Հիդրոէներգիայի մասին քիչ գիտելիքներ

Բնական գետերում ջուրը հոսում է վերևից ներքև՝ խառնված նստվածքի հետ, և հաճախ լվանում է գետի հունը և ափերի լանջերը, ինչը ցույց է տալիս, որ ջրում թաքնված է որոշակի քանակությամբ էներգիա։ Բնական պայմաններում այս պոտենցիալ էներգիան սպառվում է նստվածքը մաքրելու, մղելու և շփման դիմադրությունը հաղթահարելու համար։ Եթե մենք կառուցենք մի քանի շենքեր և տեղադրենք անհրաժեշտ սարքավորումներ՝ ջրային տուրբինի միջով ջրի կայուն հոսք ապահովելու համար, ջրային տուրբինը կշարժվի ջրի հոսանքով, ինչպես հողմաղացը, որը կարող է անընդհատ պտտվել, և ջրի էներգիան կվերածվի մեխանիկական էներգիայի։ Երբ ջրային տուրբինը մղում է գեներատորը միասին պտտվելու, այն կարող է էլեկտրաէներգիա արտադրել, իսկ ջրի էներգիան՝ էլեկտրական էներգիայի։ Սա հիդրոէլեկտրակայանների արտադրության հիմնական սկզբունքն է։ Ջրային տուրբիններն ու գեներատորները հիդրոէլեկտրակայանների արտադրության ամենահիմնական սարքավորումներն են։ Թույլ տվեք ձեզ համառոտ ներածություն տալ հիդրոէլեկտրակայանների արտադրության մասին քիչ գիտելիքների վերաբերյալ։

1. Հիդրոէներգիա և ջրային հոսքի էներգիա

Հիդրոէլեկտրակայանի նախագծման ժամանակ, էլեկտրակայանի մասշտաբը որոշելու համար անհրաժեշտ է իմանալ էլեկտրակայանի էլեկտրաէներգիայի արտադրության հզորությունը: Հիդրոէլեկտրակայանի արտադրության հիմնական սկզբունքների համաձայն, դժվար չէ տեսնել, որ էլեկտրակայանի էլեկտրաէներգիայի արտադրության հզորությունը որոշվում է հոսանքի կատարած աշխատանքի քանակով: Որոշակի ժամանակահատվածում ջրի կատարած ընդհանուր աշխատանքը մենք անվանում ենք ջրի էներգիա, իսկ ժամանակի միավորում (վայրկյան) կատարած աշխատանքը՝ հոսանքի հզորություն: Ակնհայտ է, որ որքան մեծ է ջրի հոսքի հզորությունը, այնքան մեծ է էլեկտրակայանի էլեկտրաէներգիայի արտադրության հզորությունը: Հետևաբար, էլեկտրակայանի էլեկտրաէներգիայի արտադրության հզորությունը իմանալու համար նախ պետք է հաշվարկել ջրի հոսքի հզորությունը: Գետում ջրի հոսքի հզորությունը կարելի է հաշվարկել այս կերպ՝ ենթադրելով, որ գետի որոշակի հատվածում ջրի մակերևույթի անկումը H է (մետր), իսկ գետի լայնական հատույթով անցնող H ջրի ծավալը ժամանակի միավորում (վայրկյան) Q է (խորանարդ մետր/վայրկյան), ապա հոսքի հատվածի հզորությունը հավասար է ջրի քաշի և կաթիլի արտադրյալին: Ակնհայտ է, որ որքան բարձր է ջրի կաթիլը, այնքան մեծ է հոսքը, և այնքան մեծ է ջրի հոսքի հզորությունը։
2. Հիդրոէլեկտրակայանների արտադրանքը

Որոշակի ճնշման և հոսքի դեպքում հիդրոէլեկտրակայանի կողմից արտադրվող էլեկտրաէներգիան կոչվում է հիդրոէլեկտրաէներգիայի արտադրանք։ Ակնհայտ է, որ ելքային հզորությունը կախված է տուրբինով անցնող ջրի հոսքի հզորությունից։ Ջրային էներգիան էլեկտրական էներգիայի վերածելու գործընթացում ջուրը պետք է հաղթահարի գետերի հուների կամ շենքերի դիմադրությունը՝ վերևից ներքև հոսանքի ճանապարհին։ Ջրային տուրբինները, գեներատորները և փոխանցման սարքավորումները նույնպես պետք է հաղթահարեն բազմաթիվ դիմադրություններ աշխատանքի ընթացքում։ Դիմադրությունը հաղթահարելու համար պետք է աշխատանք կատարվի, և կսպառվի ջրի հոսքի հզորություն, ինչը անխուսափելի է։ Հետևաբար, էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար կարող է օգտագործվել ջրի հոսքի հզորությունը փոքր է բանաձևով ստացված արժեքից, այսինքն՝ հիդրոէլեկտրակայանի արտադրանքը պետք է հավասար լինի ջրի հոսքի հզորությանը բազմապատկած 1-ից փոքր գործակցով։ Այս գործակիցը կոչվում է նաև հիդրոէլեկտրակայանի արդյունավետություն։
Հիդրոէլեկտրակայանի արդյունավետության տեսակարար արժեքը կապված է էներգիայի կորստի քանակի հետ, որը տեղի է ունենում, երբ ջուրը հոսում է շենքի միջով, և ջրային տուրբինը, փոխանցման սարքավորումները, գեներատորը և այլն։ Որքան մեծ է կորուստը, այնքան ցածր է արդյունավետությունը։ Փոքր հիդրոէլեկտրակայանում այդ կորուստների գումարը կազմում է ջրի հոսքի հզորության մոտ 25-40%-ը։ Այսինքն՝ հիդրոէլեկտրակայան է մտնում 100 կիլովատտ էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար նախատեսված ջրի հոսքը, իսկ գեներատորը կարող է արտադրել միայն 60-75 կիլովատտ էլեկտրաէներգիա, ուստի հիդրոէլեկտրակայանի արդյունավետությունը համարժեք է 60-75%-ի։

Նախորդ ներածությունից կարելի է տեսնել, որ երբ էլեկտրակայանի հոսքի արագությունը և ջրի մակարդակի տարբերությունը հաստատուն են, էլեկտրակայանի արտադրած հզորությունը կախված է արդյունավետությունից: Պրակտիկան ցույց է տվել, որ հիդրավլիկ տուրբինների, գեներատորների և փոխանցման սարքավորումների աշխատանքից բացի, հիդրոէլեկտրակայանների արդյունավետությանը ազդող այլ գործոններ, ինչպիսիք են շենքերի կառուցման և սարքավորումների տեղադրման որակը, շահագործման և կառավարման որակը, ինչպես նաև հիդրոէլեկտրակայանի նախագծման ճիշտ լինելը, բոլորն էլ ազդում են հիդրոէլեկտրակայանի արդյունավետության վրա: Իհարկե, այս ազդող գործոններից մի քանիսը առաջնային են, իսկ մի քանիսը՝ երկրորդական, և որոշակի պայմաններում առաջնային և երկրորդային գործոնները նույնպես փոխակերպվում են միմյանց:
Սակայն, անկախ գործոնից, որոշիչ գործոնն այն է, որ մարդիկ առարկաներ չեն, մեքենաները կառավարվում են մարդկանց կողմից, իսկ տեխնոլոգիան կառավարվում է մտքով։ Հետևաբար, հիդրոէլեկտրակայանների նախագծման, կառուցման և սարքավորումների ընտրության ժամանակ անհրաժեշտ է լիարժեքորեն հաշվի առնել մարդու սուբյեկտիվ դերը և ձգտել տեխնոլոգիայի կատարելության՝ ջրի հոսքի էներգիայի կորուստը հնարավորինս նվազագույնի հասցնելու համար։ Սա վերաբերում է որոշ հիդրոէլեկտրակայանների, որտեղ ջրի կաթիլն ինքնին համեմատաբար ցածր է։ Սա հատկապես կարևոր է։ Միևնույն ժամանակ, անհրաժեշտ է արդյունավետորեն ամրապնդել հիդրոէլեկտրակայանների շահագործումն ու կառավարումը՝ էլեկտրակայանների արդյունավետությունը բարելավելու, ջրային ռեսուրսները լիարժեք օգտագործելու և փոքր հիդրոէլեկտրակայաններին հնարավորություն տալու ավելի մեծ դեր խաղալ։