Energia elektryczna jest wytwarzana przez różnorodne źródła energii, i różnych rodzajów technologii. Każdy z nas słyszał o paliwach kopalnych, energii jądrowej oraz odnawialnych źródłach energii.Według U.S. Energy Energy Information Administration, w 2020 r: Gaz ziemny stanowił największe źródło produkcji energii, około 40%, węgiel - około 19%, ropa naftowa - 1%, a energia jądrowa, wytwarzająca energię elektryczną z rozszczepienia jądra atomowego, stanowiła 20%. Jeśli chodzi o energię odnawialną, szybko zmienia się ich ich udział w energii elektrycznej w USA. Całkowita ilość energii elektrycznej wytwarzanej przez energii odnawialnej w USA wynosi około 20%.Poniżej przedstawiono podział na rok 2020: Elektrownie wodne wytwarzają około 7,3% energii. elektrownie wiatrowe: 8,4%. Biomasa: 1,4%. Energia słoneczna: 2,3%, oraz energia geotermalna: 0,5%.
Energia odnawialna stała się bardzo gorącym tematem we współczesnym świecie. Codziennie widzimy i słyszymy coraz więcej o energii słonecznej i wiatrowej. Jednak to, o czym się nie mówi, że wraz z rosnącym wykorzystania energii wiatrowej i słonecznej, wiąże się obawy o stabilność sieci. Kiedy pstrykasz włącznikiem światła w swoim domu, robisz to, co zasadniczo prośbę do sieci energetycznej o więcej energii, lub, innymi słowy, żądamy co określa się mianem zwiększonego obciążenia. Ponieważ nie istnieje jeszcze dobry, wydajny i opłacalny sposób i opłacalny sposób magazynowania energii nie został jeszcze opracowany, energia ta musi być generowana natychmiast i przesyłać ją tak, aby można było uzyskać światło!
Równowaga pomiędzy ilością generowanego ładunku, a tym, ile obciążenia jest wymagane przez sieci jest ciągłym procesem równoważenia, która wymaga stabilności i jest niezbędna, aby uniknąć przerw w dostawie prądu. Energia wytwarzana musi być stale równa energii zużywanej. Jeśli chodzi o wytwarzanie energii poprzez wykorzystanie energii wiatrowej lub słonecznej, występują niewiadome, które należy wziąć pod uwagę: Albo słońce jest jasne i świeci, albo nie. Albo masz wiatr, który napędza turbiny, albo nie.
To, co robimy poprzez dodanie tych źródeł energii jest w zasadzie dodawanie coraz większej i coraz większą niestabilność sieci.W tym miejscu pojawia się energia wodna... Elektrownie wodne nie tylko mają możliwość magazynowania paliwa (lub wody!), mają również możliwość reagowania na zmiany w sieci, określane również jako żądania obciążenia (pamiętasz włącznik światła?!) w ciągu ułamków sekundy dzięki systemom regulacyjnym które kontrolują prędkość obrotową turbiny. Dlatego właśnie energetyka wodna jest często nazywana "strażnikiem sieci"! Teraz już wiemy, dlaczego energetyka wodna jest tak ważna.
Ale jak właściwie wytwarzana jest energia wodna? W jaki sposób energia pochodząca z wody zasila światło w Twoim domu?
Cóż... energia jest wytwarzana na tych samych zasadach, które starożytni greccy rolnicy używali do mielenia zboża: płynąca woda obracająca koła lub turbiny. Elektrownie wodne są zawsze znajdują się w pobliżu źródła wody z uwagi na fakt, że woda jest źródłem energii hydroelektrycznej. Wewnątrz elektrowni znajdują się znajdują się różne rodzaje turbin, ale na dziś zajmiemy się turbiną
turbiną znaną jako "turbina Francisa" lub "przyjazna turbina Francisa". lub "przyjazną Francisa".
Przydomek "przyjazny" nadano jej ze względu na to, że jest mniej skomplikowana w sterowaniu,
ma mniej części i mniej zmiennych.
Przejdźmy do rzeczy... Zacznijmy od wyjaśnienia jak potrzebna jest tama: Tama podnosi poziom wody i kontroluje jej przepływ. Różnica wysokości, stworzona przez zaporę, pomiędzy poziomem wody na wlocie i wylocie jest określana jako wysokość podnoszenia.
Z wyjątkiem niezbyt często spotykanej turbiny przekierowującej, która opiera się na naturalnym
przepływu wody, aby wytworzyć ruch, turbiny wodne są często są często budowane na niższych wysokościach. Turbiny Francisa wymagają niskiego i średniego ciśnienia. Oznacza to, że zapora jest mniejsza niż w porównaniu z tamami potrzebnymi do innych turbin.
Woda przepływa przez duże rury,
które są nazywane "penstock", wewnątrz zapory i obraca duże koło zwane turbiną. Przez zastawkę przepływa woda pod wysokim ciśnieniem. Pomiędzy zbiornikiem a zastawką znajduje się znajduje się bramka zwana Bramką Główną lub Bramką Wlotową. Gdy jest ona otwarta, umożliwia przepływ wody
przepływać ze zbiornika do turbiny. Teraz, gdy woda w końcu dotarła do turbiny, przyjrzyjmy się dokładniej, jak jak wygląda turbina Francisa, i jak się obraca: Woda przepływa z króćca do
obudowy ślimaka lub obudowy spiralnej, wlotu w kształcie spirali, który kieruje przepływ wody z rurociągu do bardzo ważnych bramek przejściowych.
Bramki przejściowe to seria bramek otaczających cały wirnik turbiny. Mogą być one sterowane od całkowitego zamknięcia, nie wpuszczając wody do wnętrza turbiny, do pełnego otwarcia, umożliwiającego pełny przepływ wody w turbinie. Gdy woda dostaje się do kanału do kanału, turbina się obraca. Im więcej wody, tym szybciej turbina się obraca. Sposób otwierania i zamykania furtek bramy jest sterowanie za pomocą serwomotorów. Pierścień przesuwny ma linki przymocowane do samych furtek i tarczy środkowej, więc gdy serwomotory poruszają się tam i z powrotem, bramy całkowicie się otwierają i całkowicie zamykają.
Bramki przejściowe to sposób, w jaki regulatory kontrolować prędkość obrotową turbiny! Turbina obraca następnie dołączonym wałem który obraca generator,
w celu wytworzenia energii elektrycznej. Ta energia elektryczna jest następnie przesyłana przez
linie energetyczne aż do Twojego domu i daje światło! Oprócz Friendly Francis, mamy dwa inne rodzaje turbin, Turbina Kaplana i turbina Peltona. Turbina Kaplana ma nie tylko nie tylko wrota, ale także łopatki!Turbina Peltona obraca się na powietrzu, podobnie jak koła greckiego rolnika.
A na zakończenie kilka zabawne fakty na temat elektrowni wodnych: Zapora Trzech Przełomów w Chinach jest obecnie największą hydroelektrownią elektrownią wodną na świecie i największym obiektem produkującym energię elektryczną, jaki kiedykolwiek zbudowano, o mocy 22,5 gigawata!
Aby zbudować zaporę, tak duża ilość wody została przeniesiona i przesunięta, że to przesunięcie ciężaru dosłownie spowalnia ruch obrotowy Ziemi!
Zapora Itaipu jest położona na granicy Brazylii, Paragwaju i Argentyny, a jej zainstalowana moc wytwórcza moc wynosi 14 gigawatów.
Mimo że znajduje się na granicy trzech dzielących się krajów, elektrownia dostarcza energię
tylko do Brazylii i Paragwaju. Zapora Grand Coulee w stanie Waszyngton na rzece Kolumbia
została zbudowana w celu nawadniania oraz do produkcji energii elektrycznej. Jej moc wynosi 6,809 gigawatów, Grand Coulee jest największą elektrownią w Stanach Zjednoczonych.
Teraz, gdy już dobrze znasz wiedzę na temat energii wodnej, podsumujmy to, o czym dziś rozmawialiśmy: Chociaż energia wodna stanowi tylko około 7% źródeł energii w USA, jest niezwykle ważna dla stabilności sieci. Dowiedzieliśmy się, jak działają turbiny Francisa: Woda przepływa przez
wodę przez konewkę wewnątrz zapory, obraca turbinę, wprawiając generator w ruch obrotowy,
przekształcając energię płynącej wody na energię elektryczną. Pozostałe dwa typy turbin to turbiny Kaplana i Peltona. Zapora Trzech Przełomów w Chinach jest największą największa zapora wodna na świecie, o mocy 22,5 gigawata.