水力発電とも呼ばれる水力発電は、落下または高速で流れる水のエネルギーから得られる電力であり、有用な目的に利用することができます。多くの種類の水車からの水力発電は、灌漑や製材所などのさまざまな機械装置の操作のための再生可能エネルギー源として何度も使用されてきました。
19世紀には、水力発電が発電の源になりました。イギリスのノーサンバーランドにあるクラッグサイドは、1878 年に水力発電を動力源とする最初の住宅であり、1879 年にはナイアガラ フォールズに最初の商用水力発電所が建設されました。
学習目標
水力発電
水力発電では、水はより高い場所で収集または貯蔵され、より大きなパイプまたはトンネルを通ってより低い場所に導かれます。この 2 つの高さの差は、頭部として知られています。パイプを下る通過の終わりに、落下する水がタービンを回転させます。タービンは、タービンの機械エネルギーを電気に変換する発電機を駆動します。次に、変圧器を使用して、発電機に適した交流電圧を長距離伝送に適したより高い電圧に変換します。タービンと発電機を収容し、パイプまたはペンストックが供給される構造は、発電所と呼ばれます。
位置
水力発電所は通常、川をせき止めるダムに設置され、それによってダムの背後の水位を上げ、可能な限り高い落差を作り出します。水の量から得られる潜在的な力は、作業水頭に正比例します。同じ量の電力を生成するには、低い作業ヘッドの設置は、高い作業ヘッドの設置よりも多くの水量を必要とします。
水力発電の貯蔵
電力需要は、1 日の時間帯によって大きく異なります。発電機の負荷を均等にするために、揚水式水力発電所が建設されることがあります。オフピーク時には、利用可能な余分な電力の一部がモーターとして動作する発電機に供給され、タービンを駆動して水を高所の貯水池に送り込みます。揚水式貯水システムは効率的で、ピーク時の負荷に対応する経済的な方法を提供します。
一部の沿岸地域では、潮の満ち引きを利用するために水力発電所が建設されています。潮が満ちてくると、1 つまたは複数の貯水池に貯水された水が解放され、水力タービンとそれに結合された発電機が駆動されます。
落水は、発電に使用される 3 つの主要なエネルギー源の 1 つであり、残りの 2 つは化石燃料と核燃料です。水力発電は、水循環の繰り返しの性質により継続的に再生可能であり、熱汚染を引き起こさないため、他の電源よりも一定の利点があります。
水力発電は、降雨量が多い地域や、主な負荷センターに適度に近接している丘陵地帯や山岳地帯に適したエネルギー源です。
水力発電の環境への負の影響の多くは、関連するダムに起因します。これにより、サケなどの産卵魚の移動が妨げられ、貯水池がいっぱいになると、生態学的および人間のコミュニティが永久に移動する可能性があります。
熱電子発電機とも呼ばれる熱電子電力変換器は、最初に他の形態のエネルギーに変換するのではなく、熱電子放出を使用して熱を直接電気に変換するデバイスです。
熱イオン パワー コンバーターには 2 つの電極があり、そのうちの 1 つは熱イオン電子エミッターになるのに十分な高温に上げられ、もう 1 つの電極は放出された電子を受け取るため、コレクターと呼ばれ、かなり低い温度で動作します。電極間の空間は真空の場合もありますが、通常は低圧のガスまたは蒸気で満たされています。熱電子変換器は、可動部品のない固体デバイスであり、比較的大きな電力対重量比を示します。これらは、宇宙船の一部のアプリケーションに適しています。
熱電子パワー コンバーターは、熱電子放出によって熱を電気エネルギーに変換する電子ダイオードと見なすことができます。また、熱力学の観点から、電子が豊富なガスを作動流体として利用する熱機関と見なすこともできます。
熱電変換器の種類
熱電子変換器の主な種類は次のとおりです。
水力発電の利点
水力発電を使用する利点は次のとおりです。
水力発電のデメリット
水力発電の欠点は次のとおりです。
まとめ
