Dunyo bo'ylab gidroelektr stansiyalari dunyo elektr energiyasining taxminan 24 foizini ishlab chiqaradi va 1 milliarddan ortiq odamni elektr energiyasi bilan ta'minlaydi. Milliy qayta tiklanadigan energiya laboratoriyasining ma'lumotlariga ko'ra, dunyodagi gidroelektr stansiyalari jami 675 000 megavatt quvvat ishlab chiqaradi, bu 3,6 milliard barrel neftga teng energiya. Qo'shma Shtatlarda 2000 dan ortiq gidroelektr stansiyalari faoliyat yuritmoqda, bu esa gidroenergetikani mamlakatning eng yirik qayta tiklanadigan energiya manbaiga aylantiradi.
Ushbu maqolada biz tushayotgan suv qanday qilib energiya yaratishini ko'rib chiqamiz va gidroenergetika uchun zarur bo'lgan suv oqimini yaratadigan gidrologik sikl haqida bilib olamiz. Shuningdek, siz kundalik hayotingizga ta'sir qilishi mumkin bo'lgan gidroenergetikaning noyob qo'llanilishiga nazar tashlaysiz.
Daryoning oqib o'tishini kuzatayotganda, uning kuchini tasavvur qilish qiyin. Agar siz hech qachon oq suvda rafting bilan shug'ullangan bo'lsangiz, unda daryo kuchining kichik bir qismini his qilgan bo'lasiz. Oq suvli rapidlar daryo sifatida yaratilgan bo'lib, katta miqdordagi suvni pastga qarab, tor yo'lak orqali to'siqlar bilan olib boradi. Daryo bu teshikdan o'tib ketganda, uning oqimi tezlashadi. Toshqinlar ulkan hajmdagi suvning qanchalik kuchga ega bo'lishi mumkinligiga yana bir misoldir.
Gidroelektrostansiyalar suv energiyasidan foydalanadi va bu energiyani elektr energiyasiga aylantirish uchun oddiy mexanikadan foydalanadi. Gidroelektrostansiyalar aslida juda oddiy kontseptsiyaga asoslangan - to'g'on orqali oqib o'tadigan suv turbinani, u esa generatorni aylantiradi.
An'anaviy gidroelektrostantsiyaning asosiy tarkibiy qismlari:
Turbina va generatorni bog'laydigan val
To'g'on – Ko'pgina gidroelektrostantsiyalar suvni ushlab turadigan va katta suv omborini yaratadigan to'g'onga tayanadi. Ko'pincha, bu suv ombori dam olish ko'li sifatida ishlatiladi, masalan, Vashington shtatidagi Grand Coulee to'g'onidagi Ruzvelt ko'li.
Suv olish – To'g'ondagi darvozalar ochiladi va tortishish kuchi suvni turbinaga olib boradigan quvur liniyasi bo'lgan stuk orqali tortadi. Suv bu quvur orqali oqayotganida bosim hosil qiladi.
Turbina – Suv turbinaning katta pichoqlariga urilib, ularni aylantiradi, bu esa turbina ustidagi generatorga val orqali biriktirilgan. Gidroelektr stansiyalari uchun eng keng tarqalgan turbina turi Francis Turbine bo'lib, u egri pichoqli katta diskka o'xshaydi. Suv va energetika ta'limi jamg'armasi (FWEE) ma'lumotlariga ko'ra, turbina 172 tonnagacha og'irlik qilishi va daqiqasiga 90 aylanish tezligida (rpm) aylanishi mumkin.
Generatorlar – Turbina pichoqlari aylanganda, generator ichidagi bir qator magnitlar ham aylanadi. Gigant magnitlar mis g'altaklar yonidan o'tib, elektronlarni harakatlantirish orqali o'zgaruvchan tok (AC) hosil qiladi. (Generator qanday ishlashi haqida keyinroq ko'proq bilib olasiz.)
Transformator – Elektr stansiyasi ichidagi transformator oʻzgaruvchan tokni oladi va uni yuqori kuchlanishli tokka aylantiradi.
Elektr uzatish liniyalari – Har bir elektr stansiyasidan to'rtta sim chiqadi: bir vaqtning o'zida ishlab chiqariladigan uch fazali elektr energiyasi va uchalasiga ham umumiy bo'lgan neytral yoki yerga ulash simi. (Elektr uzatish liniyalari haqida ko'proq bilish uchun Elektr taqsimlash tarmoqlari qanday ishlashini o'qing.)
Oqim – Ishlatilgan suv quvurlar, ya'ni quyruq yo'llari orqali o'tadi va daryoning quyi oqimiga qaytadi.
Suv omboridagi suv saqlangan energiya hisoblanadi. Darvozalar ochilganda, panjadan oqib o'tadigan suv harakatda bo'lgani uchun kinetik energiyaga aylanadi. Ishlab chiqariladigan elektr energiyasi miqdori bir nechta omillar bilan belgilanadi. Bu omillardan ikkitasi suv oqimi hajmi va gidravlik bosim miqdoridir. Bosim suv yuzasi va turbinalar orasidagi masofani anglatadi. Bosim va oqim oshgani sayin ishlab chiqariladigan elektr energiyasi ham oshadi. Bosim odatda suv omboridagi suv miqdoriga bog'liq.
Gidroelektr stansiyasining yana bir turi mavjud, u nasosli saqlash stansiyasi deb ataladi. An'anaviy gidroelektr stansiyasida suv omboridan oqib o'tadi, chiqadi va oqim bo'ylab pastga qarab oqadi. Nasosli saqlash stansiyasida ikkita suv ombori mavjud:
Yuqori suv ombori – An'anaviy gidroelektrostansiya singari, to'g'on ham suv omborini hosil qiladi. Bu suv omboridagi suv elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun gidroelektrostansiya orqali oqib o'tadi.
Pastki suv ombori – Gidroelektrostansiyadan chiqadigan suv daryoga qayta kirib, oqim bo'ylab pastga oqib o'tish o'rniga pastki suv omboriga oqib tushadi.
Qaytariladigan turbina yordamida stansiya suvni yuqori suv omboriga qaytarishi mumkin. Bu ish vaqtidan tashqari vaqtda amalga oshiriladi. Asosan, ikkinchi suv ombori yuqori suv omborini to'ldiradi. Suvni yuqori suv omboriga qaytarib quyish orqali stansiya eng yuqori iste'mol davrida elektr energiyasi ishlab chiqarish uchun ko'proq suvga ega bo'ladi.
Generator
Gidroelektrostantsiyaning yuragi generatordir. Ko'pgina gidroelektrostantsiyalarda bunday generatorlardan bir nechtasi mavjud.
Siz taxmin qilganingizdek, generator elektr energiyasini ishlab chiqaradi. Shu tarzda elektr energiyasini ishlab chiqarishning asosiy jarayoni sim bobinlari ichida bir qator magnitlarni aylantirishdir. Bu jarayon elektronlarni harakatga keltiradi, bu esa elektr tokini hosil qiladi.
Guver to'g'onida jami 17 ta generator mavjud bo'lib, ularning har biri 133 megavattgacha elektr energiyasi ishlab chiqarishi mumkin. Guver to'g'onidagi gidroelektrostantsiyaning umumiy quvvati 2074 megavattni tashkil qiladi. Har bir generator ma'lum asosiy qismlardan iborat:
Turbina aylanayotganda, qo'zg'atuvchi rotorga elektr tokini yuboradi. Rotor stator deb ataladigan mahkam o'ralgan mis simli g'altak ichida aylanadigan bir qator yirik elektromagnitlardir. G'altak va magnitlar orasidagi magnit maydon elektr tokini hosil qiladi.
Guver to'g'onida generatordan transformatorga 16 500 amperlik tok o'tadi, u yerda tok uzatilishidan oldin 230 000 ampergacha ko'tariladi.
Gidroelektrostansiyalar tabiiy ravishda sodir bo'ladigan, uzluksiz jarayondan foydalanadilar — bu jarayon yomg'ir yog'ishiga va daryolar suvining ko'tarilishiga olib keladi. Har kuni sayyoramiz atmosfera orqali oz miqdorda suv yo'qotadi, chunki ultrabinafsha nurlari suv molekulalarini parchalaydi. Ammo shu bilan birga, vulqon faolligi orqali Yerning ichki qismidan yangi suv chiqariladi. Yaratilgan suv miqdori va yo'qotilgan suv miqdori taxminan bir xil.
Dunyodagi suvning umumiy hajmi istalgan vaqtda turli shakllarda bo'ladi. U okeanlar, daryolar va yomg'ir kabi suyuq holatda; muzliklar kabi qattiq holatda; yoki havodagi ko'rinmas suv bug'ida bo'lgani kabi gazsimon holatda bo'lishi mumkin. Suv sayyoramiz bo'ylab shamol oqimlari ta'sirida harakatlanayotganda holatini o'zgartiradi. Shamol oqimlari quyoshning isitish faolligi natijasida hosil bo'ladi. Havo oqimi sikllari quyoshning sayyoramizning boshqa hududlariga qaraganda ekvatorga ko'proq nur sochishi natijasida hosil bo'ladi.
Havo oqimi sikllari Yerning suv ta'minotini gidrologik sikl deb ataladigan o'ziga xos sikl orqali boshqaradi. Quyosh suyuq suvni qizdirganda, suv havoda bug'ga aylanadi. Quyosh havoni isitadi va atmosferada havoning ko'tarilishiga olib keladi. Havo yuqoriroqda sovuqroq bo'ladi, shuning uchun suv bug'i ko'tarilganda u soviydi va tomchilarga aylanadi. Bir joyda yetarli miqdorda tomchilar to'planganda, tomchilar yog'ingarchilik sifatida Yerga qaytib tushishi uchun yetarlicha og'irlashishi mumkin.
Gidroelektr stansiyalari uchun gidrologik sikl muhim, chunki ular suv oqimiga bog'liq. Agar stansiya yaqinida yomg'ir yog'masa, suv yuqori oqimda to'planmaydi. Oqim yuqoriga to'planmasa, gidroelektr stansiyasidan kamroq suv oqadi va kamroq elektr energiyasi ishlab chiqariladi.
Gidroenergetikaning asosiy g'oyasi turbina pichog'ini aylantirish uchun harakatlanuvchi suyuqlik kuchidan foydalanishdir. Odatda, bu funktsiyani bajarish uchun daryoning o'rtasida katta to'g'on qurilishi kerak. Yangi ixtiro ko'chma elektron qurilmalarni elektr energiyasi bilan ta'minlash uchun ancha kichikroq miqyosda gidroenergetika g'oyasidan foydalanmoqda.
Kanadaning Ontario shahridan ixtirochi Robert Komarechka poyabzal tagiga kichik gidroelektr generatorlarini o'rnatish g'oyasini ilgari surdi. Uning fikricha, bu mikroturbinalar deyarli har qanday gadjetni quvvatlantirish uchun yetarli elektr energiyasi ishlab chiqaradi. 2001-yil may oyida Komarechka o'zining noyob oyoq bilan ishlaydigan qurilmasi uchun patent oldi.
Yurishimizning juda asosiy printsipi bor: har bir qadamda oyoq tovondan tovongacha tushadi. Oyog'ingiz yerga tushganda, kuch tovoningizdan pastga tushadi. Keyingi qadamga tayyorgarlik ko'rganingizda, oyog'ingizni oldinga siljitasiz, shunda kuch oyoqning to'pig'iga o'tadi. Komarechka yurishning bu asosiy printsipini payqagan ko'rinadi va bu kundalik faoliyatning kuchidan foydalanish g'oyasini ishlab chiqqan.
Komarechkaning patentida tasvirlanganidek, "gidroelektr generatori yig'indisi bilan poyabzal" besh qismdan iborat:
Suyuqlik – Tizim elektr o'tkazuvchan suyuqlikdan foydalanadi.
Suyuqlikni ushlab turadigan xaltachalar – Bir xaltacha poyabzalning tovoniga, ikkinchisi esa oyoq barmoqlariga joylashtiriladi.
O'tkazgichlar – O'tkazgichlar har bir qopchani mikrogeneratorga ulaydi.
Turbina – Suv taglikda oldinga va orqaga harakatlanayotganda, u kichkina turbinaning pichoqlarini harakatga keltiradi.
Mikrogenerator – Generator ikkita suyuqlik bilan to'ldirilgan qoplar orasida joylashgan bo'lib, valni harakatga keltiradigan va generatorni aylantiradigan qanotli rotorni o'z ichiga oladi.
Odam yurganda, poyabzal tovonida joylashgan xaltachadagi suyuqlikning siqilishi suyuqlikni quvur orqali gidroelektr generator moduliga o'tkazadi. Foydalanuvchi yurishda davom etar ekan, tovon ko'tariladi va odamning oyog'i ostidagi xaltachaga pastga qarab bosim o'tkaziladi. Suyuqlikning harakati rotor va valni aylantirib, elektr energiyasi ishlab chiqaradi.
Simlarni ko'chma qurilmaga ulash uchun tashqi rozetka taqdim etiladi. Foydalanuvchi kamariga taqish uchun quvvatni boshqarish chiqish bloki ham taqdim etilishi mumkin. Keyin elektron qurilmalarni ushbu quvvatni boshqarish chiqish blokiga ulash mumkin, bu esa elektr energiyasining uzluksiz ta'minotini ta'minlaydi.
Patentda aytilishicha, "Batareya bilan ishlaydigan, ko'chma qurilmalar sonining ko'payishi bilan uzoq muddatli, moslashuvchan va samarali elektr manbaini ta'minlash zarurati ortib bormoqda". Komarechka o'z qurilmasi ko'chma kompyuterlar, uyali telefonlar, CD pleyerlar, GPS qabul qilgichlar va ikki tomonlama radiolarni quvvatlantirish uchun ishlatilishini kutmoqda.
Nashr vaqti: 2022-yil 21-iyul
