Katika mito ya asili, maji hutiririka kutoka juu hadi chini ya mto yakichanganywa na mashapo, na mara nyingi huosha sehemu ya chini ya mto na mteremko wa kingo, jambo ambalo linaonyesha kwamba kuna kiasi fulani cha nishati kilichofichwa ndani ya maji. Chini ya hali ya asili, nishati hii inayowezekana hutumiwa katika kusugua, kusukuma mashapo na kushinda upinzani wa msuguano. Tukijenga majengo na kusakinisha vifaa muhimu ili kufanya mtiririko thabiti wa maji utiririke kupitia turbine ya maji, turbine ya maji itaendeshwa na mkondo wa maji, kama kinu cha upepo, ambacho kinaweza kuzunguka mfululizo, na nishati ya maji itabadilishwa kuwa nishati ya mitambo. Turbine ya maji inapoendesha jenereta kuzunguka pamoja, inaweza kutoa umeme, na nishati ya maji hubadilishwa kuwa nishati ya umeme. Hii ndiyo kanuni ya msingi ya uzalishaji wa umeme wa maji. Turbine za maji na jenereta ndizo vifaa vya msingi zaidi kwa ajili ya uzalishaji wa umeme wa maji. Acha nikupe utangulizi mfupi wa maarifa kidogo kuhusu uzalishaji wa umeme wa maji.
1. Umeme wa maji na nguvu ya mtiririko wa maji
Katika muundo wa kituo cha umeme wa maji, ili kubaini ukubwa wa kituo cha umeme, ni muhimu kujua uwezo wa kuzalisha umeme wa kituo cha umeme. Kulingana na kanuni za msingi za uzalishaji wa umeme wa maji, si vigumu kuona kwamba uwezo wa kuzalisha umeme wa kituo cha umeme huamuliwa na kiasi cha kazi kinachoweza kufanywa na mkondo. Tunaita jumla ya kazi ambayo maji yanaweza kufanya katika kipindi fulani cha muda kama nishati ya maji, na kazi inayoweza kufanywa katika kitengo cha muda (pili) inaitwa nguvu ya mkondo. Ni wazi, kadiri nguvu ya mtiririko wa maji inavyokuwa kubwa, ndivyo uwezo wa kuzalisha umeme wa kituo cha umeme unavyokuwa mkubwa. Kwa hivyo, ili kujua uwezo wa kuzalisha umeme wa kituo cha umeme, lazima kwanza tuhesabu nguvu ya mtiririko wa maji. Nguvu ya mtiririko wa maji katika mto inaweza kuhesabiwa kwa njia hii, ikizingatiwa kwamba tone la uso wa maji katika sehemu fulani ya mto ni H (mita), na ujazo wa maji wa H unaopita katika sehemu ya msalaba ya mto kwa muda wa kitengo (sekunde) ni Q (mita za ujazo/sekunde), basi mtiririko Nguvu ya sehemu ni sawa na bidhaa ya uzito wa maji na tone. Ni wazi kwamba kadiri tone la maji linavyoongezeka, ndivyo mtiririko unavyoongezeka, na ndivyo nguvu ya mtiririko wa maji inavyoongezeka.
2. Matokeo ya vituo vya umeme wa maji
Chini ya kichwa na mtiririko fulani, umeme ambao kituo cha umeme wa maji kinaweza kutoa huitwa pato la umeme wa maji. Ni wazi kwamba nguvu ya kutoa inategemea nguvu ya mtiririko wa maji kupitia turbine. Katika mchakato wa kubadilisha nishati ya maji kuwa nishati ya umeme, maji lazima yashinde upinzani wa vijito au majengo njiani kutoka juu hadi chini. Turbine za maji, jenereta, na vifaa vya usafirishaji lazima pia vishinde upinzani mwingi wakati wa kazi. Ili kushinda upinzani, kazi lazima ifanyike, na nguvu ya mtiririko wa maji itatumika, ambayo haiwezi kuepukika. Kwa hivyo, nguvu ya mtiririko wa maji ambayo inaweza kutumika kutengeneza umeme ni ndogo kuliko thamani inayopatikana kwa fomula, yaani, matokeo ya kituo cha umeme wa maji yanapaswa kuwa sawa na nguvu ya mtiririko wa maji ikizidishwa kwa kipengele chini ya 1. Mgawo huu pia huitwa ufanisi wa kituo cha umeme wa maji.
Thamani maalum ya ufanisi wa kituo cha umeme wa maji inahusiana na kiasi cha upotevu wa nishati unaotokea wakati maji yanapita ndani ya jengo na turbine ya maji, vifaa vya usafirishaji, jenereta, n.k., kadiri upotevu unavyoongezeka, ndivyo ufanisi unavyopungua. Katika kituo kidogo cha umeme wa maji, jumla ya hasara hizi huhesabu takriban 25-40% ya nguvu ya mtiririko wa maji. Hiyo ni kusema, mtiririko wa maji unaoweza kutoa kilowati 100 za umeme huingia kwenye kituo cha umeme wa maji, na jenereta inaweza kutoa kilowati 60 hadi 75 pekee za umeme, kwa hivyo ufanisi wa kituo cha umeme wa maji Hiyo ni sawa na 60-75%.
Inaweza kuonekana kutoka kwa utangulizi uliopita kwamba wakati kiwango cha mtiririko wa kituo cha umeme na tofauti ya kiwango cha maji ni sawa, uzalishaji wa umeme wa kituo cha umeme hutegemea ufanisi. Mazoezi yamethibitisha kwamba pamoja na utendaji wa turbine za majimaji, jenereta na vifaa vya usafirishaji, mambo mengine yanayoathiri ufanisi wa vituo vya umeme wa maji, kama vile ubora wa ujenzi wa majengo na usakinishaji wa vifaa, ubora wa uendeshaji na usimamizi, na kama muundo wa kituo cha umeme wa maji ni sahihi, yote ni mambo yanayoathiri ufanisi wa kituo cha umeme wa maji. Bila shaka, baadhi ya mambo haya yanayoathiri ni ya msingi na mengine ni ya sekondari, na chini ya hali fulani, mambo ya msingi na ya sekondari pia yatabadilika kuwa ya kila mmoja.
Hata hivyo, haijalishi ni jambo gani, jambo muhimu ni kwamba watu si vitu, mashine zinadhibitiwa na wanadamu, na teknolojia inaongozwa na mawazo. Kwa hivyo, katika usanifu, ujenzi na uteuzi wa vifaa vya vituo vya umeme wa maji, ni muhimu kutoa jukumu kamili la wanadamu, na kujitahidi kupata ubora katika teknolojia ili kupunguza upotevu wa nishati ya mtiririko wa maji iwezekanavyo. Hii ni kwa baadhi ya vituo vya umeme wa maji ambapo tone la maji lenyewe ni la chini kiasi. Ni muhimu sana. Wakati huo huo, ni muhimu kuimarisha kwa ufanisi uendeshaji na usimamizi wa vituo vya umeme wa maji, ili kuboresha ufanisi wa vituo vya umeme, kutumia rasilimali za maji kikamilifu, na kuwezesha vituo vidogo vya umeme wa maji kuchukua jukumu kubwa zaidi.
Muda wa chapisho: Juni-09-2021
