کاربرد انرژی برق آبی

نا سیسات برق آبی نوع خاصی از است نیروگاه که با استفاده از انرژی در حال سقوط و یا جریان آب به تولید برق . آنها این کار را با هدایت آب روی مجموعه ای از توربین ها انجام می دهند که انرژی پتانسیل و جنبشی آب را به حرکت چرخشی توربین تبدیل می کنند. سپس توربین به یک ژنراتور وصل می شود و حرکت برای تولید برق استفاده می شود. نیروی برق جهان را با حدود 16 درصد از کل تولید برق تولید می کند. ^[1] بعضی از بزرگترین تولید کنندگان شامل چین، کانادا و برزیل هستند.^[2] ببینید تولید برق در جهان برای جزئیات خاص در مورد میزان برق توسط نیروگاه های آبی در کشورهای مختلف تولید شده است.

نمودار یک تاسیسات هیدروالکتریکی معمولی در زیر نشان داده شده است.

انواع

طبقه بندی	ظرفیت
بزرگ	> 100 مگاوات
متوسط	15 تا 100 مگاوات
کوچک	1 تا 15 مگاوات
مینی	100 کیلووات – 1 مگاوات
کوچک	5 تا 100 کیلو وات
پیکو	~ 200 وات – 5 کیلو وات

امکانات هیدروالکتریکی معمولی و غیر متعارف وجود دارد. امکانات مشترک هیدروالکتریک – شایع ترین نوع – متکی بر تفاوت سر ایجاد شده توسط سدها و مانع ساخته شده است . دو نوع از سیستم هایی که در نظر گرفته می شوند عبارتند از سدها و سد های جزر و مدی . تکنیک های تولید غیر متعارف معمولا بر روی تخلیه آبی یا دیفرانسیل کوچک استفاده می شود. بعضی از نمونه های غیر متعارف تاسیسات برق آبی ، سیستم های کم آبی ، رودخانه ای ،رودخانه ها ، آبراهه های رودخانه ای و جزر و مد جنبشی است .

هر نوع روش تولید هیدرو الکتریکی دارای یک طبقه بندی خروجی مرتبط با ظرفیت آن است. آنها در جدول به سمت چپ مشخص شده اند. 

قطعات و عملیات

بسیاری از عوامل مختلف به طراحی یک تاسیسات آبی تبدیل می شوند، اما اکثر آنها دارای همان اجزای اساسی هستند و به همان شیوه ی عمومی عمل می کنند. این اجزاء و عملکرد آنها در زیر شرح داده شده است.

مخزن

مقاله اصلی

مخزن برق آبی مجموعه ای از آب تماس توسط یک سد برق آبی برگزار می شود. این آب دارای مقدار مشخصی از انرژی بالقوه است که در بالای دم سد قرار دارد و انرژی بالقوه برای تولید برق استفاده می شود. ارتفاع آب موجود در مخزن به عنوان سر هیدرولیکی شناخته می شود و یکی از عوامل مهم تعیین میزان تولید برق است. آب بالاتر است، انرژی بالقوه بالاتری دارد و در نتیجه برق بیشتری تولید می شود. ^[5]

سد

یک سد هیدرو الکتریکی یک ساختار بزرگ ساخته شده برای ساختن انسان است که حاوی مقداری آب است. ^[5] هدف از یک سد هیدرو الکتریکی، فراهم کردن جایگاه برای تبدیل انرژی پتانسیل و جنبشی آب به انرژی الکتریکی با استفاده از توربین و ژنراتور است. سدها به عنوان مکانی که در آن آب نگهداری می شود و به صورت کنترل شده به این توربین ها آزاد می شود، عمل می کند و موقعیت مکانی برای تحولات انرژی ایجاد می شود. ^[6] سدها نمونه ای برای ایجاد یک مخزن که در آن آب در یک ارتفاع معینی ذخیره می شود، کار می کنند. این ارتفاع و سرعت که آب از مخزن به توربین ها می افتد تعیین می کند که چقدر برق می تواند تولید شود.

Penstock

مقاله اصلیPenstocks لوله ها یا کانال های طولانی هستند که آب را از مخزن آبجکتیو به توربین های داخل نیروگاه واقعی حمل می کنند. ^[7] به طور کلی، آنها از فولاد و آب تحت فشار بالا از طریق penstock ساخته شده است. آنها یک جزء حیاتی از یک تاسیسات آبی است که به آب اجازه می دهد تا به توربین حرکت کند. گیتس یا فیلترها را می توان به انتهای قلعه ها متصل کرد تا تکه های زیادی از قبیل شاخه ها را بگیرد. این تضمین می کند که آوارها نمی توانند وارد کانال شوند و آن را مسدود کنند. ^[8] مقدار آب که مجاز به جریان از طریق penstock می تواند با یک سیلندر کنترل می شود، که به سادگی یک دروازه است که می تواند بالا و پایین می رود برای افزایش یا کاهش مقدار آب مجاز به جریان از طریق.

توربین ها

توربین های هیدرولیکی دستگاه هایی هستند که در نیروگاه های تولید برق آبی استفاده می شوند که انرژی را از طریق انتقال آب به یک شفت چرخشی برای تولید برق انتقال می دهند. این توربین ها به عنوان یک پاسخ به آب به تیغه های آنها معرفی می شوند. نوع توربین انتخاب شده برای هر پروژه تولید برق آبی، بر اساس ارتفاع ذخیره سازی آب شناخته شده به عنوان سر هیدرولیکی و حجم آب شناخته شده به عنوان جریان جریان است. کارایی و هزینه نیز باید در نظر گرفته شود. ^[9]

بهره وری

انرژی آب متحرک صرفا انرژی مکانیکی است که یکی از اشکال باالترین کیفیت انرژی است. بنابراین در نظریه، از آنجا که چنین انرژی با کیفیت بالا است، می توان آن را به انرژی الکتریکی با بهره وری نزدیک به 100٪ تبدیل کرد، زیرا هیچ انرژی حرارتی درگیر نیست (و بنابراین قانون دوم ترمودینامیک لازم نیست که مورد توجه قرار گیرد) . با این حال هنوز تلفات جزئی با اصطکاک و ضعف در حمل و نقل برق وجود دارد (به عنوان یک نتیجه از عوامل مانند مقاومت درسیم ). به طور کلی، این به این معنی است که برق آبی را می توان با راندمان بالاتر از 90 درصد تبدیل کر