Inafasiriwa moja kwa moja kutoka kwa Wikipedia ya Kiingereza na Tafsiri ya Google

Hydropower

Bwawa la Gorges Tatu nchini China; bwawa la maji ya umeme ni kituo cha nguvu zaidi duniani kinachoweza kuwezeshwa .
Saint Anthony Falls , Marekani ; umeme hutumiwa hapa kwa unga wa kinu.

Maji ya maji au nguvu za maji (kutoka Kigiriki : ύδωρ , "maji") ni nguvu inayotokana na nishati ya maji ya kuanguka au maji ya haraka, ambayo inaweza kuunganishwa kwa madhumuni muhimu. Tangu nyakati za zamani, hydropower kutoka aina nyingi za watermills imetumika kama mbadala ya nishati chanzo kwa umwagiliaji na uendeshaji wa vifaa mbalimbali mitambo, kama vile gristmills , viwanda vya mbao , nguo Mills, safari nyundo , kituo cranes , ndani ya hissar , na madini ya viwanda. Trompe , ambayo huzalisha hewa iliyosimamiwa kutoka kwa maji ya kuanguka, wakati mwingine hutumiwa kuimarisha mashine nyingine mbali. [1] [2]

Mwishoni mwa karne ya 19, umeme wa maji ulikuwa chanzo cha kuzalisha umeme . Cragside katika Northumberland ilikuwa nyumba ya kwanza inayotumiwa na umeme katika mwaka wa 1878 [3] na mmea wa kwanza wa umeme wa umeme ulijengwa katika Chuo cha Niagara mnamo mwaka 1879. Mnamo mwaka wa 1881, taa za barabara za jiji la Niagara Falls zilikuwa zimeandaliwa na umeme.

Tangu mapema karne ya 20, neno limekuwa linatumiwa karibu pekee kwa kushirikiana na maendeleo ya kisasa ya nguvu za umeme . Taasisi za kimataifa kama vile Benki ya Dunia zinaona maji ya umeme kama njia za maendeleo ya kiuchumi bila kuongeza kiasi kikubwa cha kaboni kwenye anga, [4] lakini mabwawa yanaweza kuwa na madhara makubwa ya kijamii na ya mazingira . [5]

Yaliyomo

Historia

Kinu moja kwa moja ya mafuta ya maji, mwishoni mwa karne ya kumi na tisa

Katika India , magurudumu maji na watermills zilijengwa, pengine mapema karne ya 4 KK, ingawa kumbukumbu ya enzi ambazo ni spotty saa bora. [6]

Katika Dola ya Kirumi , mills yaliyotengenezwa kwa maji yalizalisha unga kutoka nafaka, na pia ilitumiwa kwa mbao na mawe; nchini China, watermills walikuwa kutumika sana tangu nasaba Han . Nchini China na sehemu zote za Mashariki ya Mbali, pampu za pumzi zilizotumiwa majimaji "zilimfufua maji kwenye mifereji ya mazao au ya umwagiliaji. [ wakati? ]

Nguvu ya maji ya maji iliyotokana na tank ilitumika kwa ajili ya uchimbaji wa madini ya chuma katika njia inayojulikana kama hushing . Njia hiyo ilitumiwa kwanza kwenye Mifumo ya Dolaucothi ya Dhahabu huko Wales kutoka 75 AD hadi hapo, lakini imeendelezwa nchini Hispania kwenye migodi kama vile Las Médulas . Hushing pia kutumika sana katika Uingereza katika Medieval vipindi na baadaye ili kutoa risasi na bati ores. [7] Baadaye ilibadilishwa kwenye madini ya madini wakati wa kutumika wakati wa Rush Gold Gold .

Katika Zama za Kati , mhandisi wa mitambo wa Kiislam Al-Jazari alielezea miundo ya vifaa 50, wengi kati yao maji yaliyotumiwa, katika kitabu chake, Kitabu cha ujuzi wa vifaa vya Mitambo ya Ingenious , ikiwa ni pamoja na saa, kifaa cha kutumikia divai, na vifaa tano vya kuinua maji kutoka mito au mabwawa, ingawa tatu ni powered-wanyama na moja inaweza kuwa powered na wanyama au maji. Hizi ni pamoja na ukanda usio na mwisho na vijiti vilivyounganishwa , shadoof ya pole ya ng'ombe, na kifaa cha kurudi kwa vidole vidole. [8] [ chanzo bora kinahitajika ]

Mnamo 1753, mhandisi wa Kifaransa Bernard Forest de Bélidor alichapisha Usanifu wa Hydraulique ambao ulielezea mashine ya hydraulic ya wima na ya usawa. Mwishoni mwa karne ya kumi na tisa, jenereta ya umeme ilitengenezwa na timu inayoongozwa na mameneja wa miradi na waanzilishi maarufu wa nishati mbadala Jacob S. Gibbs na Brinsley Coleberd na sasa wanaweza kuunganishwa na majimaji. [9] Mahitaji ya kukua kwa Mapinduzi ya Viwanda yanaweza kuendesha maendeleo pia. [10]

Katika mwanzo wa Mapinduzi ya Viwanda nchini Uingereza, maji mara chanzo kikuu cha nguvu kwa uvumbuzi mpya kama vile Richard Arkwright wa sura maji . [11] Ingawa matumizi ya nguvu ya maji alitoa njia kwa mvuke nguvu katika wengi wa viwanda vya kubwa na viwanda, ilikuwa bado hutumika wakati karne ya 18 na ya 19 kwa ajili ya shughuli nyingi ndogo, kama vile kuendesha gari mvukuto katika ndogo furnaces mlipuko (mfano Dyfi Tena ) [12] na gristmills , kama vile zilijengwa katika Saint Anthony Falls , ambayo hutumia tone la meta 15 mto Mto Mississippi .

Katika miaka ya 1830, katika kilele mapema katika Marekani mfereji -Ujenzi, umeme wa maji zinazotolewa nishati ya usafiri majahazi trafiki juu na chini mwinuko vilima kutumia kutega ndege reli . Kama barabara zilipokanzwa miamba ya usafiri, mifumo ya mfereji ilibadilishwa na kuendelezwa kuwa mifumo ya umeme; historia ya Lowell, Massachusetts ni mfano wa mfano wa maendeleo ya kibiashara na viwanda, kujengwa juu ya upatikanaji wa nguvu za maji. [13]

Maendeleo ya kiteknolojia yalikuwa yamehamisha gurudumu la maji ya wazi ndani ya turbine iliyofungwa au maji ya maji . Mwaka wa 1848 James B. Francis , akiwa akifanya kazi kama mhandisi mkuu wa kampuni ya Locks's Locks na Canals, aliboresha juu ya miundo hii ili kujenga turbine na ufanisi 90%. [ citation inahitajika ] Alitumia kanuni za sayansi na mbinu za kupima kwa tatizo la kubuni wa turbine. Njia zake za hesabu za hisabati na za kielelezo ziliruhusu kubuni ujasiri wa mitambo ya ufanisi ya juu ili kufanana na hali maalum ya mtiririko wa tovuti. Mshtuko wa majibu ya Francis bado unatumiwa sana leo. Katika miaka ya 1870, inayotokana na matumizi katika sekta ya madini ya California, Lester Allan Pelton alijenga kasi kubwa ya usambazaji wa gurudumu la Pelton , ambalo lilitumia umeme wa maji kutoka kwenye mito ya kichwa kilichohusika na mambo ya ndani ya California.

Hydraulic mitandao madaraka mabomba

Mitandao ya nguvu ya hydraulic kutumika mabomba ya kubeba maji yaliyotumiwa na kusambaza nguvu za mitambo kutoka kwa chanzo kwa watumiaji wa mwisho. Chanzo cha nguvu mara nyingi ni kichwa cha maji, ambacho kinaweza pia kusaidiwa na pampu. Hizi zilikuwa nyingi katika miji ya Victor huko Uingereza. Mtandao wa umeme wa hydraulic pia ulianzishwa huko Geneva , Uswisi. Jet d'Eau maarufu duniani alikuwa awali iliyoundwa kama valve over-shinikizo misaada kwa mtandao. [14]

USITUMIE hewa ya kuzalisha

Ambapo kuna kichwa cha maji cha kutosha kinachoweza kuzalishwa ili kuzalisha hewa yenye ushindi bila moja kwa moja bila sehemu za kusonga. Katika miundo hii, safu ya maji ya kuanguka inakusudia kuchanganywa na Bubbles hewa zinazozalishwa kupitia turbulence au venturi shinikizo reducer katika kiwango cha juu ulaji. Hii inaruhusiwa kuanguka chini kwenye shimoni ndani ya chumba cha chini, kilichopambwa sana ambako hewa iliyopandishwa sasa inatofautiana na maji na inakuwa imefungwa. Urefu wa safu ya maji ya kuanguka inaendelea kupumua hewa juu ya chumba, wakati mto, uliojaa chini ya kiwango cha maji katika chumba huruhusu maji kurudi kwenye uso kwa kiwango cha chini kuliko ulaji. Sehemu tofauti katika paa ya chumba hutoa hewa iliyopasuliwa. Kituo cha kanuni hii kilijengwa kwenye Mto Montreal huko Ragged Shutes karibu na Cobalt, Ontario mwaka 1910 na hutoa farasi 5,000 kwa migodi iliyo karibu. [15]

Aina za umeme

Maji ya umeme hutumiwa hasa kuzalisha umeme . Makundi mengi ni pamoja na:

  • Maji ya kawaida , akimaanisha mabwawa ya umeme.
  • Utoaji wa umeme wa mto , ambao unapata nguvu za kinetic katika mito au mito, bila ya hifadhi kubwa na wakati mwingine bila matumizi ya mabwawa.
  • Miradi ndogo ya hidrojeni ni megawati 10 au chini na mara nyingi hazina mabaki ya bandia.
  • Mradi wa maji machafu hutoa kilowatts chache kwa kilowatts mia chache kwa nyumba za pekee, vijiji au viwanda vidogo.
  • Mfereji hydroelectricity miradi kutumia maji ambayo tayari waliamua kwa ajili ya matumizi mahali pengine; katika mfumo wa maji ya manispaa, kwa mfano.
  • Pumped kuhifadhi hydroelectricity maduka maji pumped kupanda katika hifadhi katika kipindi cha mahitaji ya chini kutolewa kwa ajili ya uzalishaji wakati mahitaji ni ya juu au mfumo wa kizazi ni ya chini.
  • Maji ya umeme yanayotokana na shinikizo hutumia vyanzo vya asili (mawimbi kwa mfano) kwa ajili ya maji kusukuma na mitambo wakati maji mingi hupandwa hadi kupanda ndani ya hifadhi na kutolewa wakati mtiririko wa maji usioingia.

Kuhesabu kiasi cha nguvu zilizopo

Rasilimali ya maji ya umeme inaweza kupimwa na nguvu zake zilizopo. Nguvu ni kazi ya kichwa cha majimaji na kiwango cha mtiririko wa maji . Kichwa ni nishati kwa uzito wa kitengo (au kitengo cha molekuli) cha maji. Kichwa tuli ni sawia na tofauti katika urefu kupitia maji huanguka. Kichwa cha nguvu kinahusiana na kasi ya maji ya kusonga. Kila kitengo cha maji kinaweza kufanya kiasi cha kazi sawa na nyakati zake za uzito kichwa.

Nguvu zinazopatikana kutoka kwa maji ya kuanguka zinaweza kuhesabiwa kutoka kiwango cha mtiririko na wiani wa maji, urefu wa kuanguka, na kasi ya ndani kutokana na mvuto. Katika vipande vya SI, nguvu ni:

wapi

  • P ni nguvu katika watts
  • η ni ufanisi wa kiwango cha turbine
  • ρ ni wiani wa maji kwa kilo kwa kila mita ya ujazo
  • Q ni mtiririko wa mita za ujazo kwa pili
  • g ni kasi kutokana na mvuto
  • h ni tofauti ya urefu kati ya inlet na uingiaji wa mita

Kwa mfano, nguvu inahesabiwa kwa turbine ambayo ni 85% ya ufanisi, na maji kwenye mita 1000 / kilo cha ujazo (paundi 62.5 / mguu wa ujazo) na kiwango cha mtiririko wa mita za ujazo 80 / pili (2800 cubic-feet / second) mvuto wa mita 9.81 kwa kiwanja cha pili na yenye kichwa cha meta ya 145 m (480 ft).

Katika vipande vya SI:

ambayo inatoa MW 97

Katika vitengo vya Kiingereza, wiani hutolewa kwa paundi kwa mguu wa ujazo ili kuongeza kasi kutokana na mvuto ni wa kawaida katika kitengo cha uzito. Sababu ya uongofu inahitajika kubadili kutoka lbs mguu / pili hadi kilowatts:

ambayo inatoa MW 97 (130,000 farasi )

Wafanyakazi wa vituo vya umeme hulinganisha jumla ya nishati ya umeme zinazozalishwa na nishati ya nadharia ya maji ambayo hupita kupitia turbine ili kuhesabu ufanisi. Taratibu na ufafanuzi wa uhesabuji wa ufanisi hutolewa katika nambari za mtihani kama vile ASME PTC 18 na IEC 60041. Kupima kwa majani ya turbini hutumiwa kuthibitisha ufanisi wa uhakika wa mtengenezaji. Mahesabu ya kina ya ufanisi wa turbine ya maji ya maji yatabiri kwa kichwa kilichopotea kutokana na msuguano kati ya nguvu ya umeme au pamba, kuongezeka kwa kiwango cha maji mkia kutokana na mtiririko, eneo la kituo na athari za mvuto, joto na barometri shinikizo la hewa, wiani wa maji kwa joto la chini, na urefu wa juu ya usawa wa bahari wa forebay na tailbay. Kwa mahesabu sahihi, makosa kutokana na mzunguko na idadi ya idadi kubwa ya vikwazo lazima kuchukuliwa. [ citation inahitajika ]

Baadhi ya mifumo ya maji ya umeme kama vile magurudumu ya maji yanaweza kuteka nguvu kutoka kwa mtiririko wa maji bila ya kubadilisha urefu wake. Katika kesi hiyo, nguvu zilizopo ni nishati ya kinetic ya maji yaliyomo. Magurudumu ya juu ya maji yanaweza kukamata aina zote za nishati kwa ufanisi. [16] Mtiririko wa maji katika mto unaweza kutofautiana sana kutoka msimu hadi msimu. Maendeleo ya tovuti ya umeme yanahitaji uchambuzi wa rekodi za mtiririko , wakati mwingine baada ya miongo kadhaa, kutathmini ugavi wa nishati ya kila mwaka wa kuaminika. Mabwawa na hifadhi hutoa chanzo cha nguvu zaidi cha kutegemea kwa kupunguza mabadiliko ya msimu katika mtiririko wa maji. Hata hivyo mabwawa yana athari kubwa ya mazingira , kama vile mabadiliko ya mtiririko wa mtiririko wa asili. Mpangilio wa mabwawa lazima pia uwezekano wa hali mbaya zaidi, "mafuriko makubwa ya uwezekano" ambayo yanaweza kutarajiwa kwenye tovuti; spillway mara nyingi ni pamoja na bypass mtiririko mafuriko kote bwawa. Mfano wa kompyuta wa bonde la majimaji na mvua na kumbukumbu za maporomoko ya theluji hutumiwa kutabiri mafuriko makubwa. [ citation inahitajika ]

Ustawi

Kama ilivyo kwa aina nyingine za shughuli za kiuchumi, miradi ya maji ya umeme inaweza kuwa na athari nzuri na mbaya ya mazingira na kijamii, kwa sababu ujenzi wa bwawa na mmea wa nguvu, pamoja na kuimarishwa kwa hifadhi, hufanya mabadiliko ya kijamii na ya kimwili. [17]

Vifaa vingi vimeundwa ili kusaidia miradi.

Mradi mpya wa umeme wa maji lazima ufanyike Tathmini ya Mazingira na Jamii . Hii inatoa mstari wa msingi kuelewa hali ya mradi kabla, inakadiria athari za uwezekano na huweka mipangilio ya usimamizi wa mahali ili kuepuka, kupunguza au kulipa fidia kwa athari.

Itifaki ya Tathmini ya Kuimarisha Maendeleo ya Hydropower ni chombo kingine ambacho kinaweza kutumiwa kuhamasisha na kuongoza miradi inayoendelea endelevu ya umeme. Ni mbinu inayotumika kuchunguza utendaji wa mradi wa umeme katika zaidi ya ishirini mada ya mazingira, kijamii, kiufundi na kiuchumi. Tathmini ya Itifaki hutoa hundi ya afya endelevu. Haina nafasi ya tathmini ya athari za mazingira na kijamii (ESIA), ambayo hufanyika kwa muda mrefu sana, kwa kawaida kama mahitaji ya lazima ya udhibiti. [18]

Tume ya Dunia ya Mabwawa ya ripoti ya mwisho inaelezea mfumo wa kupanga miradi ya maji na nishati ambayo inalenga kulinda watu walioathiriwa na bwawa na mazingira, na kuhakikisha kwamba faida kutoka mabwawa zinasambazwa kwa usawa. [19]

IFC wa mazingira na kijamii Viwango Utendaji kufafanua IFC wateja majukumu ya kusimamia hatari yao ya mazingira na kijamii. [20]

Sera za ulinzi wa Benki ya Dunia zinatumiwa na Benki ili kusaidia kutambua, kuepuka, na kupunguza madhara kwa watu na mazingira yanayosababishwa na miradi ya uwekezaji. [21]

Kanuni za Equator ni mfumo wa usimamizi wa hatari, iliyopitishwa na taasisi za fedha, kwa kuamua, kutathmini na kusimamia hatari ya mazingira na kijamii katika miradi. [22]

Tangi hujilimbikiza vifaa vya kupanda, ambavyo hutengana, hutoa methane katika kupasuka kwa kutofautiana. [23] [24]

Bwawa la Itaipu juu ya Mto Paraná , ambalo limefungwa mpaka kati ya Brazil na Paraguay, ni jenereta kubwa zaidi ya dunia ya nishati mbadala safi ambayo imezalisha zaidi ya milioni 2.4 MWh tangu ilianza kufanya kazi, mwaka wa 1984. [25] Pamoja na kuwa ni ukubwa wa pili wa dunia kwa nguvu zilizowekwa (kwanza ni Bwawa la Gorges Tatu , nchini China ), Itaipu imezalisha mwaka wa 2016 alama ya kihistoria ya MWh 103.098.366 (rekodi ya dunia). [25] [26] Takribani 75% ya tumbo la nishati ya Brazil , moja ya safi kabisa duniani, hutoka kwa umeme.

Angalia pia

  • Chanzo kikubwa cha maji ya baridi
  • Ufanisi wa hydraulic
  • Kondoo wa kijivu
  • Chama cha Kimataifa cha Maji ya Maji
  • Nguvu ya nguvu ya chini ya kichwa
  • Nguvu ya sasa ya baharini
  • Nishati ya baharini
  • Uongofu wa nishati ya bahari ya bahari
  • Nguvu ya Osmotiki
  • Nguvu ya Tidal
  • Nguvu ya kusonga

Marejeleo

  1. ^ "History of Hydropower | Department of Energy" . energy.gov . Retrieved 2017-05-04 .
  2. ^ "Niagara Falls History of Power" . www.niagarafrontier.com . Retrieved 2017-05-04 .
  3. ^ "Cragside Visitor Information" . The National Trust . Retrieved 16 July 2015 .
  4. ^ Howard Schneider (8 May 2013). "World Bank turns to hydropower to square development with climate change" . The Washington Post . Retrieved 9 May 2013 .
  5. ^ Nikolaisen, Per-Ivar . " 12 mega dams that changed the world (in Norwegian) " In English Teknisk Ukeblad , 17 January 2015. Retrieved 22 January 2015.
  6. ^ Terry S. Reynolds, Stronger than a Hundred Men: A History of the Vertical Water Wheel , JHU Press, 2002 ISBN 0801872480 , page 14
  7. ^ Hunt, Robert (1887). British Mining: A Treatise in the History, Discovery, Practical Development, and Future Prospects of Metalliferous Mines of the United Kingdom (2nd ed.). London: Crosby Lockwood and Co. p. 505 . Retrieved 2 May 2015 .
  8. ^ Al-Hassani, Salim. "800 Years Later: In Memory of Al-Jazari, A Genius Mechanical Engineer" . Muslim Heritage . The Foundation for Science, Technology, and Civilisation . Retrieved 30 April 2015 .
  9. ^ "History of Hydropower" . US Department of Energy. Archived from the original on 26 January 2010.
  10. ^ "Hydroelectric Power" . Water Encyclopedia.
  11. ^ Kreis, Steven (2001). "The Origins of the Industrial Revolution in England" . The history guide . Retrieved 19 June 2010 .
  12. ^ Gwynn, Osian. "Dyfi Furnace" . BBC Mid Wales History . BBC . Retrieved 19 June 2010 .
  13. ^ "Waterpower in Lowell" (PDF) . University of Massachusetts . Retrieved 28 April 2015 .
  14. ^ Jet d'eau (water fountain) on Geneva Tourism
  15. ^ Maynard, Frank (November 1910). "Five thousand horsepower from air bubbles" . Popular Mechanics : 633.
  16. ^ S. K., Sahdev. Basic Electrical Engineering . Pearson Education India. p. 418. ISBN 9789332576797 .
  17. ^ "The Allure and Perils of Hydropower" . www.undark.org . Retrieved 2017-11-17 .
  18. ^ "Hydropower Sustainability - Home" . www.hydrosustainability.org . Retrieved 2015-10-01 .
  19. ^ "Dams and Development Project" . www.unep.org . Archived from the original on 18 November 2015 . Retrieved 1 October 2015 .
  20. ^ "Environmental and Social Performance Standards and Guidance Notes" . www.ifc.org . Retrieved 2015-10-01 .
  21. ^ "Safeguard Policies" . web.worldbank.org . Retrieved 2015-10-01 .
  22. ^ "Home" . www.equator-principles.com . Retrieved 2015-10-01 .
  23. ^ "Hundreds of new dams could mean trouble for our climate" . Science . AAAS. September 28, 2016. doi : 10.1126/science.aah7356 . Retrieved 2016-10-11 .
  24. ^ http://bioscience.oxfordjournals.org/content/50/9/766.full
  25. ^ a b "Itaipu Binacional Website" . Retrieved 2017-02-06 .
  26. ^ "Itaipu is once again global leader in power generation" . Retrieved 2017-02-06 .

Viungo vya nje