Hidroelektrane su objekti koji iskorištavaju protok vode za proizvodnju električne energije. Ova su postrojenja ograničena posebnostima i karakteristikama svojih regija, budući da topografija zemljišta uvjetuje i građevinske radove i izbor strojeva. Postoje različite vrste hidroelektrana ovisno o položaju, kapacitetu i načinu dobivanja energije. U ovom članku ćemo detaljno istražiti vrste hidroelektrana, kako rade i koje su njihove prednosti.
Što je hidroelektrana?
Hidroelektrana je postrojenje namijenjeno za proizvodnju električne energije iz vode pohranjene u akumulaciji. Proces proizvodnje počinje kada voda, ispuštena sa značajne visine, prolazi kroz turbinu koja pretvara potencijalnu energiju vode u mehaničku energiju. Ta se mehanička energija kasnije pretvara u električnu pomoću alternatora.
Svrha sabirnog sustava je stvoriti nagib koji omogućuje korištenje akumulirane potencijalne energije vode. Kada voda prolazi kroz turbinu, stvara se rotacijski pokret koji uključuje alternator, proizvodeći tako električnu energiju.
Hidroelektrane se sastoje od nekoliko bitnih komponenti:
- Brana: Njegova funkcija je zadržavanje vode u rezervoaru. Uključuje preljev za oslobađanje viška vode bez oštećenja.
- Turbina: Oni pretvaraju energiju vode u kinetičku energiju.
- Alternator: Pretvara kinetičku energiju u električnu.
- Cjevovodi: Oni usmjeravaju protok vode prema biljci.
- Ventili: Oni kontroliraju prolaz vode kako bi izbjegli prelijevanje.
Nadalje, u velikim elektranama postoje mehanizmi poznati kao razarači energije, koji su odgovorni za raspršivanje viška sile vode kako bi se spriječilo oštećenje strukture i okolnog terena.
Vrste hidroelektrana
Hidroelektrane se mogu klasificirati prema snazi i položaju objekata. Ovisno o količini energije koju mogu proizvesti i njihovom skladišnom kapacitetu, možemo govoriti o sljedećim vrstama biljaka:
- Hidroelektrane velike snage: S kapacitetom većim od 10 MW.
- Mini hidroelektrane: Oni proizvode između 1 MW i 10 MW.
- Mikro hidroelektrane: Elektrane snage manje od 1 MW, koje se koriste u malim sredinama ili za vlastitu potrošnju.
Postoje i druge klasifikacije hidroelektrana, koje se uglavnom temelje na njihovom položaju i načinu na koji upravljaju protokom vode. To uključuje:
- Kontinuirani protok: Ove biljke nemaju sposobnost skladištenja vode. One izlaze izravno iz riječnog toka, što znači da su manje učinkovite tijekom suša.
- Rezervoar ili skladište: Oni koriste brane za skladištenje velikih količina vode, omogućujući kontrolu protoka vode i reguliranje proizvodnje električne energije.
- U podnožju brane: Izgrađeni su izravno na rijeci ili jezeru, gdje brana djeluje kao prirodni rezervoar.
- Pumpna ili reverzibilna postrojenja: Ove biljke pohranjuju vodu u rezervoare koji se nalaze na različitim razinama. U vrijeme niske potražnje, voda se pumpa u gornji spremnik, a tijekom najveće potražnje, ispušta se za stvaranje dodatne energije.
Rad različitih vrsta hidroelektrana
Rad hidroelektrane razlikuje se ovisno o vrsti, iako sve slijede princip iskorištavanja energije sadržane u vodi za proizvodnju električne energije.
- Kontinuirani protok: U ovom tipu postrojenja dio riječne vode se preusmjerava kroz zahvat u kanal ili cijev koja je usmjerava prema turbinama. Nakon što se proizvede električna energija, voda se vraća u riječno korito.
- Centralno u podnožju brane: Ovaj tip koristi prednost akumulacije u rijeci ili jezeru. Voda se regulira kroz vrata za okretanje turbina i proizvodnju električne energije.
Crpne hidroelektrane
Pumpne elektrane posebna su vrsta hidroelektrana. Oni rade poput goleme baterije, pohranjujući energiju pumpajući vodu iz donjeg spremnika u gornji tijekom sati izvan najveće potrošnje, a zatim ispuštajući tu vodu za proizvodnju električne energije tijekom najveće potražnje.
Ovaj sustav poboljšava proizvodnju električne energije i čini upotrebu drugih izvora energije fleksibilnijom. Osim toga, ciklusi pumpanja i otpuštanja ključna su pomoć u balansiranju električne mreže.
Prednosti hidroelektrane
Hidroelektrična energija je obnovljiv, čist i učinkovit izvor energije, s nekoliko prednosti na energetskoj, ekološkoj i ekonomskoj razini:
- Obnovljiv i ne zagađuje: Budući da koristi vodu, prirodni i obnovljivi izvor, ne emitira stakleničke plinove niti druge zagađivače.
- Niski operativni troškovi: Iako je početno ulaganje visoko, troškovi rada i održavanja su niski, budući da turbine i oprema imaju dug vijek trajanja i zahtijevaju malo nadzora.
- Kontrola vodnih resursa: Brane mogu regulirati tok rijeka, pridonoseći zaštiti od poplava, opskrbi pitkom vodom i navodnjavanju poljoprivrede.
- Visoka energetska učinkovitost: U usporedbi s drugim tehnologijama, pretvorba energije vode vrlo je učinkovita, omogućujući generiranje velikih količina električne energije s malo resursa.
Osim ovih prednosti, hidroelektrane također pružaju druge koristi na lokalnoj razini, kao što je stvaranje cesta i rekreacijskih područja koja promiču turizam, au nekim slučajevima i poboljšanje riječne plovidbe.
Ukratko, hidroelektrane su vrlo konkurentna opcija u sektoru obnovljivih izvora energije zbog svoje sposobnosti proizvodnje energije po niskoj cijeni, njihove fleksibilnosti da zadovolje potražnju i relativno malog utjecaja na okoliš ako se njima pravilno upravlja.