Гидроэнергетика - бул табигый дарыялардын суу энергиясын адамдар колдоно турган электр энергиясына айландыруу. Электр энергиясын өндүрүүдө күн энергиясы, дарыялардагы суу энергиясы жана аба агымы менен өндүрүлгөн шамал энергиясы сыяктуу ар кандай энергия булактары колдонулат. Гидроэнергетиканы колдонуу менен гидроэнергетиканы өндүрүүнүн баасы арзан, ал эми гидроэлектростанцияларды куруу башка суу ресурстарын сактоо долбоорлору менен айкалыштырылышы мүмкүн. Биздин өлкө гидроэнергетика ресурстарына абдан бай жана шарттары да абдан жакшы. Гидроэнергетика улуттук экономиканы курууда маанилүү ролду ойнойт.
Дарыянын жогорку агымындагы суунун деңгээли анын төмөнкү агымындагы суунун деңгээлинен жогору болот. Дарыянын суунун деңгээлиндеги айырмачылыктан улам суу энергиясы пайда болот. Бул энергия потенциалдык энергия же потенциалдык энергия деп аталат. Дарыя суунун бийиктигинин ортосундагы айырмачылык төмөндөө деп аталат, ошондой эле суунун деңгээлинин айырмасы же суунун башы деп аталат. Бул төмөндөө гидравликалык кубаттуулуктун пайда болушунун негизги шарты болуп саналат. Мындан тышкары, гидравликалык кубаттуулуктун чоңдугу дарыядагы суунун агымынын чоңдугуна да көз каранды, бул төмөндөө сыяктуу эле маанилүү дагы бир негизги шарт. Төмөндөө да, агым да гидравликалык кубаттуулукка түздөн-түз таасир этет; төмөндөөнүн суунун көлөмү канчалык чоң болсо, гидравликалык кубаттуулук ошончолук чоң болот; эгерде төмөндөө жана суунун көлөмү салыштырмалуу аз болсо, гидроэлектростанциянын кубаттуулугу аз болот.
Тамчылоо, адатта, метр менен көрсөтүлөт. Градиент - бул тамчынын аралыкка болгон катышы, ал тамчынын концентрациясынын даражасын көрсөтө алат. Тамчылоо көбүрөөк концентрацияланган жана гидравликалык кубаттуулукту колдонуу ыңгайлуураак. Гидроэлектростанция колдонгон тамчы - бул гидроэлектростанциянын жогорку агымындагы суу бети менен турбинадан өткөндөн кийинки агымындагы суу бетинин ортосундагы айырма.
Агым – бул дарыяда убакыт бирдигине агып жаткан суунун көлөмү жана ал бир секундада куб метр менен көрсөтүлөт. Бир куб метр суу бир тоннага барабар. Дарыянын агымы каалаган убакта өзгөрүп турат, андыктан агым жөнүндө сөз кылганда, ал агып өткөн жердин убактысын түшүндүрүп беришибиз керек. Агым убакыттын өтүшү менен абдан олуттуу өзгөрөт. Биздин өлкөдөгү дарыялардын агымы, адатта, жайында жана күзүндө жаан-чачындуу мезгилде чоң, ал эми кышында жана жазында салыштырмалуу аз болот. Жалпысынан алганда, дарыянын агымы жогорку агымда салыштырмалуу аз болот; куймалар биригип, төмөнкү агым акырындык менен көбөйөт. Ошондуктан, жогорку агымдын төмөндөшү топтолгону менен, агым аз; төмөнкү агым чоң, бирок төмөндөө салыштырмалуу чачыранды. Ошондуктан, көбүнчө дарыянын ортоңку агымында гидравликалык кубаттуулукту колдонуу эң үнөмдүү.
Гидроэлектрстанциясы колдонгон төмөндөөнү жана агымды билип, анын кубаттуулугун төмөнкү формула менен эсептеп чыгууга болот:
N= GQH
Формулада N–чыгуу, киловатт менен, кубаттуулук деп да аталышы мүмкүн;
Q–агым, секундасына куб метр менен;
H – төмөндөө, метр менен;
G = 9.8 , тартылуу күчүнүн ылдамдануусу, бирдиги: Ньютон/кг
Жогорудагы формулага ылайык, теориялык кубаттуулук эч кандай жоготууларды алып салбастан эсептелет. Чындыгында, гидроэнергетиканы өндүрүү процессинде турбиналар, электр өткөргүч жабдуулар, генераторлор ж.б. сөзсүз түрдө кубаттуулукту жоготот. Ошондуктан, теориялык кубаттуулукту алып салуу керек, башкача айтканда, биз колдоно ала турган чыныгы кубаттуулукту натыйжалуулук коэффициентине көбөйтүү керек (белгиси: K).
Гидроэлектростанциядагы генератордун долбоорлонгон кубаттуулугу номиналдык кубаттуулук, ал эми иш жүзүндөгү кубаттуулук иш жүзүндөгү кубаттуулук деп аталат. Энергияны трансформациялоо процессинде энергиянын бир бөлүгүн жоготуу сөзсүз болот. Гидроэнергияны өндүрүү процессинде негизинен турбиналардын жана генераторлордун жоготуулары болот (түтүк өткөргүчтөрдө да жоготуулар болот). Айылдык микрогидроэлектростанциядагы ар кандай жоготуулар жалпы теориялык кубаттуулуктун болжол менен 40-50% түзөт, ошондуктан гидроэлектростанциянын кубаттуулугу теориялык кубаттуулуктун 50-60% гана колдоно алат, башкача айтканда, натыйжалуулугу болжол менен 0,5-0,60 түзөт (анын ичинен турбинанын натыйжалуулугу 0,70-0,85, генераторлордун натыйжалуулугу 0,85тен 0,90го чейин, ал эми түтүк өткөргүчтөрдүн жана электр берүү жабдууларынын натыйжалуулугу 0,80ден 0,85ке чейин). Демек, гидроэлектростанциянын иш жүзүндөгү кубаттуулугун (чыгарылышын) төмөнкүдөй эсептөөгө болот:
K – гидроэлектростанциянын эффективдүүлүгү, (0,5～0,6) микрогидроэлектростанцияны болжолдуу эсептөөдө колдонулат; бул маанини төмөнкүдөй жөнөкөйлөштүрүүгө болот:
N=(0.5～0.6)QHG Чыныгы кубаттуулук=натыйжалуулук×агым×түшүү×9.8
Гидроэнергиянын колдонулушу - бул суу турбинасы деп аталган машинаны кыймылдатуу үчүн суунун күчүн колдонуу. Мисалы, биздин өлкөдөгү байыркы суу дөңгөлөгү - бул абдан жөнөкөй суу турбинасы. Учурда колдонулуп жаткан ар кандай гидравликалык турбиналар ар кандай белгилүү бир гидравликалык шарттарга ылайыкташтырылган, ошондуктан алар натыйжалуураак айланып, суунун энергиясын механикалык энергияга айландыра алышат. Генератор деген дагы бир машинанын түрү турбинага туташтырылган, ошондуктан генератордун ротору турбина менен айланып, электр энергиясын өндүрөт. Генераторду эки бөлүккө бөлүүгө болот: турбина менен айланган бөлүк жана генератордун кыймылсыз бөлүгү. Турбинага туташып, айланган бөлүк генератордун ротору деп аталат жана ротордун айланасында көптөгөн магниттик уюлдар бар; ротордун айланасындагы тегерек - генератордун кыймылсыз бөлүгү, ал генератордун статору деп аталат жана статор көптөгөн жез катушкалар менен оролгон. Ротордун көптөгөн магниттик уюлдары статордун жез катушкаларынын ортосунда айланганда, жез зымдарда ток пайда болот жана генератор механикалык энергияны электр энергиясына айландырат.
Электр станциясы тарабынан өндүрүлгөн электр энергиясы ар кандай электр жабдуулары тарабынан механикалык энергияга (электр кыймылдаткычы же мотор), жарык энергиясына (электр лампасы), жылуулук энергиясына (электр меши) жана башкаларга айланат.
гидроэлектростанциянын курамы
Гидроэлектр станциясынын курамына төмөнкүлөр кирет: гидротехникалык курулмалар, механикалык жабдуулар жана электр жабдуулары.
(1) Гидравликалык курулмалар
Анын плотиналары (дамбалары), суу сордуруучу дарбазалары, каналдары (же туннелдери), басым өткөрүүчү алдыңкы резервуарлары (же жөнгө салуучу резервуарлары), басым түтүктөрү, электр станциялары жана куйрук жолдору ж.б. бар.
Дарыяда дарыянын суусун тосуп, суу бетин көтөрүп, суу сактагычты түзүү үчүн дамба курулат. Ушундай жол менен дамбадагы суу сактагычтын суу бети менен дамбанын астындагы дарыянын суу бетинин ортосунда концентрацияланган тамчы пайда болот, андан кийин суу түтүктөрү же туннелдер аркылуу ГЭСке киргизилет. Салыштырмалуу тик дарыяларда бурулуш каналдарын колдонуу менен да тамчы пайда болушу мүмкүн. Мисалы: Адатта, табигый дарыянын бир километрине тамчы 10 метрди түзөт. Эгерде дарыянын бул бөлүгүнүн жогорку учунда дарыя суусун киргизүү үчүн канал ачылса, канал дарыя боюнча казылып, каналдын жантайыңкы жери тегиз болот. Эгерде каналдагы тамчы бир километрге жасалса, ал болгону 1 метрге төмөндөйт, ошондуктан суу канал боюнча 5 километр агып, суунун бети 5 метрге гана төмөндөйт, ал эми табигый канал боюнча 5 километр жүргөндөн кийин суу 50 метрге төмөндөйт. Бул учурда каналдан агып чыккан суу дарыя аркылуу суу түтүгү же туннель аркылуу электр станциясына кайтарылат жана электр энергиясын өндүрүү үчүн колдонула турган 45 метрлик концентрацияланган тамчы пайда болот. 2-сүрөт
Концентрацияланган тамчы менен гидроэлектростанцияны түзүү үчүн айланма каналдарды, туннелдерди же суу түтүктөрүн (мисалы, пластик түтүктөр, болот түтүктөр, бетон түтүктөр ж.б.) колдонуу айланма каналдуу гидроэлектростанция деп аталат, ал гидроэлектростанциялардын типтүү схемасы болуп саналат.
(2) Механикалык жана электрдик жабдуулар
Жогоруда айтылган гидравликалык курулуштардан (тосмолор, каналдар, тосмолор, басым түтүктөрү, устаканалар) тышкары, гидроэлектростанцияга төмөнкү жабдуулар да керек:
(1) Механикалык жабдуулар
Турбиналар, жөнгө салгычтар, дарбаза клапандары, өткөргүч жабдуулар жана генерациялабаган жабдуулар бар.
(2) Электр жабдуулары
Генераторлор, бөлүштүрүү башкаруу панелдери, трансформаторлор жана электр берүү линиялары бар.
Бирок бардык эле чакан гидроэлектростанцияларда жогоруда айтылган гидротехникалык курулмалар жана механикалык жана электр жабдуулары жок. Эгерде төмөнкү басымдагы гидроэлектростанцияда суунун деңгээли 6 метрден аз болсо, анда суу багыттоочу канал жана ачык каналдуу суу каналы колдонулат жана басымдуу алдыңкы бассейн жана басымдуу суу түтүгү жок. Электр менен камсыздоо диапазону аз жана берүү аралыгы кыска болгон электр станциялары үчүн түз электр берүү ыкмасы колдонулат жана трансформатор талап кылынбайт. Суу сактагычтары бар гидроэлектростанциялар дамбаларды куруунун кажети жок. Терең суу алуучу түтүктөрдү, дамбанын ички түтүктөрүн (же туннелдерди) жана төгүлүүчү каналдарды колдонуу дамбалар, суу алуучу дарбазалар, каналдар жана басымдуу алдыңкы бассейндер сыяктуу гидротехникалык курулмаларга болгон муктаждыкты жок кылат.
Гидроэлектростанцияны куруу үчүн, биринчи кезекте, кылдат изилдөө жана долбоорлоо иштери жүргүзүлүшү керек. Долбоорлоо ишинде үч долбоорлоо этабы бар: алдын ала долбоорлоо, техникалык долбоорлоо жана курулуштун деталдарын иштеп чыгуу. Долбоорлоо ишинде жакшы иш алып баруу үчүн, алгач кылдат изилдөө иштерин жүргүзүү, башкача айтканда, жергиликтүү жаратылыш жана экономикалык шарттарды – башкача айтканда, топографияны, геологияны, гидрологияны, капиталды жана башкаларды толук түшүнүү зарыл. Долбоордун тууралыгына жана ишенимдүүлүгүнө ушул кырдаалдарды өздөштүргөндөн жана аларды талдагандан кийин гана кепилдик берүүгө болот.
Чакан гидроэлектростанциялардын компоненттери гидроэлектростанциянын түрүнө жараша ар кандай формада болот.
3. Топографиялык изилдөө
Топографиялык изилдөө иштеринин сапаты инженердик пландоого жана инженердик көлөмдү баалоого чоң таасирин тийгизет.
Геологиялык чалгындоо (геологиялык шарттарды түшүнүү) суу бөлгүчтүн жана дарыянын жээгиндеги геологияны жалпы түшүнүүдөн жана изилдөөдөн тышкары, машина бөлмөсүнүн пайдубалы бекемби же жокпу, түшүнүү да зарыл, бул электр станциясынын өзүнүн коопсуздугуна түздөн-түз таасир этет. Белгилүү бир көлөмдөгү суу сактагычтын тосмосу бузулгандан кийин, ал гидроэлектр станциясынын өзүнө гана зыян келтирбестен, агымдын төмөнкү бөлүгүндө адамдардын жана мүлктүн чоң жоготууларына алып келет.
4. Гидрологиялык сыноо
Гидроэлектр станциялары үчүн эң маанилүү гидрологиялык маалыматтар дарыя суунун деңгээлинин, агымынын, чөкмөлөрдүн курамынын, муздун шарттарынын жазуулары, метеорологиялык маалыматтар жана суу ташкындарын изилдөө маалыматтары болуп саналат. Дарыянын агымынын көлөмү гидроэлектрстанциянын төгүлүүчү каналынын схемасына таасир этет. Суунун катуулугун баалабай коюу дамбанын бузулушуна алып келет; дарыя алып келген чөкмөлөр эң начар учурда суу сактагычты тез эле толтуруп коюшу мүмкүн. Мисалы, агып кирүүчү канал каналдын лайга толушуна алып келет, ал эми ири бүртүкчөлүү чөкмөлөр турбина аркылуу өтүп, турбинанын эскиришине алып келет. Ошондуктан, гидроэлектрстанцияларды курууда жетиштүү гидрологиялык маалыматтар болушу керек.
Ошондуктан, гидроэлектростанция куруу чечимин кабыл алардан мурун, алгач электр энергиясы менен камсыздоо аймагындагы экономикалык өнүгүү багытын жана электр энергиясына болгон келечектеги суроо-талапты изилдеп чыгышыбыз керек. Ошол эле учурда, курулуш аймагындагы башка энергия булактарынын абалын баалоо керек. Жогорудагы кырдаалды изилдеп жана талдап чыккандан кийин гана гидроэлектростанцияны куруу керекпи же жокпу жана анын масштабы канчалык болушу керектигин чече алабыз.
Жалпысынан алганда, гидроэнергетикалык изилдөөлөрүнүн максаты - гидроэлектростанцияларды долбоорлоо жана куруу үчүн зарыл болгон так жана ишенимдүү негизги маалыматты берүү.
5. Жер тилкесин тандоонун жалпы шарттары
Сайтты тандоонун жалпы шарттарын төмөнкү төрт аспект менен түшүндүрүүгө болот:
(1) Тандалган жер суу энергиясын эң үнөмдүү түрдө колдоно алышы жана чыгымдарды үнөмдөө принцибине ылайык келиши керек, башкача айтканда, электр станциясы курулуп бүткөндөн кийин, эң аз акча сарпталып, эң көп электр энергиясы өндүрүлүшү керек. Адатта, аны электр энергиясын өндүрүүдөн түшкөн жылдык кирешени жана станцияны курууга салынган инвестицияны баалоо менен өлчөөгө болот, бул салынган капиталды канча убакытта калыбына келтирүүгө болорун көрсөтөт. Бирок, гидрологиялык жана топографиялык шарттар ар кайсы жерлерде ар кандай болот жана электр энергиясына болгон муктаждык да ар башка, андыктан курулуштун баасы жана инвестициясы белгилүү бир маанилер менен чектелбеши керек.
(2) Тандалган жердин топографиялык, геологиялык жана гидрологиялык шарттары салыштырмалуу жогору болушу керек жана долбоорлоодо жана курууда мүмкүнчүлүктөр болушу керек. Чакан гидроэлектростанцияларды курууда курулуш материалдарын колдонуу мүмкүн болушунча "жергиликтүү материалдар" принцибине ылайык жүргүзүлүшү керек.
(3) Тандалган жер электр энергиясын берүүчү жабдууларга инвестицияларды жана электр энергиясынын жоголушун азайтуу үчүн электр энергиясы менен камсыздоо жана кайра иштетүү аймагына мүмкүн болушунча жакын болушу керек.
(4) Жер тилкесин тандоодо, учурдагы гидротехникалык курулмаларды мүмкүн болушунча көбүрөөк колдонуу керек. Мисалы, суу тамчысын сугат каналында гидроэлектростанция куруу үчүн колдонсо болот, же сугат суу сактагычынын жанына сугат агымынан электр энергиясын өндүрүү үчүн гидроэлектростанция курууга болот ж.б. Бул гидроэлектростанциялар суу болгондо электр энергиясын өндүрүү принцибине жооп бере алгандыктан, алардын экономикалык мааниси айкыныраак.
Жарыяланган убактысы: 2022-жылдын 19-майы
