Suv energiyasi

Gidroenergetika shuningdek, suv energetikasi sifatida ham tanilgan, elektr energiyasi ishlab chiqarishda suv energiyasidan foydalaniladi. Bunga suv manbasining gravitatsion potentsialini yoki kinetik energiyasindan elektr quvvatiga ishlab chiqarishga aylantirish orqali erishiladi. Gidroenergetika barqaror energiya ishlab chiqarish usuli hisoblanadi.

Qadim zamonlardan beri suv tegirmonlarining energiyasi qayta tiklanadigan energiya manbai sifatida sugʻorish va mexanik qurilmalar, masalan, tegirmonlar, arra tegirmonlari, toʻqimachilik tegirmonlari, maishiy liftlar va ruda tegirmonlarida ishlatilgan.

Hozirgi vaqtda suv energiyasidan asosan gidroenergetikada elektr energiya ishlab chiqarishda ishlatiladi.

Gidroenergetika qazilma energiyalarga juda yaxshi muqobildir, chunki u toʻgʻridan-toʻgʻri karbonat angidrid yoki boshqa atmosfera ifloslantiruvchi moddalarni ishlab chiqarmaydi va nisbatan barqaror energiya manbasi boʻlib xizmat qiladi. Shunga qaramay, u iqtisodiy, sotsiologik va ekologik salbiy tomonlarga ega va daryo yoki baland koʻl kabi etarli darajada energiya manbasini talab qiladi.

Tarixi 

Dalillar shuni koʻrsatadiki, gidroenergetika asoslari qadimgi yunon sivilizatsiyasiga toʻgʻri keladi. Boshqa dalillar shuni koʻrsatadiki, suv gʻildiragi xuddi shu davrda Xitoyda mustaqil ravishda paydo boʻlgan. Suv gʻildiraklari va suv tegirmonlari haqidagi dalillar miloddan avvalgi IV asrda qadimgi Yaqin Sharqqa tegishli. Bundan tashqari, dalillar Sumer va Bobil kabi qadimgi sivilizatsiyalarda sugʻorish mashinalari yordamida gidroenergetikadan foydalanishni koʻrsatadi. Tadqiqotlar shuni koʻrsatadiki, suv gʻildiragi suv kuchining dastlabki shakli boʻlib, uni odamlar yoki hayvonlar boshqargan. 

Rim imperiyasida suv bilan ishlaydigan tegirmonlar miloddan avvalgi birinchi asrda Vitruvius tomonidan tasvirlangan. Zamonaviy Fransiyada joylashgan Barbegal tegirmonida kuniga 28 tonnagacha donni qayta ishlaydigan 16 ta suv gʻildiragi bor edi. Rim suv gʻildiraklari, shuningdek, eramizning 3-asr oxiridagi Ierapolis arra zavodi kabi marmarni arralash uchun ishlatilgan.

Gidroenergetikadan erta foydalanishning yana bir misoli hushingda koʻrinadi. Hushing — metall rudalarini qazib olishda sisternagan chiqarilgan suv toʻlqinining kuchidan foydalanish.  Usul birinchi marta Uelsdagi Dolaukoti oltin konlarida miloddan avvalgi 75 yildan boshlab qoʻllanilgan. Bu usul Ispaniyada Las Medulas kabi konlarda yanada rivojlangan. Hushing Buyuk Britaniyada Oʻrta asrlarda va keyingi davrlarda qoʻrgʻoshin va qalay rudalarini qazib olish uchun keng qoʻllanilgan.

Osiyo va Afrikaning katta hududni va boshqa atrofdagi hududlarni qamrab olgan Islom imperiyasida Islom oltin davri va arab qishloq xoʻjaligi inqilobi (8-13-asrlar) davrida suv energiyasi keng qoʻllanildi va rivojlandi. Yirik gidravlika zavodlari majmualari bilan birga toʻlqin quvvatidan dastlabki foydalanish paydo boʻldi. Mintaqada suv bilan ishlaydigan sanoat tegirmonlarining keng qoʻllanilgan, shu jumladan qogʻoz tegirmonlari, arra tegirmonlari, kema tegirmonlari, shtamplovchi tegirmonlar, poʻlat tegirmonlari, shakar tegirmonlari va suv tegirmonlari. 11-asrga kelib, Islom imperiyasining har bir viloyatida Al-Andalus va Shimoliy Afrikadan Yaqin Sharq va Markaziy Osiyogacha boʻlgan sanoat tegirmonlari qoʻllagan. Musulmon muhandislari suv tegirmonlari va suv koʻtaruvchi mashinalarda tishli mexanizmlarni ishlatganda ham suv turbinalaridan foydalanganlar. Ular, shuningdek, suv tegirmonlari va suv koʻtaruvchi mashinalarni qoʻshimcha quvvat bilan taʼminlash uchun ishlatiladigan suv quvvati manbai sifatida toʻgʻonlardan foydalanishga usta boʻlishgan.

Bundan tashqari, musulmon mexanik muhandisi Al-Jazariy (1136-1206) oʻzining „ Aqlli mexanik qurilmalar haqidagi bilimlar kitobi“ kitobida 50 ta qurilma uchun dizaynlarni tasvirlab bergan.

19-asrda fransuz muhandisi Benoit Fourneyron birinchi gidroenergetika turbinasini yaratdi. Ushbu qurilma 1895-yilda Niagara sharsharasining tijorat zavodida joriy qilingan va u hozir ham ishlamoqda.  20-asr boshlarida ingliz muhandisi Uilyam Armstrong Angliyaning Nortumberlend shahridagi Kregsayddagi uyida joylashgan birinchi xususiy elektr stantsiyasini qurdi va ishlatdi. 1753-yilda fransuz muhandisi Bernard Forest de Belidor oʻzining " Architecture Hydraulique " (Gidrotexnika arxitekturasi) kitobini nashr etdi, unda vertikal oʻq va gorizontal oʻqli gidravlik mashinalar tasvirlangan.

Sanoat inqilobiga ortib borayotgan talab ham rivojlanishga turtki boʻladi. Britaniyada sanoat inqilobining boshida Richard Arkraytning suv ramkasi kabi yangi ixtirolar uchun asosiy quvvat manbai edi. Garchi suv quvvati koʻplab yirik tegirmon va fabrikalarda bugʻ quvvatiga oʻtgan boʻlsa-da, u 18-19-asrlarda koʻplab kichik operatsiyalar uchun ishlatilgan.

Texnologik taraqqiyot ochiq suv gʻildiragini yopiq turbinaga yoki suv motoriga oʻtkazdi. 1848-yilda Lowell’s Locks and Canals kompaniyasining bosh muhandisi ingliz-amerikalik muhandis Jeyms B. Frensis 90 % samaradorlik bilan turbinani yaratish uchun ushbu dizaynlarni takomillashtirdi. U turbinani loyihalash muammosiga ilmiy tamoyillar va sinov usullarini qoʻllagan. Uning matematik va grafik hisoblash usullari yuqori samarali turbinalarning oʻziga xos oqim sharoitlariga toʻliq mos kelishiga imkon berdi. Frensis reaksiya turbinasi hali ham ishlatilmoqda. 1870-yillarda Kaliforniya togʻ-kon sanoatida foydalanish natijasida Lester Allan Pelton yuqori samarali Pelton gʻildirak impulsli turbinasini ishlab chiqdi, u Syerra-Nevadaga gidroenergetika foydalanadi.

Kamchiliklari va cheklovlari 
Gidroenergetikaning ayrim kamchiliklari aniqlangan. GES yaqinida yashovchi odamlar qurilish vaqtida yoki suv omborlari qirgʻoqlari beqaror boʻlganda koʻchiriladi. 

Toʻgʻon va suv omborlari daryo ekotizimlariga katta salbiy taʼsir koʻrsatishi mumkin, masalan, baʼzi hayvonlarning yuqoriga qarab harakatlanishining oldini olish, quyi oqimda chiqarilgan suvni sovutish va kislorodsizlantirish va zarrachalarning choʻkishi natijasida ozuqa moddalarini yoʻqotish. Katta va chuqur toʻgʻon va suv omborlari oʻsimliklari suv ostida chirigan oʻsimliklardan issiqxona gazlari emissiyasini keltirib chiqaradigan katta maydonlarni qamrab oladi. Bundan tashqari, boshqa qayta tiklanadigan energiya manbalariga qaraganda pastroq boʻlsa-da, gidroenergetika issiqxona gazi boʻlgan metan gazini ishlab chiqarishi aniqlangan. Bu organik moddalar suvning kislarodsizlanishi tufayli rezervuar tubida toʻplanganda sodir boʻladi. Bundan tashqari, tadqiqotlar shuni koʻrsatdiki, toʻgʻonlar va suv omborlari qurilishi baʼzi suv jonzotlari turlarining yashash joylarini yoʻqotishiga olib kelishi mumkin.

Ilovalar

Elektr Energiyasi 
Gidroenergetikada global elektr energiyasining qariyb 15 foizini ishlab chiqaradi va 35 dan ortiq mamlakatlar uchun umumiy elektr energiyasining kamida 50 foizini taʼminlaydi.

Gidroelektr energiyasini ishlab chiqarish uchastkaning balandligi tufayli mavjud boʻlgan suvning potentsial energiyasini yoki harakatlanuvchi suvning kinetik energiyasini elektr energiyasiga aylantirishdan boshlanadi.

Gidroelektrostantsiyalar energiyani yigʻish usullari boʻyicha farqlanadi. Bir turi toʻgʻon va suv omborini oʻz ichiga oladi. Toʻgʻonni suv omboriga bogʻlaydigan kanallardan oʻtib, elektr energiyasi ishlab chiqarish uchun foydalanish uchun suv omboridagi suv talab boʻyicha mavjud. Suv elektr energiyasini ishlab chiqaradigan generatorga ulangan turbinani aylantiradi. 

Boshqa turi daryo boʻyidagi stansiya deb ataladi. Bunday holda, suv oqimini nazorat qilish uchun toʻsiq quriladi, suv ombori yoʻq. Daryo elektr stansiyasi uzluksiz suv oqimiga muhtoj va shuning uchun talab boʻyicha quvvatni taʼminlash imkoniyati kamroq. Oqayotgan suvning kinetik energiyasi energiyaning asosiy manbai hisoblanadi. 

Ikkala dizaynda ham cheklovlar mavjud. Misol uchun, toʻgʻon qurilishi yaqin atrofdagi aholiga noqulaylik tugʻdirishi mumkin. Toʻgʻon va suv omborlari yaqin atrofdagi katta hajmdagi joyni egallaydi. Bundan tashqari, suv omborlari quyi oqimdagi yashash joylariga zarar etkazish kabi katta ekologik oqibatlarga olib kelishi mumkin.  Boshqa tomondan, daryo oqimi loyihasining cheklanishi elektr energiyasini ishlab chiqarish samaradorligining pasayishi hisoblanadi, chunki jarayon mavsumiy daryo oqimining tezligiga bogʻliq. Bu shuni anglatadiki, yomgʻirli mavsum qurgʻoqchilik mavsumiga nisbatan elektr energiyasi ishlab chiqarishni oshiradi.

Gidroelektrostantsiyalarning oʻlchamlari har xil boʻlishi mumkin, mikro GES deb ataladigan kichik stansiyalardan tortib, butun mamlakatni energiya bilan taʼminlaydigan yirik stansiyalargacha. 2019-yil holatiga koʻra, dunyodagi eng yirik beshta elektr stantsiyalar toʻgʻonlari asosida qurilgan anʼanaviy GES lardir.

Gidroelektr energiyasi, shuningdek, nasosli saqlash bilan har xil balandlikdagi ikkita rezervuar oʻrtasida potentsial energiya shaklida energiyani saqlash uchun ishlatilishi mumkin. Suv talab yuqori boʻlganda yoki elektr energiyasi (EE) tizimida yetishmovchlik boʻlgan paytda EE. ishlab chiqarish uchun, kam talab davrida yuqori suv omborlariga suv qayta nasoslar orqali qayta toʻkiladi. Bunday tipdagi stansiyalar Gidroakumlatsion elektr stansiyalar (GAES) deb ataladi.

Gidroenergetika bilan elektr energiyasini ishlab chiqarishning boshqa shakllariga okeanlar, daryolar va inson tomonidan yaratilgan kanal tizimlaridan elektr energiyasini ishlab chiqarishgacha boʻlgan oqim energiyasidan foydalanadigan oqim generatorlari kiradi.

Yomgʻir energiyasi 
Yomgʻir „tabiatdagi oxirgi foydalanilmagan energiya manbalaridan biri“ deb nomlanadi. Yomgʻir yogʻganda, toʻgʻri ishlatilsa, ulkan elektr salohiyatiga ega boʻlgan milliardlab litr suv tushishi mumkin." Yomgʻirdan energiya ishlab chiqarishning turli usullari, masalan, yomgʻir tomchilari taʼsirida energiyadan foydalanish boʻyicha tadqiqotlar olib borilmoqda. Bu yangi va rivojlanayotgan texnologiyalar sinovdan oʻtkazilayotgan, prototipi va yaratilishi bilan juda erta bosqichda. Bunday energiyasi yomgʻir energiyasi deb ataladi.

Manbalar 

Elektr stansiyalar
Gidro elektr stansiyalar
Suz energiyasi
Suv tegirmonlari