Umeme wa maji una historia ndefu ya maendeleo na mlolongo kamili wa viwanda
Nishati ya maji ni teknolojia ya nishati mbadala inayotumia nishati ya kinetic ya maji kuzalisha umeme. Ni nishati safi inayotumika sana na yenye faida nyingi, kama vile uwezo upya, uzalishaji mdogo, uthabiti na udhibiti. Kanuni ya kazi ya umeme wa maji inategemea dhana rahisi: kutumia nishati ya kinetic ya mtiririko wa maji ili kuendesha turbine, ambayo hugeuza jenereta kuzalisha umeme. Hatua za uzalishaji wa umeme wa maji ni: kugeuza maji kutoka kwenye hifadhi au mto, ambayo inahitaji chanzo cha maji, kwa kawaida hifadhi (hifadhi ya bandia) au mto wa asili, ambao hutoa nguvu; mwongozo wa mtiririko wa maji, mtiririko wa maji unaongozwa kwa vile vya turbine kupitia njia ya diversion. Njia ya kugeuza inaweza kudhibiti mtiririko wa maji ili kurekebisha uwezo wa uzalishaji wa nguvu; turbine hukimbia, na mtiririko wa maji hugonga vile vya turbine kuifanya kuzunguka. Turbine ni sawa na gurudumu la upepo katika uzalishaji wa nguvu za upepo; jenereta huzalisha umeme, na uendeshaji wa turbine hugeuka jenereta, ambayo hutoa umeme kupitia kanuni ya induction ya umeme; usambazaji wa umeme, umeme unaozalishwa hupitishwa kwenye gridi ya umeme na hutolewa kwa miji, viwanda na kaya. Kuna aina nyingi za umeme wa maji. Kulingana na kanuni tofauti za kazi na hali ya matumizi, inaweza kugawanywa katika uzalishaji wa umeme wa mto, uzalishaji wa nishati ya hifadhi, uzalishaji wa umeme wa baharini na baharini, na umeme mdogo wa maji. Umeme wa maji una faida nyingi, lakini pia hasara kadhaa. Faida ni hasa: umeme wa maji ni chanzo cha nishati mbadala. Umeme wa maji hutegemea mzunguko wa maji, kwa hivyo unaweza kufanywa upya na hautaisha; ni chanzo safi cha nishati. Nishati ya maji haitoi gesi chafu na vichafuzi vya hewa, na ina athari kidogo kwa mazingira; inadhibitiwa. Vituo vya umeme wa maji vinaweza kurekebishwa kulingana na mahitaji ili kutoa nguvu ya msingi ya kutegemewa ya mzigo. Hasara kuu ni: miradi mikubwa ya umeme wa maji inaweza kusababisha uharibifu wa mfumo ikolojia, pamoja na matatizo ya kijamii kama vile uhamiaji wa wakaazi na unyakuzi wa ardhi; Umeme wa maji unapunguzwa na upatikanaji wa rasilimali za maji, na ukame au kupungua kwa mtiririko wa maji kunaweza kuathiri uwezo wa uzalishaji wa umeme.
Nishati ya maji, kama aina ya nishati mbadala, ina historia ndefu. Mitambo ya maji ya awali na magurudumu ya maji: Mapema katika karne ya 2 KK, watu walianza kutumia turbine za maji na magurudumu ya maji kuendesha mashine kama vile vinu na vinu. Mashine hizi hutumia nishati ya kinetic ya mtiririko wa maji kufanya kazi. Ujio wa uzalishaji wa umeme: Mwishoni mwa karne ya 19, watu walianza kutumia mitambo ya umeme wa maji kubadilisha nishati ya maji kuwa umeme. Kiwanda cha kwanza duniani cha kuzalisha umeme kwa maji kilijengwa huko Wisconsin, Marekani mwaka wa 1882. Ujenzi wa mabwawa na hifadhi: Mwanzoni mwa karne ya 20, ukubwa wa nishati ya maji ulipanuka kwa kiasi kikubwa kutokana na ujenzi wa mabwawa na mabwawa. Miradi ya mabwawa maarufu ni pamoja na Bwawa la Hoover nchini Marekani na Bwawa la Three Gorges nchini China. Maendeleo ya kiteknolojia: Baada ya muda, teknolojia ya umeme wa maji imekuwa ikiboreshwa mfululizo, ikijumuisha kuanzishwa kwa mitambo, jenereta za turbine na mifumo ya akili ya kudhibiti, ambayo imeboresha ufanisi na uaminifu wa umeme wa maji.
Umeme wa maji ni chanzo cha nishati safi na inayoweza kurejeshwa, na mlolongo wake wa viwanda unashughulikia viungo kadhaa muhimu, ikiwa ni pamoja na kutoka kwa usimamizi wa rasilimali za maji hadi usambazaji wa nguvu. Kiungo cha kwanza katika mnyororo wa sekta ya umeme wa maji ni usimamizi wa rasilimali za maji. Hii ni pamoja na kuratibiwa, kuhifadhi na kusambaza mtiririko wa maji ili kuhakikisha kuwa maji yanaweza kusambazwa kwa uthabiti kwa mitambo ya kuzalisha umeme. Usimamizi wa rasilimali za maji kwa kawaida huhitaji vigezo vya ufuatiliaji kama vile mvua, kiwango cha mtiririko wa maji na kiwango cha maji ili kufanya maamuzi sahihi. Usimamizi wa kisasa wa rasilimali za maji pia unazingatia uendelevu ili kuhakikisha kwamba uwezo wa uzalishaji wa nishati unaweza kudumishwa hata katika hali mbaya kama vile ukame. Mabwawa na hifadhi ni nyenzo muhimu katika mnyororo wa tasnia ya umeme wa maji. Mabwawa kwa kawaida hutumiwa kuongeza viwango vya maji, kuunda shinikizo la maji, na hivyo kuongeza nishati ya kinetic ya mtiririko wa maji. Mabwawa hutumika kuhifadhi maji ili kuhakikisha kwamba mtiririko wa maji wa kutosha unaweza kutolewa wakati wa mahitaji ya kilele. Usanifu na ujenzi wa mabwawa unahitaji kuzingatia hali ya kijiolojia, sifa za mtiririko wa maji, na athari za kiikolojia ili kuhakikisha usalama na uendelevu. Turbines ndio sehemu kuu katika mnyororo wa tasnia ya umeme wa maji. Wakati maji yanapita kupitia vile vya turbine, nishati yake ya kinetic inabadilishwa kuwa nishati ya mitambo, na kusababisha turbine kuzunguka. Muundo na aina ya turbine inaweza kuchaguliwa kulingana na kasi, kasi ya mtiririko, na urefu wa mtiririko wa maji ili kufikia ufanisi wa juu wa nishati. Baada ya turbine kuzunguka, inaendesha jenereta iliyounganishwa ili kuzalisha umeme. Jenereta ni kifaa muhimu ambacho hubadilisha nishati ya mitambo kuwa nishati ya umeme. Kwa ujumla, kanuni ya uendeshaji wa jenereta ni kushawishi sasa kupitia uga wa sumaku unaozunguka ili kutoa mkondo mbadala. Muundo na uwezo wa jenereta unahitaji kuamua kulingana na mahitaji ya nguvu na sifa za mtiririko wa maji. Umeme unaozalishwa na jenereta ni mkondo wa kubadilisha, ambao kwa kawaida unahitaji kusindika kupitia kituo kidogo. Kazi kuu za vituo vidogo ni pamoja na kuongeza kasi (kuongeza voltage ili kupunguza upotezaji wa nishati wakati wa usambazaji wa nguvu) na ubadilishaji wa aina za sasa (kubadilisha AC hadi DC au kinyume chake) ili kukidhi mahitaji ya mfumo wa usambazaji wa nguvu. Kiungo cha mwisho ni usambazaji wa nguvu. Umeme unaozalishwa na kituo cha umeme hupitishwa kwa watumiaji wa umeme katika miji, maeneo ya viwanda au maeneo ya vijijini kupitia njia za usambazaji. Laini za usambazaji zinahitaji kupangwa, kubuniwa na kudumishwa ili kuhakikisha kuwa nishati inasambazwa kwa usalama na kwa ufanisi hadi kulengwa. Katika baadhi ya maeneo, nishati inaweza pia kuhitaji kuchakatwa tena kupitia vituo vidogo ili kukidhi mahitaji ya voltages na masafa tofauti.
Rasilimali nyingi za umeme wa maji na uzalishaji wa kutosha wa umeme wa maji
China ndiyo nchi kubwa zaidi duniani inayozalisha umeme wa maji yenye rasilimali nyingi za maji na miradi mikubwa ya kuzalisha umeme kwa maji. Sekta ya umeme wa maji ya China ina jukumu muhimu katika kukidhi mahitaji ya nishati ya ndani, kupunguza uzalishaji wa gesi chafu, na kuboresha muundo wa nishati. Matumizi ya umeme wa kijamii ni kiashirio kikuu cha kiuchumi kinachoakisi kiwango cha matumizi ya umeme katika nchi au eneo na ni muhimu sana katika kupima shughuli za kiuchumi, usambazaji wa umeme na athari za kimazingira. Kulingana na data iliyotolewa na Utawala wa Kitaifa wa Nishati, jumla ya matumizi ya umeme katika nchi yangu yameonyesha mwelekeo thabiti wa ukuaji. Kufikia mwisho wa 2022, matumizi ya jumla ya umeme nchini mwangu yalikuwa kWh bilioni 863.72, ongezeko la kWh bilioni 324.4 kutoka 2021, ongezeko la mwaka hadi mwaka la 3.9%.
Kwa mujibu wa takwimu iliyotolewa na Baraza la Umeme la China, matumizi makubwa ya umeme katika nchi yangu ni katika sekta ya sekondari, ikifuatiwa na sekta ya elimu ya juu. Sekta ya msingi ilitumia kWh bilioni 114.6 za umeme, ongezeko la 10.4% zaidi ya mwaka uliopita. Miongoni mwao, matumizi ya umeme katika kilimo, uvuvi, na ufugaji yaliongezeka kwa 6.3%, 12.6% na 16.3% mtawalia. Uendelezaji wa kina wa mkakati wa ufufuaji vijijini na uboreshaji mkubwa wa hali ya umeme vijijini na uboreshaji unaoendelea wa viwango vya umeme katika miaka ya hivi karibuni umesababisha ukuaji wa kasi wa matumizi ya umeme katika sekta ya msingi. Sekta ya upili ilitumia kWh trilioni 5.70 za umeme, ongezeko la 1.2% kuliko mwaka uliopita. Miongoni mwao, matumizi ya kila mwaka ya umeme ya viwanda vya teknolojia ya juu na viwanda vya utengenezaji wa vifaa yaliongezeka kwa 2.8%, na matumizi ya kila mwaka ya umeme katika utengenezaji wa mashine na vifaa vya umeme, utengenezaji wa dawa, mawasiliano ya kompyuta na tasnia zingine za utengenezaji wa vifaa vya elektroniki uliongezeka kwa zaidi ya 5%; matumizi ya umeme katika utengenezaji wa magari mapya yaliongezeka kwa asilimia 71.1%. Matumizi ya umeme katika sekta ya elimu ya juu yalikuwa 1.49 trilioni kWh, ongezeko la 4.4% zaidi ya mwaka uliopita. Nne, matumizi ya umeme kwa wakazi wa mijini na vijijini yalikuwa kWh trilioni 1.34, ongezeko la 13.8% kuliko mwaka uliopita.
Miradi ya kuzalisha umeme kwa maji ya China inasambazwa kote nchini, ikijumuisha vituo vikubwa vya kuzalisha umeme kwa maji, vituo vidogo vya kuzalisha umeme kwa maji na miradi ya usambazaji wa umeme wa maji. Miradi maarufu ya kufua umeme wa maji ni pamoja na Kituo cha Umeme cha Three Gorges, ambacho ni mojawapo ya vituo vikubwa zaidi vya kuzalisha umeme kwa maji nchini China na duniani kote, kilicho katika eneo la Maporomoko Matatu kwenye sehemu za juu za Mto Yangtze. Ina uwezo mkubwa wa kuzalisha umeme na inasambaza umeme kwa viwanda na miji; Kituo cha Umeme cha Xiangjiaba, Kituo cha Umeme cha Xiangjiaba kiko katika Mkoa wa Sichuan na ni mojawapo ya vituo vikubwa zaidi vya kuzalisha umeme kwa maji kusini magharibi mwa China. Unapatikana kwenye Mto Jinsha na hutoa umeme katika eneo hilo; Kituo cha Umeme cha Ziwa la Sailimu, Kituo cha Umeme cha Ziwa la Sailimu kiko katika Mkoa unaojiendesha wa Xinjiang Uygur na ni moja ya miradi muhimu ya umeme wa maji magharibi mwa China. Iko kwenye Ziwa la Sailimu na ina kazi kubwa ya usambazaji wa nishati. Kulingana na takwimu zilizotolewa na Ofisi ya Taifa ya Takwimu, uzalishaji wa umeme wa maji nchini mwangu umeongezeka kwa kasi mwaka hadi mwaka. Kufikia mwisho wa 2022, uzalishaji wa umeme wa maji nchini mwangu ulikuwa kWh bilioni 1,352.195, ongezeko la 0.99% mwaka hadi mwaka. Kufikia Agosti 2023, uzalishaji wa umeme wa maji nchini mwangu ulikuwa kWh bilioni 718.74, pungufu kidogo kutoka kipindi kama hicho mwaka jana, upungufu wa mwaka hadi mwaka wa 0.16%. Sababu kuu ilikuwa kwamba kutokana na ushawishi wa hali ya hewa, mvua katika 2023 ilipungua kwa kiasi kikubwa.
Muda wa kutuma: Dec-19-2024
