هیدروالکتریک، انرژی تجدیدپذیر
انرژی‌های تجدید پذیر یکی از منابع اصلی تأمین کننده انرژی در قرن حاضر و آینده خواهد بود و جایگزین مناسبی برای سوخت‌های فسیلی می‌باشد. انرژی الکتریسیته تولیدی از منابع انرژی تجدید پذیر مانند آب، باد، خورشید، جزر و مد، عبور از روش‌های سنتی و حرکت به سوی تکنولوژی‌های پیشرفته برای تولید انرژی الکتریکی پاک و ارزان است. هیدرو الکتریسیته یا انرژی برق آبی، برق تولید شده از انرژی جنبشی در آب متحرک است. انرژی برق آبی نوعی انرژی تجدیدپذیر و پاک است که از حرکت و جریان آب تولید می‌شود. هزاران سال است که بشر نحوه استفاده از انرژی حرکتی آب را آموخته است و در صنایع مختلف از آن استفاده می‌شود.
از اولین استفاده‌های انرژی برق آبی در تاریخ می‌توان به استفاده یونانیان از جریان آب برای حرکت دادن چرخ‌های آسیاب در ۲۰۰۰ سال پیش اشاره کرد. در حال حاضر این انرژی محبوب‌ترین شکل انرژی تجدیدپذیر در جهان است و بیش از ۸۰ درصد از برق تولید شده توسط انرژی‌های تجدید پذیر و بیش از ۲۰ درصد از برق جهان را تشکیل می‌دهد. کشورهای اسکاندیناوی و ایسلند از پیشگامان استفاده از هیدروالکتریک هستند.
انرژی برق آبی تولیدی قابلیت تلفیق با سایر منابع انرژی تجدیدپذیر را داشته برای مثال نیروگاه برق آبی را می‌توان با نیروگاه‌های بادی تلفیق کرد که این عمل موجب افزایش ارزش مالی انرژی الکتریسیته تولید شده می‌گردد.
انرژی برق آبی چگونه تولید می‌شود؟
نیروگاه‌های برق آبی جایگاه تولید انرژی برق آبی است و دارای سه بخش اصلی می‌باشد:
– مخزن ذخیره سازی آب
– دریچه شیر کنترل میزان انتقال آب از مخزن به توربین و ژنراتور
-خروجی جهت تخلیه آب درون سیستم
نیروگاه‌های برق‌آبی معمولاً در کنار سدها ساخته می‌شوند، جایی که آب رود جمع‌آوری می‌شود. به همین دلیل سطح آب پشت سد بالا آمده و هد را تا جای امکان بالا می‌آورد. انرژی پتانسیل قابل اقتباس از یک حجم معین از آب به طور مستقیم متناسب با هد یا ارتفاع آب است. به زبان ساده در یک حجم مساوی از آب، سد با هد بالاتر بیشتر از سد با هد پایین‌تر برق تولید می‌کند. در برخی سدها، نیروگاه تنها در یک طرف سد ساخته می‌شود. طرف دیگر سد به عنوان محل سرریز هنگام سیل یا بارندگی شدید برای تخلیهٔ آب مورد استفاده قرار می‌گیرد. البته جایی که رودخانه در دره‌ای تنگ و شیب‌دار جریان داشته باشد، احتمالاً نیروگاه را درون خود سد بنا می‌کنند.
به طور کلی سدها در طول رودخانه ساخته شده و آب در پشت سد در مخزن قرار می‌گیرد. این آب از مخزن از طریق یک توربین آزاد شده و توسط ژنراتور برق تولید می‌شود. برخی از نیروگاه‌های برق آبی دارای توانایی ذخیره انرژی هستند به این صورت که قدرت از شبکه ژنراتورها ارسال شده، ژنراتور توربین‌ها را به عقب می‌چرخانند که باعث می‌شود تا آب یک مخزن پایین به مخزن بالا پمپاژ شود و برای آزاد کردن انرژی این آب پس از آزاد شدن از طریق توربین‌ها، چرخاندن آن‌ها به جلو و فعال کردن ژنراتورها و در نتیجه تولید برق است.
انواع نیروگاه‌های برق آبی:
به طور کلی نیروگاه برق آبی از نظر روش استفاده از انرژی آب برای تولید برق به سه نیروگاه تقسیم می‌شود:
-تاسیسات نگهدارنده
-تاسیسات انحرافی
-تاسیسات پمپاژی
تاسیسات نگهدارنده:
در این نیروگاه‌ها با استفاده از احداث سد حجم بسیار زیادی آب ذخیره شده و در هنگام نیاز به تولید برق، آب بیشتری به سمت توربین‌ها هدایت می‌شود و با چرخش پره‌های توربین ژنراتور و مولد تغذیه می‌شود و برق تولید می‌گردد.
هیدروالکتریک، انرژی تجدیدپذیر
تاسیسات انحرافی:
در این نیروگاه‌های برق‌آبی با استفاده از انحراف جریان آب عمل شده و از بزرگ‌ترین مزایای این روش می‌توان به نداشتن اثرات منفی زیست‌محیطی و هزینه کم نسبت به سایر روش‌ها اشاره کرد. در این روش آب با استفاده از راه‌های انحرافی به سمت توربین‌ها هدایت‌شده و سپس جریان به مسیر اصلی خود و یا رودخانه بازمی‌گردد.
هیدروالکتریک، انرژی تجدیدپذیر
تأسیسات پمپاژی:
در این نوع تأسیسات از انرژی جنبشی آب در تولید برق استفاده می‌شود. در این روش ابتدا با استفاده از پمپاژ، آب به بالادست منتقل می‌شود. سپس با هدایت آب از بالا به پایین و در مسیری که توربین‌ها در آن قرار گرفتند نیروی برق تولید می‌شود. معمولاً در این روش یک منبع در بالادست و یک منبع در پایین‌دست وجود دارد. از مزیت‌های این روش به تولید انرژی برق‌آبی با میزان آب کم می‌توان اشاره کرد.
هیدروالکتریک، انرژی تجدیدپذیر
مزایای استفاده از انرژی برق‌آبی
-نیروی برق‌آبی کاملاً تجدید پذیر است؛ این مزیت به این معنی است که این نیرو هرگز از بین نرفته مگر اینکه آب از جریان بیفتد. به این خاطر که ماهیت تکرارپذیر چرخهٔ آب و تولید آلودگی اتمسفری و گرمایی در حد صفر، این نوع انرژی به‌عنوان یک انرژی تجدیدپذیر طبقه‌بندی می‌شود.
-کاهش آلاینده‌های تولیدی
– پایداری نسبت به سایر منابع تجدید پذیر؛ سایر منابع مانند باد و خورشید دارای مشکل عدم پایداری منبع اصلی انرژی هستند اما انرژی برق‌آبی همواره قابل جریان است.
– قابلیت تنظیم میزان تولید انرژی؛ این قابلیت را تقریباً هیچ‌کدام از انرژی‌های تجدیدپذیر دیگر ندارند.
– ایجاد دریاچه در پشت سد مخزنی و استفاده جهت اهداف تفریحی گردشگری، پرورش ماهی و آبیاری زمین‌های کشاورزی و شرب.
-توسعه عمرانی منطقه
نیروگاه برق‌آبی علاوه بر تولید انرژی الکتریسیته دارای کاربردها و مزایای دیگری نیز هستند که عبارت‌اند از کنترل ولتاژ شبکه توزیع برق، ذخیره کردن انرژی، توانایی شروع به تولید انرژی در مدت‌زمان کوتاه و کنترل نوسانات شبکه توزیع برق. همچنین ژنراتورهای موجود در نیروگاه‌های برق‌آبی در مقایسه با ژنراتورهای موجود در سایر نیروگاه‌ها، از مزایایی برخوردار هستند که ازجمله می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
-عکس‌العمل سریع به نوسانات تقاضای برق مصرفی
– راندمان تولید بالا
– قابلیت کنترل بهتر
– هزینه‌های اندک تعمیر و نگهداری
– هزینه‌های کم راه‌اندازی مجدد
هیدروالکتریک و تولید برق از طریق آب علاوه بر مزایای فراوان می‌تواند معایبی نیز دارا باشد. تأثیر منفی بر روی سیستم‌های آبزیان به‌ویژه ماهی‌ها، محدودیت مکان مناسب برای احداث سد و نیروگاه، هزینه بالای راه‌اندازی نیروگاه‌های برق‌آبی، حساسیت به خشکسالی و تغییر اقلیم و… ازجمله معایب تأسیس نیروگاه‌های برق‌آبی است.