Tha prionnsabal gu math bunaiteach ann airson mar a bhios sinn a’ coiseachd: Bidh a’ chas a’ tuiteam sàil ri ladhar aig gach ceum. Mar a thuiteas do chas air an talamh, thèid feachd a thoirt sìos tron t-sàil agad. Nuair a bhios tu ag ullachadh airson an ath cheum agad, bidh thu a’ roiligeadh do chas air adhart, agus mar sin thèid an fheachd a ghluasad gu ball do choise. A rèir coltais mhothaich Komarechka am prionnsabal bunaiteach seo de choiseachd agus tha i air beachd a leasachadh gus cumhachd na gnìomhachd làitheil seo a chleachdadh.
Tha còig pàirtean ann an “brògan le co-chruinneachadh gineadair uisge-dhealain” aig Komarechka, mar a tha air a mhìneachadh anns a’ phaitinn aige:
Lionn – Cleachdaidh an siostam lionn a bhios a’ giùlan dealain.
Sacaichean airson an leaghan a chumail – Tha aon sac air a chur anns an t-sàil agus fear eile ann am pàirt ladhar a’ bhròige.
Pìoban – Bidh pìoban a’ ceangal gach sac ri meanbh-ghineadair.
Tuirbin – Mar a bhios uisge a’ gluasad air ais is air adhart anns a’ bhonn, bidh e a’ gluasad lannan tuirbin bhig.
Microgineadair – Tha an gineadair suidhichte eadar an dà sac làn lionn, agus tha rotor vane ann, a bhios a’ stiùireadh siaft agus a’ tionndadh a’ ghineadair.
Mar a bhios neach a’ coiseachd, bidh teannachadh an leaghan anns an t-sac a tha suidhichte ann an sàil a’ bhròige a’ toirt air an leaghan a dhol tron phìob-uisge agus a-steach do mhodal a’ ghineadair uisge-dhealain. Mar a chumas an neach-cleachdaidh a’ coiseachd, thèid an t-sàil a thogail agus thèid cuideam sìos a chuir air an t-sac fo bhall coise an neach. Bidh gluasad an leaghan a’ tionndadh an rotor agus an t-seafta gus dealan a thoirt gu buil.
Thèid socaid a-muigh a thoirt seachad gus uèirichean a cheangal ri inneal so-ghiùlain. Dh’fhaodadh aonad toraidh smachd-chumhachd a bhith ann cuideachd airson a chaitheamh air crios an neach-cleachdaidh. Faodar innealan dealanach an uairsin a cheangal ris an aonad toraidh smachd-chumhachd seo, a bheir seachad solar cunbhalach de dhealan.
“Leis an àrdachadh ann an àireamh innealan so-ghiùlain le cumhachd bataraidh," tha am peutant ag ràdh, “tha feum a tha a’ sìor fhàs air stòr dealain maireannach, atharrachail agus èifeachdach a thoirt seachad.” Tha Komarechka an dùil gun tèid an inneal aige a chleachdadh airson cumhachd a thoirt do choimpiutairean so-ghiùlain, fònaichean-làimhe, cluicheadairean CD, glacadairean GPS agus rèidiothan dà-shligheach.
Àm puist: 21 Iuchar 2022
