Back to the topics list

energia wodna

Energia wodna, znana również jako energia wodna, to energia pochodząca z energii spadającej lub szybko płynącej wody, którą można wykorzystać do pożytecznych celów. Energia wodna z wielu rodzajów młynów wodnych była wielokrotnie wykorzystywana jako odnawialne źródło energii do nawadniania i obsługi różnych urządzeń mechanicznych, takich jak tartaki.

W ^XIX wieku źródłem wytwarzania energii elektrycznej stała się energia wodna. Cragside w Northumberland w Anglii był pierwszym domem zasilanym energią wodną w 1878 r., A pierwszą komercyjną elektrownię wodną zbudowano przy wodospadzie Niagara w 1879 r. W 1881 r. Latarnie uliczne w mieście Niagara Falls były zasilane energią wodną.

  CELE KSZTAŁCENIA

• Zdefiniuj energię wodną.
• Opisz przepływ wody przez elektrownię.
• Opisz różne formy energii.
• Wyjaśnij podstawowe schematy energii wodnej i sposób, w jaki wykorzystują energię.
• Omów skutki środowiskowe instalacji hydroenergetycznych.

WYTWARZANIE ENERGII WODNEJ

Podczas wytwarzania energii wodnej woda jest gromadzona lub magazynowana na większej wysokości i odprowadzana w dół przez większe rury lub tunele na niższą wysokość. Różnica w tych dwóch wysokościach jest znana jako głowa . Spadająca woda na końcu swojego biegu rurami wprawia w ruch turbiny . Turbiny z kolei napędzają generatory, które przetwarzają energię mechaniczną turbin na energię elektryczną . Transformatory są następnie wykorzystywane do przekształcania napięcia przemiennego odpowiedniego dla generatorów na wyższe napięcie odpowiednie do przesyłania na duże odległości. Struktura, w której znajdują się turbiny i generatory, do której doprowadzane są rury lub rurociągi, nazywana jest elektrownią .

LOKALIZACJA

Elektrownie wodne są zwykle zlokalizowane na tamach, które spiętrzają rzeki, podnosząc w ten sposób poziom wody za zaporą i tworząc tak wysoki spiętrzenie, jak to tylko możliwe. Potencjalna moc , którą można uzyskać z objętości wody, jest wprost proporcjonalna do wysokości roboczej. Aby wytworzyć taką samą ilość energii, instalacja z niskim ciśnieniem roboczym będzie wymagała większej objętości wody niż instalacja z wysokim ciśnieniem roboczym.

PRZECHOWYWANIE ENERGII WODNEJ

Zapotrzebowanie na energię elektryczną znacznie się różni w różnych porach dnia. W celu wyrównania obciążenia generatorów od czasu do czasu buduje się elektrownie szczytowo-pompowe. W okresach poza szczytem część dostępnej dodatkowej mocy jest dostarczana do generatora działającego jako silnik napędzający turbinę w celu pompowania wody do podwyższonego zbiornika. Systemy magazynowania szczytowo-pompowego są wydajne i zapewniają ekonomiczny sposób na pokrycie szczytowych obciążeń.

Na niektórych obszarach przybrzeżnych zbudowano elektrownie wodne, aby wykorzystać przypływy i odpływy. Kiedy nadchodzą pływy, woda jest gromadzona w jednym lub kilku zbiornikach i jest uwalniana do napędzania turbin hydraulicznych i sprzężonych z nimi generatorów elektrycznych.

Spadająca woda jest jednym z trzech głównych źródeł energii wykorzystywanych do wytwarzania energii elektrycznej, pozostałe dwa to paliwa kopalne i paliwa jądrowe . Energia wodna ma pewne zalety w porównaniu z innymi źródłami, ponieważ jest stale odnawialna ze względu na powtarzalny charakter cyklu hydrologicznego i nie powoduje zanieczyszczenia termicznego.

Energia wodna jest preferowanym źródłem energii na obszarach o obfitych opadach deszczu oraz w regionach pagórkowatych lub górskich, które znajdują się w stosunkowo bliskiej odległości od głównych centrów obciążenia.

Wiele negatywnych skutków środowiskowych elektrowni wodnych pochodzi z powiązanych zapór, które mogą zakłócać migrację tarła ryb, takich jak łosoś, i trwale wypierać społeczności ekologiczne i ludzkie w miarę wypełniania się zbiorników.

Termionowy konwerter mocy zwany także generatorem termionowym to urządzenie, które przekształca ciepło bezpośrednio w energię elektryczną za pomocą emisji termoelektrycznej, zamiast najpierw zamieniać je na inną formę energii.

Termionowy konwerter mocy ma dwie elektrody, z których jedna jest podgrzana do wystarczająco wysokich temperatur, aby stać się termionowym emiterem elektronów, a druga elektroda, zwana kolektorem, ponieważ odbiera emitowane elektrony, pracuje w znacznie niższej temperaturze. Przestrzeń między elektrodami jest czasami próżnią, ale zwykle jest wypełniona gazem lub parą pod niskim ciśnieniem. Przetwornice termojonowe to urządzenia półprzewodnikowe bez ruchomych części i wykazujące stosunkowo duży stosunek mocy do masy, dobrze nadają się do niektórych zastosowań w statkach kosmicznych.

Termionowy konwerter mocy można postrzegać jako diodę elektroniczną, która przetwarza ciepło na energię elektryczną poprzez emisję termionową. Można go również traktować pod względem termodynamiki jako silnik cieplny, który jako płyn roboczy wykorzystuje gaz bogaty w elektrony.

RODZAJE KONWERTERÓW TERMIONOWYCH

Główne typy konwerterów termojonowych to:

• Przetwornice próżniowe. Wydajność i dostępna moc konwertera termojonowego są znacznie ograniczone przez gromadzenie się ładunku przestrzennego między elektrodami. Przetworniki próżniowe wykorzystują niewielką szczelinę między kolektorem a emiterem. Odstęp wynosi od 0,025 do 0,038 mm lub od 0,001 do 0,0015 cala. Ma to na celu zminimalizowanie efektów wywołanych ładunkiem przestrzeni elektronicznej. W temperaturze około 800 stopni lub 1500 Fahrenheita energia elektryczna jest przetwarzana z szybkością od 0,1 do 1 wata na centymetr kwadratowy powierzchni emitera. Produkcja przetworników o tak małych odstępach jest trudna.
• Konwertery gazowe lub plazmowe. Konstrukcja tych konwerterów jest taka, że obsługuje ciągłe generowanie dodatnio naładowanych jonów i mieszanie się z ujemnie naładowanymi elektronami między kolektorem a emiterem. Ma to na celu zapewnienie plazmie neutralnego ładunku kosmicznego. Zmniejsza to siłę oporu elektrostatycznego, jaką napotyka uwolniony elektron przechodząc z emitera do kolektora.
• Pomocnicze konwertery wyładowań. W tego typu przetwornikach pomiędzy elektrodami stosowany jest gaz obojętny (taki jak: ksenon, neon lub argon). Przyłożenie napięcia do trzeciej elektrody prowadzi do wytworzenia jonów dodatnich. Główną zaletą tego typu przetwornic jest to, że pracują w niskiej temperaturze. Pozwala to na wykorzystanie kilku paliw kopalnych.

ZALETY ENERGII WODNEJ

Zalety korzystania z energii wodnej obejmują;

• Minimalne zanieczyszczenie, ponieważ nie ma spalania paliwa.
• Jest darmowym źródłem energii, ponieważ woda napędzająca turbiny jest wolna od natury.
• Energia wodna zapobiega emisji gazów cieplarnianych, a tym samym chroni środowisko.
• Energia wodna ma niskie koszty utrzymania i eksploatacji.
• Jest odnawialnym źródłem energii. Opady są darmowe i odpowiadają za ponowne napełnienie zbiornika. Dlatego paliwo prawie zawsze tam jest.

WADY ENERGII WODNEJ

Wady energii wodnej obejmują;

• Wysoki koszt inwestycji.
• Jest to uzależnione od opadów atmosferycznych.
• Zaburza różnorodność w wodzie, np. ryby.

STRESZCZENIE

• Energia wodna to energia pochodząca z energii spadającej lub szybko płynącej wody
• Wytwarzanie energii wodnej odbywa się poprzez podnoszenie wody, a następnie spuszczanie jej przez tunele. Gdy woda przepływa pod wysokim ciśnieniem, obraca turbiny
• Energia mechaniczna z turbin jest przetwarzana na energię elektryczną przez generatory napędowe
• Transformatory pomagają przesyłać energię elektryczną na duże odległości
• Energia wodna jest odnawialnym źródłem energii