მცირე ცოდნა ჰიდროენერგეტიკის შესახებ

ბუნებრივ მდინარეებში წყალი ზემო დინებიდან ქვემო დინებამდე მიედინება, ნალექთან შერეული და ხშირად რეცხავს მდინარის კალაპოტსა და ნაპირების ფერდობებს, რაც იმაზე მიუთითებს, რომ წყალში გარკვეული რაოდენობის ენერგიაა დამალული. ბუნებრივ პირობებში, ეს პოტენციური ენერგია იხარჯება ნალექის გაწმენდის, გადაადგილებისა და ხახუნის წინააღმდეგობის დაძლევის მიზნით. თუ ავაშენებთ რამდენიმე შენობას და დავამონტაჟებთ საჭირო აღჭურვილობას წყლის ტურბინაში წყლის სტაბილური ნაკადის უზრუნველსაყოფად, წყლის ტურბინა ამოძრავდება წყლის დინებით, ქარის წისქვილის მსგავსად, რომელსაც შეუძლია განუწყვეტლივ ბრუნვა და წყლის ენერგია გარდაიქმნება მექანიკურ ენერგიად. როდესაც წყლის ტურბინა გენერატორს ამოძრავებს, მას შეუძლია ელექტროენერგიის გამომუშავება, ხოლო წყლის ენერგია გარდაიქმნება ელექტროენერგიად. ეს არის ჰიდროელექტროენერგიის გენერაციის ძირითადი პრინციპი. წყლის ტურბინები და გენერატორები ჰიდროელექტროენერგიის გენერაციის ყველაზე ძირითადი აღჭურვილობაა. მოდით, მოკლედ გაგაცნოთ ჰიდროელექტროენერგიის გენერაციის შესახებ არსებული მცირე ცოდნა.

1. ჰიდროენერგია და წყლის ნაკადის ენერგია

ჰიდროელექტროსადგურის დაპროექტებისას, ელექტროსადგურის მასშტაბის დასადგენად, აუცილებელია ელექტროსადგურის ელექტროენერგიის გამომუშავების სიმძლავრის ცოდნა. ჰიდროელექტროსადგურის გენერაციის ძირითადი პრინციპების თანახმად, რთული არ არის იმის დანახვა, რომ ელექტროსადგურის ელექტროენერგიის გამომუშავების სიმძლავრე განისაზღვრება იმ სამუშაოს რაოდენობით, რომლის შესრულებაც შეუძლია დენს. წყლის ენერგიას ვუწოდებთ დროის გარკვეულ პერიოდში წყლის მიერ შესასრულებელ მთლიან სამუშაოს, ხოლო დროის ერთეულში (წამში) შესასრულებელ სამუშაოს - დენის სიმძლავრეს. ცხადია, რაც უფრო დიდია წყლის ნაკადის სიმძლავრე, მით უფრო დიდია ელექტროსადგურის ელექტროენერგიის გამომუშავების სიმძლავრე. ამიტომ, ელექტროსადგურის ელექტროენერგიის გამომუშავების სიმძლავრის გასაგებად, ჯერ უნდა გამოვთვალოთ წყლის ნაკადის სიმძლავრე. მდინარეში წყლის ნაკადის სიმძლავრე შეიძლება გამოითვალოს ამ გზით, იმის გათვალისწინებით, რომ მდინარის გარკვეულ მონაკვეთში წყლის ზედაპირის ვარდნა არის H (მეტრები), ხოლო მდინარის განივი კვეთის გავლით წყლის მოცულობა დროის ერთეულში (წამებში) არის Q (კუბური მეტრი/წამი), მაშინ ნაკადის კვეთის სიმძლავრე უდრის წყლის წონისა და წვეთის ნამრავლს. ცხადია, რაც უფრო მაღალია წყლის ვარდნა, მით უფრო დიდია დინება და მით უფრო დიდია წყლის ნაკადის ძალა.
2. ჰიდროელექტროსადგურების გამომუშავება

გარკვეული დაწნევისა და ნაკადის პირობებში, ჰიდროელექტროსადგურის მიერ გამომუშავებულ ელექტროენერგიას ჰიდროელექტროენერგიის გამომუშავება ეწოდება. ცხადია, გამომავალი სიმძლავრე დამოკიდებულია ტურბინაში წყლის ნაკადის სიმძლავრეზე. წყლის ენერგიის ელექტროენერგიად გარდაქმნის პროცესში, წყალმა უნდა გადალახოს მდინარის კალაპოტების ან შენობების წინააღმდეგობა ზემო დინებიდან ქვემოთ დინებამდე. წყლის ტურბინებმა, გენერატორებმა და გადამცემმა მოწყობილობებმა ასევე უნდა გადალახონ მრავალი წინააღმდეგობა მუშაობის დროს. წინააღმდეგობის დასაძლევად საჭიროა სამუშაოს შესრულება და წყლის ნაკადის ენერგია დაიხარჯება, რაც გარდაუვალია. ამიტომ, ელექტროენერგიის გენერირებისთვის გამოყენებული წყლის ნაკადის ენერგია ნაკლებია ფორმულით მიღებულ მნიშვნელობაზე, ანუ ჰიდროელექტროსადგურის გამომუშავება უნდა იყოს ტოლი წყლის ნაკადის ენერგიის 1-ზე ნაკლები კოეფიციენტით გამრავლებისა. ამ კოეფიციენტს ასევე ჰიდროელექტროსადგურის ეფექტურობას უწოდებენ.
ჰიდროელექტროსადგურის ეფექტურობის სპეციფიკური მნიშვნელობა დაკავშირებულია ენერგიის დანაკარგის რაოდენობასთან, რომელიც ხდება შენობაში წყლის გავლისას და წყლის ტურბინის, გადამცემი მოწყობილობების, გენერატორის და ა.შ. მეშვეობით. რაც უფრო დიდია დანაკარგი, მით უფრო დაბალია ეფექტურობა. მცირე ჰიდროელექტროსადგურში ამ დანაკარგების ჯამი წყლის ნაკადის სიმძლავრის დაახლოებით 25-40%-ს შეადგენს. ანუ, ჰიდროელექტროსადგურში შედის წყლის ნაკადი, რომელსაც შეუძლია 100 კილოვატ ელექტროენერგიის გენერირება, ხოლო გენერატორს შეუძლია მხოლოდ 60-დან 75 კილოვატამდე ელექტროენერგიის გენერირება, ამიტომ ჰიდროელექტროსადგურის ეფექტურობა 60-75%-ის ეკვივალენტურია.

წინა შესავლიდან ჩანს, რომ როდესაც ელექტროსადგურის ნაკადის სიჩქარე და წყლის დონის სხვაობა მუდმივია, ელექტროსადგურის სიმძლავრე დამოკიდებულია ეფექტურობაზე. პრაქტიკამ დაამტკიცა, რომ ჰიდრავლიკური ტურბინების, გენერატორების და გადამცემი მოწყობილობების მუშაობის გარდა, ჰიდროელექტროსადგურების ეფექტურობაზე მოქმედი სხვა ფაქტორებიც მოქმედებს, როგორიცაა შენობების მშენებლობისა და აღჭურვილობის მონტაჟის ხარისხი, ექსპლუატაციისა და მართვის ხარისხი და ჰიდროელექტროსადგურის დიზაინის სისწორე. რა თქმა უნდა, ამ ფაქტორებიდან ზოგიერთი პირველადია, ზოგი კი მეორეხარისხოვანი და გარკვეულ პირობებში, პირველადი და მეორადი ფაქტორებიც ერთმანეთში გარდაიქმნება.
თუმცა, რა ფაქტორიც არ უნდა იყოს, გადამწყვეტი ფაქტორი ის არის, რომ ადამიანები არ არიან ობიექტები, მანქანები კონტროლდება ადამიანების მიერ, ხოლო ტექნოლოგიას აზროვნება მართავს. ამიტომ, ჰიდროელექტროსადგურების დიზაინის, მშენებლობისა და აღჭურვილობის შერჩევისას აუცილებელია სრულად იქნას გათვალისწინებული ადამიანის სუბიექტური როლი და ტექნოლოგიურ სფეროში სრულყოფილებისკენ სწრაფვა, რათა მაქსიმალურად შემცირდეს წყლის ნაკადის ენერგიის დანაკარგი. ეს ეხება ზოგიერთ ჰიდროელექტროსადგურს, სადაც წყლის ვარდნა შედარებით დაბალია. ეს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია. ამავდროულად, აუცილებელია ჰიდროელექტროსადგურების ოპერირებისა და მართვის ეფექტურად გაძლიერება, რათა გაუმჯობესდეს ელექტროსადგურების ეფექტურობა, სრულად იქნას გამოყენებული წყლის რესურსები და მცირე ჰიდროელექტროსადგურებს მიეცეთ საშუალება, უფრო დიდი როლი შეასრულონ.