Hydraulisen energian ominaisuudet, miten toimii, edut, käyttää

Se hydraulinen energia Veden kyky tuottaa työtä liikkeen, valon ja lämmön muodossa sen potentiaalin ja kineettisen energian perusteella. Samoin sitä pidetään puhtaana ja korkean suorituskyvyn uusiutuvana energiana.

Tämän energian määrää virtaus, maaston pisteiden välinen kaltevuus, jonka läpi vesi ja painovoiman voima liikkuvat. Ihminen on käyttänyt sitä muinaisista ajoista lähtien erilaisten teosten suorittamiseen.

Itaipú Dam (Brasilia ja Paraguay). Lähde: Angelo Leithold [CC BY-SA 3.0 (http: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0/]]

Yksi ensimmäisistä hydraulienergialle annetuista käytöistä oli ajaa vesitehtaat, jotka käyttivät virran lujuutta. Tällä tavoin vaihteet voivat siirtää Mill Stones heittämään.

Tällä hetkellä sen merkityksellisin sovellus on sähkön tuottaminen hydraulisen energian tai vesivoimalaitosten avulla. Nämä keskipisteet koostuvat pohjimmiltaan padosta ja turbiinien ja laturien järjestelmästä.

Vesi kertyy patoon kanavan kahden tason (geodeettinen kaltevuus) välillä, mikä tuottaa gravitaatiopotentiaalienergiaa. Myöhemmin vesivirta (kineettinen energia) aktivoi turbiineja, jotka välittävät energiaa launtoreille sähkön tuottamiseksi.

Hydraulisen energian etujen joukossa on, että se on uusiutuva ja ei -polku, toisin kuin muut energialähteet. Toisaalta, se on erittäin tehokas suorituskyvyn kanssa, joka menee 90 - 95%.

Vesivoimalaitosten ympäristövaikutukset liittyvät vesikurssin lämpötilan ja fysikaalisen muutoksen vaihteluun. Samoin on jäte- ja rasvajäte, joka suodattimet koneista.

Sen tärkein haitta on fyysinen muutos, jonka se aiheuttaa, koska suuret maanpidennykset tulvat ja jokien kulku ja luonnollinen virtaus muuttuu.

Maailman suurin vesivoimala on kolme kurkkua, jotka sijaitsevat Kiinassa, Yangtsé -joella. Kaksi muuta tärkeätä ovat Itapu Brasilian ja Paraguayn ja Simón Bolívarin tai Guri -vesivoimalan välisellä rajalla Venezuelassa.

[TOC]

Ominaisuudet

Hydraulisen energian lähde on vettä ja sitä pidetään uusiutuvana energiana siinä määrin kuin vesisykli ei muuta. Se voi myös tuottaa työtä tuottamatta kiinteää jätettä tai saastuttavia kaasuja, ja siksi sitä pidetään puhtaana energianä.

Esitys

Energian suorituskyky viittaa prosessissa saadun energian määrän ja samaan sijoittamiseen tarvittavan energian väliseen suhteeseen. Hydraulisen energian tapauksessa saanto saavutetaan välillä 90 - 95% veden nopeudesta ja käytetystä turbiinijärjestelmästä riippuen.

Kuinka hydraulinen energia toimii?

Vesivoimalan kaavio. Lähde: Käyttäjä: Tomia [CC 3: lla.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by/3.0)]

Aurinkoenergian muuntaminen kineettiseksi energiaksi

Hydraulisen energian perusta on aurinkoenergiaa, maaston topografia ja maanpäällinen painovoima. Vesisyklissä aurinkoenergia aiheuttaa haihtumisen ja sitten vesi tiivistyy ja saostuu maan päällä.

Maaston rinteiden ja painovoiman seurauksena pintavesivirrat tuotetaan maan pinnalle. Tällä tavoin aurinkoenergia muuttuu kineettiseksi energiaksi veden liikkumisesta johtuen epätasaisuuden ja painovoiman yhdistetyn vaikutuksen avulla.

Myöhemmin veden kineettinen energia voidaan muuttaa mekaaniseksi energiaksi, joka pystyy tekemään työtä. Esimerkiksi terät, jotka lähettävät liikkeen vaihdejärjestelmään, joka voi tehdä erilaisia ​​laitteita, voidaan siirtää.

Hydraulisen energian suuruus saadaan kanavan kahden pisteen ja saman virtauksen välillä. Mitä suurempi maaston kaltevuus, sitä suurempi veden potentiaali ja kineettinen energia sekä sen kyky tuottaa työtä.

Voi palvella sinua: 5 tärkeintä pilaantumistekijää

Tässä mielessä potentiaalinen energia on kertymässä vesimassaan ja liittyy sen korkeuteen suhteessa maahan. Toisaalta kineettinen energia on sellainen, joka vapauttaa vettä putoavassa liikkeessä topografian ja painovoiman mukaan.

Sähköntuotanto hydraulisesta energiasta (vesivoima)

Veden syksyn veden tuottamaa kineettistä energiaa voidaan käyttää sähkön tuottamiseen. Tämä saavutetaan rakentamalla patoja, joissa vesi kertyy ja säilyy eri korkeuksilla.

Siten veden potentiaalinen energia on suoraan verrannollinen epätasaisuuteen yhden pisteen ja yhden välillä ja kun vesi putoaa, se muuttuu kineettiseksi energiaksi. Myöhemmin vesi kulkee kiertoterän järjestelmän läpi ja tuottaa kineettisen kiertoenergian.

Kiertoliike mahdollistaa vaihdejärjestelmien siirtämisen, jotka voivat aktivoida mekaaniset järjestelmät, kuten myllyt, noriat tai laturit. Erityisesti vesivoiman energian muodostumisen tapauksessa järjestelmä vaatii turbiinijärjestelmän ja laturin sähkön tuottamiseksi.

Turbiinit

Turbiini koostuu vaakasuorasta tai pystysuorasta akselista, jossa on teräsysteemiä, jotka veden voimana kääntävät akselia.

Hydraulisia turbiineja on kolme perustyyppiä:

Pelton -turbiini

Pelton -turbiini. Lähde: Robertk9410 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/4.0)]

Se on korkeapaineinen impulssiturbiini, jolla on vaakasuora akseli, joka toimii ilman täysin upotettua. Rodete kantaa sarjan terää (kuormalavat tai hampaat) koveraa, joita vesisuihkut ohjaavat.

Mitä enemmän vesisuihkuja kaatuu turbiinia vastaan, enemmän voimaa syntyy. Tämän tyyppistä turbiinia käytetään vesihyppyyn 25–200 metrin korkeuteen ja saavuttaa tehokkuuden jopa 90%.

Francis -turbiini

Francis -turbiini. Lähde: Alkuperäinen lähettäjä oli Stahlkocher Saksan Wikipediassa. [CC BY-SA 3.0 (http: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0/]]

Se on keskikokoinen painereaktion turbiini, jolla on pystysuora akseli ja toimii täysin upotettuna veteen. Rodete koostuu kuormalavoista, joita ajaa jakelijalla suoritettu vesi.

Sitä voidaan käyttää vesihyppyissä 20 - 200 metriä korkea ja saavuttaa 90%: n tehokkuus. Tämä on turbiinin tyyppi, jota käytetään useammin maailman suurissa vesivoimalaitoksissa.

Kaplan -turbiini

Kaplan -turbiini. Lähde: Therunnerup [CC BY-SA 3.0 at (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0/at/teko.sisään)]

Se on variantti Francis -turbiinista, ja kuten tämä, sillä on pystysuora akseli, mutta juoksupyörä muodostuu sarjasta orientoivia teriä. Se on korkea painereaktio ja toimii täysin upotettuna veteen.

Kaplan -turbiinia käytetään vesihyppyissä 5 - 20 metriä korkea ja sen tehokkuus voi saavuttaa jopa 95%.

Laturi

Vaihtoehtoinen laite on laite, jolla on kyky muuttaa mekaaninen energia sähköenergiaksi sähkömagneettisella induktiolla. Siten magneettiset navat (induktori) pyöritetään kelan sisällä, jossa on vaihtoehtoisia johtavia materiaaleja (esimerkiksi kupari rullattu makeaksi rautaksi).

Sen toiminta perustuu siihen tosiasiaan, että muuttuvalle magneettikentälle jo jonkin aikaa kohdistettu kuljettaja tuottaa sähköjännitteen.

Edut

Hydraulista energiaa käytetään laajasti, koska sillä on monia positiivisia näkökohtia. Näistä voimme korostaa:

Se on taloudellista

Vaikka vesivoimalaitosten tapauksessa alkuinvestoinnit ovat korkeat, yleensä pitkällä aikavälillä se on halpa energia. Tämä johtuu sen vakaudesta ja alhaisista huoltokustannuksista.

Lisäksi vesiviljelymahdollisuuksien tarjoamat taloudelliset korvaukset, vesiurheilu ja matkailu on lisättävä.

Voi palvella sinua: itse -keskeyttävyys

Se on uusiutuvaa

Vesikykliin perustuva se on uusiutuva ja jatkuva energialähde. Tämä tarkoittaa, että se ei ole kulunut ajoissa toisin kuin fossiilisten polttoaineiden energia.

Sen jatkuvuus riippuu vesisykästä, ei muuteta tietyssä tai maailmanlaajuisesti.

Korkea suorituskyky

Hydraulista energiaa pidetään erittäin tehokkaana ja korkean suorituskyvyn kanssa, joka on välillä 90 - 95%.

Se ei ole saastuttavaa

Tämäntyyppinen energia käyttää luonnollista lähdettä, kuten vettä, eikä myöskään tuota jäte- tai saastuttavia kaasuja. Siksi sen vaikutukset ympäristöön vähenee ja sitä pidetään puhtaan energian muodossa.

Säiliöiden läsnäolo

Tapauksissa, joissa säiliöt on rakennettu vesivoiman energian käyttöön, niillä on sarja lisäetuja:

- Ne sallivat joen virtauksen sääntelyn ja tulvien välttämisen.
- Ne edustavat vesisäiliötä ihmisravinnoksi, kasteluun ja teollisuuskäyttöön.
- Niitä voidaan käyttää virkistysalueina ja vesiurheilun harjoitteluun.

Haitat

Saostumisriippuvuus

Vesisähköisen energiantuotannon rajoitus on sen riippuvuus sademäärästä. Siksi erityisen kuivina vuosina vesihuolto voi vähentyä dramaattisesti ja säiliön taso vähenee.

Kun veden virtaus vähenee, sähkön muodostuminen on alhaisempi. Sillä tavalla, että alueilla, jotka ovat erittäin riippuvaisia ​​vesivoimanergiasta, ongelmia voi tapahtua tarjonnassa.

Joen luonnollisen kulun muutos

Padon rakentaminen joessa muuttaa sen luonnollista kurssia, sen tulvaa, vähentävää järjestelmää (virtauksen väheneminen) ja sedimenttien vetämisprosessi. Siksi vesimuotojen ja eläinten biologian muutokset tuotetaan vesistöjen läheisyydessä.

Toisaalta sedimenttien pidätys padossa muuttaa deltajen muodostumista jokien suuhun ja muuttaa maa -olosuhteita.

Padon rikkoutumisvaara

Joidenkin vesivoiman patojen säilytetyn suuren määrän vesimäärän vuoksi erittely seinämän tai lähialueiden rinteiden hajoaminen voi tuottaa vakavia onnettomuuksia. Esimerkiksi vuonna 1963 rinteessä tapahtuva irrottaminen tapahtui Vajont -padolla (nykyään käytöstä) Italiassa ja aiheutti 2.000 kuollutta.

Sovellukset

Norias ja vesipumput

Veden kineettisen energian ohjaaman pyörän kierto sallii veden kuljettamisen matalasta kaivosta tai kanavasta korkeaan kanavaan tai säiliöön. Samoin pyörän tuottama mekaaninen energia voi käyttää hydraulipumppua.

Yksinkertaisin malli koostuu pyörästä, jossa on terät, joissa on kulhot, jotka keräävät vettä samanaikaisesti, joita virran ajaa. Sitten kiertäessään he pudottavat veden säiliöön tai kanavaan.

Tehtaat

Yli 2000 vuoden ajan kreikkalaiset ja roomalaiset käyttivät hydraulista energiaa myllyjen siirtämiseen viljojen jauhamiseksi. Pyörän käännös aktiivisten vesivirtavaihteiden avulla, jotka kääntävät myllyn kiveä.

Forjas

Toinen muinainen hydrauliseen energiaan perustuva työkapasiteetti on sen käyttö aktivoidakseen Forgen paljeja Herrerían ja Metallurgian työssä.

Hydraulinen murtuma

Kaivostoiminnassa ja öljyssä veden kineettinen energiaa käytetään kallion vähentämiseen, murtumaan ja helpottamaan eri mineraalien uuttamista. Tätä varten käytetään jättimäisiä painevesitykkejä, jotka osuvat substraattiin sen vähentämiseksi.

Tämä on tuhoisa maaperä ja erittäin saastuttava tekniikka vesikursseista.

Voi palvella sinua: Vesihoito

Murskaus

Erittäin kiistanalainen tekniikka, joka saa puomin öljyteollisuudessa Murskaus. Se koostuu öljyä ja kaasua sisältävän äidinkivin huokoisuuden lisäämisestä sen poistumisen helpottamiseksi.

Tämä saavutetaan injektoimalla suuria määriä vettä ja hiekkaa korkeilla paineilla kemiallisten lisäaineiden sarjan vieressä. Tekniikka on kyseenalaistettu sen suurella vedenkulutuksella, saastuttamalla maaperää ja vesiä ja aiheuttavat geologisia muutoksia.

Vesivoimalan kasvit

Yleisin moderni käyttö on keskustaa tuottava sähkö, niin hyvin kutsuttu vesivoimat tai hydrauliset kasvit.

Esimerkkejä hydraulisista energiakasveista

Kolme kurkkua

Kolmen rotkan pato (Kiina). Lähde: Le Grand PortageDerivative -työ: Rehman [CC 2: lla.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by/2.0)]

Las Tres Gulfantas -vesisähkö sijaitsee Hubein maakunnassa Kiinassa Yangtsé -joen kurssilla. Tämä pato alkoi rakentaa vuonna 1994, ja se valmistui vuonna 2010, ja se saavutti alueen, joka oli tulvi yhdellä.045 km² ja asennettu kapasiteetti 22.500 MW (Megawatts).

Kasvi sisältää 34 Francis -turbiinia (32 700 MW: sta ja kaksi 50 MW: stä) vuotuisella sähkövoimatuotannolla 80,8 GWh. Se on rakenteen ja asennetun voiman suhteen maailman suurin vesivoimalaitos.

Kolme kurkkua saalista on onnistunut hallitsemaan joen jaksollisia tulvia, jotka tulivat aiheuttamaan vakavia vahinkoja väestölle. Se takaa myös alueen sähkön tarjonnan.

Sen rakentamisella oli kuitenkin joitain kielteisiä seurauksia, kuten noin 2 miljoonan ihmisen siirtymä. Lisäksi se auttoi kiinalaisen tai Baijin (lipotes Veksillifer) delfiinin sukupuuttoon, joka oli kriittisessä vaarassa.

Itaipú

Itaipú Dam. Lähde: Herr Stahlhoefer [julkinen alue]

Itapu -vesivoimala sijaitsee Brasilian ja Paraguayn välisellä rajalla Paraná -joen aikana. Sen rakentaminen alkoi vuonna 1970 ja päättyi kolmeen vaiheeseen vuosina 1984, 1991 ja 2003.

Padon tulva alue on 1.350 km² ja sen asennettu kapasiteetti on 14.000 MW. Laitos sisältää 20 Francis -turbiinia, joiden kumpikin on 700 MW, ja sen vuotuinen sähköinen energiantuotanto on 94,7 GWh.

Itaipúa pidetään maailman suurimpana vesivoimalaitoksena energiantuotannossa. Sen osuus Brasiliassa kulutetusta sähköstä ja 76% Paraguayssa on 16%.

Negatiivisten vaikutusten suhteen tämä pato vaikutti saarten ekologiaan ja Delta del Río Paranáan.

Simón Bolívar (Guri)

Simón Bolívar -vesivoimalaitos (Gurí, Venezuela). Lähde: Warairapano & Guaicaipuro [CC0]

Simón Bolívar -vesivoimala, joka tunnetaan myös nimellä Guri -pato, sijaitsee Venezuelassa Caroní -joen aikana. Pato alkoi rakentaa vuonna 1957, ensimmäinen vaihe päättyi vuonna 1978, ja se valmistui vuonna 1986.

Guri -padolla on alue, joka on tulvi 4.250 km² ja asennettu kapasiteetti 10.200 MW. Sen kasvi sisältää 21 Francis -turbiinia (10 730 MW: stä, 4: stä 180 MW: stä, 3 400 MW: stä, 3 225 MW: sta ja yksi 340 MW)

Vuotuinen tuotanto on 46 GWh, ja sitä pidetään rakenteen ja asennettuna maailman kolmanneksi suurimpana vesivoimalaitoksena maailmassa. Vesivoimalaitos tarjoaa 80% Venezuelan kuluttamasta sähköstä ja osa myydään Brasilialle.

Tämän vesivoimalaitoksen rakentamisen aikana tulvat suuret venezuelan guayana -ekosysteemit, mikä on alue, jolla on korkea biologinen monimuotoisuus.

Nykyään Venezuelan syvän talouskriisin vuoksi tämän keskuksen tuotantokapasiteetti on vähentynyt merkittävästi.

Viitteet

1.- Hadzich M (2013). Hydraulinen energia, luku 7. PUCP -ryhmän tekninen koulutuskurssi. Ekologiset talot ja hotellitekniikat. Perun pontifinen katolinen yliopisto.
2.- Raabe J (1985). Vesivoima. Hydromekaanisen, hydraulisen ja sähkölaitteen suunnittelu, käyttö ja toiminta. Saksa: n. p.
3.- Sandoval Erazo, Washington. (2018). Luku 6: Vesivoimalaitosten peruskäsitteet.https: // www.Tutkimussarja.Net/julkaisu/326560960_capitulo_6_conceptos_bosicos_de_centrales_hidroelectrica
4.- Stickler CM, Coe MT, MH Cost. Vesivoiman energiantuotannon riippuvuus Amazonin altaan ennusteista paikallisissa ja alueellisissa asteikoissa. Kansallisen tiedeakatemian julkaisut, 110 (23), 9601-9606.
5.- Soria E (S/F). Hydrauliikka. Uusiutuvat energiat kaikille. Iberdrola. 19 p.