Jump to content

Հիդրոէներգիա

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
«Երեք կիրճերի» ամբարտակ Չինաստանում։ Հզորությամբ աշխարհի ամենամեծ էլեկտրակայանն է:

Հիդրոէներգիա (հուն․՝ ὕδωρ-ից «ջուր»), ներկայացնում է թափվող կամ արագ հոսող ջրի օգտագործումը էլեկտրաէներգիա արտադրելու կամ մեքենաներ գործարկելու համար: Դա ձեռք է բերվում ջրի աղբյուրի գրավիտացիոն ներուժը կամ կինետիկ էներգիան էներգիայի վերածելու միջոցով[1]։ Հիդրոէներգիան էներգիայի կայուն արտադրության մեթոդ է:

Հին ժամանակներից ջրաղացներից հիդրոէներգիան օգտագործվել է որպես վերականգնվող էներգիայի աղբյուր ոռոգման և մեխանիկական սարքերի շահագործման համար, ինչպիսիք են ջրաղացները, սղոցարանները, տեքստիլ գործարանները, մուրճերը, նավահանգիստների ծորակները, կենցաղային վերելակները և հանքաքարի ջրաղացները: Թափվող ջրից սեղմված օդ արտադրող տրոմպան երբեմն օգտագործվում է հեռավորության վրա այլ մեխանիզմներ սնուցելու համար[1][2]։

Հիդրոէներգետիկան ներկայումս օգտագործվում է հիմնականում էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար, ինչպես նաև կիրառվում է որպես էներգիայի պահպանման համակարգի կես, որը հայտնի է որպես հիդրոկումուլյատոր էլեկտրաէներգիա:

Հիդրոէներգետիկան հանածո վառելիքի գրավիչ այլընտրանք է, քանի որ այն ուղղակիորեն չի արտադրում ածխածնի երկօքսիդ կամ մթնոլորտի այլ աղտոտիչներ և ապահովում է էներգիայի համեմատաբար կայուն աղբյուր: Այնուամենայնիվ, այն ունի տնտեսական, սոցիալական և բնապահպանական թերություններ և պահանջում է բավականաչափ մեծ ջրի աղբյուր, ինչպիսին է գետը կամ բարձրադիր լիճը[3]։ Համաշխարհային բանկի նման միջազգային կազմակերպությունները հիդրոէներգետիկան դիտարկում են որպես տնտեսական զարգացման ցածր ածխածնային միջոց[4]։

Ջրի մխոց Նոնգշուից Վան Չժենի աշխատանքը (1290-1333)
Սենթ Էնթոնի Ֆոլս, ԱՄՆ, հիդրոէներգիան այստեղ օգտագործվել է ալյուրը մանրացնելու համար։
Ուղիղ հոսող ջրով աշխատող հանքաքարի ջրաղաց, տասնիններորդ դարի վերջ:

Հայտնի ապացույցները ցույց են տալիս, որ հիդրոէներգետիկայի հիմքերը սկիզբ են առել հին հունական քաղաքակրթությունից[5]։ Այլ տվյալները ցույց են տալիս, որ ջրի անիվը ինքնուրույն հայտնվել է Չինաստանում մոտավորապես նույն ժամանակահատվածում[5]։ Ջրային անիվների և ջրաղացների գոյության վկայությունները վերաբերում են հին Մերձավոր Արևելքին մ. թ. ա. 4-րդ դարում[6]։ Ավելին, տվյալները ցույց են տալիս հիդրոէներգետիկայի օգտագործումը ոռոգման մեքենաների միջոցով հին քաղաքակրթություններում, ինչպիսիք են Շումերը և Բաբելոնիան[7]։ Հետազոտությունները ցույց են տալիս, որ ջրային անիվը ջրի էներգիայի օգտագործման սկզբնական ձևն էր և շարժվում էր մարդկանց կամ կենդանիների կողմից[7]։

Հռոմեական կայսրությունում ջրաղացները Վիտրուվիոսը նկարագրել է մ․թ․ա․ 1-ին դարում[8]։ Բարբեգալի ջրաղացը, որը գտնվում է ժամանակակից Ֆրանսիայի տարածքում, ուներ 16 ջրային անիվ, որոնք օրական վերամշակում էին մինչև 28 տոննա հացահատիկ[2]։ Հռոմեական ջրային անիվները օգտագործվել են նաև մարմարը սղոցելու համար, օրինակ՝ 3-րդ դարի վերջին Հիերապոլիսի սղոցարանը[9]։ Նման սղոցարաններն ունեին ջրային անիվ, որը շարժում էր երկու կռունկ-միացնող ձողեր՝ երկու սղոց վարելու համար։ Այն նաև հայտնվում է 6-րդ դարի երկու Արևելյան Հռոմեական սղոցարաններում, որոնք պեղվել են համապատասխանաբար Եփեսոսում և Գերասում: Այս հռոմեական ջրաղացների կռունկների մեխանիզմը ջրի անիվի պտտվող շարժումը փոխակերպեց սղոցների գծային շարժման[10]։

Ի սկզբանե ենթադրվում էր, որ Չինաստանում Ջրային մուրճերն ու մեխերը Հան դինաստիայի օրոք (մ. թ. ա. 202- մ. թ. 220) սնուցվում էին ջրային շերեփներով[6]։ Այնուամենայնիվ, որոշ պատմաբաններ ենթադրում էին, որ դրանք սնուցվում են ջրային անիվներով: Դա պայմանավորված է նրանով, որ ենթադրվում էր, որ ջրընդունիչները շարժիչ ուժ չեն ունենա պայթյունի վառարանի փչակները գործարկելու համար[11]։ Շատ տեքստեր նկարագրում են հոնական ջրային անիվը. ամենավաղ տեքստերից են jijiupian-ի բառարանը մ. թ. ա. 40 թվականին, Յան Սյունի տեքստը, որը հայտնի է որպես Fangyan մ. թ. ա. 15-ին, ինչպես նաև Xin Lun-ը, որը գրել է Խուան Թանը մոտ 20 թվականին[12]։ Նաև այս պահին ինժեներ Դու Շին (մոտ 31 տարեկան) ջրի անիվների ուժը կիրառեց չուգունի դարբնոցում գտնվող մխոց-սիլֆոնի վրա[12]։

Հիդրոէներգետիկայի վաղ օգտագործման մեկ այլ օրինակ կարելի է տեսնել արուգիայում՝ ջրամբարից արձակված ջրային ալիքների ուժի օգտագործումը մետաղական հանքաքարերի արդյունահանման ժամանակ: Այս մեթոդը առաջին անգամ օգտագործվել է Ուելսի Դոլաուկոտի ոսկու հանքերում 75 թվականից ի վեր: Մեթոդը հետագայում զարգացավ Իսպանիայում այնպիսի հանքերում, ինչպիսին է Լաս Մեդուլասը: Արուգիի մեթոդը լայնորեն օգտագործվել է նաև Բրիտանիայում միջնադարում և հետագա ժամանակաշրջաններում կապարի և անագի հանքաքարերի արդյունահանման համար: Այն հետագայում վերածվեց հիդրավլիկ հանքարդյունաբերության 19-րդ դարում Կալիֆոռնիայի ոսկու տենդի ժամանակ[13]։

Իսլամական կայսրությունը զբաղեցնում էր մեծ տարածաշրջան, հիմնականում Ասիայում և Աֆրիկայում, ինչպես նաև հարակից այլ տարածքներում[14]։ Իսլամի ոսկե դարաշրջանում և Արաբական գյուղատնտեսական հեղափոխության ժամանակաշրջանում (VIII-XIII դարեր) հիդրոէներգետիկան լայնորեն օգտագործվել և զարգացել է: Մակընթացային էներգիայի վաղ օգտագործումը առաջացել է հիդրավլիկ գործարանների խոշոր համալիրների հետ միասին[15]։ Տարածաշրջանում օգտագործվել են ջրով աշխատող արդյունաբերական ջրաղացների լայն տեսականի, ներառյալ վալալի, հացահատիկի, թուղթի, սղոցարանի, նավի, դակիչի, պողպատի, շաքարի և մակընթացային ջրաղացներ: 11-րդ դարում իսլամական կայսրության յուրաքանչյուր նահանգում՝ Ալ-Անդալուսից և Հյուսիսային Աֆրիկայից մինչև Մերձավոր Արևելք և Կենտրոնական Ասիա, գործում էին այս արդյունաբերական ձեռնարկությունները[16]։ Մահմեդական ինժեներները նաև օգտագործում էին ջրային տուրբիններ՝ փոխանցումատուփեր կիրառելով ջրաղացներում և ջրի վերացնող մեքենաներում: Նրանք նաև առաջինն էին, որ ամբարտակները օգտագործեցին որպես ջրի էներգիայի աղբյուր, որն օգտագործվում էր ջրաղացների և ջրի բարձրացնող մեքենաների լրացուցիչ էներգիա ապահովելու համար[17]:

Բացի այդ, Մահմեդական մեխանիկական ինժեներ Ալ-Ջազարին (1136-1206) իր «Հանճարեղ մեխանիկական սարքերի գիտելիքների գիրքը» գրքում նկարագրել է 50 սարքերի ձևավորում: Այս սարքերից շատերը սնուցվում էին ջրով, այդ թվում՝ ժամացույց, գինու մատակարար և գետերից կամ լողավազաններից ջուր բարձրացնող հինգ սարք, որոնցից երեքը սնուցվում էին կենդանիների կողմից, իսկ մեկը կարող էր սնուցվել կենդանիների կամ ջրի կողմից: Բացի այդ, դրանք ներառում էին անսահման ժապավեն՝ կցված սափորներով, ջրհորի կռունկով և մխոցային փականներով փոխադարձ սարք[18]։

Բենուա Ֆուրներոն, ֆրանսիացի ինժեներ, ով մշակել է առաջին հիդրոտուրբինը։

19-րդ դարում ֆրանսիացի ինժեներ Բենուա Ֆուրներոնը մշակեց առաջին հիդրոտուրբինը։ Այս սարքն իրականացվել է Նիագարայի ջրվեժի առևտրային գործարանում 1895 թվականին և գործում է մինչ օրս[7]։ 20-րդ դարի սկզբին անգլիացի ինժեներ Ուիլյամ Արմսթրոնգը կառուցեց և շահագործեց առաջին մասնավոր էլեկտրակայանը, որը գտնվում էր Նորթումբերլենդի (Անգլիա) Քրագսայդում գտնվող իր տանը[7]։ 1753 թվականին ֆրանսիացի ինժեներ Բեռնար Ֆորեստ դե Բելիդորը հրատարակեց իր «Հիդրավլիկ ճարտարապետություն» գիրքը, որը նկարագրում էր ուղղահայաց և հորիզոնական առանցքներով հիդրավլիկ մեքենաներ[19]։

Արդյունաբերական հեղափոխության աճող պահանջարկը նույնպես կխթանի զարգացումը[20]։ Մեծ Բրիտանիայում արդյունաբերական հեղափոխության սկզբում ջուրը էներգիայի հիմնական աղբյուրն էր նոր գյուտերի համար, ինչպիսին է Ռիչարդ Արքրայթի ջրային շրջանակը[21]։ Չնայած ջրի էներգիան իր տեղը զիջեց գոլորշու ուժին շատ խոշոր գործարաններում և ֆաբրիկաներում, այն դեռ օգտագործվում էր 18-րդ և 19-րդ դարերում շատ ավելի փոքր գործողությունների համար, ինչպիսիք են փոքր պայթյունի վառարաններում (օրինակ՝ Դիֆի վառարան) և ջրաղացներում, ինչպիսիք են Սենտ Էնթոնիի ջրվեժի մոտ կառուցվածները, որոնք օգտագործում են 15 մ Միսիսիպիի բարձրության տարբերությունը[21]։

Տեխնիկական առաջընթացը բաց ջրային անիվը վերածել է փակ տուրբինի կամ ջրային շարժիչի: 1848 թվականին բրիտանա-ամերիկացի ինժեներ Ջեյմս Ֆրենսիսը, Lowell's Locks and Canals-ի գլխավոր ինժեները, կատարելագործեց այս կառույցները և ստեղծեց 90 ՕԳԳ տուրբինը %[22]։ Նա կիրառեց գիտական սկզբունքներն ու փորձարկման մեթոդները տուրբինների նախագծման խնդրի վերաբերյալ: Նրա մաթեմատիկական և գրաֆիկական հաշվարկման մեթոդները հնարավորություն են տվել վստահորեն նախագծել բարձր արդյունավետությամբ տուրբիններ, որոնք ճշգրտորեն համապատասխանում են օբյեկտի հոսքի հատուկ պայմաններին: Ֆրենսիսի հիդրոտուրբինը դեռ օգտագործվում է։ 1870-ականներին, հիմնվելով Կալիֆոռնիայի հանքարդյունաբերության մեջ օգտագործման վրա, Լեսթեր Ալան Փելթոնը մշակեց բարձր արդյունավետությամբ իմպուլսային տուրբին Պելթոնի անիվով, որն օգտագործում էր հիդրոէներգիա Սիեռա Նեվադայում բնորոշ բարձր ճնշումից:

Հաշվարկելով առկա հզորություն

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Հիդրոէներգետիկ ռեսուրսը կարելի է գնահատել տնօրինվող հզորությամբ: Հզորությունը կախված է հիդրավլիկ ճնշումից և ծավալային հոսքից: Ջրի ճնշումը մեկ միավորի քաշի (կամ զանգվածի միավորի) էներգիան է[23]։ Ստատիկ ճնշումը համաչափ է այն բարձրությունների տարբերությանը, որի վրա ջուրն ընկնում է: Դինամիկ ջրի ճնշումը կապված է շարժվող ջրի արագության հետ: Ջրի յուրաքանչյուր միավոր կարող է կատարել իր քաշին հավասար աշխատանք, որը բազմապատկվում է գլխով:

Թափվող ջրի հզորությունը կարելի է հաշվարկել՝ ելնելով ջրի հոսքից և խտությունից, անկման բարձրությունից և ինքնահոսով տեղական արագացումից.

որտեղ
  • (աշխատանքային ծախս)` օգտակար ելքային հզորություն (վտ):
  • («էտա»)` Տուրբինի ՕԳԳ (չափազուրկ ծավալ)։
  • ` զանգվածային ծախս (վայրկյանում կիլոգրամներով)։
  • («ռո»)` ջրի խտությունը (կիլոգրամով մեկ խորանարդ մետրի համար)։
  • ` ծավալային ծախս (վայրկյանում խորանարդ մետրով)։
  • ` ինքնահոս արագացում (վայրկյանում մետրերով)։
  • («Դելտա h»)` բարձրության տարբերությունը ելքի և մուտքի միջև (մետրերով):

Օրինակ, տուրբինի ելքային հզորությունը 85% արդյունավետությամբ, 80 խորանարդ մետր վայրկյանում և 145 մետր ճնշմամբ, 97 մեգավատ է․

Հիդրոէլեկտրակայանների օպերատորները համեմատում են արտադրված ընդհանուր էլեկտրաէներգիան տուրբինով անցնող ջրի տեսական պոտենցիալ էներգիայի հետ՝ արդյունավետությունը հաշվարկելու համար: Արդյունավետության հաշվարկման ընթացակարգերն ու սահմանումները տրվում են փորձարկման կոդերում, ինչպիսիք են ASME PTC 18 և IEC 60041: Տուրբինների դաշտային փորձարկումներն օգտագործվում են արտադրողի արդյունավետության երաշխիքը ստուգելու համար: Հիդրոտուրբինի արդյունավետության մանրամասն հաշվարկը հաշվի է առնում ճնշման կորուստը հիդրավլիկ ջրանցքում կամ ջրատարում հոսքի շփման պատճառով, հոսքի պատճառով ստորին բիֆի մակարդակի բարձրացումը, կայանի գտնվելու վայրը և տարբեր ծանրության, օդի ջերմաստիճանի և բարոմետրիկ ճնշման ազդեցությունը, ջրի խտությունը շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանում և առջևի և հետևի ծոցերի հարաբերական բարձրությունները: Ճշգրիտ հաշվարկների համար անհրաժեշտ է հաշվի առնել կլորացման պատճառով սխալները և հաստատունների նշանակալի թվանշանների քանակը:

Որոշ հիդրոէներգետիկ համակարգեր, ինչպիսիք են ջրային անիվները, կարող են էներգիա ստանալ ջրի հոսքից ՝ առանց պարտադիր փոխելու դրա բարձրությունը: Այս դեպքում տնօրինվող հզորությունը հոսող ջրի կինետիկ էներգիան է։ Ավելորդ արտանետվող ջրային անիվները կարող են արդյունավետորեն գրավել էներգիայի երկու տեսակները[24]։ Հոսքի ընթացքը կարող է շատ տարբեր լինել սեզոնից սեզոն: Հիդրոէլեկտրակայանի զարգացումը պահանջում է հոսքի գրառումների վերլուծություն, որոնք երբեմն տևում են տասնամյակներ, հուսալի տարեկան էներգիայի մատակարարումը գնահատելու համար: Ամբարտակները և ջրամբարները ապահովում են էներգիայի ավելի հուսալի աղբյուր՝ հարթեցնելով ջրի հոսքի սեզոնային փոփոխությունները: Այնուամենայնիվ, ջրամբարները զգալի ազդեցություն ունեն շրջակա միջավայրի վրա, ինչպես նաև գետի բնական հոսքի փոփոխությունը։ Ամբարտակի կառուցվածքըպետք է հաշվի առնի ամենավատ դեպքը՝ «հավանական առավելագույն ջրհեղեղը», որը կարելի է ակնկալել տեղում. ջրհեղեղը հաճախ միացված է ամբարտակի շուրջ ջրհեղեղի հոսքերը ուղղորդելու համար: Հիդրոավազանի համակարգչային մոդելը և տեղումների և ձյան տեղումների գրառումները օգտագործվում են առավելագույն ջրհեղեղը կանխատեսելու համար:

Թերություններ և սահմանափակումներ

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Բացահայտվել են հիդրոէներգետիկայի որոշ թերություններ։ Հիդրոէլեկտրակայանի մոտ ապրող մարդիկ շարժվում են շինարարության ընթացքում կամ երբ ջրամբարի ափերը դառնում են անկայուն[7]։ Մեկ այլ հավանական թերություն այն է, որ մշակութային կամ կրոնական վայրերը կարող են արգելափակել շինարարությունը[7]։

Ամբարտակները և ջրամբարները կարող են լուրջ բացասական ազդեցություն ունենալ գետի էկոհամակարգերի վրա, ինչպիսիք են որոշ կենդանիների հոսանքն ի վեր տեղաշարժը կանխելը, հոսանքն ի վար թափվող ջուրը սառեցնելն ու թթվայնացնելը և մասնիկների նստվածքի պատճառով սննդանյութերը կորցնելը[25]։ Գետի ողողատները կազմում են գետի դելտաներ, իսկ ամբարտակները թույլ չեն տալիս վերականգնել այն, ինչ կորել է էրոզիայի արդյունքում[26][27]։ Խոշոր և խորը ամբարտակներն ու ջրամբարները ծածկում են մեծ տարածքներ, ինչը հանգեցնում է ջերմոցային գազերի արտանետումների ջրի տակ փչացող բուսականությունից: Բացի այդ, պարզվել է, որ հիդրոէներգիան, չնայած ավելի ցածր մակարդակի վրա, քան վերականգնվող էներգիայի մյուս աղբյուրները, արտադրում է մեթան, որը ջերմոցային գազ է, մեթանը կարող է օգտագործվել նաև որպես ջերմոցային գազ: Դա տեղի է ունենում այն ժամանակ, երբ օրգանական նյութերը կուտակվում են ջրամբարի հատակին՝ ջրի դեօքսիգենացիայի պատճառով, որն առաջացնում է անաէրոբ մարսողություն[28]։ Բացի այդ, ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ ամբարտակների և ջրամբարների կառուցումը կարող է հանգեցնել որոշ ջրային տեսակների կենսամիջավայրի կորստի[7]։

Ամբարտակների ճեղքումները կարող են աղետալի հետևանքներ ունենալ, ներառյալ մարդկային կորուստները, գույքի կորուստը և հողի աղտոտումը:

Հիդրոէներգետիկայի սխեման, որն օգտագործում է ջրի ուժը, այն հոսում է Բրեկոն-Բիկոնս (Ուելս) լեռներից 2017
Շիշի-օդոսին, որը շարժվում է թափվող ջրով, խախտում է ճապոնական պարտեզի լռությունը, բամբուկե ճոճանակի քարի վրա հարվածելու ձայնով:

Մեխանիկական հզորություն

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ջրաղացը օգտագործում է հիդրոէներգիան ջրային անիվի կամ ջրային տուրբինի միջոցով՝ մեխանիկական գործընթացը վերահսկելու համար, ինչպիսիք են ֆրեզավորումը (հղկումը), գլորումը կամ ջախջախումը: Նման գործընթացներն անհրաժեշտ են շատ նյութական ապրանքների արտադրության մեջ, ներառյալ ալյուրը, փայտանյութը, թուղթը, տեքստիլը և շատ մետաղական արտադրանք: Այս ջրաղացները կարող են ներառել սղոցարաններ, թղթի գործարաններ, տեքստիլ գործարաններ, ջարդիչ ջրաղացներ, շարժակազմի ջրաղացներ, կորզանելու ջրաղացներ:

Ջրաղացները դասակարգելու հիմնական եղանակներից մեկը անիվի դիրքի որոշումն է (ուղղահայաց կամ հորիզոնական), մեկը սնուցվում է ուղղահայաց ջրային անիվով փոխանցման մեխանիզմի միջոցով, իսկ մյուսը հագեցած է հորիզոնական ջրային անիվով: Առաջին տեսակը կարող է հետագայում առանձնացվել՝ կախված նրանից, թե որտեղ է ջուրը հարվածում անիվի թիակներին, ջրային անիվի ջրաղացներին հրաձգություն, փոխհրաձգություն, դոշիկներ և սկիպիդար (հետևի կրակոց կամ հակադարձ կրակոց): Ջրաղացները դասակարգելու մեկ այլ եղանակ՝ ըստ դրանց գտնվելու վայրի կարևոր հատկության. մակընթացային ջրաղացներն օգտագործում են մակընթացության շարժումը[29]։

Ջրի առատ ճնշումը կարող է օգտագործվել սեղմված օդը ուղղակիորեն առանց շարժվող մասերի արտադրելու համար: Այս կառույցներում ընկնող ջրի սյունը միտումնավոր խառնվում է օդային փուչիկների հետ, որոնք առաջանում են տուրբուլենտության կամ բարձր մակարդակի մուտքի ճնշման Վենտուրի ռեդուկտորի միջոցով: Սա թույլ է տալիս նրան ընկնել լիսեռի մեջ բարձր տանիքով ստորգետնյա պալատի մեջ, որտեղ այժմ սեղմված օդը բաժանվում է ջրից և թակարդում: Ընկղմվող ջրի սյունի բարձրությունը պահպանում է օդի սեղմումը պալատի վերին մասում, մինչդեռ խցիկում ջրի մակարդակից ցածր ընկղմված ելքը թույլ է տալիս ջուրը հետ հոսել դեպի մակերես ավելի ցածր մակարդակի վրա, քան մուտքի անցքը: Սա նշանակում է, որ ջրի սյունը կարող է ավելի բարձր լինել, քան մուտքային սյունը: Խցիկի տանիքում առանձին ելքը ապահովում է սեղմված օդը: Այս սկզբունքի վրա հիմնված կառույցը կառուցվել է Մոնրեալ գետի վրա՝ Ռագեդ Շուտսում, Կոբալտի մոտ 1910 թվականին և ապահովել է մոտակա 5000 ձիաուժ հզորությամբ հանքեր[30]։

Էլեկտրաէներգիա

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Հիդրոէներգիան հիդրոէներգետիկայի ամենամեծ կիրառությունն է։ Հիդրոէներգետիկան արտադրում է համաշխարհային էլեկտրաէներգիայի մոտ 15%-ը և ապահովում է ավելի քան 35 երկրների ընդհանուր էլեկտրամատակարարման առնվազն 50%-ը[31]։

Հիդրոէլեկտրաէներգիայի արտադրությունը սկսվում է կամ տեղանքի բարձրության պատճառով առկա ջրի պոտենցիալ էներգիան կամ շարժվող ջրի կինետիկ էներգիան էլեկտրական էներգիայի վերածելով[28]։

Հիդրոէլեկտրակայանները տարբերվում են էներգիայի հավաքման եղանակով: Մի տեսակ ներառում է ամբարտակ և ջրամբար: Ջրամբարի ջուրը հասանելի է ըստ պահանջի էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար՝ անցնելով ամբարտակը ջրամբարին միացնող ջրանցքներով: Ջուրը պտտեցնում է տուրբինը, որը միացված է էլեկտրաէներգիա արտադրող գեներատորին[28]։

Բոլոր նախագծերն էլ սահմանափակումներ ունեն: Օրինակ, ամբարտակի կառուցումը կարող է անհանգստություն առաջացնել մոտակա տարածքների բնակիչների համար: Ամբարտակն ու ջրամբարները զբաղեցնում են համեմատաբար մեծ տարածք, որին կարող են դիմակայել մոտակա բնակավայրերը[32]։ Բացի այդ, ջրամբարները կարող են լուրջ հետևանքներ ունենալ շրջակա միջավայրի վրա, օրինակ՝ վնաս հասցնել հոսանքն ի վար բնակավայրերին[28]։ Մյուս կողմից, ալիքային նախագծի սահմանափակումը էլեկտրաէներգիայի արտադրության արդյունավետության նվազումն է, քանի որ գործընթացը կախված է գետի սեզոնային հոսքի արագությունից: Սա նշանակում է, որ անձրևային սեզոնը մեծացնում է էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը չոր սեզոնի համեմատ[33]։

Հիդրոէլեկտրակայանների չափը կարող է տատանվել փոքր կայաններից, որոնք կոչվում են միկրո ՀԷԿ-եր, մինչև մեծ կայաններ, որոնք այդ էներգիան մատակարարում են ամբողջ երկրին: 2019 թվականի դրությամբ աշխարհի հինգ խոշորագույն էլեկտրակայանները սովորական հիդրոէլեկտրակայաններ են՝ ամբարտակներով[34]։

Հիդրոէլեկտրակայանը կարող է օգտագործվել նաև էներգիան որպես պոտենցիալ էներգիա պահելու համար երկու տանկերի միջև տարբեր բարձրությունների վրա՝ օգտագործելով հիդրոէլեկտրակայաններ: Ջուրը մղվում է ջրամբարներ ցածր պահանջարկի ժամանակահատվածներում, որպեսզի արտադրվի, երբ պահանջարկը բարձր է կամ համակարգի արտադրությունը ցածր է[35]։

Հիդրոէներգետիկայի միջոցով էլեկտրաէներգիայի արտադրության այլ ձևեր ներառում են մակընթացային գեներատորներ, որոնք օգտագործում են օվկիանոսներից, գետերից և արհեստական ջրանցքների համակարգերից արտադրված մակընթացային էներգիան էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար[28]։

Անձրևը կոչվում է «բնության էներգիայի վերջին չօգտագործված աղբյուրներից մեկը»: Երբ անձրև է գալիս, միլիարդավոր լիտր ջուր կարող է թափվել, որը ճիշտ օգտագործման դեպքում ունի հսկայական էլեկտրական ներուժ[36]։ Հետազոտություններ են իրականացվում անձրևից էներգիա ստանալու տարբեր մեթոդների վերաբերյալ, օրինակ՝ օգտագործելով անձրևի կաթիլների ազդեցության էներգիան: Այս ուսումնասիրությունները շատ վաղ փուլում են, որտեղ փորձարկվում, նախատիպավորվում և ստեղծվում են նոր և զարգացող տեխնոլոգիաներ: Նման ուժը կոչվում էր անձրևի ուժ[37][38]։ Դա անելու մեթոդներից մեկը հիբրիդային արևային վահանակների օգտագործումն է, որոնք կոչվում են «բոլոր եղանակային արևային վահանակներ», որոնք կարող են էլեկտրաէներգիա առաջացնել ինչպես արևից, այնպես էլ անձրևից[39]։

Ըստ կենդանաբան և ծդասախոս Լուիս Վիլազոնի, «2008 թվակաի ֆրանսիական ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ դուք կարող եք օգտագործել պիեզոէլեկտրական սարքեր, որոնք էներգիա են առաջացնում շարժվելիս, անձրևի կաթիլից 12 միլիվատ արդյունահանելու համարշ։ Դուք կարող եք օգտագործել պիեզոէլեկտրական սարքեր, որոնք էներգիա են առաջացնում, երբ շարժվում եք»: Մեկ տարվա ընթացքում դա կկազմի 0,001 կՎտժ-ից պակաս մեկ քառակուսի մետրի համար, ինչը բավարար է հեռավոր սենսորը սնուցելու համար»: Վիլազոնն առաջարկել է, որ լավագույն կիրառումը կլինի անձրևից ջուր հավաքելը և դրա օգտագործումը տուրբինը քշելու համար՝ տարեկան 3 կՎտժ էներգիայի ենթադրյալ արտադրությամբ 185 մ2 տանիքի համարծ[40]։ Մեքսիկայի տեխնոլոգիական համալսարանի երեք ուսանողների կողմից ստեղծված միկրոտուրբինի վրա հիմնված համակարգը օգտագործվել է էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար: Pluvia համակարգը «օգտագործում է անձրևաջրերի հոսքը տների տանիքների ջրատարներից՝ գլանաձև պատյանում միկրոտուրբինը պտտելու համար: Այս տուրբինի արտադրած էլեկտրաէներգիան օգտագործվում է 12 վոլտ մարտկոցներ լիցքավորելու համար[41]։

«Անձրևի էներգիա» տերմինը վերաբերում է նաև հիդրոէներգետիկ համակարգերին, որոնք ներառում են անձրևի որսման գործընթացը[36][40]։

Ծանոթագրություններ

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]
  1. 1,0 1,1 Egré, Dominique (2002). «The diversity of hydropower projects». Energy Policy. 30 (14): 1225–1230. doi:10.1016/S0301-4215(02)00083-6. Արխիվացված օրիգինալից 2012 թ․ դեկտեմբերի 18-ին.
  2. 2,0 2,1 Hill, Donald (2013). A History of Engineering in Classical and Medieval Times. Routledge. էջեր 163–164. ISBN 9781317761570. Արխիվացված է Սեպտեմբեր 24, 2023 Wayback Machine-ի միջոցով: «Источник». Արխիվացված է օրիգինալից 2021 թ․ ապրիլի 27-ին. Վերցված է 2022 թ․ հունիսի 5-ին. {{cite web}}: Unknown parameter |deadlink= ignored (|url-status= suggested) (օգնություն)
  3. Bartle, Alison (2002). «Hydropower potential and development activities». Energy Policy. 30 (14): 1231–1239. doi:10.1016/S0301-4215(02)00084-8.
  4. Howard Schneider (2013 թ․ մայիսի 8). «World Bank turns to hydropower to square development with climate change». The Washington Post. Արխիվացված է օրիգինալից 2013 թ․ հուլիսի 22-ին. Վերցված է 2013 թ․ մայիսի 9-ին.
  5. 5,0 5,1 Munoz-Hernandez, German Ardul; Mansoor, Sa'ad Petrous; Jones, Dewi Ieuan (2013). Modelling and Controlling Hydropower Plants. London: Springer London. ISBN 978-1-4471-2291-3. Արխիվացված է Ապրիլ 16, 2021 Wayback Machine-ի միջոցով: «Источник». Արխիվացված է օրիգինալից 2021 թ․ ապրիլի 16-ին. Վերցված է 2022 թ․ հունիսի 5-ին. {{cite web}}: Unknown parameter |deadlink= ignored (|url-status= suggested) (օգնություն)
  6. 6,0 6,1 Reynolds, Terry S. (1983). Stronger than a Hundred Men: A History of the Vertical Water Wheel. Baltimore: Johns Hopkins University Press. ISBN 0-8018-7248-0.
  7. 7,0 7,1 7,2 7,3 7,4 7,5 7,6 Breeze, Paul (2018). Hydropower. Cambridge, Massachusetts: Academic Press. ISBN 978-0-12-812906-7. Արխիվացված է Հունիս 3, 2022 Wayback Machine-ի միջոցով: «Источник». Արխիվացված է օրիգինալից 2022 թ․ հունիսի 3-ին. Վերցված է 2022 թ․ հունիսի 5-ին. {{cite web}}: Unknown parameter |deadlink= ignored (|url-status= suggested) (օգնություն)
  8. Oleson, John Peter (1984 թ․ հունիսի 30). Greek and Roman mechanical water-lifting devices: the history of a technology. ISBN 90-277-1693-5.
  9. Greene, Kevin (1990). «Perspectives on Roman technology». Oxford Journal of Archaeology. 9 (2): 209–219. doi:10.1111/j.1468-0092.1990.tb00223.x. Արխիվացված օրիգինալից 2022 թ․ հունիսի 3-ին.
  10. Magnusson, Roberta J. (2002). Water Technology in the Middle Ages: Cities, Monasteries, and Waterworks after the Roman Empire. ISBN 978-0801866265.
  11. Lucas, Adam (2006). Wind, Water, Work: Ancient and Medieval Milling Technology. Leiden: Brill. էջ 55.
  12. 12,0 12,1 Needham, Joseph (1986). Science and Civilisation in China, Volume 4: Physics and Physical Technology, Part 2, Mechanical Engineering. Taipei: Cambridge University Press. էջ 370. ISBN 0-521-05803-1.
  13. Nakamura, Tyler, K. (2018). «Remains of the 19th Century: Deep storage of contaminated hydraulic mining sediment along the Lower Yuba River, California». Elem Sci Anth. 6 (1): 70. doi:10.1525/elementa.333.{{cite journal}}: CS1 սպաս․ բազմաթիվ անուններ: authors list (link)
  14. Hoyland, Robert G. (2015). In God's Path: The Arab Conquests and the Creation of an Islamic Empire. Oxford: Oxford University Press. ISBN 9780199916368.
  15. al-Hassan, Ahmad Y. (1976). «Taqī-al-Dīn and Arabic Mechanical Engineering. With the Sublime Methods of Spiritual Machines. An Arabic Manuscript of the Sixteenth Century». Institute for the History of Arabic Science, University of Aleppo: 34–35.
  16. Lucas, Adam Robert (2005). «Indsutrial Milling in the Ancient and Medieval Worlds: A Survey of the Evidence for an Industrial Revolution in Medieval Europe». Technology and Culture. 46 (1): 1–30. doi:10.1353/tech.2005.0026. JSTOR 40060793.{{cite journal}}: CS1 սպաս․ url-status (link)
  17. al-Hassan, Ahmad Y. «Transfer Of Islamic Technology To The West, Part II: Transmission Of Islamic Engineering». History of Science and Technology in Islam. Արխիվացված է օրիգինալից 2008 թ․ փետրվարի 18-ին.
  18. Jones, Reginald Victor (1974). «The Book of Knowledge of Ingenious Mechanical Devices by Ibn al-Razzaz Al-Jazari (translated and annotated by Donald R Hill)». Physics Bulletin. 25 (10): 474. doi:10.1088/0031-9112/25/10/040. Արխիվացված օրիգինալից 2022 թ․ մայիսի 31-ին.
  19. «History of Hydropower». US Department of Energy. Արխիվացված է օրիգինալից 2010 թ․ հունվարի 26-ին.
  20. «Hydroelectric Power». Water Encyclopedia. Արխիվացված օրիգինալից 2010 թ․ փետրվարի 11-ին. Վերցված է 2022 թ․ հունիսի 5-ին.
  21. 21,0 21,1 Perkin, Harold James (1969). The Origins of Modern English Society, 1780-1880. London: Routledge & Kegan Paul PLC. ISBN 9780710045676.
  22. Lewis, B J (2014). «Major historical developments in the design of water wheels and Francis hydroturbines». Iop Conference Series: Earth and Environmental Science. IOP. 22 (1): 5–7. Bibcode:2014E&ES...22a2020L. doi:10.1088/1755-1315/22/1/012020.
  23. «Hydraulic head». Energy Education. 2021 թ․ սեպտեմբերի 27. Արխիվացված օրիգինալից 2022 թ․ հունիսի 5-ին. Վերցված է 2021 թ․ նոյեմբերի 8-ին. «Overall, hydraulic head is a way to represent the energy of energy of stored a fluid - in this case water - per unit weight..»
  24. Sahdev, S. K. Basic Electrical Engineering. Pearson Education India. էջ 418. ISBN 978-93-325-7679-7.
  25. «How Dams Damage Rivers». American Rivers (ամերիկյան անգլերեն). Արխիվացված օրիգինալից 2021 թ․ նոյեմբերի 25-ին. Վերցված է 2021 թ․ նոյեմբերի 25-ին.
  26. «As World's Deltas Sink, Rising Seas Are Far from Only Culprit». Yale E360 (ամերիկյան անգլերեն). Արխիվացված օրիգինալից 2021 թ․ նոյեմբերի 23-ին. Վերցված է 2021 թ․ նոյեմբերի 25-ին.
  27. «Why the World's Rivers Are Losing Sediment and Why It Matters». Yale E360 (ամերիկյան անգլերեն). Արխիվացված օրիգինալից 2021 թ․ նոյեմբերի 25-ին. Վերցված է 2021 թ․ նոյեմբերի 25-ին.
  28. 28,0 28,1 28,2 28,3 28,4 Breeze, Paul (2019). Power Generation Technologies (3rd ed.). Oxford: Newnes. էջ 116. ISBN 978-0081026311.
  29. Maaß, Anna-Lisa; Schüttrumpf, Holger (2019). «Elevated floodplains and net channel incision as a result of the construction and removal of water mills». Geografiska Annaler: Series A, Physical Geography. 101 (2): 157–176. doi:10.1080/04353676.2019.1574209. S2CID 133795380.
  30. Maynard, Frank (1910 թ․ նոյեմբեր). «Five thousand horsepower from air bubbles». Popular Mechanics. Արխիվացված օրիգինալից 2017 թ․ մարտի 26-ին. Վերցված է 2022 թ․ հունիսի 5-ին.
  31. Kaygusuz, Kamil (2016). «Hydropower as clean and renewable energy source for electricity production». Journal of Engineering Research and Applied Science. 5 (1): 359–369. Արխիվացված օրիգինալից 2022 թ․ հունիսի 3-ին.
  32. Towler, Brian Francis (2014). «Chapter 10 - Hydroelectricity». The Future of Energy. Cambridge, Massachusetts: Academic Press. էջեր 215–235. ISBN 9780128010655.
  33. Førsund, Finn R. (2014). «Pumped-storage hydroelectricity». Hydropower Economics. Boston, Massachusetts: Springer. էջեր 183–206. ISBN 978-1-4899-7519-5.
  34. Davis, Scott (2003). Microhydro: Clean Power from Water. Gabriola Island, British Columbia: New Society Publishers. ISBN 9780865714847.
  35. «Pumped Storage Hydropower is Superior to Regular Dams» (ամերիկյան անգլերեն). 2022 թ․ մայիսի 17. Վերցված է 2022 թ․ մայիսի 27-ին.
  36. 36,0 36,1 Nazarli, Amina (2018 թ․ հունիսի 16). «'If you can make energy from wind, why not from rain?'». The Irish Times. Արխիվացված է օրիգինալից 2021 թ․ հուլիսի 17-ին. Վերցված է 2021 թ․ հուլիսի 18-ին.
  37. Carrington, Damian (2018 թ․ մարտի 13). «Rain or shine: new solar cell captures energy from raindrops». The Guardian. Արխիվացված է օրիգինալից 2022 թ․ հունիսի 3-ին. Վերցված է 2021 թ․ հուլիսի 18-ին.
  38. Fingas, Jon (2020 թ․ փետրվարի 9). «Rain may soon be an effective source of renewable energy». Engadget. Արխիվացված է օրիգինալից 2022 թ․ հունիսի 3-ին. Վերցված է 2021 թ․ հուլիսի 18-ին.
  39. Nichols, Megan (2018 թ․ մայիսի 21). «Scientists design new solar cells to capture energy from rain». EuroScientist. Արխիվացված օրիգինալից 2022 թ․ ապրիլի 9-ին. Վերցված է 2021 թ․ հուլիսի 19-ին.
  40. 40,0 40,1 Villazon, Luis. «Is it possible to harness the power of falling rain?». BBC Science Focus. Արխիվացված օրիգինալից 2022 թ․ ապրիլի 9-ին. Վերցված է 2021 թ․ հուլիսի 19-ին.
  41. Coxworth, Ben (2014 թ․ մարտի 26). «Rainwater used to generate electricity». New Atlas. Արխիվացված է օրիգինալից 2022 թ․ հունիսի 3-ին. Վերցված է 2021 թ․ հուլիսի 19-ին.

Արտաքին հղումներ

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]