Дар саросари ҷаҳон, нерӯгоҳҳои барқи обӣ тақрибан 24 фоизи нерӯи барқи ҷаҳонро истеҳсол мекунанд ва беш аз 1 миллиард нафарро бо нерӯи барқ таъмин мекунанд. Тибқи маълумоти Лабораторияи миллии энергияи барқароршаванда, нерӯгоҳҳои барқи обии ҷаҳон дар маҷмӯъ 675,000 мегаватт, ки муодили энергияи 3,6 миллиард баррел нафт аст, истеҳсол мекунанд. Дар Иёлоти Муттаҳида беш аз 2000 нерӯгоҳи барқи обӣ фаъолият мекунанд, ки ин нерӯгоҳро бузургтарин манбаи энергияи барқароршавандаи кишвар мегардонад.
Дар ин мақола, мо ба он менигарем, ки чӣ гуна оби рехта энергияро ба вуҷуд меорад ва дар бораи давраи гидрологӣ, ки ҷараёни обро барои нерӯгоҳҳои барқи обӣ муҳим мегардонад, маълумот хоҳем гирифт. Шумо инчунин ба як истифодаи беназири нерӯгоҳҳои барқи обӣ, ки метавонад ба ҳаёти ҳаррӯзаи шумо таъсир расонад, назар хоҳед кард.
Ҳангоми тамошои ҷараёни дарё, тасаввур кардани қувваи он душвор аст. Агар шумо ягон бор рафтинги оби сафедро анҷом дода бошед, пас шумо қисме аз қудрати дарёро эҳсос кардаед. Ҷараёнҳои оби сафед ҳамчун дарёе сохта мешаванд, ки миқдори зиёди обро ба поён фаромада, аз гузаргоҳи танг мегузаронанд. Вақте ки дарё аз ин сӯрохӣ мегузарад, ҷараёни он суръат мегирад. Обхезиҳо мисоли дигари он аст, ки ҳаҷми бузурги об чӣ қадар қувва дошта метавонад.
Нерӯгоҳҳои барқи обӣ энергияи обро истифода мебаранд ва барои табдил додани ин энергия ба нерӯи барқ аз механикаи оддӣ истифода мебаранд. Нерӯгоҳҳои барқи обӣ дар асл бар асоси консепсияи хеле содда кор мекунанд - обе, ки аз сарбанд мегузарад, турбинаро ба кор медарорад ва он генераторро ба кор медарорад.
Инҳо ҷузъҳои асосии нерӯгоҳи анъанавии обӣ мебошанд:
Миле, ки турбина ва генераторро пайваст мекунад
Сарбанд – Аксари нерӯгоҳҳои барқи обӣ ба сарбанде такя мекунанд, ки обро нигоҳ медорад ва обанбори калонро ба вуҷуд меорад. Аксар вақт, ин обанбор ҳамчун кӯли фароғатӣ истифода мешавад, ба монанди кӯли Рузвелт дар сарбанди Гранд Кули дар иёлати Вашингтон.
Вуруд – Дарвозаҳои сарбанд кушода мешаванд ва қувваи ҷозиба обро тавассути қубури обгузар, лӯлае, ки ба турбина мебарад, мекашад. Ҳангоми ҷорӣ шудани об аз ин лӯла фишор ба вуҷуд меояд.
Турбина – Об бархӯрда, парраҳои калони турбинаро, ки ба генератори болои он тавассути меҳвар пайваст карда шудааст, мегардонад. Маъмултарин навъи турбина барои нерӯгоҳҳои обӣ турбинаи Фрэнсис мебошад, ки ба диски калон бо парраҳои каҷ монанд аст. Тибқи иттилои Бунёди маорифи об ва энергетика (FWEE), турбина метавонад то 172 тонна вазн дошта бошад ва бо суръати 90 гардиш дар як дақиқа (rpm) гардиш кунад.
Генераторҳо – Ҳангоми чарх задани парраҳои турбина, як қатор магнитҳо дар дохили генератор низ ҳаракат мекунанд. Магнитҳои азим аз печҳои мисӣ гузашта, бо ҳаракат додани электронҳо ҷараёни тағйирёбанда (AC) истеҳсол мекунанд. (Шумо баъдтар дар бораи тарзи кори генератор маълумоти бештар хоҳед гирифт.)
Трансформатор – Трансформатори дохили нерӯгоҳ ҷараёни тағйирёбандаро гирифта, онро ба ҷараёни шиддати баландтар табдил медиҳад.
Хатҳои барқ – Аз ҳар як нерӯгоҳ чор сим мебарояд: се фазаи барқ ҳамзамон истеҳсол мешавад ва ноқили бетараф ё заминӣ, ки барои ҳар се ноқил умумӣ аст. (Барои гирифтани маълумоти бештар дар бораи интиқоли хатҳои барқ, ба мақолаи "Чӣ гуна шабакаҳои тақсимоти барқ кор мекунанд" нигаред.)
Ҷараёни об – Оби истифодашуда тавассути қубурҳо, ки ҷӯйборҳои думдор номида мешаванд, интиқол дода мешавад ва дубора ба дарёи поёноб ворид мешавад.
Оби дар обанбор энергияи захирашуда ҳисобида мешавад. Вақте ки дарвозаҳо кушода мешаванд, обе, ки аз қубур мегузарад, ба энергияи кинетикӣ табдил меёбад, зеро он дар ҳаракат аст. Миқдори нерӯи барқе, ки тавлид мешавад, аз рӯи якчанд омил муайян карда мешавад. Дутои ин омилҳо ҳаҷми ҷараёни об ва миқдори фишори гидравликӣ мебошанд. Фишор ба масофаи байни сатҳи об ва турбинаҳо ишора мекунад. Бо афзоиши фишор ва ҷараён, нерӯи барқи тавлидшуда низ меафзояд. Фишор одатан аз миқдори об дар обанбор вобаста аст.
Як навъи дигари нерӯгоҳи барқи обӣ вуҷуд дорад, ки нерӯгоҳи нигоҳдории об бо насос номида мешавад. Дар нерӯгоҳи барқи обии анъанавӣ, об аз обанбор аз нерӯгоҳ ҷорӣ мешавад, берун мешавад ва ба поён равон мешавад. Нерӯгоҳи нигоҳдории об бо насос ду обанбор дорад:
Обанбори болоӣ – Мисли нерӯгоҳи барқи обии анъанавӣ, сарбанд обанборро ба вуҷуд меорад. Оби ин обанбор барои тавлиди нерӯи барқ аз нерӯгоҳи барқӣ ҷорӣ мешавад.
Обанбори поёнӣ – Об, ки аз нерӯгоҳи барқи обӣ мебарояд, ба ҷои он ки дубора ба дарё ворид шавад ва ба поёноб ҷорӣ шавад, ба обанбори поёнӣ ҷорӣ мешавад.
Бо истифода аз турбинаи баръаксшаванда, нерӯгоҳ метавонад обро ба обанбори болоӣ баргардонад. Ин дар соатҳои ғайриавҷ анҷом дода мешавад. Асосан, обанбори дуюм обанбори болоиро пур мекунад. Бо баргардонидани об ба обанбори болоӣ, нерӯгоҳ оби бештаре барои истеҳсоли нерӯи барқ дар давраҳои истеъмоли авҷ дорад.
Генератор
Қалби нерӯгоҳи барқи обӣ генератор аст. Аксари нерӯгоҳҳои барқи обӣ якчандтои ин генераторҳоро доранд.
Тавре ки шумо тахмин карда будед, генератор нерӯи барқ истеҳсол мекунад. Раванди асосии истеҳсоли нерӯи барқ бо ин роҳ гардиши як қатор магнитҳо дар дохили печҳои симӣ мебошад. Ин раванд электронҳоро ҳаракат медиҳад, ки ҷараёни барқро ба вуҷуд меорад.
Сарбанди Гувер дар маҷмӯъ 17 генератор дорад, ки ҳар кадоми онҳо метавонад то 133 мегаватт нерӯ тавлид кунад. Иқтидори умумии нерӯгоҳи обии сарбанди Гувер 2074 мегаватт аст. Ҳар як генератор аз қисмҳои муайяни асосӣ иборат аст:
Ҳангоми гардиши турбина, ангезанда ба ротор ҷараёни электрикӣ мефиристад. Ротор як силсила электромагнитҳои калон аст, ки дар дохили як печи сими мисии сахт печонидашуда, ки статор номида мешавад, чарх мезананд. Майдони магнитӣ байни печ ва магнитҳо ҷараёни электрикиро ба вуҷуд меорад.
Дар сарбанди Гувер, ҷараёни 16,500 ампер аз генератор ба трансформатор мегузарад, ки дар он ҷо ҷараёни барқ пеш аз интиқол то 230,000 ампер меафзояд.
Нерӯгоҳҳои барқи обӣ аз раванди табиии пайваста истифода мебаранд — раванде, ки боиси боридан ва баланд шудани сатҳи дарёҳо мегардад. Ҳар рӯз сайёраи мо миқдори ками обро тавассути атмосфера аз даст медиҳад, зеро нурҳои ултрабунафш молекулаҳои обро аз ҳам ҷудо мекунанд. Аммо дар айни замон, оби нав аз қисмати дарунии Замин тавассути фаъолияти вулқонӣ хориҷ мешавад. Миқдори обе, ки ба вуҷуд омадааст ва миқдори обе, ки аз даст меравад, тақрибан якхела аст.
Дар ҳар як вақт, ҳаҷми умумии оби ҷаҳон дар шаклҳои гуногун аст. Он метавонад моеъ бошад, ба монанди уқёнусҳо, дарёҳо ва борон; сахт бошад, ба монанди пиряхҳо; ё газӣ бошад, ба монанди буғи ноаёни оби ҳаво. Об ҳангоми ҳаракат дар атрофи сайёра аз ҷониби ҷараёнҳои бодӣ ҳолаташро тағйир медиҳад. Ҷараёнҳои бодӣ аз фаъолияти гармкунии офтоб ба вуҷуд меоянд. Давраҳои ҷараёни ҳаво аз ҷониби офтоб, ки бештар ба экватор нисбат ба дигар минтақаҳои сайёра нур меандозад, ба вуҷуд меоянд.
Давраҳои ҷараёни ҳаво таъминоти оби Заминро тавассути давраи хоси худ, ки давраи гидрологӣ номида мешавад, ба роҳ меандозанд. Вақте ки офтоб оби моеъро гарм мекунад, об дар ҳаво ба буғ табдил меёбад. Офтоб ҳаворо гарм мекунад ва боиси болоравии ҳаво дар атмосфера мегардад. Ҳаво дар боло хунуктар аст, аз ин рӯ, ҳангоми болоравии буғи об, он хунук мешавад ва ба қатраҳо табдил меёбад. Вақте ки қатраҳои кофӣ дар як минтақа ҷамъ мешаванд, қатраҳо метавонанд ба қадри кофӣ вазнин шаванд, ки ҳамчун боришот ба Замин баргарданд.
Давраи гидрологӣ барои нерӯгоҳҳои барқи обӣ муҳим аст, зеро онҳо аз ҷараёни об вобастаанд. Агар дар наздикии нерӯгоҳ борон набошад, об дар болооб ҷамъ намешавад. Агар об дар болооб ҷамъ нашавад, об камтар аз нерӯгоҳ мегузарад ва нерӯи барқ камтар истеҳсол мешавад.
Идеяи асосии гидроэнергетика истифодаи қувваи моеъи ҳаракаткунанда барои гардондани теғи турбина мебошад. Одатан, барои иҷрои ин вазифа бояд дар мобайни дарё сарбанди калон сохта шавад. Як ихтирои нав аз идеяи гидроэнергетика дар миқёси хеле хурдтар барои таъмини нерӯи барқ барои дастгоҳҳои электронии сайёр истифода мебарад.
Ихтироъкор Роберт Комаречка аз Онтарио, Канада, идеяи ҷойгир кардани генераторҳои хурди гидроэнергетикиро дар таги пойафзол пешниҳод кардааст. Ӯ бовар дорад, ки ин микротурбинаҳо барои таъмини қувваи барқи қариб ҳама гуна дастгоҳ кофӣ хоҳанд буд. Дар моҳи майи соли 2001 Комаречка патенти дастгоҳи беназири худ бо қувваи пой гирифт.
Як принсипи хеле асосӣ дар тарзи роҳгардии мо вуҷуд дорад: ҳангоми ҳар як қадам пой аз пошна то по меафтад. Вақте ки пои шумо ба замин меафтад, қувва аз пошнаи шумо поён меравад. Вақте ки шумо барои қадами оянда омода мешавед, пои худро ба пеш меғелонед, то қувва ба нӯги пои шумо интиқол дода шавад. Комаречка зоҳиран ин принсипи асосии роҳгардиро пай бурд ва идеяеро барои истифода аз қудрати ин фаъолияти ҳаррӯза таҳия кардааст.
Дар «пойафзоли Комаречка бо маҷмӯи генераторҳои гидроэнергетикӣ», ки дар патенташ тавсиф шудааст, панҷ қисм мавҷуд аст:
Моеъ - Система аз моеъи барқгузарон истифода мебарад.
Халтачаҳо барои нигоҳ доштани моеъ - Як халтача дар пошна ва дигаре дар қисмати ангуштони пойафзол ҷойгир карда мешавад.
Қубурҳо – Қубурҳо ҳар як халтаро ба микрогенератор пайваст мекунанд.
Турбина – Ҳангоми ҳаракати об дар таги пой, он парҳои турбинаи хурдро ба ҳаракат медарорад.
Микрогенератор – Генератор дар байни ду халтаи пур аз моеъ ҷойгир аст ва дорои ротори парракӣ мебошад, ки меҳварро ба ҳаракат медарорад ва генераторро гардонад.
Ҳангоми роҳ рафтан шахс, фишурдани моеъ дар халтае, ки дар пошнаи пойафзол ҷойгир аст, моеъро тавассути қубур ва ба модули генератори гидроэнергетикӣ тела медиҳад. Ҳангоми идома додани роҳ рафтан, пошна бардошта мешавад ва фишор ба поён ба халтаи зери пои шахс таъсир мерасонад. Ҳаракати моеъ ротор ва меҳварро барои истеҳсоли барқ гардонида, боиси гардиши барқ мегардад.
Барои пайваст кардани симҳо ба дастгоҳи сайёр васлкунаки беруна пешбинӣ карда мешавад. Инчунин, воҳиди баромади идоракунии қувваро барои пӯшидан дар камарбанди корбар пешбинӣ кардан мумкин аст. Сипас дастгоҳҳои электрониро ба ин воҳиди баромади идоракунии қувва пайваст кардан мумкин аст, ки таъминоти доимии барқро таъмин мекунад.
Дар патент гуфта мешавад: «Бо афзоиши шумораи дастгоҳҳои сайёри бо батарея коркунанда, ниёз ба таъмини манбаи барқи дарозмуддат, мутобиқшаванда ва самаранок меафзояд». Комаречка интизор аст, ки дастгоҳи ӯ барои таъмини компютерҳои сайёр, телефонҳои мобилӣ, плеерҳои CD, қабулкунакҳои GPS ва радиоҳои дуҷониба истифода мешавад.
Вақти нашр: 21 июли соли 2022
