energie hidraulică este capacitatea apei de a produce muncă sub formă de mișcare, lumină și căldură pe baza potențialului și a energiei sale cinetice. De asemenea, este considerată o energie regenerabilă curată și performantă.
Această energie este determinată de debit, de denivelările dintre punctele de pe sol prin care se mișcă apa și forța de greutate. A fost folosit de oameni din cele mai vechi timpuri pentru a îndeplini diferite sarcini.
Una dintre primele utilizări care a fost dată energiei hidraulice a fost alimentarea morilor de apă care au profitat de forța curentului. În acest fel, prin intermediul uneltelor, pietrele de moară puteau fi mutate pentru a treia grâul..
În prezent, aplicația sa cea mai relevantă este generarea de energie electrică prin centrale hidraulice sau hidrocentrale. Aceste instalații constau practic dintr-un baraj și un sistem de turbine și alternatoare..
Apa se acumulează în baraj între două niveluri ale canalului (denivelări geodezice), generând energie potențială gravitațională. Ulterior, curentul apei (energia cinetică) activează turbine care transmit energia alternatoarelor pentru a produce energie electrică.
Printre avantajele energiei hidraulice se numără faptul că este regenerabilă și nepoluantă, spre deosebire de alte surse de energie. Pe de altă parte, este extrem de eficient, cu o performanță cuprinsă între 90 și 95%..
Impactul centralelor hidroelectrice asupra mediului este asociat cu variația temperaturii și modificarea fizică a cursului apei. La fel, se produc uleiuri și grăsimi uzate care sunt filtrate din mașini.
Principalul său dezavantaj este modificarea fizică pe care o provoacă din cauza inundațiilor de suprafețe mari de teren și cursul natural și fluxul râurilor sunt modificate..
Cea mai mare centrală hidroelectrică din lume este The Three Cheges, situată în China, pe râul Yangtze. Celelalte două importante sunt cele din Itaipú la granița dintre Brazilia și Paraguay și hidrocentrala Simón Bolívar sau Guri din Venezuela.
Indice articol
Sursa de energie hidraulică este apa și este considerată energie regenerabilă atâta timp cât ciclul apei nu este modificat. De asemenea, poate produce muncă fără a genera deșeuri solide sau gaze poluante și, prin urmare, este considerată o energie curată.
Eficiența energetică se referă la relația dintre cantitatea de energie care se obține într-un proces și energia necesară pentru a investi în acesta. În cazul energiei hidraulice, se obține o performanță între 90 și 95% în funcție de viteza apei și de sistemul de turbină utilizat..
Fundația energiei hidraulice se află în energia solară, topografia terenului și gravitația pământului. În ciclul apei, energia solară provoacă evaporarea și apoi apa se condensează și precipită pe pământ..
Ca o consecință a terenului neuniform și a forței de gravitație, la suprafața pământului apar curenți de apă de suprafață. În acest fel, energia solară se transformă în energie cinetică datorită mișcării apei prin acțiunea combinată a denivelărilor și a gravitației..
Mai târziu, energia cinetică a apei poate fi transformată în energie mecanică capabilă să lucreze. De exemplu, se pot deplasa lame care transmit mișcarea către un sistem de angrenaje care poate acționa diferite dispozitive..
Mărimea energiei hidraulice este dată de denivelările dintre două puncte date ale canalului și debitul acestuia. Cu cât este mai mare denivelarea terenului, cu atât este mai mare potențialul și energia cinetică a apei, precum și capacitatea acesteia de a genera muncă..
În acest sens, energia potențială este cea care se acumulează într-un corp de apă și este legată de înălțimea sa față de sol. Pe de altă parte, energia cinetică este cea eliberată de apă în mișcarea sa de cădere în funcție de topografie și gravitație..
Energia cinetică generată de căderea apei poate fi utilizată pentru a produce energie electrică. Acest lucru se realizează prin construirea de baraje unde apa se acumulează și este reținută la diferite niveluri de înălțime..
Astfel, energia potențială a apei este direct proporțională cu diferența de nivel dintre un punct și altul și atunci când apa cade se transformă în energie cinetică. Ulterior, apa trece printr-un sistem de lame rotative și generează energie cinetică de rotație.
Mișcarea de rotație permite sisteme de angrenaje în mișcare care pot activa sisteme mecanice, cum ar fi morile, roțile sau alternatoarele. În cazul particular al generării de energie hidroelectrică, sistemul necesită un sistem de turbină și un alternator pentru a genera electricitate..
Turbina constă dintr-o axă orizontală sau verticală cu un sistem de lame care prin forța apei fac ca axa să se rotească.
Există trei tipuri de bază de turbine hidraulice:
Este o turbină cu impulsuri de înaltă presiune cu o axă orizontală care funcționează fără a fi complet scufundată. Rotorul are o serie de palete concave (palete sau dinți) care sunt acționate de jeturi de apă.
Cu cât mai multe jeturi de apă se ciocnesc cu turbina, cu atât va genera mai multă energie. Acest tip de turbină este utilizat pentru cascade de la 25 la 200 de metri înălțime și atinge o eficiență de până la 90%.
Este o turbină de reacție cu presiune medie cu ax vertical și funcționează complet scufundată în apă. Rotorul este format din lame care sunt antrenate de apa condusă printr-un distribuitor.
Poate fi folosit în cascade de la 20 la 200 de metri înălțime și atinge un randament de 90%. Acesta este tipul de turbină cel mai frecvent utilizat în centralele hidroelectrice mari din lume..
Este o variantă a turbinei Francis și, ca și aceasta, are o axă verticală, dar rotorul este alcătuit dintr-o serie de pale reglabile. Are o reacție de înaltă presiune și funcționează total scufundat în apă.
Turbina Kaplan este utilizată în cascade de la 5 la 20 de metri înălțime și eficiența sa poate ajunge până la 95%.
Alternatorul este un dispozitiv care are capacitatea de a transforma energia mecanică în energie electrică prin inducție electromagnetică. Astfel, poli magnetici (inductori) sunt rotiți într-o bobină cu poli alternanți de material conductor (de exemplu, cupru înfășurat în fier moale).
Funcționarea sa se bazează pe faptul că un conductor supus pentru un anumit timp unui câmp magnetic variabil generează o tensiune electrică.
Puterea hidraulică este utilizată pe scară largă, deoarece are multe aspecte pozitive. Printre acestea putem evidenția:
Deși în cazul centralelor hidroelectrice investiția inițială este mare, în termeni generali pe termen lung este energie ieftină. Acest lucru se datorează stabilității sale și costului redus de întreținere..
În plus, ar trebui adăugată compensația economică oferită de rezervoare cu posibilități de acvacultură, sporturi nautice și turism..
Fiind bazat pe ciclul apei, este o sursă regenerabilă și continuă de energie. Aceasta implică faptul că nu este epuizată în timp, spre deosebire de energia din combustibilii fosili..
Cu toate acestea, continuitatea sa depinde de faptul că ciclul apei nu este modificat într-o anumită regiune sau la nivel global..
Energia hidraulică este considerată foarte eficientă și cu o performanță ridicată între 90 și 95%.
Acest tip de energie folosește o sursă naturală precum apa și, de asemenea, nu produce deșeuri sau gaze poluante. Prin urmare, impactul său asupra mediului este redus și este considerat o formă de energie curată..
În cazurile în care rezervoarele sunt construite pentru utilizarea energiei hidroelectrice, acestea prezintă o serie de beneficii suplimentare:
- Acestea permit reglarea debitului râului și evitarea inundațiilor.
- Ele reprezintă un rezervor de apă pentru consumul uman, irigații și utilizare industrială..
- Pot fi folosite ca zone de recreere și pentru practicarea sporturilor nautice.
O limitare a generării de energie hidroelectrică este dependența de regimul de precipitații. Prin urmare, în anii deosebit de uscați, alimentarea cu apă poate scădea drastic și nivelul rezervorului este redus..
Când debitul de apă este redus, generarea de energie electrică este mai mică. În așa fel încât în regiunile care depind în mare măsură de furnizarea energiei hidroelectrice pot apărea probleme..
Construcția unui baraj într-un râu își modifică cursul natural, regimul de inundații, diminuarea (scăderea debitului) și procesul de tragere a sedimentelor. Prin urmare, se produc modificări în biologia plantelor și animalelor acvatice sau situate în vecinătatea corpului de apă..
Pe de altă parte, reținerea sedimentelor în baraj modifică formarea de delte la gura râurilor și modifică condițiile solului..
Datorită volumului mare de apă stocată în unele baraje hidroelectrice, o rupere a zidului de susținere sau a versanților din apropiere poate provoca accidente grave. De exemplu, în cursul anului 1963, panta barajului Vajont (acum în uz) a avut loc în Italia și a provocat 2.000 de decese..
Rotația unei roți acționată de energia cinetică a apei permite ca apa să fie extrasă dintr-un puț sau canal superficial într-un canal sau rezervor ridicat. În mod similar, energia mecanică generată de roată poate acționa o pompă hidraulică..
Cel mai simplu model constă dintr-o roată cu lame cu boluri care colectează apa în același timp cu care sunt propulsate de curent. Apoi, în rotația lor, lasă apa într-un rezervor sau canal..
De mai bine de 2000 de ani, grecii și romanii au folosit energia hidraulică pentru a muta fabricile pentru a măcina cerealele. Întoarcerea roții antrenate de curentul de apă activează angrenajele care rotesc piatra de moară.
O altă aplicație străveche a lucrabilității bazate pe puterea hidraulică este utilizarea sa pentru a activa burduful de forjare în lucrările de fierărie și metalurgie..
În minerit și petrol, energia cinetică a apei este utilizată pentru a eroda roca, a o fractura și a facilita extracția diferitelor minerale. Pentru aceasta, se folosesc tunuri gigantice de apă sub presiune care lovesc substratul până când acesta se erodează..
Aceasta este o tehnică distructivă pentru sol și foarte poluantă a cursurilor de apă..
O tehnică foarte controversată care câștigă avânt în industria petrolieră este fracking. Acesta constă în creșterea porozității rocii de bază care conține petrol și gaze pentru a facilita îndepărtarea acesteia..
Acest lucru se realizează prin injectarea unor cantități mari de apă și nisip la presiuni ridicate împreună cu o serie de aditivi chimici. Tehnica a fost pusă la îndoială datorită consumului ridicat de apă, contaminând solurile și apelor și provocând modificări geologice..
Cea mai obișnuită utilizare modernă este de a utiliza centrale electrice, așa-numitele centrale hidroelectrice sau centrale hidraulice.
Centrala hidroelectrica Three Gorges este situata in provincia Hubei din China, pe cursul raului Yangtze. Construcția acestui baraj a început în 1994 și a fost finalizată în 2010, ajungând la o suprafață inundată de 1.045 km² și o capacitate instalată de 22.500 MW (megavati).
Fabrica include 34 de turbine Francis (32 de 700 MW și două de 50 MW) cu o producție anuală de energie electrică de 80,8 GWh. Este cea mai mare centrală hidroelectrică din lume în ceea ce privește structura și puterea instalată.
Barajul celor trei chei a reușit să controleze inundațiile periodice ale râului care au ajuns să provoace daune grave populației. De asemenea, garantează alimentarea cu energie electrică a regiunii.
Cu toate acestea, construcția sa a avut unele consecințe negative, cum ar fi strămutarea a aproximativ 2 milioane de oameni. În plus, a contribuit la dispariția delfinului de râu chinez (Lipotes vexillifer) pe cale de dispariție..
Centrala hidroelectrică Itaipú este situată la granița dintre Brazilia și Paraguay, pe cursul râului Paraná. Construcția sa a început în 1970 și s-a încheiat în trei etape în 1984, 1991 și 2003..
Zona inundată a barajului este de 1.350 km² și are o capacitate instalată de 14.000 MW. Centrala include 20 de turbine Francis de 700 MW fiecare și are o producție anuală de energie electrică de 94,7 GWh.
Itaipu este considerată cea mai mare centrală hidroelectrică din lume în ceea ce privește producția de energie. Contribuie cu 16% din energia electrică consumată în Brazilia și 76% în Paraguay..
În ceea ce privește impactul său negativ, acest baraj a afectat ecologia insulelor și a deltei râului Paraná..
Centrala hidroelectrică Simón Bolívar, cunoscută și sub numele de barajul Guri, este situată în Venezuela pe cursul râului Caroní. Construcția barajului a început în 1957, o primă etapă a fost finalizată în 1978 și a fost finalizată în 1986.
Barajul Guri are o suprafață inundată de 4.250 km² și o putere instalată de 10.200 MW. Fabrica sa include 21 de turbine Francis (10 de 730 MW, 4 de 180 MW, 3 de 400 MW, 3 de 225 MW și una de 340 MW)
Producția anuală este de 46 GWh și este considerată a treia cea mai mare centrală hidroelectrică din lume în ceea ce privește structura și puterea instalată. Centrala hidroelectrică furnizează 80% din energia electrică pe care Venezuela o consumă și o parte este vândută Braziliei.
În timpul construcției acestei centrale hidroelectrice, au fost inundate zone întinse de ecosisteme din Guyana Venezuela, o regiune cu biodiversitate ridicată..
Astăzi, din cauza crizei economice profunde din Venezuela, capacitatea de producție a acestei fabrici a fost redusă semnificativ..
1.- Hadzich M (2013). Energia hidraulică, capitolul 7. Curs de pregătire tehnică pentru grupul PUCP. Tehnologii pentru case și hoteluri ecologice. Pontifică Universitate Catolică din Peru.
2.- Raabe J (1985). Energia hidro. Proiectarea, utilizarea și funcționarea echipamentelor hidromecanice, hidraulice și electrice. Germania: N. p.
3.- Sandoval Erazo, Washington. (2018). Capitolul 6: Concepte de bază ale centralelor hidroelectrice. Http://www.researchgate.net/publication/326560960_Capitulo_6_Conceptos_Basicos_de_Centrales_Hidroelectricas
4.- Stickler CM, Coe MT, Costa MH, Nepstad DC, McGrath DG, Dias LCP, Rodrigues HO și Soares-Filho BS (2013). Dependența de producere a energiei hidroenergetice de pădurile din bazinul Amazonului la scară locală și regională. Lucrările Academiei Naționale de Științe, 110 (23), 9601-9606.
5.- Soria E (s / f). Hidraulică. Energii regenerabile pentru toți. IBERDROLA. 19 p.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.