Energija vode spada u primarne oblike energije, a najznačajniji je obnovljivi izvor. Pojavljuje se u potencijalnom i kinetičkom obliku. Danas se uglavnom koristi za transformaciju u električnu energiju i podmiruje oko 16,5% svjetske proizvodnje. U ukupnoj svjetskoj proizvodnji energije sudjeluje oko 3%. Do industrijske revolucije bila je glavni korisni izvor energije.
1. Kako se koristila energija vode u prošlosti?
Energija vode u prošlosti se koristila za splavarenje, izvlačenje vode iz rijeka i rudnika, pogon mlinskog kamena, pogon mehaničkih sita za izdvajanje mekinja, pogon strojeva za valjanje platna, pogon sustava za gnječenje gline, pogon pilana za drvo i kamen, pogon mijehova, hidruličkih čekića i bušilica (topovi) u kovačnicama, pogon strojeva za preradu kudjelje, pogon ranih tekstilnih strojeva...
2. U kakve izvore, obzirom na obnovljivost, spada energija vode i zašto?
Energija vode spada u obnovljive izvore zato što se kroz proces kruženja vode u prirodi rijeke jezera i mora obnavljaju.
3. Opiši vodenično kolo.
Vodenično kolo su počeli upotrebljavati stari Grci i Rimljani prije gotovo 2100 godina i od tada se stalno usavršavalo. Danas se rijetko upotrebljava, a preostali primjerci uglavnom se koriste kao turistička atrakcija.
U slučaju obilnog konstantnog dotoka vode koristilo se vodenično kolo sa privodom vode odozdol gdje voda djeluje silom na lopatice i zakreće kotač.
Na malim i brzim planinskim potocima koristila su se kola sa privodom vode odozgor. Kola su imala pregrade koje je punila voda i stvarala zakretnu silu svojom težinom. Tako se najbolje iskorištava ukupna energija vode slapova koja ovisi o masi vode, brzini i visini s koje pada.
4. Kako se danas iskorištava energija vode?
Danas se energija vode iskorištava za proizvodnju električne energije u hidroelektranama. Energija vode se predaje turbinskom kolu koji preko zajedničkog vratila pokreće stroj za proizvodnju električne struje – generator.
Za proizvodnju električne struje koristi se energija rijeka, energija plime i oseke i energija valova.
5. Opiši hidroelektrane obzirom na vrstu vodotoka
5.1. Na velikim rijekama koje imaju veliki dotok vode tijekom cijele godine grade se protočne elektrane. Rijeka se pregrađuje niskom armiranobetonskom branom koja samo usmjerava vodu na uronjene turbine sa malim brojem lopatica nalik brodskom vijku.
5.2. Na manjim planinskim rijekama gdje količina vode oscilira ovisno o hidrološkim prilikama grade se visoke armiranobetonske brane koje uzvodno stvaraju akumulacijsko jezero tako da imamo dovoljno vode za pokretanje turbina tijekom cijele godine. Voda se do turbine sa većim brojem lopatica dovodi tlačnim vodom. Ove elektrane nazivamo akumulacijskim.
6. Nabroji sastavnice sustava hidroelektrane
Sustav hidroelektrane čine akumulacijsko jezero, brana, tlačni vod, turbina, generator, strojarnica i transformator.
7. Navedi ulogu turbine i generatora hidroelektrane.
Energija gibanja vode zakreće rotor turbine pri tom se pretvara u mehaničku energiju. Rotor turbine i generatora povezani su preko vratila i zajednički rotiraju. Pri tom se mehanička energija u generatoru pretvara u električnu i ona se pojavljuje u statoru generatora.
8. Navedi ulogu transformatora hidroelektrane
Transformator povećavanjem napona prilagođava svojstva električne struje koja su podesna za transport do potrošača. Prije isporuke struje potrošačima drugi transformatori smanjuju napon na vrijeddnost podesnu za potrošnju.
9. O čemu ovisi energija vode u hidroelektrani?
Energija vode ovisi o količini vode i visinskoj razlici. Količine vode i brzine vrtnje regulira se zakretanjem lopatica privodnog kola i turbine.
10. Opiši način rada elektrane koja iskorištava energiju plime i oseke
Zaljev u koji utječe rijeka pregrađuje se branom u koje se ugrađuju turbine. Turbine imaju mogućnost zakretanja lopatica pa se smjer rotacije ne mjenja ovisno da li voda utječe ili istječe iz akumulacije. Najpoznatija takva elektrana izgrađena je na ušću rijeke Rance u Bretagni (Francuska). Tu je visinska razlika između plime i oseke 13 metara.
11. Opiši korištenje energije valova
Može biti direktno kada val ulazi u cilindar i pokreće stap čije se gibanje prenosi na generator. Indirektno kada val istiskuje zrak čije strujanje pokreće turbinu, a njeno se gibanje prenosi na generator.
12. Opiši reverzibilnu hidroelektranu. *****+
Ovakva hidroelektrana ima dva jezera, a pogonski stroj svojstva turbine i pumpe. Tijekom dana kad je potrošnja struje povećana hidroelektrana proizvodi struju i isporučuje ju u mrežu. Tijekom noći ,ako je potrebno povećati zalihu energije, elektrana radi kao pumpa. Pogonski stroj se napaja iz mreže i prebacuje vodu iz donjeg jezera u gornje.
13. Izloži doprinos hrvatske tehničke kulture svjetskoj na području korištenja energije vode (dodatni sadržaj)
Hrvatski znanstvenik Faust Vrančić objavio je o Veneciji 1616. godine djelo Novi strojevi u kojem je opisano 49 izuma i projekata. Među njima je nekoliko naprava na pogon vodnom snagom, pa se mogu smatrati pretečama vodnih turbina koje se danas koriste u suvremenim hidroelektranama. Osobito se to odnosi na Vrančićevo lopatičasto kolo, s ukošenim lopaticama smještenim između dvije okrugle ploče, koje vrlo sliči suvremenoj Francisovoj turbini. Tu je opisano i korištenje plime oseke za pokretanje vodeničnih kola.
26. kolovoza 1895. godine puštena je u pogon na slapovima rijeke Niagare prvi dio hidroelektrane snage 3 x 5000 KS. To je prva hidroelektrana respektabilne snage čiji su dvofazni generatori izrađeni prema patentu Nikole Tesle.
28. kolovoza 1895. godine proradila je na rijeci Krki u zaleđu Šibenika dvofazna hidroelektrana snage 320 KS. Električna energija se isprva koristila za osvjetljenje Šibenika, a zatim i u industrijske svrhe.
U travnju 1906. godine puštena je u pogon prva faza hidroelektrane na slapu Manojlovac u zaleđu Šibenika. Slijedeće godine proradila je punom snagom 16600 KW, a izlazni napon je bio 30kV. Hidroelektrana Miljacka bila je sve do 1910. godine najsnažnija hidroelektrana u Europi, a i napon dalekovoda je bio najviši.
14. Tehnološki napredak u 12. stoljeću *****+
Intezivno korištenje mehaničke energije vode započinje u Europi u 12. stoljeću, a događa se u samostanima, prvenstveno cistercitskog reda. Pravila reda preporučuju da se samostani grade na rijekama, te da se iskorištavanjem energije vode redovničke manufakture mehaniziraju, a vrijeme za molitve i druge duhovne obveze redovnika maksimalno poveća. Cistercitski red je nastao reformom benediktinskog, a poslije su od njh reformom nastali trapisti. Benediktinci su svojim djelovanjem pod geslom moli i radi promicali praktični rad i pokrenuli ljudsku poduzetnost preko 40000 svojih samostana.
Evo nekoliko opisa cistercitskoh samostana prema izvorniku History of Technology, Oxford University.
U francuskoj opatiji Clairvaux rijeka utječe ozidanim kanalom i prvo pokreće mlinove i mehanička sita za izuzimanje mekinja. Nakon mlina rijeka pokreće strojeve za valjnje platna, a dio se odvaja za potrebe proizvodnje piva. Nakon valjaonice rijeka prolazi kroz štavionicu i obavlja potrbne radove. Nakon toga se dijeli na više tokova i obavlja okretanje, mrvljenje, natapanje, pranje, kuhanje. Na kraju se tokovi spajaju, rijeka prima odvodnju i odlazi.
U francuskoj opatiji Rayamont kod Pariza rijeka protječe visokim kanalom dugim 32, a širokim 2.35 m kroz halu u kojoj su smještene mlinica, kovačnica, valjaonica platna i štavionica.
Opatija Fontenay u Burgundiji ima halu sa radionicama 53 m x 13,5 m. Rijeka je tekla uzduž hale i opskrbljivala mehaničkom energijom mlin i kovačnicu. Zdanje je sačuvano i zaštićeno.
Opatija Fountains u Yorkshiru dobivala je vodu nizom tunela, te opskrbljivala mlin pivovaru i različite radionice.
Spominju se i privatne raionice u Francuskoj štavionica, kudjeljara, mlin.
Dodatni sadržaj (za one koji žele znati više)
Pogledajte slijedeći link
ENERGIJA JE SVUDA OKO NAS
Post je objavljen 02.01.2011. u 15:50 sati.