Дэлхий даяар усан цахилгаан станцууд дэлхийн нийт эрчим хүчний 24 орчим хувийг үйлдвэрлэж, 1 тэрбум гаруй хүнийг эрчим хүчээр хангадаг. Сэргээгдэх эрчим хүчний үндэсний лабораторийн мэдээлснээр дэлхийн усан цахилгаан станцууд нийтдээ 675,000 мегаватт буюу 3.6 тэрбум баррель газрын тостой тэнцэх эрчим хүч үйлдвэрлэдэг. АНУ-д 2000 гаруй усан цахилгаан станц ажиллаж байгаа нь усан цахилгаан станцыг тус улсын хамгийн том сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэр болгож байна.
Энэ нийтлэлд бид унах ус хэрхэн эрчим хүчийг бий болгодог талаар авч үзэх ба усан цахилгаан станцад зайлшгүй шаардлагатай усны урсгалыг бий болгодог гидрологийн мөчлөгийн талаар суралцах болно. Та мөн таны өдөр тутмын амьдралд нөлөөлж болох усан цахилгаан станцын нэг өвөрмөц хэрэглээг харах болно.
Хажуугаар нь урсаж буй голыг хараад ямар хүчийг авч явааг төсөөлөхөд бэрх. Хэрэв та өмнө нь цагаан усан гулгуураар гулгаж байсан бол голын хүчийг багахан хэмжээгээр мэдэрсэн байх. Цагаан усны урсгал нь гол хэлбэрээр үүсдэг бөгөөд их хэмжээний усыг уруудаж, нарийн гарцаар бөглөрдөг. Энэ нүхээр гол урсах тусам урсгал нь түргэсдэг. Үер бол асар их хэмжээний ус ямар их хүч чадалтай байдгийн бас нэг жишээ юм.
Усан цахилгаан станцууд усны энергийг ашигладаг бөгөөд энгийн механик техникийг ашиглан эрчим хүчийг цахилгаан болгон хувиргадаг. Усан цахилгаан станцууд нь үнэндээ маш энгийн ойлголт дээр суурилдаг - далангаар урсах ус нь турбиныг эргүүлж, генераторыг эргүүлдэг.
Уламжлалт усан цахилгаан станцын үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд энд байна.
Турбин ба генераторыг холбосон босоо ам
Далан – Ихэнх усан цахилгаан станцууд усыг барьж байдаг далан дээр тулгуурладаг бөгөөд энэ нь том усан сан үүсгэдэг. Ихэнхдээ энэ усан санг Вашингтон мужийн Гранд Кули далан дахь Рузвельт нуур гэх мэт амралт зугаалгын нуур болгон ашигладаг.
Ус авах – Далан дээрх хаалга нээгдэж, таталцлын хүч турбин руу хүргэдэг хоолойгоор дамжуулан усыг татдаг. Энэ хоолойгоор урсах үед ус нь даралтыг нэмэгдүүлдэг.
Турбин – Ус нь турбины том ирийг цохиж эргүүлдэг бөгөөд энэ нь босоо амны тусламжтайгаар дээрх генераторт бэхлэгдсэн байдаг. Усан цахилгаан станцын хамгийн түгээмэл турбин бол Фрэнсис Турбин бөгөөд муруй иртэй том диск шиг харагддаг. Ус ба эрчим хүчний боловсролын сангийн (FWEE) мэдээлснээр турбин нь 172 тонн жинтэй бөгөөд минутанд 90 эргэлтийн хурдтайгаар эргэлддэг.
Генераторууд - Турбины ир эргэх үед генератор доторх хэд хэдэн соронз эргэдэг. Аварга соронз нь зэс ороомгийн хажуугаар эргэлдэж, электронуудыг хөдөлгөж хувьсах гүйдэл (AC) үүсгэдэг. (Та генератор хэрхэн ажилладаг талаар дараа нь мэдэх болно.)
Трансформатор - Цахилгаан станцын доторх трансформатор нь хувьсах гүйдлийг авч, илүү өндөр хүчдэлийн гүйдэл болгон хувиргадаг.
Цахилгаан шугамууд - Цахилгаан станц бүрээс дөрвөн утас гарч ирдэг: эрчим хүчний гурван үе шатыг нэгэн зэрэг үйлдвэрлэдэг, дээр нь гурвууланд нь нийтлэг төвийг сахисан буюу газардуулга. (Цахилгааны шугам дамжуулах талаар илүү ихийг мэдэхийн тулд цахилгаан түгээх сүлжээ хэрхэн ажилладагийг уншина уу.)
Урсгал - Ашигласан ус нь сүүлний урсгал гэж нэрлэгддэг шугам хоолойгоор дамждаг бөгөөд голын доод урсгалд дахин ордог.
Усан сан дахь усыг хуримтлагдсан эрчим хүч гэж үздэг. Хаалгыг онгойлгоход тэнхлэгээр урсаж буй ус хөдөлгөөнд байгаа тул кинетик энерги болдог. Үйлдвэрлэсэн цахилгаан эрчим хүчний хэмжээг хэд хэдэн хүчин зүйлээр тодорхойлдог. Эдгээр хүчин зүйлсийн хоёр нь усны урсгалын хэмжээ ба гидравлик толгойн хэмжээ юм. Толгой нь усны гадаргуу ба турбинуудын хоорондох зайг хэлнэ. Толгой ба урсгал нэмэгдэхийн хэрээр үүссэн цахилгаан эрчим хүч нэмэгддэг. Толгой нь ихэвчлэн усан сан дахь усны хэмжээнээс хамаардаг.
Усан цахилгаан станцын өөр нэг төрөл байдаг бөгөөд үүнийг насосоор цэнэглэх станц гэж нэрлэдэг. Уламжлалт усан цахилгаан станцад усан сангаас ус нь станцаар урсаж, гадагшаа урсаж, урсдаг. Шахуургатай агуулах нь хоёр усан сантай:
Дээд усан сан – Ердийн усан цахилгаан станцын нэгэн адил далан нь усан сан үүсгэдэг. Энэ усан сан дахь ус нь усан цахилгаан станцаар урсаж, цахилгаан үүсгэдэг.
Доод усан сан – Усан цахилгаан станцаас гарч байгаа ус дахин гол руу орж урсахаасаа илүү доод усан сан руу урсдаг.
Ургах боломжтой турбин ашиглан уг үйлдвэр усыг дээд усан сан руу буцаан шахах боломжтой. Үүнийг ачаалал багатай цагт хийдэг. Үндсэндээ хоёр дахь усан сан нь дээд усан санг дүүргэдэг. Усыг дээд усан сан руу буцаан шахаж авснаар станц хамгийн их хэрэглээтэй үед цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх устай болно.
Генератор
Усан цахилгаан станцын зүрх нь генератор юм. Ихэнх усан цахилгаан станцуудад эдгээр генераторууд байдаг.
Таны таамаглаж байсанчлан генератор нь цахилгаан үүсгэдэг. Ийм аргаар цахилгаан үүсгэх үндсэн үйл явц нь утсан ороомог доторх хэд хэдэн соронзыг эргүүлэх явдал юм. Энэ процесс нь цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг электронуудыг хөдөлгөдөг.
Гувер далан нь нийт 17 үүсгүүртэй бөгөөд тус бүр нь 133 мегаватт хүртэл хүчин чадалтай. Гувер далангийн усан цахилгаан станцын нийт хүчин чадал 2074 мегаватт. Генератор бүр нь тодорхой үндсэн хэсгүүдээс бүрдэнэ.
Турбин эргэх үед өдөөгч нь ротор руу цахилгаан гүйдэл илгээдэг. Ротор нь статор гэж нэрлэгддэг зэс утсан ороомог дотор эргэлддэг хэд хэдэн том цахилгаан соронзон юм. Ороомог ба соронзны хоорондох соронзон орон нь цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг.
Гувер далан дээр 16,500 ампер гүйдэл нь генератороос трансформатор руу шилждэг бөгөөд гүйдэл дамжуулахаас өмнө 230,000 ампер хүртэл налуу болдог.
Усан цахилгаан станцууд нь байгалийн жам ёсны, тасралтгүй үйл явцын давуу талыг ашигладаг - бороо орж, гол мөрний урсац нэмэгдэхэд хүргэдэг. Хэт ягаан туяа усны молекулуудыг задлахад манай гараг өдөр бүр агаар мандалд багахан хэмжээний ус алддаг. Гэхдээ үүнтэй зэрэгцэн галт уулын үйл ажиллагааны улмаас дэлхийн дотоод хэсгээс шинэ ус ялгардаг. Үүссэн усны хэмжээ, алдагдсан усны хэмжээ ойролцоогоор ижил байна.
Дэлхийн усны нийт хэмжээ аль ч үед олон янзын хэлбэртэй байдаг. Энэ нь далай, гол мөрөн, бороо гэх мэт шингэн байж болно; мөсөн голууд шиг хатуу; эсвэл агаарт байгаа үл үзэгдэх усны уур шиг хий. Ус нь салхины урсгалаар дэлхийг тойрон хөдөлж байх үед төлөв өөрчлөгддөг. Салхины урсгал нь нарны халалтын үйл ажиллагааны үр дүнд үүсдэг. Агаарын гүйдлийн циклүүд нь нар дэлхийн бусад бүс нутгуудаас илүү экватор дээр илүү их тусах замаар үүсдэг.
Агаарын гүйдлийн циклүүд нь дэлхийн усны хангамжийг гидрологийн мөчлөг гэж нэрлэдэг өөрийн мөчлөгөөр удирддаг. Нар шингэн усыг халаахад ус нь агаарт уур болж ууршдаг. Нар нь агаарыг халааж, агаарыг агаар мандалд өсгөхөд хүргэдэг. Агаар нь илүү хүйтэн байдаг тул усны уур дээшлэх тусам хөргөж, дусал болж хувирдаг. Нэг хэсэгт хангалттай хэмжээний дуслууд хуримтлагдвал дуслууд нь хур тунадас болон дэлхий рүү буцаж унах хангалттай хүнд болж магадгүй юм.
Усан цахилгаан станцууд усны урсгалаас хамаардаг тул гидрологийн мөчлөг нь чухал юм. Хэрэв үйлдвэрийн ойролцоо бороо орохгүй бол урсацын урд ус хуримтлагдахгүй. Урсгал руу ус урсахгүй бол усан цахилгаан станцаар бага хэмжээний ус урсаж, бага цахилгаан үйлдвэрлэдэг.
Усан цахилгаан станцын үндсэн санаа нь турбины ирийг эргүүлэхэд хөдөлж буй шингэний хүчийг ашиглах явдал юм. Ерөнхийдөө энэ үүргийг гүйцэтгэхийн тулд голын голд том далан барих шаардлагатай болдог. Шинэ бүтээл нь зөөврийн электрон төхөөрөмжийг цахилгаан эрчим хүчээр хангахын тулд усан цахилгаан станцын санааг илүү бага хэмжээгээр ашиглаж байна.
Канадын Онтарио хотын зохион бүтээгч Роберт Комаречка гутлын уланд жижиг усан цахилгаан үүсгүүр байрлуулах санааг гаргажээ. Тэрээр эдгээр бичил турбинууд нь бараг ямар ч төхөөрөмжийг тэжээхэд хангалттай цахилгаан үйлдвэрлэнэ гэж тэр үзэж байна. 2001 оны 5-р сард Комаречка хөлөөрөө ажилладаг өвөрмөц төхөөрөмжийнхөө патентыг авчээ.
Бидний алхаж буй маш үндсэн зарчим байдаг: Алхам бүрт хөл нь өсгий хүртэл унадаг. Хөл чинь газарт буухад өсгийгөөр чинь хүч орж ирдэг. Дараагийн алхамдаа бэлдэхдээ хөлөө урагш эргэлдүүлдэг тул хүч нь хөлний бөмбөг рүү шилждэг. Комаречка алхах энэ үндсэн зарчмыг анзаарч, өдөр тутмын энэ үйл ажиллагааны хүчийг ашиглах санааг боловсруулсан бололтой.
Комаречкагийн "усан цахилгаан үүсгүүрийн угсралттай гутал" нь түүний патент дээр дурдсан таван хэсэгтэй.
Шингэн - Систем нь цахилгаан дамжуулагч шингэнийг ашиглана.
Шингэнийг хадгалах уут - Нэг уутыг өсгийд, нөгөөг нь гутлын хурууны хэсэгт байрлуулна.
Дамжуулах хоолой – Дамжуулах хоолой нь уут бүрийг микрогенераторт холбодог.
Турбин – Ус нь уланд нааш цааш хөдөлж байх үед жижигхэн турбины ирийг хөдөлгөдөг.
Микрогенератор – Генератор нь шингэнээр дүүрсэн хоёр уутны хооронд байрладаг бөгөөд босоо амыг хөдөлгөж, генераторыг эргүүлдэг сэнсний роторыг агуулдаг.
Хүн алхаж байх үед гутлын өсгийд байрлах уутанд шингэний шахалт нь хоолойгоор дамжин усан цахилгаан үүсгүүрийн модуль руу шингэн орох болно. Хэрэглэгч үргэлжлүүлэн алхаж байх үед өсгий нь өргөгдөж, хүний хөлний доорх уутанд доош чиглэсэн даралт бий болно. Шингэний хөдөлгөөн нь ротор болон босоо амыг эргүүлж, цахилгаан үйлдвэрлэх болно.
Зөөврийн төхөөрөмжтэй утсыг холбохын тулд гадна талын залгууртай болно. Хэрэглэгчийн туузан дээр зүүж болох цахилгаан удирдлагын гаралтын нэгжийг мөн өгч болно. Цахим төхөөрөмжүүдийг дараа нь энэхүү цахилгаан удирдлагын гаралтын нэгжид холбож болох бөгөөд энэ нь цахилгаан эрчим хүчний тогтвортой хангамжийг хангах болно.
"Зайгаар ажилладаг, зөөврийн төхөөрөмжүүдийн тоо нэмэгдэхийн хэрээр удаан эдэлгээтэй, дасан зохицох чадвартай, үр ашигтай цахилгаан эх үүсвэрээр хангах хэрэгцээ улам бүр нэмэгдэж байна" гэж патентад бичсэн байна. Комаречка түүний төхөөрөмжийг зөөврийн компьютер, гар утас, CD тоглуулагч, GPS хүлээн авагч, хоёр талын радиог тэжээхэд ашиглах болно гэж найдаж байна.
Шуудангийн цаг: 2022 оны 7-р сарын 21
