Дүйнө жүзү боюнча ГЭСтер дүйнөдөгү электр энергиясынын 24 пайызга жакынын өндүрүп, 1 миллиарддан ашык адамды электр энергиясы менен камсыз кылат. Дүйнөдөгү ГЭСтер жалпысынан 675 000 мегаватт өндүрөт, бул энергиянын 3,6 миллиард баррелине барабар, Улуттук кайра жаралуучу энергия лабораториясынын маалыматы боюнча. Америка Кошмо Штаттарында 2000ден ашык ГЭС иштейт, бул гидроэнергетиканы өлкөнүн кайра жаралуучу энергиянын эң ири булагы кылат.
Бул макалада биз түшкөн суу энергияны кантип жаратаарын карап чыгабыз жана гидроэнергетика үчүн зарыл болгон суунун агымын түзгөн гидрологиялык цикл жөнүндө билебиз. Сиз ошондой эле күнүмдүк жашооңузга таасир эте турган гидроэнергетиканын уникалдуу колдонмосуна көз чаптырасыз.
Дарыянын агып баратканын көрүп, анын күчүн элестетүү кыйын. Эгер сиз качандыр бир кезде ак сууда рафтинг менен алектенген болсоңуз, анда дарыянын күчүн бир аз сезгенсиз. Ак-суу агымдары дарыя болуп түзүлөт, сууну ылдыйга агызып, тар өтмөк аркылуу тоскоолдуктарды жаратат. Дарыя бул тешиктен агып өткөн сайын анын агымы ылдамдайт. Суу ташкындары - эбегейсиз көлөмдөгү суунун канчалык күчкө ээ болушунун дагы бир мисалы.
Гидроэлектрстанциялар суунун энергиясын колдонот жана ал энергияны электр энергиясына айландыруу үчүн жөнөкөй механиканы колдонушат. Гидроэлектрстанциялар чындыгында жөнөкөй концепцияга негизделген — дамба аркылуу агып өткөн суу турбинаны, ал генераторду айлантат.
Бул жерде кадимки ГЭСтин негизги компоненттери болуп саналат:
Турбина менен генераторду бириктирүүчү вал
Дамба – Көпчүлүк ГЭСтер сууну кармап турган дамбага таянып, чоң суу сактагычты түзөт. Көбүнчө, бул суу сактагыч Вашингтон штатындагы Гранд Кули дамбасындагы Рузвельт көлү сыяктуу эс алуучу көл катары колдонулат.
Кабыл алуу – Дамбадагы дарбазалар ачылып, тартылуу күчү сууну турбинага алып баруучу түтүк өткөргүч аркылуу тартат. Бул түтүк аркылуу агып жаткан суу басымды жаратат.
Турбина – Суу турбинанын чоң канаттарын сүзүп, бурат, ал анын үстүндөгү генераторго вал аркылуу бекитилет. Гидроэлектрстанциялар үчүн эң кеңири таралган турбинанын түрү Фрэнсис турбинасы болуп саналат, ал ийри калпактары бар чоң дискке окшош. Суу жана энергетика боюнча билим берүү фондунун (FWEE) маалыматы боюнча, турбинанын салмагы 172 тоннага жетет жана мүнөтүнө 90 айлануу ылдамдыгы менен айлана алат.
Генераторлор – Турбинанын калпактары айланганда генератордун ичиндеги бир катар магниттер да айланат. Гигант магниттер жез катушкаларынын жанынан айланып, электрондорду кыймылдатуу аркылуу өзгөрмө токту (AC) пайда кылат. (Генератордун иштеши тууралуу кийинчерээк билесиз.)
Трансформатор - Электр станциясынын ичиндеги трансформатор өзгөрүлмө токту алып, аны жогорку вольттогу токко айлантат.
Электр линиялары – Ар бир электр станциясынан төрт зым чыгат: электрдин үч фазасы бир эле учурда өндүрүлөт, плюс үчөөнө тең жалпы нейтралдуу же жер. (Электр линиясын берүү жөнүндө көбүрөөк билүү үчүн, электр бөлүштүрүүчү тармактар кантип иштээрин окуңуз.)
Агып чыгуу – Пайдаланылган суу түтүкчөлөр аркылуу ташылып, кайра дарыянын ылдый жагына куюлат.
Суу сактагычтагы суу сакталган энергия деп эсептелет. Дарбазалар ачылганда колонка аркылуу агып жаткан суу кыймылда болгондуктан кинетикалык энергияга айланат. Өндүрүлгөн электр энергиясынын көлөмү бир нече факторлор менен аныкталат. Ошол факторлордун экөөсү суунун агымынын көлөмү жана гидравликалык баштын көлөмү. Башы суу бети менен турбиналардын ортосундагы аралыкты билдирет. Башы жана агымы көбөйгөн сайын, өндүрүлгөн электр энергиясы да көбөйөт. Башы, адатта, суу сактагычтагы суунун көлөмүнө жараша болот.
ГЭСтин дагы бир түрү бар, ал насостук станция деп аталат. Кадимки ГЭСте суу сактагычтагы суу станция аркылуу агып, андан чыгып, ылдый агым менен ташылат. Насостук сактагычтын эки резервуары бар:
Жогорку суу сактагыч - кадимки ГЭС сыяктуу эле, дамба суу сактагычты түзөт. Бул суу сактагычтагы суу ГЭС аркылуу агып, электр энергиясын пайда кылат.
Төмөнкү суу сактагыч – ГЭСтен чыккан суу кайра дарыяга түшүп, ылдый агым боюнча эмес, төмөнкү суу сактагычка куят.
Реверсивдүү турбинаны колдонуу менен завод сууну кайра жогорку резервуарга айдай алат. Бул көп эмес сааттарда жасалат. Негизинен, экинчи суу сактагыч жогорку суу сактагычты кайра толтурат. Сууну кайра жогорку суу сактагычка сордуруу менен, станция электр энергиясын керектөөнүн эң жогорку мезгилинде көбүрөөк сууга ээ болот.
The Generator
ГЭСтин жүрөгү генератор болуп саналат. Көпчүлүк ГЭСтерде мындай генераторлор бар.
Генератор, сиз ойлогондой, электр энергиясын өндүрөт. Мындай жол менен электр энергиясын өндүрүүнүн негизги процесси зым катушкаларынын ичиндеги бир катар магниттерди айлантуу болуп саналат. Бул процесс электр тогун пайда кылган электрондорду жылдырат.
Гувер дамбасында бардыгы болуп 17 генератор бар, алардын ар бири 133 мегаваттка чейин өндүрө алат. Гувер дамбасынын ГЭСинин жалпы кубаттуулугу 2074 мегаватт. Ар бир генератор белгилүү бир негизги бөлүктөрдөн турат:
Турбина айланганда, экситор роторго электр тогун жиберет. Ротор - бул статор деп аталган жез зымдын бекем оролгон катушканын ичинде айланган чоң электромагниттердин сериясы. Катушкалар менен магниттердин ортосундагы магнит талаасы электр тогун жаратат.
Гувер дамбасында 16 500 ампердик ток генератордон трансформаторго өтөт, ал жерде ток берүү алдында 230 000 амперге чейин көтөрүлөт.
Гидроэлектрстанциялар табигый, үзгүлтүксүз процесстин артыкчылыктарын пайдаланат — бул процесс жаан-чачынга жана дарыялардын көтөрүлүшүнө алып келет. Ультрафиолет нурлары суунун молекулаларын ыдыраткандыктан, күн сайын биздин планета атмосфера аркылуу аз өлчөмдө сууну жоготот. Бирок ошол эле учурда жердин ички бөлүгүнөн жаңы суу вулкандык активдүүлүк аркылуу бөлүнүп чыгат. Жаратылган суунун көлөмү менен жоголгон суунун көлөмү болжол менен бирдей.
Каалаган убакта дүйнөдөгү суунун жалпы көлөмү ар кандай формада болот. Бул океандар, дарыялар жана жамгыр сыяктуу суюк болушу мүмкүн; мөңгүлөрдөгүдөй катуу; же абадагы көзгө көрүнбөгөн суу буусу сыяктуу газ түрүндөгү. Суу шамал агымы менен планетанын айланасында жылган сайын абалын өзгөртөт. Шамал агымдары күндүн жылытуу активдүүлүгүнөн пайда болот. Аба-ток циклдары планетанын башка аймактарына караганда экватордо күндүн көбүрөөк жарыгы менен түзүлөт.
Аба-ток циклдери гидрологиялык цикл деп аталган өз алдынча цикл аркылуу Жердин суу менен камсыз болушун башкарат. Күн суюк сууну ысытканда, суу абада бууга айланат. Күн абаны жылытып, абанын атмосферага көтөрүлүшүнө себеп болот. Аба жогорураак муздак болгондуктан, суу буусу көтөрүлгөн сайын ал муздап, конденсацияланып, тамчыларга айланат. Бир аймакта жетиштүү тамчылар топтолгондо, тамчылар жаан-чачын катары кайра Жерге түшө тургандай оор болуп калышы мүмкүн.
Гидрологиялык цикл ГЭСтер үчүн маанилүү, анткени алар суунун агымынан көз каранды. Заводдун жанында жамгыр жаабай калса, суу агымдын жогору жагына топтолбойт. Суу агып чыкпаса, ГЭСтен суу аз агып, электр энергиясы азыраак өндүрүлөт.
Гидроэнергетиканын негизги идеясы турбинанын лотун буруш үчүн кыймылдуу суюктуктун күчүн пайдалануу болуп саналат. Адатта, бул функцияны аткаруу үчүн дарыянын ортосуна чоң дамба куруу керек. Жаңы ойлоп табуу, көчмө электрондук түзүлүштөрдү электр энергиясы менен камсыз кылуу үчүн бир топ кичине масштабда гидроэнергетика идеясын капиталдаштырууда.
Онтариодогу (Канада) ойлоп табуучу Роберт Комаречка бут кийимдин таманына кичи ГЭСтерди орнотуу идеясын сунуштады. Ал бул микро-турбиналар дээрлик бардык гаджеттерди иштетүү үчүн жетиштүү электр энергиясын өндүрөт деп ишенет. 2001-жылы май айында Комаречка өзүнүн уникалдуу буту менен иштөөчү аппаратына патент алган.
Басканыбыздын эң негизги принциби бар: бут ар бир кадам сайын согончогуна чейин түшөт. Бутуңуз жерге түшкөндө, согончок аркылуу күч ылдый түшүрүлөт. Кийинки кадамга даярданганда, бутуңузду алдыга жылдырасыз, андыктан күч бутуңуздун тобуна өтөт. Комаречка сейилдөөнүн бул негизги принцибин байкап калган окшойт жана бул күнүмдүк иштин күчүн колдонуу идеясын иштеп чыккан.
Комаречканын патентинде сүрөттөлгөндөй, «гидроэлектрогенераторлор менен бут кийимдеринин» беш бөлүгү бар:
Суюктук - Система электр өткөргүч суюктукту колдонот.
Суюктукту кармоо үчүн каптар – Бир баштык тамандын ичине, экинчиси бут кийимдин манжа бөлүгүнө салынат.
Өткөргүчтөр – өткөргүчтөр ар бир капты микрогенераторго туташтырат.
Турбина – Табанда суу алдыга жана артка жылган сайын, кичинекей турбинанын канаттарын жылдырат.
Микрогенератор – Генератор суюктукка толтурулган эки баштыкчанын ортосунда жайгашкан жана валды кыймылга келтирүүчү жана генераторду айландыруучу роторду камтыйт.
Адам басып баратканда бут кийимдин согончогуна жайгашкан баштыктагы суюктуктун кысуу суюктуктун өткөргүчтөн өтүп, гидроэлектрогенератордун модулуна күч менен киришин шарттайт. Колдонуучу басууну улантканда, согончогу көтөрүлүп, адамдын бутунун астындагы баштыкчага ылдый карай басым жасалат. Суюктуктун кыймылы электр энергиясын өндүрүү үчүн роторду жана валды айлантат.
Зымдарды көчмө аппаратка туташтыруу үчүн сырткы розетка берилет. Колдонуучунун белине тагынуу үчүн кубаттуулукту башкаруучу чыгаруу блогу да берилиши мүмкүн. Электрондук түзүлүштөрдү электр энергиясы менен үзгүлтүксүз камсыз кылуучу бул кубаттуулукту башкаруу чыгаруу блогуна туташтырууга болот.
"Батарея менен иштеген, портативдик түзүлүштөрдүн санынын өсүшү менен," деп айтылат патентте, "узак мөөнөттүү, ийкемдүү, натыйжалуу электр булагы менен камсыз кылуу муктаждыгы көбөйүүдө." Комаречка анын аппараты портативдүү компьютерлерди, уюлдук телефондорду, CD-плеерлерди, GPS-кабыл алгычтарды жана эки тараптуу радиостанцияларды кубаттоо үчүн колдонулат деп күтөт.
Посттун убактысы: 21-июль-2022
