ประวัติและลักษณะของพลังงานไฟฟ้าพลังน้ำสะอาดหมุนเวียน

พลังงานน้ำเป็นเทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียนที่ใช้พลังงานจลน์ของน้ำเพื่อผลิตไฟฟ้า เป็นแหล่งพลังงานสะอาดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายซึ่งมีข้อดีมากมาย เช่น ความสามารถในการหมุนเวียน การปล่อยมลพิษต่ำ ความเสถียรและการควบคุม หลักการทำงานของพลังงานน้ำมีพื้นฐานมาจากแนวคิดง่ายๆ คือ การใช้พลังงานจลน์ของการไหลของน้ำเพื่อขับเคลื่อนกังหัน ซึ่งจะหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตไฟฟ้า ขั้นตอนของการผลิตพลังงานน้ำมีดังนี้ การเบี่ยงน้ำจากอ่างเก็บน้ำหรือแม่น้ำ ซึ่งต้องใช้แหล่งน้ำ ซึ่งโดยปกติจะเป็นอ่างเก็บน้ำ (อ่างเก็บน้ำเทียม) หรือแม่น้ำธรรมชาติที่ให้พลังงาน การนำทางการไหลของน้ำ โดยการไหลของน้ำจะถูกส่งไปยังใบพัดของกังหันผ่านช่องทางเบี่ยง ช่องทางเบี่ยงสามารถควบคุมการไหลของน้ำเพื่อปรับกำลังการผลิตไฟฟ้า กังหันกำลังทำงาน และการไหลของน้ำจะกระทบใบพัดของกังหัน ทำให้หมุน กังหันจะคล้ายกับใบพัดลมในการผลิตพลังงานลม เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะผลิตไฟฟ้า และการทำงานของกังหันจะหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ซึ่งผลิตไฟฟ้าโดยใช้หลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า การส่งไฟฟ้า พลังงานที่ผลิตได้จะถูกส่งไปยังโครงข่ายไฟฟ้าและจ่ายให้กับเมือง อุตสาหกรรม และครัวเรือน พลังงานน้ำมีหลายประเภท ตามหลักการทำงานและสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน สามารถแบ่งได้เป็นการผลิตไฟฟ้าจากแม่น้ำ การผลิตไฟฟ้าจากอ่างเก็บน้ำ การผลิตไฟฟ้าจากกระแสน้ำและมหาสมุทร และพลังงานน้ำขนาดเล็ก พลังงานน้ำมีข้อดีหลายประการ แต่ก็มีข้อเสียบางประการเช่นกัน ข้อดีหลักๆ คือ พลังงานน้ำเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน พลังงานน้ำอาศัยการหมุนเวียนของน้ำ ดังนั้นจึงเป็นพลังงานหมุนเวียนและไม่หมดสิ้น เป็นแหล่งพลังงานสะอาด พลังงานน้ำไม่ก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจกและมลพิษทางอากาศ และมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเพียงเล็กน้อย สามารถควบคุมได้ สถานีพลังงานน้ำสามารถปรับได้ตามความต้องการเพื่อให้มีพลังงานพื้นฐานที่เชื่อถือได้ ข้อเสียหลักๆ คือ โครงการพลังงานน้ำขนาดใหญ่อาจสร้างความเสียหายต่อระบบนิเวศ ตลอดจนปัญหาสังคม เช่น การอพยพของผู้อยู่อาศัยและการเวนคืนที่ดิน พลังงานน้ำถูกจำกัดด้วยทรัพยากรน้ำที่มีอยู่ และภัยแล้งหรือการไหลของน้ำที่ลดลงอาจส่งผลกระทบต่อกำลังการผลิตไฟฟ้า
พลังงานน้ำเป็นพลังงานหมุนเวียนที่มีประวัติศาสตร์ยาวนาน กังหันน้ำและกังหันน้ำในยุคแรก: ตั้งแต่ศตวรรษที่ 2 ก่อนคริสตกาล ผู้คนเริ่มใช้กังหันน้ำและกังหันน้ำเพื่อขับเคลื่อนเครื่องจักร เช่น โรงสีและโรงเลื่อย เครื่องจักรเหล่านี้ใช้พลังงานจลน์ของการไหลของน้ำในการทำงาน การถือกำเนิดของการผลิตไฟฟ้า: ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 ผู้คนเริ่มใช้โรงไฟฟ้าพลังน้ำเพื่อแปลงพลังงานน้ำเป็นไฟฟ้า โรงไฟฟ้าพลังน้ำเชิงพาณิชย์แห่งแรกของโลกสร้างขึ้นที่วิสคอนซิน สหรัฐอเมริกา ในปี 1882 การก่อสร้างเขื่อนและอ่างเก็บน้ำ: ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ขนาดของพลังงานน้ำขยายตัวอย่างมากด้วยการก่อสร้างเขื่อนและอ่างเก็บน้ำ โครงการเขื่อนที่มีชื่อเสียง ได้แก่ เขื่อนฮูเวอร์ในสหรัฐอเมริกาและเขื่อนสามผาในจีน ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี: เมื่อเวลาผ่านไป เทคโนโลยีพลังงานน้ำได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง รวมถึงการนำกังหัน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำ และระบบควบคุมอัจฉริยะมาใช้ ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของพลังงานน้ำ
พลังงานน้ำเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่สะอาด และห่วงโซ่อุตสาหกรรมครอบคลุมหลายจุดเชื่อมโยง ตั้งแต่การจัดการทรัพยากรน้ำไปจนถึงการส่งไฟฟ้า จุดเชื่อมโยงแรกในห่วงโซ่อุตสาหกรรมพลังงานน้ำคือการจัดการทรัพยากรน้ำ ซึ่งรวมถึงการจัดตาราง การจัดเก็บ และการจ่ายน้ำเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถจ่ายน้ำไปยังกังหันเพื่อผลิตไฟฟ้าได้อย่างเสถียร การจัดการทรัพยากรน้ำมักต้องมีการตรวจสอบพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ปริมาณน้ำฝน ความเร็วการไหลของน้ำ และระดับน้ำ เพื่อให้สามารถตัดสินใจได้อย่างเหมาะสม การจัดการทรัพยากรน้ำสมัยใหม่ยังเน้นที่ความยั่งยืนเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถรักษากำลังการผลิตไฟฟ้าได้แม้ในสภาวะที่รุนแรง เช่น ภัยแล้ง เขื่อนและอ่างเก็บน้ำเป็นสิ่งอำนวยความสะดวกที่สำคัญในห่วงโซ่อุตสาหกรรมพลังงานน้ำ เขื่อนมักใช้เพื่อยกระดับน้ำและสร้างแรงดันน้ำ จึงทำให้พลังงานจลน์ของการไหลของน้ำเพิ่มขึ้น อ่างเก็บน้ำใช้เพื่อกักเก็บน้ำเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถจัดหาน้ำได้เพียงพอในช่วงที่มีความต้องการสูงสุด การออกแบบและก่อสร้างเขื่อนต้องคำนึงถึงสภาพธรณีวิทยา ลักษณะการไหลของน้ำ และผลกระทบทางนิเวศวิทยา เพื่อให้แน่ใจว่าปลอดภัยและยั่งยืน กังหันเป็นส่วนประกอบหลักในห่วงโซ่อุตสาหกรรมพลังงานน้ำ เมื่อน้ำไหลผ่านใบพัดของกังหัน พลังงานจลน์จะถูกแปลงเป็นพลังงานกล ซึ่งทำให้กังหันหมุน การออกแบบและประเภทของกังหันสามารถเลือกได้ตามความเร็วการไหลของน้ำ อัตราการไหล และความสูง เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงสุด เมื่อกังหันหมุน กังหันจะขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เชื่อมต่อเพื่อสร้างไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์สำคัญที่แปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยทั่วไป หลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือการเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าผ่านสนามแม่เหล็กหมุนเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้าสลับ การออกแบบและความจุของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าต้องกำหนดตามความต้องการพลังงานและลักษณะของการไหลของน้ำ พลังงานที่ผลิตโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือกระแสไฟฟ้าสลับ ซึ่งโดยปกติต้องได้รับการประมวลผลผ่านสถานีย่อย หน้าที่หลักของสถานีย่อย ได้แก่ การเพิ่มแรงดันไฟฟ้า (เพิ่มแรงดันไฟฟ้าเพื่อลดการสูญเสียพลังงานเมื่อส่งพลังงาน) และการแปลงประเภทของกระแสไฟฟ้า (แปลง AC เป็น DC หรือในทางกลับกัน) เพื่อตอบสนองความต้องการของระบบส่งพลังงาน ลิงก์สุดท้ายคือการส่งพลังงาน พลังงานที่ผลิตได้จากโรงไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังผู้ใช้ไฟฟ้าในเขตเมือง เขตอุตสาหกรรม หรือชนบทผ่านสายส่งไฟฟ้า สายส่งไฟฟ้าต้องได้รับการวางแผน ออกแบบ และบำรุงรักษาเพื่อให้แน่ใจว่าพลังงานจะถูกส่งต่อไปยังปลายทางอย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ ในบางพื้นที่ อาจต้องประมวลผลพลังงานอีกครั้งผ่านสถานีไฟฟ้าเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของแรงดันไฟฟ้าและความถี่ที่แตกต่างกัน