Что такое гидроэнергетика и как она работает

Если вы когда-нибудь наблюдали за рекой, текущей с горы, или играли с волнами на пляже, вы чувствовали, что движущаяся вода содержит много энергии. Река может столкнуть вас и ваш каяк вниз по течению, иногда очень быстро, а волны, разбивающиеся о вас на пляже, могут отбросить вас назад или даже опрокинуть.

Существует долгая история использования энергии текущих вод рек для выполнения полезной работы. На протяжении веков люди использовали силу воды для измельчения зерна в муку. В наше время люди используют энергию воды для выработки чистой электроэнергии, которая помогает снабжать энергией здания, фабрики и даже автомобили.

Также читайте: Погода информация факты

Энергия в проточной воде

Энергия в этих движущихся водах исходит от гравитации. В рамках круговорота воды на Земле вода испаряется с поверхности Земли или выделяется растениями. Когда высвобожденный водяной пар переносится на более прохладные и большие высоты, например в горные районы, он конденсируется в облачные капли. Когда эти облачные капельки становятся достаточно большими, они падают с неба в виде осадков либо в виде жидкости (дождь), либо, если достаточно холодно, в виде твердого вещества (снег). Над сушей осадки, как правило, сначала выпадают в высокогорных районах.

Сила тяжести заставляет воду течь. Если вода выпадает в виде дождя, часть ее стекает вниз по естественным каналам и становится рекой. Если вода выпадет в виде снега, она будет медленно таять в воду по мере повышения температуры и следовать теми же путями. Реки, которые образуются, состоят из воды из осадков, берущих начало на больших высотах и ​​стекающих по крутым склонам гор.

Также читайте: Как образуется лава

Преобразование проточной воды в электричество

Гидроэнергетические сооружения улавливают энергию проточной воды с помощью устройства, называемого турбиной. Когда вода стекает по лопастям турбины, вроде гигантской вертушки, они вращаются. Эта вращающаяся турбина соединена с валом, который вращается внутри устройства, называемого генератором, который использует эффект, называемый индукцией, для преобразования энергии вращающегося вала в электричество.

Существует два основных вида гидроэнергетических сооружений. Первый вид называется «русловым» гидроузлом. Эти сооружения состоят из канала для отвода потока воды от реки к турбине. Производство электроэнергии турбиной зависит от времени течения реки. Когда река полна весенней талой воды, это означает, что турбина может производить больше электроэнергии. Позже летом, когда сток реки уменьшается, снижается и выработка электроэнергии турбиной. Эти объекты, как правило, небольшие и простые в строительстве, но возможности контролировать их производительность ограничены.

Второй вид называется «водохранилищем» или «плотиной» ГЭС. Эти сооружения используют плотину для сдерживания течения реки и создания искусственного озера за плотиной. Плотины гидроэлектростанций имеют водозаборы, которые контролируют, сколько воды проходит через проходы внутри плотины. Турбины на дне этих проходов преобразуют текущую воду в электричество.

Также читайте: Почему пальцы на ногах и руках становятся морщинистыми в воде

Для производства электроэнергии оператор плотины выпускает воду из искусственного озера. Эта вода ускоряется, когда падает из водозаборов в верхней части плотины к турбинам в нижней части. Вода, выходящая из турбин, сбрасывается обратно в реку ниже по течению. Эти водохранилищные гидроэлектростанции обычно имеют большие размеры и могут воздействовать на среду обитания рек, но они также могут производить много электроэнергии контролируемым образом.

Будущее гидроэнергетики

Гидроэнергетика зависит от наличия воды в текущих реках. Поскольку изменение климата влияет на круговорот воды, в некоторых регионах может быть меньше осадков и, следовательно, меньше выработки гидроэлектроэнергии.

Кроме того, выработка электроэнергии — не единственное, о чем должны думать операторы плотин, когда решают, сколько воды пропустить. Они должны следить за тем, чтобы за плотиной оставалось немного воды для использования людьми, и пропускать достаточно воды, чтобы сохранить речную среду обитания под плотиной.

Гидроэнергетика также может сыграть роль в сдерживании изменения климата, поскольку она является формой возобновляемой электроэнергии. Гидроэнергетические объекты могут увеличивать и уменьшать производство электроэнергии, чтобы заполнить пробелы в производстве энергии ветра и солнца.

Также читайте: Почему горит свет в лампочке

Добавить комментарий