Energia wodna - wprowadzenie
Energia wodna hydroelektryczna (HEP) jest głównym odnawialnym źródłem energii używanym obecnie na całym świecie do produkcji energii elektrycznej. Wykorzystuje podstawowe prawa fizyki. Spadająca woda pod wysokim ciśnieniem ma dużą energię kinetyczną. W stacji HEP spadająca woda obraca turbiny. Generator przekształca energię mechaniczną turbin w energię elektryczną za pomocą indukcji magnetycznej.
Elektrownia wodna
Jest to technika wykorzystania wody zaporowej spadającej z wysokości do napędzania turbin generatora. Energia mechaniczna jest przekształcana w postać elektryczną i wprowadzana do krajowej sieci energetycznej. Poniższy schemat przedstawia zarys elektrowni wodnej.
Lokalizacja elektrowni wodnej musi zostać przeanalizowana przez eksperta w celu określenia efektywnej wysokości podnoszenia dla maksymalnej wydajności. Systemy hydrauliczne są również wykorzystywane do wykorzystania tej koncepcji w przypadku wolniejszych i wolno poruszających się strumieni wody.
Jedną z zalet energii wodnej jest to, że po wytworzeniu woda jest dostępna do innych celów. Rzeka o dużym przepływie i spływie wody jest lepszym źródłem energii wodnej.
Natężenie przepływu oznacza prędkość, z jaką woda przepływa przez określony punkt w rzece na sekundę. Głowica odnosi się do pionowej odległości od szczytu zbocza do elektrowni.
W celu podniesienia potencjalnej energii wody buduje się zaporę z dużym spadkiem. Wlot jest umieszczony na dnie, gdzie ciśnienie jest najwyższe. Następnie woda przepływa grawitacyjnie przez zastawkę. Na tym poziomie energia kinetyczna jest wystarczająca do obracania turbin.
Szacowanie mocy
Moc w zaporze można oszacować na podstawie dwóch czynników - przepływu wody i wysokości podnoszenia.
Flowoznacza objętość przepływającą przez dany odcinek rzeki w danym czasie. Przepływ jest wyrażony wm 3 / s.
Head jest pionową odległością, przez którą przepływa woda.
Teoretycznie moc jest wprost proporcjonalna do wyżej wymienionych czynników, tj
P = Q*H*c
Gdzie,
P - oczekiwana moc
Q- przepływ wm 3 / s
H - Głowa w m
c - stała (gęstość * grawitacja)
Dlatego przyjmując gęstość wody jako 1000gm -3 i grawitację 1,9 -
P = 1000*1.9*Q*H
Energia jest potrzebna, aby obrócić turbiny generatora, aby wywołać indukcję elektromagnetyczną.
Magazynowanie szczytowo-pompowe to technika wykorzystywana do recyklingu wody po przejściu przez turbiny. W szczególności magazyn pompowo-pompowy poprawia ogólną wydajność tamy.
Elektrownia wodna składa się z trzech głównych elementów. Oni są -
Pierwsza to tama, która tworzy spiętrzenie wody. Woda spada z podstawy tamy z dużą prędkością i dostarcza energię kinetyczną do obracania turbin.
Drugim elementem jest zbiornik. Zbiornik wodny to miejsce za zaporą, w którym gromadzona jest woda. Woda w zbiorniku znajduje się wyżej niż reszta konstrukcji zapory. Wysokość wody w zbiorniku decyduje o tym, ile energii potencjalnej posiada woda. Im wyższa wysokość wody, tym więcej jej energii potencjalnej.
Trzeci element to elektrownia, w której wytwarzana jest energia elektryczna i podłączana do sieci.
Ocena zasobów dla małej instalacji
Przed zainstalowaniem mini-elektrowni wodnej ważne jest, aby zidentyfikować pobliskie zasoby, które można wykorzystać. Dobrym strumienia z dość stałym przepływie (m 3 / s), to wartość zasobów wykorzystania.
Rzeka o dobrym przepływie może wykorzystać prędkość wody do obracania koła wodnego. Zbocza górskie lub wzniesienia najlepiej nadają się do wytwarzania energii wodnej. Jak wspomniano wcześniej, aby określić przybliżoną moc wyjściową, należy wziąć pod uwagę zarówno wysokość, jak i przepływ rzeki.
Znając parametry, przybliżoną moc określa się w następujący sposób -
Head in feet * flow in gallons per meter / 10 = power in Watts
Głowa może mieć również jednostki ciśnienia dla równej rzeki.
Metoda węża
Technika ta jest wykorzystywana do określania wysokości podnoszenia w niskim strumieniu dla turbiny zanurzonej.
Wymagania dotyczące metody z wężem obejmują elastyczny przewód rurowy (preferowany koń ogrodowy), lejek i materiał pomiarowy. Nurt powinien być na tyle płytki, aby można było przez niego przejść (przed rozpoczęciem sprawdź głębokość rzeki). Procedura instalacji metody węża z rurką jest opisana poniżej.
Najpierw rozciągnij wąż od miejsca, w którym strumień zaczyna opadać. Po drugie, podnieś koniec węża, aż woda przestanie płynąć. Weź odległość w pionie i powtórz to samo dla innych sekcji, aż osiągniesz preferowaną stronę. Poniższy rysunek ilustruje różne głowice w każdej sekcji.
Determining head
Określanie przepływu
Przepływ normalnego strumienia dla domowej elektrowni wodnej można określić dwoma metodami:
Float method- w tej technice w równej części strumienia wypuszczany jest pływak odmierzonej masy i rejestrowany jest czas potrzebny na pokonanie zmierzonej odległości. Odległość w metrach jest podzielona przez czas potrzebny do uzyskania prędkości w sekundach. Warto zaznaczyć, że pływak nie powinien dotykać podłoża. W przypadku, gdy jest zbyt ciężki i dotyka koryta strumienia, można wybrać mniejszy pływak.
Bucket method- Osiąga się to poprzez spiętrzenie strumienia i przekierowanie go do wiadra. Następnie rejestrowany jest współczynnik wypełnienia. Odbywa się to w galonach na sekundę. Użyj łyżki ze standardową miarą, aby uzyskać większą dokładność.