Дүйнө жүзү боюнча гидроэлектростанциялар дүйнөдөгү электр энергиясынын болжол менен 24 пайызын өндүрөт жана 1 миллиарддан ашык адамды электр энергиясы менен камсыз кылат. Улуттук кайра жаралуучу энергия лабораториясынын маалыматы боюнча, дүйнөдөгү гидроэлектростанциялар жалпысынан 675 000 мегаватт энергия өндүрөт, бул 3,6 миллиард баррель мунайга барабар энергия. АКШда 2000ден ашык гидроэлектростанциялар иштеп жатат, бул гидроэнергетиканы өлкөнүн эң ири кайра жаралуучу энергия булагына айлантат.
Бул макалада биз агып жаткан суунун кантип энергия түзөрүн карап чыгабыз жана гидроэнергетика үчүн маанилүү болгон суу агымын түзгөн гидрологиялык цикл жөнүндө билебиз. Ошондой эле, сиз күнүмдүк жашооңузга таасир этиши мүмкүн болгон гидроэнергетиканын бир уникалдуу колдонулушуна көз чаптырасыз.
Дарыянын агып жатканын карап турганда, анын күчүн элестетүү кыйын. Эгер сиз качандыр бир кезде рафтинг менен алектенген болсоңуз, анда дарыянын күчүнүн кичинекей бир бөлүгүн сезгенсиз. Ак суулуу агым дарыя катары пайда болот, ал көп көлөмдөгү сууну ылдый карай, тар өтмөк аркылуу бутага айлантат. Дарыя бул тешиктен өткөндө, анын агымы тездейт. Селдер - бул эбегейсиз чоң көлөмдөгү суунун канчалык күчкө ээ боло аларынын дагы бир мисалы.
Гидроэлектр станциялары суунун энергиясын пайдаланат жана ал энергияны электр энергиясына айландыруу үчүн жөнөкөй механиканы колдонот. Гидроэлектр станциялары чындыгында жөнөкөй түшүнүккө негизделген — дамба аркылуу агып өткөн суу турбинаны, ал эми генераторду айлантат.
Бул жерде кадимки гидроэлектростанциянын негизги компоненттери келтирилген:
Турбина менен генераторду туташтырган вал
Плотина – Көпчүлүк гидроэлектростанциялар сууну кармап турган плотинага таянат, бул чоң суу сактагычты түзөт. Көп учурда бул суу сактагыч Вашингтон штатындагы Гранд Кули плотинасындагы Рузвельт көлү сыяктуу эс алуучу көл катары колдонулат.
Суу алуу – Плотинадагы дарбазалар ачылып, тартылуу күчү сууну турбинага алып баруучу түтүк аркылуу тартат. Суу бул түтүк аркылуу агып өткөндө басым пайда болот.
Турбина – Суу турбинанын чоң калактарына урунуп, айланат, ал турбинанын үстүндөгү генераторго шахта аркылуу бекитилген. Гидроэлектростанциялар үчүн эң кеңири таралган турбина түрү - бул ийри калактары бар чоң дискке окшош Фрэнсис турбинасы. Суу жана энергетика боюнча билим берүү фондунун (FWEE) маалыматы боюнча, турбина 172 тоннага чейин салмакта болуп, мүнөтүнө 90 айлануу ылдамдыгы менен айлана алат.
Генераторлор – Турбинанын калактары айланганда, генератордун ичиндеги бир катар магниттер да айланышат. Гигант магниттер жез катушкалардын жанынан айланып, электрондорду кыймылдатуу менен өзгөрмө токту (ӨТ) пайда кылат. (Генератордун кандайча иштээри жөнүндө кийинчерээк көбүрөөк билесиз.)
Трансформатор – Электр станциясынын ичиндеги трансформатор өзгөрмө токту алып, аны жогорку чыңалуудагы токко айландырат.
Электр линиялары – Ар бир электр станциясынан төрт зым чыгат: электр энергиясынын үч фазасы бир убакта өндүрүлөт жана үчөөнө тең жалпы болгон нейтралдуу же жерге туташтыргыч. (Электр линияларын өткөрүү жөнүндө көбүрөөк билүү үчүн Электр бөлүштүрүү тармактары кандайча иштээрин окуңуз.)
Агып чыгуу – Колдонулган суу куйруктар деп аталган түтүктөр аркылуу агып, дарыянын агымы боюнча кайра агат.
Суу сактагычтагы суу сакталган энергия деп эсептелет. Дарбазалар ачылганда, калканч аркылуу агып өткөн суу кыймылда болгондуктан, кинетикалык энергияга айланат. Өндүрүлгөн электр энергиясынын көлөмү бир нече факторлор менен аныкталат. Бул факторлордун экөөсү - суу агымынын көлөмү жана гидравликалык басымдын көлөмү. Басым суунун бети менен турбиналардын ортосундагы аралыкты билдирет. Басым жана агым көбөйгөн сайын өндүрүлгөн электр энергиясы да көбөйөт. Басым, адатта, суу сактагычтагы суунун көлөмүнө көз каранды.
Гидроэлектрстанциянын дагы бир түрү бар, ал насостук сактоочу станция деп аталат. Кадимки гидроэлектрстанцияда суу сактагычтан агып өтүп, андан чыгып, агым боюнча агып түшөт. Насостук сактоочу станциянын эки резервуары бар:
Жогорку суу сактагыч – Кадимки гидроэлектростанция сыяктуу эле, дамба суу сактагычты түзөт. Бул суу сактагычтагы суу электр энергиясын өндүрүү үчүн гидроэлектростанция аркылуу агат.
Төмөнкү суу сактагыч – Гидроэлектрстанциядан чыккан суу дарыяга кайра кирип, агым боюнча агып өтпөстөн, төмөнкү суу сактагычка куюлат.
Кайтарым турбинаны колдонуу менен, завод сууну жогорку резервуарга кайра сордуруп ала алат. Бул чукул эмес сааттарда жасалат. Негизинен, экинчи резервуар жогорку резервуарды кайрадан толтурат. Сууну жогорку резервуарга кайра сордуруп алуу менен, заводдо керектөөнүн эң жогорку мезгилинде электр энергиясын өндүрүү үчүн көбүрөөк суу болот.
Генератор
Гидроэлектростанциянын жүрөгү - генератор. Көпчүлүк гидроэлектростанцияларда мындай генераторлордун бир нечеси бар.
Генератор, сиз ойлогондой, электр энергиясын өндүрөт. Электр энергиясын ушундай жол менен өндүрүүнүн негизги процесси - зым катушкаларынын ичинде бир катар магниттерди айландыруу. Бул процесс электрондорду кыймылдатат, ал электр тогун пайда кылат.
Гувер дамбасында жалпысынан 17 генератор бар, алардын ар бири 133 мегаваттка чейин энергия өндүрө алат. Гувер дамбасынын жалпы кубаттуулугу 2074 мегаваттты түзөт. Ар бир генератор белгилүү бир негизги бөлүктөрдөн турат:
Турбина айланганда, дүүлүктүргүч роторго электр тогун жөнөтөт. Ротор - бул статор деп аталган жез зымдан жасалган бекем оролгон катушканын ичинде айланган бир катар чоң электромагниттер. Катушка менен магниттердин ортосундагы магнит талаасы электр тогун пайда кылат.
Гувер дамбасында генератордон трансформаторго 16 500 амперлик ток өтөт, ал жерде ток өткөрүлгөнгө чейин 230 000 амперге чейин көтөрүлөт.
Гидроэлектр станциялары табигый түрдө жүрүүчү, үзгүлтүксүз процессти — жамгырдын жаашына жана дарыялардын деңгээлинин көтөрүлүшүнө алып келүүчү процессти — пайдаланат. Күн сайын планетабыз атмосфера аркылуу аз өлчөмдөгү сууну жоготот, анткени ультрафиолет нурлары суу молекулаларын бөлүп чыгарат. Бирок ошол эле учурда Жердин ички бөлүгүнөн жанар тоолордун активдүүлүгү аркылуу жаңы суу бөлүнүп чыгат. Пайда болгон суунун көлөмү жана жоголгон суунун көлөмү болжол менен бирдей.
Кайсы бир учурда дүйнөдөгү суунун жалпы көлөмү ар кандай формада болот. Ал океандарда, дарыяларда жана жамгырда суюк; мөңгүлөрдө катуу; же абадагы көрүнбөгөн суу буусунда газ түрүндө болушу мүмкүн. Суу планетанын айланасында шамал агымдары менен айланып жүргөндө абалы өзгөрөт. Шамал агымдары күндүн жылытуу активдүүлүгүнөн пайда болот. Аба агымынын циклдери планетанын башка аймактарына караганда экваторго көбүрөөк тийген күн тарабынан түзүлөт.
Аба агымынын циклдери Жердин суу менен камсыз болушун өзүнүн гидрологиялык цикли деп аталган цикл аркылуу жүргүзөт. Күн суюк сууну ысытканда, суу абада бууга айланат. Күн абаны ысытат, натыйжада аба атмосферада көтөрүлөт. Аба жогору жакта муздайт, ошондуктан суу буусу көтөрүлгөн сайын муздап, тамчыларга айланат. Бир жерде жетиштүү тамчылар топтолсо, тамчылар жаан-чачын катары Жерге түшүп кетүүчүдөй оор болуп калышы мүмкүн.
Гидроэлектростанциялар үчүн гидрологиялык цикл маанилүү, анткени алар суунун агымына көз каранды. Эгерде станциянын жанында жамгыр жаабаса, агымдын жогору жагында суу топтолбойт. Агымдын жогору жагында суу топтолбосо, гидроэлектростанция аркылуу азыраак суу агат жана азыраак электр энергиясы өндүрүлөт.
Гидроэнергетиканын негизги идеясы - турбинанын калагын айландыруу үчүн кыймылдаган суюктуктун күчүн колдонуу. Адатта, бул функцияны аткаруу үчүн дарыянын ортосуна чоң дамба курулушу керек. Жаңы ойлоп табуу көчмө электрондук түзмөктөрдү электр энергиясы менен камсыз кылуу үчүн бир топ кичине масштабда гидроэнергетика идеясын пайдаланууда.
Канаданын Онтарио шаарынын тургуну Роберт Комаречка бут кийимдин таманына чакан гидроэнергетикалык генераторлорду орнотуу идеясын ойлоп тапкан. Ал бул микротурбиналар дээрлик бардык гаджеттерди кубаттоого жетиштүү электр энергиясын өндүрөт деп эсептейт. 2001-жылдын май айында Комаречка өзүнүн уникалдуу бут менен иштеген түзүлүшүнө патент алган.
Басуу ыкмасынын абдан негизги бир принциби бар: ар бир кадам сайын бут согончоктон манжага чейин түшөт. Бутуңуз жерге түшкөндө, күч согончогуңуз аркылуу ылдый түшөт. Кийинки кадамга даярданып жатканда, бутуңузду алдыга жылдырасыз, ошондо күч бутуңуздун учуна өтөт. Комаречка басуунун бул негизги принцибин байкап, күнүмдүк иш-аракеттердин күчүн пайдалануу идеясын иштеп чыккан окшойт.
Комаречка компаниясынын патентинде сүрөттөлгөндөй, "гидроэлектр генератору бар бут кийим" беш бөлүктөн турат:
Суюктук – Система электр өткөрүүчү суюктукту колдонот.
Суюктукту кармоочу баштыкчалар – Бир баштыкча бут кийимдин согончогуна, экинчиси манжа бөлүгүнө жайгаштырылат.
Түтүк өткөргүчтөр – Түтүк өткөргүчтөр ар бир баштыкты микрогенераторго туташтырат.
Турбина – Суу таманында алдыга-артка кыймылдаганда, кичинекей турбинанын калактарын кыймылдатат.
Микрогенератор – Генератор суюктукка толгон эки баштыкчанын ортосунда жайгашкан жана валды кыймылдатып, генераторду айландыруучу канаттуу роторду камтыйт.
Адам басканда, бут кийимдин таманында жайгашкан баштыктагы суюктуктун кысылышы суюктукту түтүк аркылуу гидроэлектростанция модулуна түртөт. Колдонуучу басууну улантканда, согончогу көтөрүлүп, адамдын бутунун астындагы баштыкка ылдый карай басым жасалат. Суюктуктун кыймылы роторду жана валды айландырып, электр энергиясын өндүрөт.
Зымдарды көчмө түзмөккө туташтыруу үчүн тышкы розетка берилет. Колдонуучунун куруна тагынуу үчүн кубаттуулукту башкаруучу чыгуучу блок да берилиши мүмкүн. Андан кийин электрондук түзүлүштөрдү бул кубаттуулукту башкаруучу чыгуучу блокко туташтырса болот, бул электр энергиясынын туруктуу берилишин камсыз кылат.
«Батарея менен иштеген, көчмө түзмөктөрдүн санынын көбөйүшү менен», - деп айтылат патентте, - «узак мөөнөттүү, ыңгайлашкан, натыйжалуу электр булагын камсыз кылуу зарылдыгы өсүп жатат». Комаречка өзүнүн түзмөгү көчмө компьютерлерди, уюлдук телефондорду, CD ойноткучтарды, GPS кабыл алгычтарды жана эки тараптуу радиолорду кубаттоо үчүн колдонулат деп күтөт.
Жарыяланган убактысы: 2022-жылдын 21-июлу
