Back to the topics list

гидроэнергетика

Гидроэнергетика, также известная как гидроэлектроэнергия , представляет собой энергию, полученную из энергии падающей или быстро текущей воды, которую можно использовать для полезных целей. Гидроэнергия от многих видов водяных мельниц несколько раз использовалась в качестве возобновляемого источника энергии для орошения и работы различных механических устройств, таких как лесопилки.

В 19 ^веке гидроэнергетика стала источником выработки электроэнергии. Утес в Нортумберленде, Англия, был первым домом, питаемым от гидроэлектроэнергии в 1878 году, а первая коммерческая гидроэлектростанция была построена на Ниагарском водопаде в 1879 году. В 1881 году уличные фонари в городе Ниагара-Фолс питались от гидроэлектроэнергии.

  ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

• Дайте определение гидроэнергетике.
• Опишите поток воды через электростанцию.
• Дайте характеристику различным формам энергии.
• Объясните основные гидроэнергетические схемы и то, как они используют энергию.
• Обсудите воздействие гидроэлектростанций на окружающую среду.

ГЕНЕРАЦИЯ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ

При производстве гидроэлектроэнергии вода собирается или хранится на большей высоте и направляется вниз по большим трубам или туннелям на более низкую высоту. Разница в этих двух высотах известна как голова . В конце своего прохождения по трубам падающая вода заставляет вращаться турбины . Турбины, в свою очередь, приводят в действие генераторы, которые преобразуют механическую энергию турбин в электричество . Затем трансформаторы используются для преобразования переменного напряжения, подходящего для генераторов, в более высокое напряжение, подходящее для передачи на большие расстояния. Структура, в которой размещены турбины и генераторы, и в которую подаются трубы или водоводы, называется электростанцией .

МЕСТО НАХОЖДЕНИЯ

Гидроэлектростанции обычно располагаются в плотинах, перекрывающих реки, тем самым поднимая уровень воды за плотиной и создавая максимально возможный напор. Потенциальная мощность , которую можно извлечь из объема воды, прямо пропорциональна рабочему напору. Для производства одинакового количества энергии установка с низким рабочим напором потребует большего объема воды, чем установка с высоким рабочим напором.

ХРАНЕНИЕ ГИДРОЭНЕРГИИ

Спрос на электроэнергию значительно различается в разное время суток. Для выравнивания нагрузки на генераторы периодически строятся гидроаккумулирующие электростанции. В непиковые периоды часть доступной дополнительной мощности подается на генератор, работающий как двигатель, приводящий в движение турбину для перекачки воды в приподнятый резервуар. Гидроаккумулирующие системы эффективны и обеспечивают экономичный способ справиться с пиковыми нагрузками.

В некоторых прибрежных районах были построены гидроэлектростанции, чтобы использовать преимущества приливов и отливов. Когда приходят приливы, вода накапливается в одном или нескольких резервуарах и выпускается для привода гидравлических турбин и связанных с ними электрических генераторов.

Падающая вода является одним из трех основных источников энергии, используемых для выработки электроэнергии, двумя другими являются ископаемое топливо и ядерное топливо . Гидроэлектроэнергия имеет определенные преимущества перед другими источниками, поскольку она постоянно возобновляема благодаря повторяющемуся характеру гидрологического цикла и не вызывает теплового загрязнения.

Гидроэлектроэнергия является предпочтительным источником энергии в районах с обильными осадками, а также в холмистых или горных районах, которые находятся достаточно близко к основным центрам нагрузки.

Многие негативные воздействия гидроэлектростанций на окружающую среду связаны с плотинами, которые могут прервать миграцию нерестящихся рыб, таких как лосось, и навсегда вытеснить экологические и человеческие сообщества по мере заполнения водохранилищ.

Термоэмиссионный преобразователь энергии, также называемый термоэмиссионным генератором, представляет собой устройство, которое преобразует тепло непосредственно в электричество с помощью термоэлектронной эмиссии, а не сначала преобразует его в какую-либо другую форму энергии.

Термоэмиссионный преобразователь энергии имеет два электрода, один из которых нагревается до достаточно высоких температур, чтобы стать термоэмиссионным эмиттером электронов, а другой электрод, называемый коллектором, поскольку он принимает испускаемые электроны, работает при значительно более низкой температуре. Пространство между электродами иногда представляет собой вакуум, но обычно оно заполнено газом или паром при низком давлении. Термоэлектронные преобразователи представляют собой твердотельные устройства без движущихся частей и имеют относительно большое отношение мощности к весу. Они хорошо подходят для некоторых приложений в космических кораблях.

Термоэмиссионный преобразователь энергии можно рассматривать как электронный диод, который преобразует тепло в электрическую энергию посредством термоэлектронной эмиссии. С точки зрения термодинамики его также можно рассматривать как тепловую машину, в которой в качестве рабочего тела используется газ, богатый электронами.

ТИПЫ ТЕРМОЭЛЕКТРОННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Основные типы термоэмиссионных преобразователей:

• Вакуумные преобразователи. Эффективность и доступная мощность термоэмиссионного преобразователя сильно ограничиваются накоплением пространственного заряда между электродами. Вакуумные преобразователи используют небольшой зазор между его коллектором и эмиттером. Зазор составляет от 0,025 до 0,038 мм или от 0,001 до 0,0015 дюйма. Это делается для того, чтобы свести к минимуму эффекты, вызванные электронным пространственным зарядом. При температуре около 800 градусов или 1500 градусов по Фаренгейту электроэнергия преобразуется со скоростью от 0,1 до 1 ватта на квадратный сантиметр поверхности излучателя. Изготовление преобразователей с такими малыми шагами затруднительно.
• Газонаполненные или плазменные преобразователи. Конструкция этих преобразователей такова, что поддерживает непрерывную генерацию положительно заряженных ионов и смешивание с отрицательно заряженными электронами между коллектором и эмиттером. Это необходимо для обеспечения плазмы нейтральным объемным зарядом. Это уменьшает силу электростатического сопротивления, с которой сталкивается освободившийся электрон при переходе к коллектору от эмиттера.
• Вспомогательные разрядные преобразователи. В преобразователях этого типа между электродами используется инертный газ (например, ксенон, неон или аргон). Приложение напряжения к третьему электроду приводит к образованию положительных ионов. Основным преимуществом преобразователей этого типа является то, что они работают при низкой температуре. Это позволяет использовать несколько ископаемых видов топлива.

ПРЕИМУЩЕСТВА ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ

Преимущества использования гидроэлектроэнергии включают в себя;

• Минимальное загрязнение, так как топливо не сжигается.
• Это бесплатный источник энергии, поскольку вода, которая приводит в движение турбины, не имеет природного происхождения.
• Гидроэнергетика предотвращает выброс парниковых газов, тем самым сохраняя окружающую среду.
• Гидроэнергетика имеет низкие эксплуатационные и эксплуатационные расходы.
• Это возобновляемый источник энергии. Осадки бесплатны, и они отвечают за повторное наполнение водохранилища. Поэтому топливо почти всегда есть.

НЕДОСТАТКИ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ

Недостатки гидроэнергетики включают в себя;

• Высокая стоимость инвестиций.
• Это зависит от количества осадков.
• Это мешает разнообразию в воде, например, рыбы.

РЕЗЮМЕ

• Гидроэнергетика – это энергия, получаемая за счет энергии падающей или быстро бегущей воды.
• Выработка гидроэлектроэнергии осуществляется путем подъема воды, а затем ее спуска через туннели. Поскольку вода течет под высоким давлением, она вращает турбины.
• Механическая энергия от турбин преобразуется в электрическую энергию приводными генераторами.
• Трансформаторы помогают передавать электричество на большие расстояния
• Гидроэнергетика – возобновляемый источник энергии