Водная энергия.

Водная энергия

Понимание круговорота воды важно для понимания гидроэнергетики. Энергия, управляющая круговоротом воды, исходит от лучистой энергии, выделяемой солнцем, которое нагревает воду и заставляет ее испаряться.

1

Гравитационная энергия

Помимо круговорота воды, гидроэнергетика зависит от накопленной гравитационной энергии. Камень на вершине холма содержит потенциальную энергию из-за своего положения. Если какая-то сила толкает камень, он скатывается с холма под действием силы тяжести. Затем потенциальная энергия преобразуется в кинетическую, пока не достигнет подножия холма и не остановится.

Потенциальная энергия

Кинетическая энергия

1

Использование Энергии Воды

Люди использовали силу движущейся воды более 2000 лет. Первые упоминания о водяных мельницах встречаются в греческих, римских и китайских текстах. Они описывали вертикальные водяные колеса в реках и ручьях. Эти традиционные водяные колеса вращались по мере того, как текла река, вращая жернова, которые перемалывали зерна.

В конце 1700-х годов американец по имени Оливер Эванс спроектировал мельницу, которая объединила шестерни, валы и конвейеры. После того, как зерно было измельчено, его можно было транспортировать вокруг мельницы. Изобретение привело к тому, что водяные колеса стали основным источником энергии для лесопилок, текстильных фабрик и кузниц на протяжении всего 19-го века.

В 1826 году французский инженер Жан Виктор Понселе разработал еще более эффективное водяное колесо. Колесо было закрыто, так что вода текла через колесо, а не вокруг него.

1

Первая в мире гидроэлектростанция

В 1880 году компания Grand Rapids Electric Light and Power Company использовала водяную турбину для выработки электроэнергии, достаточной для питания 16 ламп. Вскоре после этого, в 1882 году, на реке Фокс в Эпплтоне, штат Висконсин, начала работать первая в мире гидроэлектростанция. Завод, позже названный Appleton Edison Light Company, был основан производителем бумаги Appleton H. F. Rogers, который был вдохновлен планами Томаса Эдисона по созданию электростанции в Нью-Йорке. Когда вы смотрите на стремительные водопады и реки, вы можете не сразу думать об электричестве, но гидроэлектростанции отвечают за освещение многих наших домов и районов.

Плотина через реку Фокс в Аплтоне, штат Висконсин, на месте первой гидроэлектростанции в мире (1882 г.).

1

Гидроэлектростанции в России

Самой мощной гидроэлектростанцией в России является Саяно- Шушенская ГЭС. Она выробатывает 6400 МВт(мегаватт) энергии.

1

Использование гидроэнергетике по странам

млрд. киловатт/часов

Китай

Канада

Бразилия

Америка

Россия

Япония

Норвегия

Швеция

Индия

Россия производит чуть меньше половины электроэнергии с помощью гидроэнергетики (39%).

Венесуэла

1

Производство электроэнергии в России

В России вырабатыввется 17,61 % энергии с помощью гидроэлектростанций.

1

Так как же мы получаем электричество из воды? Контролируемая проточная вода-это источник энергии, используемый для вращения пропеллерной части, называемой турбиной. Затем турбина вращает металлический вал в электрическом генераторе, который является устройством, производящим электричество.

Идея состоит в том, чтобы построить плотину на большой реке с большим перепадом высоты. Плотина хранит много воды позади себя в водохранилище. У подножия стены дамбы находится водозабор. Гравитация заставляет его проваливаться через напорный водовод внутри дамбы.

В конце напорного трубопровода расположен турбинный винт, который вращается движущейся водой. Вал от турбины идет вверх в генератор, который вырабатывает энергию. К генератору подключены линии электропередач, которые несут электричество в ваш дом . Вода продолжает течь мимо пропеллера через хвостовую часть в реку мимо плотины и выходит с большой силой.

1

Турбо

На гидроэлектростанции гидротурбина преобразует энергию текущей воды в механическую. Гидроэлектрический генератор преобразует эту механическую энергию в электричество. Работа генератора основана на принципах, открытых Фарадеем. Он обнаружил, что когда магнит перемещается мимо проводника (в данном случае витков медной проволоки), он заставляет электричество течь по проводу.

В большом генераторе электромагниты изготавливаются путем циркуляции постоянного электрического тока через петли проволоки, намотанные вокруг штабелей магнитных стальных пластин. Они называются полюсами поля и устанавливаются по периметру Ротора. Ротор прикреплен к валу турбины и вращается с фиксированной скоростью. Когда ротор вращается, он заставляет полюса поля (электромагниты) двигаться мимо проводников, установленных в статоре или стене. Это, в свою очередь, приводит к протеканию электричества и возникновению напряжения на выходных клеммах генератора.

1

Преимущества

• возобновляемая энергия
• чистый источник энергии
• Обычно доступны по мере необходимости
• Водоснабжение и борьба с наводнениями

Гидроэнергетика питается водой, поэтому это чистый источник топлива. Гидроэнергетика не загрязняет воздух, как электростанции, которые сжигают ископаемое топливо, такое как уголь или природный газ.

Гидроэнергетика - это внутренний источник энергии, производимый в России

Гидроэнергетика основана на круговороте воды , который управляется Солнцем, поэтому она является возобновляемым источником энергии.

1

Эффективность электростанций

Еще одним преимуществом является высокая эффективность(кпд) гидроэлектростанций.

Первое в цепи стоит топливо, в нашем случае уголь. Оно обладает химической энергией, которая при сгорании в котле преобразуется в тепловую энергию пара. Ещё тепловую энергию можно назвать потенциальной. Далее потенциальная энергия пара на соплах турбины преобразуется в кинетическую энергию. Кинетическую энергию мы назовем скоростью. Эта кинетическая энергия на выходе из сопел турбины толкает рабочие лопатки и вращает вал турбины. Здесь получается механическая энергия вращения. Вал нашей турбины жестко сцеплен с валом электрического генератора. Вот уже в электрическом генераторе механическая энергия вращения преобразуется в электрическую энергию — электричество.

1

Уголь и гидроэнергетика

35%

95%

Гидроэлектростанция, преобразует около 95 процентов кинетической энергии воды, протекающей через систему, в электричество.

1

Возможное воздействие на окружающую среду

Популяция рыб

Качество и расход воды

Гидроэлектростанция не производит загрязнения воздуха, потому что она не сжигает топливо, но гидроэлектростанция не лишена своих недостатков и влияет на окружающую среду другими способами.

Рыбные популяции могут пострадать, если рыба не может мигрировать вверх по течению мимо плотин на водохранилище или если она не может мигрировать вниз по течению в океан. Проход рыбы вверх по течению может быть облегчен с помощью рыбных лестниц или лифтов, а также путем отлова и транспортировки рыбы вверх по течению на грузовике.

В дополнение к значительной угрозе, которую плотины представляют для популяций рыб и экосистем рек и ручьев, гидроэнергетика может негативно влиять как на сток, так и на качество воды. Более низкие уровни кислорода в воде могут представлять угрозу для жизни животных и растений.

Экосистемы рек и ручьев

14

Прочие недостатки

Засуха

Воздействие на местную окружающую среду и землепользование

На гидроэнергетику могут повлиять засухи. Когда нет воды, гидроэлектростанции не могут производить электричество.

Гидроэлектростанция

15