1. پایهای ترین اجزا و عملکردهای یک ایستگاه برق آبی
سد (باریکه رودخانه)
عملکرد: سد یک جزء حیاتی در یک ایستگاه برق آبی است. عملکرد اصلی آن مسدود کردن رودخانه و تشکیل یک مخزن است. با بالا بردن سطح آب، مقدار زیادی آب ذخیره میشود و بنابراین انرژی پتانسیل آب افزایش مییابد. سد میتواند مقدار آب بالادست را کنترل کند و سطح آب و جریان خروجی مخزن را بر اساس نیازهای تولید برق و همچنین نیازهای جامعهای استفاده از آب و کنترل سیلاب پایین دست تنظیم کند.
سیستم گرفتن و تغییر مسیر آب
عملکرد: گرفتن آب در نزدیکی پایین دست سد در مخزن قرار دارد. نقش آن ورود آب از مخزن به سیستم تولید برق است. گرفتن آب معمولاً دارای دروازهها و شبکههای ضد زباله است. دروازهها میتوانند جریان آب را کنترل کنند و شبکههای ضد زباله میتوانند اشیاء شناور در آب (مانند شاخهها، زبالهها و غیره) را از ورود به سیستم تغییر مسیر جلوگیری کنند تا از آسیب به تجهیزات مانند توربینها جلوگیری شود. سیستم تغییر مسیر شامل تونلهای فشاری، لولههای فشاری و غیره است. آن میتواند آب را از گرفتن آب به توربین منتقل کند و در طول این فرآیند از فاصله سقوط برای ایجاد فشار و سرعت کافی در آب استفاده کند. به عنوان مثال، در برخی از ایستگاههای برق آبی کوچک در درههای کوهستانی بلند، آب از مخزن به طریق تونلهای فشاری دوردست به نیروگاه تولید برق واقع در پایین دست هدایت میشود.
توربین
عملکرد: توربین تجهیز اصلی است که انرژی جریان آب را به انرژی مکانیکی تبدیل میکند. وقتی آب با فشار و سرعت مشخص بر روی راننده توربین تأثیر میگذارد، راننده شروع به چرخش میکند. بسته به نوع توربین (مانند توربین فرانسیس، توربین کاپلان، توربین لولهای و غیره)، ساختار راننده و نحوه تأثیر آب بر آن متفاوت است، اما اصل اساسی استفاده از انرژی جنبشی و پتانسیل آب برای چرخاندن راننده است. به عنوان مثال، توربین فرانسیس برای ایستگاههای برق آبی با فشار متوسط تا بالا مناسب است. راننده آن میتواند به طور موثر انرژی آب را تحت تأثیر جریان آب به انرژی مکانیکی تبدیل کند و مولد الکتریسیته را برای تولید برق چرخاند.
مولد الکتریسیته
عملکرد: مولد الکتریسیته مستقیماً به توربین متصل است و وظیفه آن تبدیل انرژی مکانیکی خروجی توربین به انرژی الکتریکی است. اصل کار مولد الکتریسیته بر اساس قانون القای الکترومغناطیسی است. وقتی توربین روتر مولد الکتریسیته را در میدان مغناطیسی چرخاند، یک القای الکتروموتوری در سیمپیچهای استاتور القاء میشود و بدین ترتیب جریان متناوب تولید میشود. به عنوان مثال، در ایستگاههای برق آبی بزرگ، ظرفیت واحد مولد میتواند به چند صد هزار کیلووات برسد و به طور موثر انرژی مکانیکی توربین را به انرژی الکتریکی با ولتاژ بالا و ظرفیت بزرگ برای انتقال برق در فواصل طولانی تبدیل میکند.
راهآب و محل تخلیه
عملکرد: راهآب کانالی است که آب تخلیه شده از توربین از طریق آن جریان مییابد. آن آب را به کانال رودخانه پایین دست هدایت میکند. محل تخلیه نقطه اتصال بین راهآب و کانال رودخانه پایین دست است. از طریق محل تخلیه، آب به رودخانه تخلیه میشود. در طول این فرآیند، باید مطمئن شد که تخلیه آب اثرات منفی مانند خوردگی بر کانال رودخانه پایین دست را ایجاد نکند و نیازهای محیط زیستی نیز در نظر گرفته شود تا جریان اکولوژیکی رودخانه حفظ شود. به عنوان مثال، برخی از ایستگاههای برق آبی تسهیلات مصرف انرژی مانند حوضچههای آرامساز در محل تخلیه تعبیه میکنند تا سرعت آب کاهش یابد و از آسیب به بستر و دیوارههای رودخانه پایین دست جلوگیری شود.
ایستگاه برق آبی ایتاپو (برزیل و پاراگوئه)
ایستگاه برق آبی ایتاپو بر روی رودخانه پارانا واقع شده و یک ایستگاه برق آبی بزرگ است که توسط برزیل و پاراگوئه مشترکاً ساخته شده است. سد یک سد گرانیتی توخالی با ارتفاع 196 متر و ظرفیت ذخیرهسازی کلی 290 میلیارد متر مکعب است. ایستگاه برق آبی ایتاپو دارای 18 واحد تولید برق آبی با ظرفیت واحدی 700000 کیلووات است و ظرفیت نصبی کل آن 1260000 کیلووات است. این ایستگاه برق آبی مقدار زیادی برق برای برزیل و پاراگوئه تأمین میکند و نقش مهمی در تأمین انرژی آمریکای جنوبی و همچنین ترویج توسعه اقتصادی و زیرساختهای محلی دارد.
ایستگاه برق آبی آسوان (مصر)
ایستگاه برق آبی آسوان بر روی رودخانه نیل ساخته شده و یک زیرساخت انرژی مهم مصر است. سد یک سد رسی-سنگی با ارتفاع 111 متر و ظرفیت ذخیرهسازی مخزن 1689 میلیارد متر مکعب است. ایستگاه برق آبی آسوان دارای ظرفیت نصبی 2100000 کیلووات است. ساخت آن اهمیت دوردستی برای تأمین برق، آبیاری کشاورزی و کنترل سیلاب در مصر دارد. با کنترل مقدار آب در رودخانه نیل، ایستگاه برق آبی آسوان آب آبیاری کشاورزی را برای مصر تأمین میکند و همچنین برق پایداری برای صنایع و زندگی مردم مصر ارائه میدهد.
