Gidroenergetika tabiiy daryolarning suv energiyasini odamlar foydalanishi uchun elektr energiyasiga aylantirishdan iborat. Energiya ishlab chiqarishda quyosh energiyasi, daryolardagi suv energiyasi va havo oqimi natijasida hosil bo'ladigan shamol energiyasi kabi turli xil energiya manbalari qo'llaniladi. Gidroenergetika yordamida gidroenergetika ishlab chiqarish narxi arzon va gidroelektr stansiyalarini qurish boshqa suvni tejash loyihalari bilan birlashtirilishi mumkin. Mamlakatimiz gidroenergetika resurslariga juda boy va sharoitlar ham juda yaxshi. Gidroenergetika milliy iqtisodiyotni qurishda muhim rol o'ynaydi.
Daryoning yuqori oqimidagi suv sathi uning quyi oqimidagi suv sathidan yuqoriroq. Daryoning suv sathidagi farq tufayli suv energiyasi hosil bo'ladi. Bu energiya potensial energiya yoki potensial energiya deb ataladi. Daryo suvining balandligi orasidagi farq pasayish deb ataladi, shuningdek, suv sathi farqi yoki suv sathi deb ham ataladi. Bu pasayish gidravlik quvvat hosil bo'lishining asosiy shartidir. Bundan tashqari, gidravlik quvvatning kattaligi daryodagi suv oqimining kattaligiga ham bog'liq, bu pasayish kabi muhim bo'lgan yana bir asosiy shartdir. Pastga tushish ham, oqim ham gidravlik quvvatga bevosita ta'sir qiladi; pasayishning suv hajmi qanchalik katta bo'lsa, gidravlik quvvat shuncha katta bo'ladi; agar pasayish va suv hajmi nisbatan kichik bo'lsa, gidroelektrostansiyaning quvvati kichikroq bo'ladi.
Pasayish odatda metrlarda ifodalanadi. Gradient pasayish va masofa nisbati bo'lib, pasayish konsentratsiyasi darajasini ko'rsatishi mumkin. Pasayish ko'proq konsentratsiyalangan va gidravlik quvvatdan foydalanish qulayroq. Gidroelektrostansiya tomonidan ishlatiladigan pasayish gidroelektrostansiyaning yuqori oqimidagi suv yuzasi va turbinadan o'tgandan keyin quyi oqimdagi suv yuzasi o'rtasidagi farqdir.
Oqim - bu daryoda vaqt birligiga oqadigan suv miqdori bo'lib, u bir soniyada kubometrda ifodalanadi. Bir kubometr suv bir tonnaga teng. Daryo oqimi istalgan vaqtda o'zgaradi, shuning uchun oqim haqida gapirganda, u oqib o'tadigan aniq joyning vaqtini tushuntirishimiz kerak. Oqim vaqt o'tishi bilan juda sezilarli darajada o'zgaradi. Mamlakatimizdagi daryolar odatda yoz va kuzda yomg'irli mavsumda katta oqimga ega, qish va bahorda esa nisbatan kichik. Odatda, daryo oqimi yuqori oqimda nisbatan kichik; irmoqlar birlashgani sababli, quyi oqim asta-sekin oshib boradi. Shuning uchun, yuqori oqimdagi pasayish jamlangan bo'lsa-da, oqim kichik; quyi oqimdagi oqim katta, ammo pasayish nisbatan tarqoq. Shuning uchun, ko'pincha daryoning o'rta oqimida gidravlik quvvatdan foydalanish eng tejamkor hisoblanadi.
Gidroelektr stansiyasi tomonidan ishlatiladigan pasayish va oqimni bilib, uning quvvatini quyidagi formula yordamida hisoblash mumkin:
N= GQH
Formuladagi N–chiqish, kilovattlarda, quvvat deb ham atalishi mumkin;
Q–oqim, sekundiga kubometrda;
H – pasayish, metrda;
G = 9.8 , tortishish kuchining tezlanishi, birlik: Nyuton/kg
Yuqoridagi formulaga ko'ra, nazariy quvvat hech qanday yo'qotishlarni chegirib tashlamasdan hisoblanadi. Aslida, gidroenergetika ishlab chiqarish jarayonida turbinalar, uzatish uskunalari, generatorlar va boshqalarning barchasida muqarrar quvvat yo'qotishlari mavjud. Shuning uchun nazariy quvvat chegirib tashlanishi kerak, ya'ni biz foydalanishimiz mumkin bo'lgan haqiqiy quvvat samaradorlik koeffitsientiga ko'paytirilishi kerak (belgi: K).
Gidroelektr stansiyasidagi generatorning loyihalashtirilgan quvvati nominal quvvat, haqiqiy quvvat esa haqiqiy quvvat deb ataladi. Energiyani o'zgartirish jarayonida energiyaning bir qismini yo'qotish muqarrar. Gidroelektr energiyasini ishlab chiqarish jarayonida asosan turbinalar va generatorlarning yo'qotishlari kuzatiladi (quvurlarda ham yo'qotishlar mavjud). Qishloq mikrogidroelektr stansiyasidagi turli yo'qotishlar umumiy nazariy quvvatning taxminan 40-50% ni tashkil qiladi, shuning uchun gidroelektr stansiyasining chiqishi aslida nazariy quvvatning atigi 50-60% ni ishlatishi mumkin, ya'ni samaradorlik taxminan 0,5-0,60 ni tashkil qiladi (shundan turbinaning samaradorligi 0,70-0,85, generatorlarning samaradorligi 0,85 dan 0,90 gacha va quvurlar va uzatish uskunalarining samaradorligi 0,80 dan 0,85 gacha). Shuning uchun gidroelektr stansiyasining haqiqiy quvvatini (chiqishini) quyidagicha hisoblash mumkin:
K – gidroelektrostansiyaning samaradorligi, (0,5～0,6) mikrogidroelektrostansiyani taxminiy hisoblashda qo'llaniladi; bu qiymatni quyidagicha soddalashtirish mumkin:
N=(0.5～0.6)QHG Haqiqiy quvvat=samaradorlik×oqim×tushish×9.8
Gidroenergetikadan foydalanish suv energiyasidan foydalanib, mashinani harakatga keltirishdan iborat bo'lib, u suv turbinasi deb ataladi. Masalan, mamlakatimizdagi qadimgi suv g'ildiragi juda oddiy suv turbinasi hisoblanadi. Hozirda qo'llanilayotgan turli xil gidravlik turbinalar turli xil gidravlik sharoitlarga moslashtirilgan, shuning uchun ular samaraliroq aylanishi va suv energiyasini mexanik energiyaga aylantirishi mumkin. Yana bir turdagi mashina, generator, turbinaga ulangan, shuning uchun generatorning rotori turbina bilan birga aylanib, elektr energiyasi ishlab chiqaradi. Generatorni ikki qismga bo'lish mumkin: turbina bilan aylanadigan qism va generatorning qo'zg'almas qismi. Turbinaga ulangan va aylanadigan qism generatorning rotori deb ataladi va rotor atrofida ko'plab magnit qutblar mavjud; rotor atrofidagi aylana generatorning qo'zg'almas qismi bo'lib, u generatorning statori deb ataladi va stator ko'plab mis g'altaklar bilan o'ralgan. Rotorning ko'plab magnit qutblari statorning mis g'altaklari o'rtasida aylanganda, mis simlarda tok hosil bo'ladi va generator mexanik energiyani elektr energiyasiga aylantiradi.
Elektr stansiyasi tomonidan ishlab chiqarilgan elektr energiyasi turli elektr uskunalari tomonidan mexanik energiyaga (elektr motori yoki motor), yorug'lik energiyasiga (elektr chiroq), issiqlik energiyasiga (elektr pechi) va boshqalarga aylantiriladi.
gidroelektrostansiyaning tarkibi
Gidroelektr stansiyasining tarkibiga quyidagilar kiradi: gidravlik inshootlar, mexanik uskunalar va elektr jihozlari.
(1) Gidrotexnika inshootlari
Uning to'g'onlari (to'g'onlari), suv olish eshiklari, kanallari (yoki tunnellari), bosimli old rezervuarlar (yoki tartibga soluvchi rezervuarlar), bosim quvurlari, elektr stansiyalari va quyruq yo'llari va boshqalar mavjud.
Daryoda daryo suvini to'sish va suv sathini ko'tarish uchun suv ombori hosil qilish uchun to'g'on (to'g'on) quriladi. Shu tarzda, to'g'ondagi suv omborining suv yuzasi va to'g'on ostidagi daryoning suv yuzasi o'rtasida konsentrlangan tomchi hosil bo'ladi va keyin suv quvurlari yoki tunnellar yordamida gidroelektrostansiyaga kiritiladi. Nisbatan tik daryolarda suvni yo'naltirish kanallaridan foydalanish ham tomchi hosil qilishi mumkin. Masalan: Odatda, tabiiy daryoning har bir kilometriga tushadigan tomchi 10 metrni tashkil qiladi. Agar daryoning bu qismining yuqori uchida daryo suvini kiritish uchun kanal ochilsa, kanal daryo bo'ylab qazib olinadi va kanalning qiyaligi tekisroq bo'ladi. Agar kanalda har bir kilometrga tushadigan tomchi hosil bo'lsa, u atigi 1 metrga pasayadi, shuning uchun suv kanalda 5 kilometr oqadi va suv yuzasi atigi 5 metrga pasayadi, tabiiy kanalda 5 kilometr yurgandan keyin esa suv 50 metrga pasayadi. Bu vaqtda kanaldan suv daryo bo'ylab suv quvuri yoki tunnel orqali elektr stansiyasiga qaytariladi va elektr energiyasi ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan 45 metrlik konsentrlangan tomchi mavjud. 2-rasm
Konsentrlangan tomchi bilan gidroelektrostantsiyani hosil qilish uchun yo'naltirish kanallari, tunnellar yoki suv quvurlaridan (masalan, plastik quvurlar, po'lat quvurlar, beton quvurlar va boshqalar) foydalanish gidroelektrostantsiyalarning odatiy joylashuvi bo'lgan yo'naltirish kanali gidroelektrostantsiyasi deb ataladi.
(2) Mexanik va elektr uskunalari
Yuqorida aytib o'tilgan gidravlik inshootlardan (to'g'onlar, kanallar, suv havzalari, bosimli quvurlar, ustaxonalar) tashqari, gidroelektrostantsiya quyidagi uskunalarga ham muhtoj:
(1) Mexanik uskunalar
Turbinalar, boshqaruv moslamalari, darvoza klapanlari, uzatish uskunalari va ishlab chiqarmaydigan uskunalar mavjud.
(2) Elektr jihozlari
Generatorlar, tarqatish boshqaruv panellari, transformatorlar va uzatish liniyalari mavjud.
Lekin barcha kichik gidroelektrostansiyalarda yuqorida aytib o'tilgan gidravlik inshootlar va mexanik va elektr uskunalari mavjud emas. Agar past bosimli gidroelektrostansiyada suv sathi 6 metrdan kam bo'lsa, odatda suv yo'naltiruvchi kanal va ochiq kanalli suv kanali ishlatiladi va bosimli old havza va bosimli suv quvuri mavjud emas. Kichik elektr ta'minoti diapazoni va qisqa uzatish masofasiga ega elektr stantsiyalari uchun to'g'ridan-to'g'ri energiya uzatish qo'llaniladi va transformator talab qilinmaydi. Suv omborlari bo'lgan gidroelektrostansiyalar to'g'on qurishga hojat yo'q. Chuqur suv olish inshootlari, to'g'on ichki quvurlari (yoki tunnellari) va to'kiladigan yo'llardan foydalanish to'g'onlar, suv olish darvozalari, kanallar va bosimli old havzalar kabi gidravlik inshootlarga ehtiyojni yo'q qiladi.
Gidroelektrostansiya qurish uchun, avvalo, puxta tadqiqot va loyihalash ishlarini bajarish kerak. Loyihalash ishlarida uchta loyihalash bosqichi mavjud: dastlabki loyihalash, texnik loyihalash va qurilish tafsilotlarini ishlab chiqish. Loyihalash ishlarini yaxshi bajarish uchun avvalo puxta tadqiqot ishlarini bajarish, ya'ni mahalliy tabiiy va iqtisodiy sharoitlarni - ya'ni topografiya, geologiya, gidrologiya, kapital va boshqalarni to'liq tushunish kerak. Loyihaning to'g'riligi va ishonchliligi faqat ushbu vaziyatlarni o'zlashtirgandan va ularni tahlil qilgandan keyingina kafolatlanishi mumkin.
Kichik gidroelektrostansiyalarning tarkibiy qismlari gidroelektrostansiya turiga qarab turli shakllarga ega.
3. Topografik tadqiqot
Topografik tadqiqot ishlarining sifati muhandislik sxemasiga va muhandislik miqdorini baholashga katta ta'sir ko'rsatadi.
Geologik qidiruv (geologik sharoitlarni tushunish) suv havzasi va daryo bo'yidagi geologiyani umumiy tushunish va tadqiq qilishdan tashqari, mashina xonasining poydevori mustahkammi yoki yo'qligini ham tushunish kerak, bu esa elektr stansiyasining xavfsizligiga bevosita ta'sir qiladi. Muayyan suv ombori hajmiga ega to'siq vayron bo'lgandan so'ng, bu nafaqat gidroelektrostantsiyaning o'ziga zarar yetkazadi, balki oqim bo'ylab katta miqdordagi hayot va mulkni yo'qotishga ham olib keladi.
4. Gidrologik sinov
Gidroelektrostansiyalar uchun eng muhim gidrologik ma'lumotlar daryo suvi sathi, oqimi, cho'kindi miqdori, muzlash sharoitlari, meteorologik ma'lumotlar va toshqinlarni o'rganish ma'lumotlari hisoblanadi. Daryo oqimining hajmi gidroelektrostansiyaning to'kiladigan suv yo'lining joylashuviga ta'sir qiladi. Toshqinning og'irligini kam baholash to'g'onning shikastlanishiga olib keladi; daryo tomonidan olib kelingan cho'kindi eng yomon holatda suv omborini tezda to'ldirishi mumkin. Masalan, oqim kanali kanalning loyga aylanishiga olib keladi va dag'al donador cho'kindi turbinadan o'tib, turbinaning aşınmasına olib keladi. Shuning uchun gidroelektrostansiyalar qurilishida yetarli gidrologik ma'lumotlar bo'lishi kerak.
Shuning uchun, gidroelektr stansiyasini qurishga qaror qilishdan oldin, avvalo, elektr ta'minoti sohasidagi iqtisodiy rivojlanish yo'nalishini va kelajakdagi elektr energiyasiga bo'lgan talabni o'rganishimiz kerak. Shu bilan birga, rivojlanish sohasidagi boshqa energiya manbalarining holatini baholaymiz. Yuqoridagi vaziyatni o'rganib chiqqanimizdan va tahlil qilganimizdan keyingina gidroelektr stansiyasini qurish kerakmi yoki yo'qmi va uning hajmi qanchalik katta bo'lishi kerakligini hal qilishimiz mumkin.
Umuman olganda, gidroenergetika tadqiqotlarining maqsadi gidroelektrostansiyalarni loyihalash va qurish uchun zarur bo'lgan aniq va ishonchli asosiy ma'lumotlarni taqdim etishdir.
5. Joyni tanlashning umumiy shartlari
Saytni tanlashning umumiy shartlarini quyidagi to'rt jihat bilan tushuntirish mumkin:
(1) Tanlangan maydon suv energiyasidan eng tejamkor tarzda foydalanishi va xarajatlarni tejash tamoyiliga rioya qilishi kerak, ya'ni elektr stansiyasi qurib bitkazilgandan so'ng, eng kam mablag' sarflanadi va eng ko'p elektr energiyasi ishlab chiqariladi. Odatda, uni yillik elektr energiyasi ishlab chiqarish daromadini va stansiya qurilishiga investitsiyalarni baholash orqali o'lchash mumkin, bu esa investitsiya qilingan kapitalni qancha vaqt ichida qaytarib olish mumkinligini ko'rsatadi. Biroq, gidrologik va topografik sharoitlar turli joylarda har xil va elektr energiyasiga bo'lgan ehtiyoj ham har xil, shuning uchun qurilish qiymati va investitsiyalar ma'lum qiymatlar bilan cheklanmasligi kerak.
(2) Tanlangan maydonning topografik, geologik va gidrologik sharoitlari nisbatan ustun bo'lishi va loyihalash va qurishda imkoniyatlar bo'lishi kerak. Kichik gidroelektrostansiyalar qurilishida qurilish materiallaridan foydalanish iloji boricha "mahalliy materiallar" tamoyiliga muvofiq bo'lishi kerak.
(3) Tanlangan joy elektr uzatish uskunalariga investitsiyalarni va elektr energiyasini yo'qotishni kamaytirish uchun elektr ta'minoti va qayta ishlash zonasiga iloji boricha yaqin bo'lishi kerak.
(4) Joyni tanlashda mavjud gidravlik inshootlardan iloji boricha ko'proq foydalanish kerak. Masalan, suv tomchisi sug'orish kanalida gidroelektr stansiyasini qurish uchun ishlatilishi mumkin yoki sug'orish suv ombori yonida sug'orish oqimidan elektr energiyasi ishlab chiqarish uchun gidroelektr stansiyasini qurish mumkin va hokazo. Ushbu gidroelektr stansiyalari suv mavjud bo'lganda elektr energiyasi ishlab chiqarish tamoyiliga javob berishi mumkinligi sababli, ularning iqtisodiy ahamiyati aniqroq.
Nashr vaqti: 2022-yil 19-may
