Com a font d’energia renovable més gran, l’energia hidroelèctrica representa el 22% de l’electricitat mundial i genera més energia que altres fonts renovables com sistemes d’energia solar , vent, fonts geotèrmiques.
Són les segones centrals de generació d’energia després de les centrals de combustible. La central hidroelèctrica està construïda per produir energia elèctrica per a càrregues bàsiques o màximes i, en alguns casos, transporta les dues càrregues.
Aquestes centrals elèctriques proporcionen electricitat fiable a causa de l’àmplia varietat de característiques com la capacitat de seguiment de càrrega, subministrament de càrrega màxima, operació més ràpida des de l’inici, etc.
Funcionament de la central hidroelèctrica
L’energia hidràulica es genera a partir de l’aigua que flueix dels rius o d’algunes construccions artificials en les quals es disposa o s’emmagatzema aigua. Les centrals hidroelèctriques comprenen l’embassament amb una presa, un dipòsit, una turbina, generador , i línies de transmissió.
Una presa es construeix prop d’un llac o d’un gran riu per emmagatzemar aigua en un embassament. La presa reté l’aigua i augmenta la pressió de l’aigua al nivell inferior. Es construeix a altures més altes per augmentar el cabal.
funcionament de la central hidroelèctrica
L’aigua dels embassaments es transporta a través de barrancs que són enormes túnels per transportar aigua. En aquestes plantes, la caiguda d’aigua s’utilitza per fer girar l’eix del motor.
Quan s’alimenta aigua des del dipòsit a través dels túnels de les pales de la turbina, la turbina comença a girar en la direcció de la força de l’aigua. Com que aquesta turbina està acoblada a l’eix de l’alternador, energia elèctrica és produït per l'alternador.
Aquí l'energia cinètica de l'aigua que flueix es converteix en electricitat que es transmet a les subestacions mitjançant línies de transmissió, tal com es mostra a la figura anterior.
La quantitat d'electricitat depèn de dos factors
1. Cap d’aigua
2. Taxa de flux d'aigua de descàrrega de l'aigua
El cap d’aigua indica la distància entre la superfície de l’aigua i la superfície de la turbina i depèn de l’aigua disponible al dipòsit i de la mida del dipòsit. Si el cap és més, l’aigua d’una alçada més gran cau amb més força, provocant un augment de la rotació de la turbina.
Això es tradueix en més resultats en més generació d'energia. De la mateixa manera, si la taxa d’abocament de l’aigua és més gran, es genera una elevada potència, ja que la quantitat d’aigua que cau és més gran i la taxa d’aigua depèn de les capacitats dels rius, com ara una aigua enorme o més aigua que flueix en rius més grans.
Parts / Components de la central hidroelèctrica
La construcció de centrals hidroelèctriques necessita un cost inicial elevat per construir una presa, embassaments i centrals elèctriques. Però un cop iniciada es necessiten menys despeses de manteniment en comparació amb les centrals de combustible.
A continuació es descriuen algunes de les parts o components principals de les centrals hidràuliques.
Presa :
Presa
Són les estructures construïdes als rius per aturar el flux d’aigua i emmagatzemar l’aigua al dipòsit. La presa recull i emmagatzema l’aigua en èpoques de pluges i permet un funcionament continu de la planta fins i tot durant l’estiu. Puja el cap de l’aigua de manera que l’altura de l’aigua que cau augmenta.
Portes d’entrada o control :
S’utilitzen per alliberar o aturar l’aigua de la presa. L’aigua del dipòsit s’allibera a través d’aquestes portes fins a la turbina. L’aigua obté energies potencials i cinètiques mentre flueix per les portes de control.
Penstock :
Penstocks
Ajuda a augmentar la velocitat de l’aigua a un ritme més elevat per impulsar turbines. Es tracta de tubs llargs que transporten l’aigua des de l’embassament fins a la casa de la turbina.
Turbines d'aigua:
turbina d’aigua
L'energia potencial i cinètica de l'aigua del dipòsit alimentat amb la hidro turbina es converteix en moviment de rotació. Quan l’aigua colpeja les pales de la turbina, aquesta comença a girar en la direcció de la força neta de l’aigua.
Els diferents tipus de turbines inclouen les turbines de roda Kaplan, Francis i Pelton. La turbina Francis és la turbina més comuna que s’utilitza en diverses centrals hidràuliques. El tipus de turbina depèn del cabal o de la quantitat d’aigua i de la capacitat de generació d’energia elèctrica.
Generadors:
També s’anomenen alternadors on l’eix del rotor s’acobla amb l’eix de la turbina. Per tant, mentre la turbina gira, provoca gireu el generador eix. Aquesta rotació genera l'energia elèctrica que es transmet a les subestacions mitjançant línies de transmissió.
Tipus de plantes hidroelèctriques
Les centrals hidroelèctriques es classifiquen en tres tipus bàsics segons el seu funcionament. Aquests mètodes generadors són plantes d’emmagatzematge i bombes d’excavació i s’expliquen breument a continuació.
Centrals hidràuliques Run-of-River
També s’anomena tipus de planta de diversió. En això, una part de l’aigua es desvia cap als canals des del riu. És possible que aquest tipus de plantes no necessitin una presa per emmagatzemar aigua. El disseny i l’aspecte d’aquestes plantes són diferents de les centrals hidroelèctriques convencionals. S'utilitzen per subministrar l'energia a la càrrega base.
Execució de la central hidràulica del riu
Aquestes plantes utilitzen un petit estany d’aigua anomenat Forebay per satisfer les càrregues immediates durant menys períodes. Forebay regula el flux d’aigua cap a la turbina, de manera que la potència neta generada també varia. Redueix la necessitat de construir grans dipòsits per a capçals elevats o onades d'aigua, de manera que es redueix el cost inicial en comparació amb les plantes d'emmagatzematge.
Centrals hidràuliques d'emmagatzematge
Aquest és el tipus d’hidroelèctrica més comú que requereix una presa per emmagatzemar l’aigua al dipòsit. La presa facilita l’augment del cap i la velocitat de l’aigua.
Les penstocks transporten aigua des de la presa fins a la turbina, de manera que l'energia generada depèn del subministrament d'aigua del dipòsit. S’utilitzen tant com a base com a plantes de màxima càrrega. La potència neta generada és més que el funcionament de les plantes fluvials.
Plantes d'emmagatzematge amb bombes
En aquest cas, la disposició reversible de la bomba-turbina i la disposició de barres intercanvia l’aigua entre el capçal (dipòsit superior) i els dipòsits de cua. En el cas de poca electricitat, les màquines hidràuliques bomben aigua de demanda fins a la bassa de la cua fins a la bassa del cap. Això es fa mitjançant la utilització de l'energia que es genera a partir de centrals de combustible.
Planta d'emmagatzematge amb bombes
Durant les hores punta o les càrregues, l’aigua s’allibera de nou des de l’estany cap a l’estany de la cua a través de penstocks. L’eficiència energètica d’aquestes plantes varia del 70 al 80%. A causa de la càrrega màxima de subministrament d'energia a un cost baix, els ingressos augmenten.
Avantatges de les centrals hidroelèctriques
• Baix cost operatiu : Un cop construïda la presa, es produeix electricitat a un ritme constant perquè no es necessita combustible.
• Sense contaminació: una planta d’energia hidroelèctrica no produeix residus nocius ni gasos d’efecte hivernacle, de manera que la contaminació de l’atmosfera és menor en comparació amb les plantes tèrmiques i nuclears.
• Potència econòmica : l'energia es genera amb energia renovable, de manera que no es requereix cap cost de combustible durant la seva generació. Això fa que el baix cost de l’electricitat en comparació amb els preus de caminades dels combustibles fòssils.
• Emmagatzematge d'aigua: La construcció d’aquestes plantes també facilita l’aigua amb fins de reg i redueix les inundacions i les sequeres emmagatzemant l’aigua. Això és molt útil perquè supera el malbaratament innecessari d’aigua.
Espero que tingueu una clara comprensió dels coneixements bàsics sobre l'energia hidroelèctrica i el seu funcionament. A més, si teniu cap pregunta sobre projectes elèctrics i electrònics, escriviu els vostres suggeriments i comentaris sobre aquest article a la secció de comentaris següent. I responeu a aquesta pregunta si us interessa: segons la capacitat de classificació de les centrals hidràuliques?
Crèdits fotogràfics:
Dam on River per wikimedia
Penstocks per wikimedia
Construcció de turbines d 'aigua per snowyhydro
Plantes de riu per wikimedia
Planta d'emmagatzematge amb bombes per IVA inclòs
