باز کردن منو اصلی

تغییرات

۷۷۶ بایت حذف‌شده ،  ۲ سال پیش
{{انرژی پایدار}}
'''نیروی برق‌آبی''' {{به انگلیسی|Hydroelectricity}} یا '''هیدروالکتریسیته''' اصطلاحی است که به [[انرژی الکتریکی]] تولیدی از [[انرژی آب|نیروی آب]] اطلاق می‌شود. در سال ۲۰۰۳ هیدروالکتریسیته نزدیک به ۷۱۵۰۰۰ مگاوات یا ۱۹٪ (۱۶٪ از کل انرژی الکتریکی تولیدی جهان را پوشش می‌داده که این نسبت به سرعت در حال گسترش است. نیروی برق‌آبی همچنین ۶۳٪ از انرژی الکتریکی تولیدی از منابع تجدیدپذیر را شامل می‌شود. درسال میلادی ۲۰۱۰ کل انرژی الکتریکی از منابع تجدیدپذیر ۳٫۴۲۷٬۰۰۰ مگاوات بوده است. پیش بینی می‌شود که تا سال ۲۰۲۵ سالیانه به طور متوسط ۳٫۱ درصد به تولید انرژی الکتریکی از منابع تجدیدپذیر افزوده شود. [[پرونده:World hydro production.PNG|بندانگشتی|450px|درصد استفاده از نیروی برق‌آبی در کشورهای مختلف جهان.|پیوند=%D9%BE%D8%B1%D9%88%D9%86%D8%AF%D9%87:World_hydro_production.PNG]]
 
== تولید انرژی الکتریکی ==
[[File:Top 5 Hydropower-Producing Countries.png|thumb|نمودار روند تولید ۵ کشور بزرگ دارنده نیروگاه برق‌آبی|پیوند=%D9%BE%D8%B1%D9%88%D9%86%D8%AF%D9%87:Top_5_Hydropower-Producing_Countries.png]]
{{اصلی|تولید انرژی الکتریکی}}
بیشتر نیروگاه‌های برق-آبی انرژی مورد نیاز خود را از [[انرژی پتانسیل |انرژی پتانسیل آب]] پشت یک سد تأمین می‌کنند. در این حالت مقدار انرژی تولیدی از آب به حجم آب پشت سد و اختلاف ارتفاع بین منبع و محل خروج آب سد وابسته‌است. به این اختلاف ارتفاع، ارتفاع فشاری می‌گویند و آن را با ''H'' (مخفف Head) نمایش می‌دهند. در واقع میزان انرژی پتانسیل آب با ارتفاع فشاری آن متناسب است. برای افزایش فاصله یا ارتفاع فشاری، آب معمولاً برای رسیدن به توربین آبی فاصله زیادی را در یک لوله بزرگ (penstock) طی می‌کند.
[[پرونده:Hydroelectric dam.png|بندانگشتی|300px|برشی از یک سد و یک نیروگاه آبی.|پیوند=%D9%BE%D8%B1%D9%88%D9%86%D8%AF%D9%87:Hydroelectric_dam.png]]
 
'''نیروگاه آب تلمبه‌ای'''، نوعی دیگر از نیروگاه آبی است. وظیفهٔ یک نیروگاه آب تلمبه‌ای پشتیبانی شبکه الکتریکی در ساعات اوج مصرف (ساعات پیک) است. این نیروگاه تنها آب را در ساعات مختلف بین دو سطح جابجا می‌کند. در ساعاتی که تقاضا برای انرژی الکتریکی پایین است با پمپ کردن آب به یک منبع مرتفع انرژی الکتریکی را به انرژی پتانسیل گرانشی تبدیل می‌کند. در زمان اوج مصرف، آب دوباره از مخزن به سمت پایین جاری می‌شود و با چرخاندن توربین آبی موجب تولید برق و رفع نیاز شبکه می‌شود. این نیروگاه‌ها با ایجاد تعادل در ساعات مختلف موجب بهبود ضریب بار شبکه و کاهش هزینه‌های تولید انرژی الکتریکی می‌شوند.
 
برخی نیروگاه‌های آبی که تعداد آنها زیاد هم نیست از انرژی جنبشی آب جاری استفاده می‌کنند. در این دسته از نیروگاه‌ها نیازی به احداث سد نیست توربین این نیروگاه‌ها شبیه یک چرخ آبی عمل می‌کند. این نوع استفاده از انرژی شاخه نسبتاً جدیدی از علم جنبش مایعات است.
 
== معادله ==
یک معادله ساده برای محاسبه تقریبی انرژی الکتریکی در یک نیروگاه برق آبی وجود دارد که به صورت زیر است:
<center>
<math>P=h \times r \times k</math>
</center>
در معادله بالا P توان خروجی در واحد وات، h ارتفاع فشاری در واحد متر، r میزان آب خارج شده در واحد مترمکعب در ثانیه و K ضریب تبدیل در ۷۵۰۰ وات است (با پیش شرط راندمان ۷۶٪، شتاب ثقل ۹٫۸۱ متر بر مجذور ثانیه و آب تازه با چگالی ۱۰۰۰ کیلوگرم به ازای هر متر مکعب. البته در توربین‌های بزرگ و پیشرفته راندمان معمولاً بالاتر این مقدار است و در توربین‌ها فرسوده این راندمان کمتر است).
 
میزان تولید انرژی الکتریکی در یک نیروگاه آبی به شدت به میزان آب موجود وابسته‌است و در فصول مختلف میزان تولید می‌تواند به نسبت ۱۰ به ۱ متفاوت باشد.
 
== سد ==
{{اصلی|سد}}
سد دیواری محکم از سنگ و سیمان و یا ساروج است که به منظور مهار کردن آب در عرض دره یا میان دو کوه ایجاد می‌شود. برعکس خاکریزها که برای جلوگیری از ورود آب رودخانه یا دریا به مناطق اطراف ساخته می‌شوند در سدها هدف از مهار کردن آب استفاده از آن است.
 
[[پرونده:Vianden lake.jpg|بندانگشتی|250px|منبع آب پشت یک سد در لوگزامبورگ.|پیوند=%D9%BE%D8%B1%D9%88%D9%86%D8%AF%D9%87:Vianden_lake.jpg]]
سدها از نظر مشخصه‌های مختلف طبقه‌بندی می‌شوند این مشخصه‌ها معمولاً شامل:
* طول سد: از نظر طول سدهای با طول بیش از ۱۵ متر را سدهای بزرگ و سدهای با طول بیش از ۱۵۰ متر را سدهای بسیار بزرگ می‌نامند.
=== انتشار گازهای گلخانه‌ای ===
در صورتی که سوختی در نیروگاه سوخته نشود، دی اکسید کربن (که یک گاز گلخانه‌ای است) نیز در نیروگاه تولید نخواهد شد. البته در مراحل احداث نیروگاه مقدار ناچیزی گاز دی‌اکسید کربن تولید می‌شود که در مقابل میزان دی‌اکسید البته در این نیروگاه‌ها بر اثر اجتماع آب پشت سد گازهایی متصاعد می‌شود که در پایین به آنها اشاره شده‌است.
[[پرونده:Water turbine.svg|بندانگشتی|250px|یک توربین آبی وصل شده به یک مولد الکتریکی.|پیوند=%D9%BE%D8%B1%D9%88%D9%86%D8%AF%D9%87:Water_turbine.svg]]
 
=== فعالیت‌های وابسته ===
== مقایسه‌ای با دیگر روش‌های تولید انرژی الکتریکی ==
{{انبار-رده}}
[[پرونده:Karun3-dam.jpg|بندانگشتی|280px|تصویری از سد [[کارون ۳]].|پیوند=%D9%BE%D8%B1%D9%88%D9%86%D8%AF%D9%87:Karun3-dam.jpg]]
نیروی برق‌آبی با ایجاد انرژی الکتریکی بدون سوزاندن سوخت‌ها از ایجاد آلوده‌کننده‌های متصاعد شده از سوختن سوخت‌های فسیلی مانند دی‌اکسید گوگرد، اسید نیتریک، منواکسید کربن، گرد غبار و سرب (موجود در زغال سنگ) جلوگیری می‌کند. همچنین هیدروالکتریسیته با از بین بردن ضرورت استفاده از سوخت‌هایی مانند زغال سنگ به طور غیرمستقیم خطرات ناشی از استخراج زغال سنگ را کاهش می‌دهد.
 
کاربر گمنام