Elektrownie wodne to jedne z wielu składowych globalnego systemu energetycznego. Zapewniają odnawialne i stosunkowo tanie źródło energii. Zrozumienie, jak energia wody przekształca się w energię elektryczną, pozwala lepiej docenić znaczenie tych instalacji oraz sposób, w jaki przyczyniają się one do zrównoważonego rozwoju.
Przeczytaj również: System fotowoltaiczny na dachu domu
Energia wody – działanie
Elektrownie wodne bazują na zjawisku przekształcania energii kinetycznej (ruchu) i potencjalnej (wysokości) wody w energię mechaniczną, a następnie w energię elektryczną. Co więcej, proces ten jest możliwy dzięki zastosowaniu turbin wodnych i generatorów, które są sercem każdej elektrowni wodnej. Jak do tego dochodzi?
Woda zbiera się i magazynuje w w zbiorniku (zazwyczaj za pomocą tamy). To umożliwia kontrolowanie przepływu wody i jej odpowiednie ukierunkowanie. Następnie wodę tę kieruje się przez kanały doprowadzające do turbin. Siła wody obraca łopatki turbiny i w ten sposób zmienia energię potencjalną w kinetyczną. Obracająca się turbina napędza generator, który zamienia energię mechaniczną w energię elektryczną. Natomiast wyprodukowana energia elektryczna jest przekształcana przez transformatory na odpowiednie napięcie i przesyłana do sieci elektroenergetycznej.
Workdei poszukuje pracowników dla zagranicznych firm m. in. do budowy elektrowni wodnych. Sprawdź: Oferty pracy w Europie
Kluczowe elementy systemu
Tama
Tama jest konstrukcją, która służy do gromadzenia i kontrolowania przepływu wody. Budowa tamy pozwala na stworzenie zbiornika wodnego, który można wykorzystywać do regulowania przepływu wody przez turbinę. Tama pełni także funkcję ochrony przeciwpowodziowej. Ponadto, można ją wykorzystywać do celów rekreacyjnych, takich jak wędkarstwo czy żeglarstwo.
Turbina
Turbina to urządzenie, które przekształca energię kinetyczną wody w energię mechaniczną. W elektrowniach wodnych najczęściej stosuje się turbiny reakcyjne (np. turbina Kaplana, turbina Francisa) lub turbiny akcyjne (np. turbina Peltona). Wybór odpowiedniego typu turbiny zależy od charakterystyki przepływu wody i wysokości spadu. Jednakże, najczęściej stosowaną jest turbina Francisa. Pracuje ona efektywnie przy średnich spadach i dużych przepływach wody. Z kolei jej konstrukcja pozwala na płynną regulację prędkości obrotowej.
Generator
Generator to kluczowy komponent elektrowni wodnej, który zamienia energię mechaniczną na energię elektryczną. Działa na zasadzie indukcji elektromagnetycznej, w której obracający się wirnik (napędzany przez turbinę) wytwarza pole magnetyczne, generując prąd elektryczny w uzwojeniu stojana.
Transformator
Transformator służy do przekształcania napięcia wyprodukowanego przez generator na wyższe napięcie, które jest odpowiednie do przesyłu na większe odległości przez sieci energetyczne. Wyższe napięcie zmniejsza straty przesyłowe i zwiększa efektywność przesyłu energii.
Krok po kroku – jak energia wody zmienia się w prąd?
Podstawowym krokiem w działaniu elektrowni wodnej jest gromadzenie wody w zbiorniku za pomocą tamy. Gromadzenie wody w wyższej pozycji pozwala na wykorzystanie różnicy wysokości (spadku) do wygenerowania energii potencjalnej. Woda zgromadzona w zbiorniku jest kierowana do rury doprowadzającej, zwanej także „penstockiem”. Przepływ wody przez rurę powoduje wzrost ciśnienia, a to zwiększa energię kinetyczną wody. Następnie woda przepływa przez turbinę, obracając jej łopatki. Obracająca się turbina napędza wał generatora. Wirnik generatora, umieszczony wewnątrz pola magnetycznego, obraca się, generując prąd elektryczny na zasadzie indukcji elektromagnetycznej. Prąd wytworzony przez generator jest prądem przemiennym (AC). Wytworzony prąd jest przesyłany do transformatora, który zwiększa napięcie prądu do poziomu odpowiedniego dla przesyłu na duże odległości. Następnie energia elektryczna jest przesyłana przez linie przesyłowe do odbiorców końcowych, takich jak domy, fabryki czy firmy.
Podsumowanie
Elektrownie wodne stanowią jedno z najbardziej efektywnych i stabilnych źródeł energii odnawialnej. Przekształcenie energii kinetycznej i potencjalnej wody w energię elektryczną jest procesem opartym na sprawdzonych technologiach i fundamentalnych zasadach fizyki. Mimo wyzwań, jakie niosą za sobą budowa i eksploatacja elektrowni wodnych, ich korzyści dla środowiska i społeczeństwa są nieocenione.
Firma Workdei, specjalizuje się w świadczeniu usług leasingu pracowniczego oraz outsourcingu personelu dla klientów z różnych sektorów gospodarki. Posiada bogate doświadczenie w obsłudze klientów. Poszukuje pracowników z różnych branż, w tym:
