Nan lemonn antye, santral idwoelektrik yo pwodui anviwon 24 pousan elektrisite mondyal la epi yo bay plis pase 1 milya moun elektrisite. Selon Laboratwa Nasyonal Enèji Renouvlab la, santral idwoelektrik mondyal yo pwodui yon total 675,000 megawatt, ekivalan enèji 3.6 milya barik petwòl. Gen plis pase 2,000 santral idwoelektrik k ap opere Ozetazini, sa ki fè idwoelektrik pi gwo sous enèji renouvlab peyi a.
Nan atik sa a, nou pral egzamine kijan dlo ki tonbe kreye enèji epi aprann sou sik idrolojik ki kreye koule dlo ki esansyèl pou enèji idwoelektrik. Ou pral jwenn tou yon aperçu sou yon aplikasyon inik enèji idwoelektrik ki ka afekte lavi chak jou ou.
Lè w ap gade yon rivyè ap koule, li difisil pou imajine fòs li pote a. Si w te janm fè rafting sou dlo blan, ou te santi yon ti pati nan puisans rivyè a. Rapid dlo blan yo kreye lè yon rivyè, k ap pote yon gwo kantite dlo desann, blokaj nan yon pasaj etwat. Lè rivyè a fòse pase nan ouvèti sa a, koule li vin pi vit. Inondasyon se yon lòt egzanp sou fòs yon gwo volim dlo ka genyen.
Santral idwoelektrik yo itilize enèji dlo epi yo itilize mekanik senp pou konvèti enèji sa a an elektrisite. An reyalite, santral idwoelektrik yo baze sou yon konsèp byen senp — dlo k ap koule nan yon baraj vire yon turbin, ki vire yon dèlko.
Men konpozan debaz yon santral idwoelektrik konvansyonèl:
Arbr ki konekte turbin lan ak dèlko a
Baraj – Pifò santral idwoelektrik yo depann sou yon baraj ki kenbe dlo a, sa ki kreye yon gwo rezèvwa. Souvan, yo itilize rezèvwa sa a kòm yon lak rekreyasyon, tankou Lak Roosevelt nan Baraj Grand Coulee nan Eta Washington.
Admisyon – Pòtay baraj la ouvri epi gravite rale dlo a nan tiyo fòse a, yon tiyo ki mennen nan turbin lan. Dlo a akimile presyon pandan l ap koule nan tiyo sa a.
Toubin – Dlo a frape epi li fè gwo lam yon toubin vire, ki tache ak yon jeneratè anlè li pa mwayen yon aks. Kalite toubin ki pi komen pou santral idwoelektrik se Toubin Francis la, ki sanble ak yon gwo disk ak lam koube. Yon toubin ka peze jiska 172 tòn epi li ka vire a yon vitès 90 revolisyon pa minit (rpm), dapre Fondasyon pou Edikasyon sou Dlo ak Enèji (FWEE).
Jeneratè – Pandan lam turbin yo ap vire, yon seri leman andedan jeneratè a ap vire tou. Gwo leman yo ap vire sou bobin kwiv yo, sa ki pwodui kouran altènatif (AC) lè yo deplase elektwon yo. (Ou pral aprann plis sou kijan jeneratè a fonksyone pita.)
Transfòmatè – Transfòmatè ki andedan santral la pran kouran altènatif la epi konvèti li an kouran ki gen pi gwo vòltaj.
Liy elektrik – Nan chak santral elektrik soti kat fil: twa faz elektrisite yo k ap pwodui an menm tan plis yon fil net oswa yon tè komen pou tout twa yo. (Li Kijan Rezo Distribisyon Elektrisite yo Fonksyone pou aprann plis bagay sou transmisyon liy elektrik.)
Dlo sòti – Dlo itilize a pote nan tiyo yo, yo rele tiyo dèyè, epi li rantre nan rivyè a an aval.
Dlo ki nan rezèvwa a konsidere kòm enèji ki estoke. Lè pòtay yo ouvri, dlo k ap koule nan tiyo forcé a vin tounen enèji sinetik paske l ap deplase. Kantite elektrisite ki pwodui a detèmine pa plizyè faktè. De nan faktè sa yo se volim koule dlo a ak kantite wotè idwolik la. Wotè a refere a distans ki genyen ant sifas dlo a ak turbin yo. Ofiramezi wotè ak koule a ogmante, elektrisite ki pwodui a ogmante tou. Wotè a anjeneral depann de kantite dlo ki nan rezèvwa a.
Gen yon lòt kalite santral idwoelektrik, yo rele santral ponpe-depo. Nan yon santral idwoelektrik konvansyonèl, dlo ki soti nan rezèvwa a koule nan santral la, soti epi li pote desann nan kouran an. Yon santral ponpe-depo gen de rezèvwa:
Rezèvwa anwo – Menm jan ak yon santral idwoelektrik konvansyonèl, yon baraj kreye yon rezèvwa. Dlo ki nan rezèvwa sa a koule nan santral idwoelektrik la pou kreye elektrisite.
Rezèvwa pi ba – Dlo k ap soti nan santral idwoelektrik la koule nan yon rezèvwa pi ba olye pou l retounen nan rivyè a epi koule an aval.
Lè l sèvi avèk yon turbin revèsib, plant lan ka ponpe dlo tounen nan rezèvwa anwo a. Sa fèt nan lè ki pa gen anpil moun. Esansyèlman, dezyèm rezèvwa a ranpli rezèvwa anwo a. Lè yo ponpe dlo tounen nan rezèvwa anwo a, plant lan gen plis dlo pou pwodui elektrisite pandan peryòd konsomasyon pik yo.
Jeneratè a
Kè santral idwoelektrik la se dèlko a. Pifò santral idwoelektrik yo gen plizyè nan dèlko sa yo.
Jan ou ka devine, se jeneratè a ki pwodui elektrisite a. Pwosesis debaz pou pwodui elektrisite nan fason sa a se fè yon seri leman vire anndan bobin fil elektrik. Pwosesis sa a deplase elektwon, sa ki pwodui kouran elektrik.
Baraj Hoover la gen yon total 17 dèlko, chak nan yo ka pwodui jiska 133 megawatt. Kapasite total santral idwoelektrik Baraj Hoover la se 2,074 megawatt. Chak dèlko fèt ak sèten pati debaz:
Pandan turbin lan ap vire, eksitatè a voye yon kouran elektrik nan rotor a. Rotor a se yon seri gwo elektwo-aimant ki vire andedan yon bobin fil kwiv byen sere, yo rele stator. Chan mayetik ki genyen ant bobin lan ak leman yo kreye yon kouran elektrik.
Nan Baraj Hoover la, yon kouran 16,500 ampè deplase soti nan dèlko a pou ale nan transfòmatè a, kote kouran an ogmante jiska 230,000 ampè anvan li transmèt.
Santral idwoelektrik yo pwofite yon pwosesis natirèl ki kontinyèl — pwosesis ki lakòz lapli tonbe ak rivyè yo monte. Chak jou, planèt nou an pèdi yon ti kantite dlo nan atmosfè a pandan reyon iltravyolèt yo kraze molekil dlo yo. Men, an menm tan, nouvo dlo emèt soti nan pati enteryè Latè a atravè aktivite vòlkanik. Kantite dlo ki kreye ak kantite dlo ki pèdi a se apeprè menm bagay la.
Nan nenpòt ki moman, volim total dlo sou latè a gen plizyè fòm diferan. Li ka likid, tankou nan oseyan, rivyè ak lapli; solid, tankou nan glasye; oubyen gazez, tankou nan vapè dlo envizib ki nan lè a. Dlo chanje eta pandan kouran van yo ap deplase l sou planèt la. Kouran van yo pwodui pa aktivite chofaj solèy la. Sik kouran lè yo kreye pa solèy la ki klere plis sou ekwatè a pase sou lòt zòn planèt la.
Sik kouran lè yo fè rezèv dlo Latè a pase nan yon sik apa, yo rele sik idrolojik la. Pandan solèy la ap chofe dlo likid, dlo a evapore pou l vin vapè nan lè a. Solèy la chofe lè a, sa ki fè lè a monte nan atmosfè a. Lè a pi frèt pi wo, kidonk pandan vapè dlo a ap monte, li refwadi, li kondanse an ti gout. Lè ase ti gout akimile nan yon zòn, ti gout yo ka vin ase lou pou yo tonbe tounen sou Latè kòm presipitasyon.
Sik idrolojik la enpòtan pou santral idwoelektrik yo paske yo depann de koule dlo a. Si pa gen lapli toupre santral la, dlo p ap rasanble an amon. Si pa gen dlo k ap rasanble an amon, mwens dlo ap koule nan santral idwoelektrik la epi mwens elektrisite pwodui.
Lide debaz enèji idwoelektrik la se sèvi ak puisans yon likid k ap deplase pou fè yon lam turbin vire. Tipikman, yo dwe konstwi yon gwo baraj nan mitan yon rivyè pou fè fonksyon sa a. Yon nouvo envansyon ap pwofite lide enèji idwoelektrik sou yon echèl pi piti pou bay elektrisite pou aparèy elektwonik pòtab yo.
Envantè Robert Komarechka ki soti Ontario, Kanada, te vin ak lide pou mete ti dèlko idwoelektrik nan sèl soulye yo. Li kwè mikwo-turbin sa yo ap pwodui ase elektrisite pou bay prèske nenpòt aparèy kouran. Nan mwa me 2001, Komarechka te resevwa yon patant pou aparèy inik li a ki mache ak pye.
Gen yon prensip debaz nan fason nou mache: Pye a tonbe talon pye a zòtèy pandan chak pa. Lè pye w ateri atè a, fòs la desann nan talon w. Lè w ap prepare pou pwochen pa w la, ou woule pye w pi devan, konsa fòs la transfere nan pwent pye w la. Komarechka te remake prensip debaz sa a nan mache epi li te devlope yon lide pou l itilize puisans aktivite chak jou sa a.
Gen senk pati nan "soulye Komarechka ak asanblaj dèlko idwoelektrik" la, jan sa dekri nan patant li a:
Likid – Sistèm nan pral itilize yon likid ki kondiktif elektrikman.
Sak pou kenbe likid la – Yo mete yon sak nan talon pye a epi yon lòt nan seksyon zòtèy soulye a.
Kondui – Kondui yo konekte chak sak ak yon mikwojèlkaminatè.
Turbin – Pandan dlo a ap deplase ale vini nan sèl la, li fè lam yon ti turbin deplase.
Mikwo-jeneratè – Jeneratè a sitiye ant de sak ki plen likid yo, epi li gen yon rotor palèt, ki kondwi yon aks epi ki vire jeneratè a.
Pandan yon moun ap mache, konpresyon likid ki nan sak ki sitiye nan talon soulye a ap fòse likid la pase nan tiyo a epi antre nan modil jeneratè idwoelektrik la. Pandan itilizatè a kontinye mache, talon an ap leve epi presyon anba ap egzèse sou sak ki anba pwent pye moun nan. Mouvman likid la ap fè rotor a ak aks la vire pou pwodui elektrisite.
Y ap bay yon priz ekstèn pou konekte fil yo ak yon aparèy pòtab. Yo ka bay tou yon inite pwodiksyon kontwòl pouvwa pou mete nan senti itilizatè a. Lè sa a, yo ka konekte aparèy elektwonik yo ak inite pwodiksyon kontwòl pouvwa sa a, ki pral bay yon ekipman pou elektrisite konstan.
“Avèk ogmantasyon nan kantite aparèy pòtab ki mache ak pil,” patant lan di, “gen yon bezwen k ap ogmante pou bay yon sous elektrik ki dirab, adaptab e efikas.” Komarechka espere ke aparèy li a pral itilize pou bay òdinatè pòtab, telefòn selilè, lektè CD, reseptè GPS ak radyo de-fason enèji.
Dat piblikasyon: 21 Jiyè 2022
