სუფთა, განახლებადი ჰიდროელექტროენერგიის ისტორია და მახასიათებლები

ჰიდროენერგია განახლებადი ენერგიის ტექნოლოგიაა, რომელიც იყენებს წყლის კინეტიკურ ენერგიას ელექტროენერგიის წარმოებისთვის. ეს არის ფართოდ გამოყენებული სუფთა ენერგიის წყარო მრავალი უპირატესობით, როგორიცაა განახლებადობა, დაბალი ემისიები, სტაბილურობა და მართვადობა. ჰიდროენერგიის მუშაობის პრინციპი ეფუძნება მარტივ კონცეფციას: წყლის ნაკადის კინეტიკური ენერგიის გამოყენება ტურბინის სამართავად, რომელიც თავის მხრივ ატრიალებს გენერატორს ელექტროენერგიის წარმოებისთვის. ჰიდროენერგიის გენერაციის ეტაპებია: წყლის გადამისამართება წყალსაცავიდან ან მდინარიდან, რაც მოითხოვს წყლის წყაროს, ჩვეულებრივ წყალსაცავს (ხელოვნურ წყალსაცავს) ან ბუნებრივ მდინარეს, რომელიც უზრუნველყოფს ენერგიას; წყლის ნაკადის მიმართულება, სადაც წყლის ნაკადი მიმართულია ტურბინის ფრთებისკენ გადამისამართებელი არხის მეშვეობით. გადამისამართებელ არხს შეუძლია წყლის ნაკადის კონტროლი ელექტროენერგიის გამომუშავების სიმძლავრის რეგულირებისთვის; ტურბინა მუშაობს და წყლის ნაკადი ურტყამს ტურბინის ფრთებს, რაც იწვევს მის ბრუნვას. ტურბინა ქარის ენერგიის გენერაციის ქარის ბორბლის მსგავსია; გენერატორი გამოიმუშავებს ელექტროენერგიას და ტურბინის მუშაობა ატრიალებს გენერატორს, რომელიც გამოიმუშავებს ელექტროენერგიას ელექტრომაგნიტური ინდუქციის პრინციპის მეშვეობით; ელექტროენერგიის გადაცემისას, გამომუშავებული ენერგია გადაეცემა ელექტროქსელს და მიეწოდება ქალაქებს, ინდუსტრიებსა და ოჯახებს. ჰიდროენერგიის მრავალი სახეობა არსებობს. სხვადასხვა მუშაობის პრინციპისა და გამოყენების სცენარების მიხედვით, ის შეიძლება დაიყოს მდინარის ენერგიის გენერაციად, წყალსაცავის ენერგიის გენერაციად, მოქცევისა და ოკეანის ენერგიის გენერაციად და მცირე ჰიდროენერგიად. ჰიდროენერგიას მრავალი უპირატესობა აქვს, მაგრამ ასევე გარკვეული ნაკლოვანებებიც. უპირატესობები ძირითადად შემდეგია: ჰიდროენერგია განახლებადი ენერგიის წყაროა. ჰიდროენერგია დამოკიდებულია წყლის ცირკულაციაზე, ამიტომ ის განახლებადია და არ ამოიწურება; ეს არის სუფთა ენერგიის წყარო. ჰიდროენერგია არ გამოყოფს სათბურის აირებს და ჰაერის დამაბინძურებლებს და მცირე გავლენას ახდენს გარემოზე; ის კონტროლირებადია. ჰიდროელექტროსადგურების რეგულირება შესაძლებელია მოთხოვნის შესაბამისად, რათა უზრუნველყოფილ იქნას საიმედო საბაზისო დატვირთვის სიმძლავრე. ძირითადი ნაკლოვანებებია: მასშტაბური ჰიდროელექტროსადგურების პროექტებმა შეიძლება გამოიწვიოს ეკოსისტემის დაზიანება, ასევე სოციალური პრობლემები, როგორიცაა მაცხოვრებლების მიგრაცია და მიწის ექსპროპრიაცია; ჰიდროენერგია შეზღუდულია წყლის რესურსების ხელმისაწვდომობით, ხოლო გვალვამ ან წყლის ნაკადის შემცირებამ შეიძლება გავლენა მოახდინოს ელექტროენერგიის გენერაციის სიმძლავრეზე.
ჰიდროენერგიას, როგორც განახლებად ენერგიას, ხანგრძლივი ისტორია აქვს. ადრეული წყლის ტურბინები და წყლის ბორბლები: ჯერ კიდევ ძვ.წ. II საუკუნეში ადამიანებმა წყლის ტურბინებისა და წყლის ბორბლების გამოყენება დაიწყეს ისეთი მანქანების სამართავად, როგორიცაა წისქვილები და სახერხი ქარხნები. ეს მანქანები სამუშაოდ წყლის ნაკადის კინეტიკურ ენერგიას იყენებენ. ელექტროენერგიის გენერაციის გაჩენა: მე-19 საუკუნის ბოლოს ადამიანებმა წყლის ენერგიის ელექტროენერგიად გადასაყვანად ჰიდროელექტროსადგურების გამოყენება დაიწყეს. მსოფლიოში პირველი კომერციული ჰიდროელექტროსადგური 1882 წელს აშშ-ს შტატის ქალაქ ვისკონსინში აშენდა. კაშხლებისა და წყალსაცავების მშენებლობა: მე-20 საუკუნის დასაწყისში კაშხლებისა და წყალსაცავების მშენებლობით ჰიდროენერგიის მასშტაბები მნიშვნელოვნად გაფართოვდა. ცნობილი კაშხლების პროექტებია ჰუვერის კაშხალი შეერთებულ შტატებში და სამი ხეობის კაშხალი ჩინეთში. ტექნოლოგიური მიღწევები: დროთა განმავლობაში ჰიდროენერგიის ტექნოლოგია განუწყვეტლივ იხვეწებოდა, მათ შორის ტურბინების, ჰიდროგენერატორების და ინტელექტუალური მართვის სისტემების დანერგვით, რამაც გააუმჯობესა ჰიდროენერგიის ეფექტურობა და საიმედოობა.
ჰიდროენერგია სუფთა, განახლებადი ენერგიის წყაროა და მისი ინდუსტრიული ჯაჭვი მოიცავს რამდენიმე ძირითად რგოლს, წყლის რესურსების მართვიდან ელექტროენერგიის გადაცემამდე. ჰიდროენერგიის ინდუსტრიის ჯაჭვის პირველი რგოლი წყლის რესურსების მართვაა. ეს მოიცავს წყლის ნაკადების დაგეგმვას, შენახვას და განაწილებას, რათა უზრუნველყოფილი იყოს წყლის სტაბილური მიწოდება ტურბინებისთვის ელექტროენერგიის გენერაციისთვის. წყლის რესურსების მართვა, როგორც წესი, მოითხოვს ისეთი პარამეტრების მონიტორინგს, როგორიცაა ნალექი, წყლის ნაკადის სიჩქარე და წყლის დონე, შესაბამისი გადაწყვეტილებების მისაღებად. თანამედროვე წყლის რესურსების მართვა ასევე ფოკუსირებულია მდგრადობაზე, რათა უზრუნველყოს ელექტროენერგიის წარმოების სიმძლავრის შენარჩუნება ექსტრემალურ პირობებშიც კი, როგორიცაა გვალვა. კაშხლები და წყალსაცავები ჰიდროენერგიის ინდუსტრიის ჯაჭვის ძირითადი ობიექტებია. კაშხლები, როგორც წესი, გამოიყენება წყლის დონის ასამაღლებლად და წყლის წნევის ფორმირებისთვის, რითაც იზრდება წყლის ნაკადის კინეტიკური ენერგია. წყალსაცავები გამოიყენება წყლის შესანახად, რათა უზრუნველყოფილი იყოს წყლის საკმარისი ნაკადი პიკური მოთხოვნის დროს. კაშხლების დიზაინსა და მშენებლობაში უნდა იქნას გათვალისწინებული გეოლოგიური პირობები, წყლის ნაკადის მახასიათებლები და ეკოლოგიური ზემოქმედება უსაფრთხოებისა და მდგრადობის უზრუნველსაყოფად. ტურბინები ჰიდროენერგიის ინდუსტრიის ჯაჭვის ძირითადი კომპონენტებია. როდესაც წყალი მიედინება ტურბინის პირებში, მისი კინეტიკური ენერგია გარდაიქმნება მექანიკურ ენერგიად, რაც ტურბინას ბრუნვას იწვევს. ტურბინის დიზაინისა და ტიპის შერჩევა შესაძლებელია წყლის ნაკადის სიჩქარის, ნაკადის სიჩქარისა და სიმაღლის მიხედვით, რათა მიღწეულ იქნას უმაღლესი ენერგოეფექტურობა. როდესაც ტურბინა ბრუნავს, ის ამოძრავებს დაკავშირებულ გენერატორს ელექტროენერგიის გამოსამუშავებლად. გენერატორი არის ძირითადი მოწყობილობა, რომელიც მექანიკურ ენერგიას ელექტრო ენერგიად გარდაქმნის. ზოგადად, გენერატორის მუშაობის პრინციპია დენის ინდუცირება მბრუნავი მაგნიტური ველის მეშვეობით ცვლადი დენის გენერირებისთვის. გენერატორის დიზაინი და სიმძლავრე უნდა განისაზღვროს ენერგიის მოთხოვნისა და წყლის ნაკადის მახასიათებლების მიხედვით. გენერატორის მიერ გამომუშავებული ენერგია არის ცვლადი დენი, რომელიც, როგორც წესი, უნდა გადამუშავდეს ქვესადგურის მეშვეობით. ქვესადგურის ძირითადი ფუნქციებია აწევა (ძაბვის გაზრდა ენერგიის დანაკარგის შესამცირებლად ელექტროენერგიის გადაცემისას) და დენის ტიპის გარდაქმნა (ცვლადენოვანი დენის მუდმივ დენად გარდაქმნა ან პირიქით) ელექტროენერგიის გადაცემის სისტემის მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად. ბოლო რგოლი არის ელექტროენერგიის გადაცემა. ელექტროსადგურის მიერ გამომუშავებული ენერგია გადაეცემა ელექტროენერგიის მომხმარებლებს ქალაქის, სამრეწველო ან სოფლის რაიონებში გადამცემი ხაზების მეშვეობით. გადამცემი ხაზები უნდა დაიგეგმოს, დაპროექტდეს და მოვლილი იყოს იმის უზრუნველსაყოფად, რომ ენერგია უსაფრთხოდ და ეფექტურად გადაეცეს დანიშნულების ადგილამდე. ზოგიერთ რაიონში, სხვადასხვა ძაბვისა და სიხშირის მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად, შესაძლოა საჭირო გახდეს ელექტროენერგიის ხელახლა დამუშავება ქვესადგურის მეშვეობით.