آموزشی

نیروگاه برق آبی

نیروگاه برق آبی
چگونگی بکارگیری نیروی آب در نیروگاههای برق آبینیروگاههای برق آبی نیروی سقوط آب را برای تولید برق بکار میگیرد. یک توربین انرژی جنبشی سقوط آب را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند. سپس یک ژنراتور انرژی مکانیکی را از توربین به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.نیروگاه برق آبیاندازه نیروگاههای برق آبی از “میکرو نیروگاه ها” که فقط چند بخش دارد تا سدهای غول پیکر مانند سد هاور می رسند که برق میلیون ها نفر از مردم را تامین می کنند.عکس سمت بالا نیروگاه برق آبی الکساندر در رودخانه ویسكانسین را نشان می دهد كه یک نیروگاه متوسط ​​است كه برق 8000 نفر را تولید میکند. 

بخش های یک نیروگاه برق آبی

اکثر نیروگاههای برق آبی معمولی شامل چهار بخش اصلی است (نگاه کنید به تصویر زیر):

1- سد.

سد سطح آب رودخانه را افزایش می دهد تا آب سقوط کند (فرو ریزد). همچنین جریان آب را کنترل می کند. مخزنی که پشت سد شکل گرفته است، در واقع انرژی ذخیره شده است.

2- توربین.

نیروی فشار آب در برابر تیغه های توربین باعث می شود توربین چرخش یابد. یک توربین آب بسیار شبیه یک آسیاب بادی است، تفاوتش در این است که انرژی به وسیله آب در حال سقوط به جای باد فراهم می شود. توربین انرژی جنبشی سقوط آب را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند.

3- ژنراتور.

به توربین به شافت و احتمالا به چرخ دنده ها وصل میشود، بنابراین وقتی که توربین می چرخد، ژنراتور نیز می چرخد. و انرژی مکانیکی را از توربین به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. ژنراتورها در نیروگاه های برق آبی درست مثل ژنراتورهای دیگر نیروگاه ها کار می کنند.

4- خطوط انتقال.

برق را از نیروگاه برق آبی به خانه و محل تجارت انتقال میدهد.نیروگاه برق آبی

چه مقدار برق می تواند توسط یک نیروگاه برق آبی تولید شود؟

مقدار برق یک نیروگاه برق آبی بستگی به دو عامل دارد:

1- چقدر آب سقوط می کند.

مقدار نیرو به فاصله سقوط آب بستگی دارد. به طور کلی فاصله ای که آب می افتد بستگی به اندازه سد دارد. سد بالاتر، باعث میشود آب دورتر بیافتد و قدرت بیشتری داشته باشد. دانشمندان می گویند که قدرت سقوط آب “به طور مستقیم” متناسب با فاصله ای است که می افتد. به عبارت دیگر، آبی که دو برابر در فاصله بیشتر سقوط میکند دو برابر انرژی بیشتر دارد.

2- مقدار آب در حال سقوط.

آب بیشتر که از طریق توربین سقوط میکند نیروی بیشتری تولید می کند. مقدار آب در دسترس بستگی به میزان آب رودخانه دارد. رودخانه های بزرگتر آب بیشتری دارند و می توانند انرژی بیشتری تولید کنند. نیرو نیز “مستقیم” متناسب با جریان رودخانه است. یک رودخانه با دو برابر مقدار جریان آب نسبت به رودخانه دیگر دو برابر انرژی بیشتر تولید می کند.

آیا می توانیم دریابیم که چه مقدار انرژی از یک سد در منطقه من می تواند ایجاد شود؟

حتما. این کار سختی نیستبگذارید بگوییم یک سد کوچک در منطقه شما وجود دارد که برای تولید برق استفاده نمی شود. شاید سد برای تامین آب برای آبیاری زمین های کشاورزی استفاده میشود یا شاید برای ساخت دریاچه تفریحی ​​ساخته شده باشد. همانطور که در بالا توضیح دادیم، شما باید دو چیز را بدانید:

1- تا چه حد آب سقوط می کند.

با تحقیق و پرس و جو با مسئولان سد، متوجه شدیم که سد 10 فوت است، بنابراین آب ده فوت می افتد.

2- مقدار جریان آب در رودخانه.

از طریق اطلاعات بدست آمده از برخی سازمان و تحقیقات صورت گرفته در نهایت توانستیم متوجه شویم که میانگین مقدار آب در رودخانه ما 500 فوت مکعب در ثانیه است.در حال حاضر همه ما باید یک محاسبه ریاضی کمی انجام دهیم. مهندسان دریافته اند که می توان قدرت سد را با استفاده از فرمول زیر محاسبه کرد:قدرت = (ارتفاع سد)  ×(جریان رودخانه)  ×(بهره وری) / 11.8

قدرت نیروگاههای برق آبی

قدرت الکتریکی در کیلووات (یک کیلووات برابر با 1000 وات است).

ارتفاع سد نیروگاههای برق آبی

فاصله آب سقوط کننده با واحد فوت اندازه گیری می شود.

جریان رودخانه

مقدار جریان آب در رودخانه با واحد فوت مکعب در ثانیه اندازه گیری میشود.

کارایی

چگونگی خوب کار کردن توربین و چگونگی خوب کار کردن ژنراتور که قدرت آب سقوط کننده را به برق تبدیل می کند٬ است. برای نیروگاههای کوچکتر، این ممکن است 60٪ (0.60) باشد، در حالیکه برای نیروگاههای جدید و کارآمد این ممکن است تا 90٪ (0.90) باشد.

11.8

تبدیل واحد فوت ها و ثانیه ها به کیلووات. 

مثال:

برای سد در منطقه ما، به نظر می رسد ما یک توربین و ژنراتور با بهره وری 80٪ را خریدیم.در اینصورت قدرت سد ما بصورت زیر خواهد بود:قدرت = (10 فوت) × (500 فوت مکعب در ثانیه) × (0.80)/ 11.8 = 339 کیلوواتبرای دریافت ایده ای که به معنی 339 کیلووات است، بیایید ببینیم انرژی الکتریکی که ما می توانیم در یک سال تولید کنیم چقدر است.

انرژی الکتریکی تولیدی  در یک سال

از آنجایی که انرژی الکتریکی به طور معمول بصورت کیلووات ساعت اندازه گیری می شود، قدرت سد ما با حاصلضرب تعداد ساعت ها در یک سال حاصل می شود.انرژی الکتریکی = (339 کیلووات) ×(24 ساعت در روز) ×(365 روز در سال) = 2،969،000 کیلووات ساعت.به طور مثال متوسط ​​مصرف انرژی سالانه در یک منطقه مسکونی حدود 3000 کیلووات ساعت برای هر فرد است. بنابراین ما می توانیم دریابیم که سد ما می تواند به 3000 نفر خدمت کند.

تعداد افراد بهره مند شده =

2969000 کیلو وات ساعت / 3000 کیلووات ساعت برای هر نفر = 990 نفر. بنابراین، اگر توربین و ژنراتور اضافه کنیم، سد آبیاری یا تفریحی در منطقه ما میتواند به اندازه کافی انرژی تجدیدپذیر برای تامین نیازهای مسکونی 990 نفر را فراهم کند.توجه:

قبل از تصمیم به اضافه کردن انرژی برق به سد، یک مهندس برق آبی، محاسبات شما را بررسی کند و با آژانس های منابع محلی مشورت کنید تا مطمئن شوید که می توانید مجوز مورد نیاز را دریافت کنید.

نوشته های مرتبط

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *