Jak wykorzystać moc wody?
Autor: Emil Dowda
„Wszystko pochodzi z wody i wszystko jest wodą” - ta filozoficzna myśl Talesa z Miletu dobrze charakteryzuje idee wykorzystania wody do użytku energetycznego. Już starożytni Grecy dostrzegli taki potencjał i zaczęli wykorzystywać odwieczne źródła wody, a konkretnie siły jej spadku.
Elektrownie wykorzystujące wspomniany wyżej proces znajdują się na rzekach lub jeziorach. Rozwiązanie to zapoczątkowały tradycyjne młyny wodne, które poruszały nie tylko młyn, ale też warsztaty sukiennicze i garbarnie. Głównym zadaniem takiej elektrowni jest gromadzenie energii potencjalnej wody. Odbywa się to dzięki temu, że woda z rzek spływa z wyżej położonych terenów, takich jak góry czy wyżyny do zbiorników wodnych znajdujących się na terenach nizinnych. Przepływ wody w zbiorniku spowodowany jest różnicą energii potencjalnej wód w górnym i dolnym biegu. Ta z kolei zamieniana jest na energię kinetyczną napędzającą turbinę. Powoduje to napędzanie generatora wytwarzającego energię elektryczną, która dalej wprowadzana jest do sieci elektroenergetycznej. Tak pokrótce przebiega proces powstawania energii w hydroelektrowni.
Technika prze nieubłaganie do przodu i tradycyjne koło wodne zastąpiła turbina. Silnik ten przetwarza energię mechaniczną wody na ruch obrotowy za pomocą wirnika z łopatkami. Ponadto dzieli się je na akcyjne i reakcyjne. Pierwsze nazywane są natryskowymi, ponieważ ciśnienie wody napędzającej turbinę równe jest ciśnieniu atmosferycznemu. Podczas takiego procesu wykorzystywana jest energia wody zamieniana na energię prędkości. Drugie, zwane naporowymi, doprowadzają do wirnika ciśnienie wody, które jest wyższe od ciśnienia atmosferycznego i maleje w trakcie przepływu przez przestrzenie międzyłopatkowe wirnika. Takie turbiny przekształcają energię ciśnienia wody i kinetyczną na mechaniczny ruch obrotowy. Wyróżnia się także turbiny osiowe, promieniowo-osiowe, czy przekątne.
Niektóre elektrownie w swym działaniu wykorzystują zapory. Ich zadaniem jest głównie przegrodzenie doliny rzeki i spiętrzenie wody w celu utworzenia zbiornika retencyjnego, stawu hodowlanego, zbiornika przeciwpowodziowego, po to by zapewnić zaopatrzenie w wodę lub by nawadniać uprawy. Zapory są budowane jako konstrukcje ziemne, betonowe, rzadziej kamienne. Istnieje również konstrukcja hydrotechniczna zwana jazem, umieszczana w poprzek rzeki dla celów żeglugowych lub, jak zapora, zabezpieczająca przed powodzią, a co najważniejsze, służąca celom energetycznym. Jazy dzielą się na ziemne, ziemno-betonowe i gumowe.
W Polsce budowa turbin odbywa się raczej na małą skalę, ale jest najbardziej popularną formą pozyskiwania energii spośród źródeł odnawialnych. Mikroelektrownie, z których korzysta się najczęściej, charakteryzują się spadkiem poniżej 10 m, a czasami nawet poniżej 2 m. Jednak taka sytuacja nie musi trwać wiecznie, ponieważ nadzieją dla hydroelektrowni w naszym państwie jest modernizacja istniejących elektrowni wodnych oraz odbudowa i budowa nowych. Łączna moc zainstalowanych elektrowni wynosi 160 MW, a po wspomnianych zmianach i unowocześnieniach może być zwiększona o 20-30%. Zaletą mikroelektrowni jest fakt, iż w przeciwieństwie do dużych systemów nie zanieczyszczają środowiska, a korzystają z naturalnych spiętrzeń wody w miejscach najodpowiedniejszych. W Polsce największą koncentrację elektrowni wodnych obserwuje się w dorzeczu Wisły, Odry i rzek przymorza.
Na świecie energia wodna jest jednym z najintensywniej wykorzystywanych źródeł alternatywnej energii. Elektrownie takie działają już w 150 krajach i produkują 16% całkowitej energii elektrycznej na świecie. Są państwa, które w całości opierają swoją energetykę na hydroelektrowniach, czyli Paragwaj i Norwegia. Ponadto Brazylia i Demokratyczna Republika Konga uzyskują ponad 85% energii elektrycznej właśnie dzięki rozwojowi elektrowni wodnych.
Energetyka wodna charakteryzuje się szeregiem zalet, które przyczyniają się w dużej mierze do wykorzystania potencjału odnawialnych źródeł. Stawia ona głównie na ekologię i nie ingeruje negatywnie w środowisko czy krajobraz. Szczególnie mikroelektrownie są łatwe w eksploatacji, co obniża koszty i ułatwia zatrzymywanie i uruchamianie takiej elektrowni.
Woda jest stałym i nieodłącznym pierwiastkiem dającym życie. Niedziwne zatem, że i w pozyskiwaniu energii znalazła zastosowanie. Naturalne, a niekiedy nawet sztuczne zbiorniki znalazły zastosowanie. Rzeki i jeziora zostają w coraz nowocześniejszy sposób wykorzystane i zyskują nowe funkcje zgodne z ekologicznymi standardami.
Licencjonowane artykuły dostarcza Artelis.pl.
Tego rodzaju konstrukcję wyróżnia przede wszystkim materiał, z którego jest stworzona. Konstrukcję