1.Sursele de apă şi importanţa lor
Apa înseamnă viaţă nu numai pentru fiinţele vii, dar şi pentru economia tuturor ţinuturilor, din toate timpurile, fiind un element de neînlocuit pentru agricultură, industrie şi transport.
Din suprafaţa întregii planete de circa 510 milioane de kilometri pătraţi, peste două treimi,respectiv 360 milioane kilometri pătraţi reprezintă întinderea apelor.Numai o treime din suprafaţa continentelor
este bogată în apă,restul reprezentând ţinuturi sărace şi aride .Pentru a corecta factorii care condiţionează prezenţa apei este necesar să se recurgă la un ansamblu de măsuri pentru folosirea raţională a surselor de apă ,cum ar fi: captarea, înmagazinarea,tratarea apei,etc.
Apa mai poate fi folosită şi pentru producerea de energie electrică ,prin amenajarea potenţialului energetic al cursurilor de apă, a mareelor , a valurilor, etc.
2.Folosinţele amenajărilor hidroenergetice
Amenajările hidroenergetice constituie un exemplu de folosinţă complexă, deoarece apa acumulată într-un lac artificial poate fi folosită în acelaşi timp pentru producerea de energie,alimentarea cu apă a zonelor agricole (irigaţii) , alimentarea cu apă potabilă sau industrială a centrelor apropiate, piscicultură, combaterea eroziunii solului,agrement, etc.
Exemple de folosinţă complexă a apelor îl constituie: Amenajarea hidrenergetică a râului Ageş, Amenajarea Bistriţei în sectorul Bicaz, Amenajarea Porţile de Fier (pe Dunăre), etc.
De exemplu, la Amenajarea Bistriţei în sectorul Bicaz ,datorită lacului de acumulare dela Izvorul Muntelui ,în afara efectului energetic se satisfac şi alte necesităţi ale economiei naţionale, cum ar fi:irigarea a 300 000 hectare teren agricol în câmpia Bărăganului,atenuarea cu 60% a debitelor catastrofale ce se produceau pe valea Bistriţei şi Siretului, alimentarea cu apă a centrelor industriale din aval de hidrocentrala Bicaz (Roznov, Săvineşti,etc).
La Amenajarea porţile de Fier ,se asigură prin barajul creat pe Dunăre , posibilitatea realizării unei producţii de energie de 10 miliarde kilowaţioră (kWh), îmbunătăţirea condiţiilor de navigaţie şi sporirea traficului fluvial pe acest sector.
3.Mărimi fizice importante la dimensionarea amenajărilor hidoenergetice
În natură, cantităţile însemnate de apă evaporată cad înapoi sub formă de precipitaţii şi se infiltreză în straturile superioare ale scoarţei pământului sau în albiile cursurilor de apă.
Aceste mase tind să coboare apoi spre nivelul mărilor şi oceanelor,producând ăn drumul lor un lucru mecanic necesar pentru învingerea rezistenţelor care se opun mişcării apei în albiile naturale ale acesteia.
Orice cantitate de apă care este situată la un anumit nivel terestru reprezintă o sursă de energie hidraulică.Energia hidraulică din natură este formată din energie potenţială şi enregie cinetică.
Această enrgie poate fi transformată în cea mai mare parte în energie electrică cu ajutorul maşinilor hidraulice amplasate în uzinele hidroelectrice
Cele mai importante mărimi hidraulice la dimensionarea unei amenajări hidroenergetice sunt: debitul, căderea şi randamentul.
Debitul este o mărime fizică caracterizată prin volumul de apă raportat la unitatea de timp ,de aceea se măsoară în metri cubi pe secundă (m3/s).
Debitul este o mărime foarte importantă la determinarea puterii hidraulice şi deci la dimensionarea amenajării hidrenergetice
Căderea reprezintă înălţimea la care se găseşte volumul de apă deasupra nivelului dat .Căderea este direct proporţională cu energia potenţială a cursului de apă, deci valoarea ei influenţează direct puterea hidraulică
Randamentul unei uzine hidroenergetice este compus din produsul randamentelor diverselor instalaţii care produc transformarea energiei hidraulice în energie electrică.Întotdeauna ,randamentul are o valoare subunitară (<1), deoarece pe traseu există pierderi de sarcină.
4. Schema unei amenajări hidroelectrice
În fig.1, este prezentată schema unei amenajări hidroelectrice de mare cădere.
Schema este compusă din :
4.1.Lacul de acumulare
Este lacul artificial creat în spatele barajului în scopul stocării (înmagazinării) volumelor mari de apă care vor folosi la producerea energiei electrice
În afara de folosinţa energetică, lacul de acumulare poate folosi la irigaţii, alimentări cu apă, agrement,etc.
4.2.Barajul
Barajul reprezintă obstacolul artificial construit pe albia naturală a cursului de apă în scopul obţinerii lacului de acumulare. El poate fi de mai multe feluri:de beton,de anrocamente,de pământ ecranat cu beton,etc.
4.3. Aducţiunea
Aducţiunea reprezintă galeria situată sub nivelul minim din lacul de acumulare prin care se preia apa din lac îi se transportă spre centrala electrică
Aducţiunea conţine galeria forţată şi conducta forţată.
Galeria forţată poate fi din beton sau din beton blindat cu blindaj metalic
Conducta forţată poate fi din beton ,sau conductă metalică .Conducta metalică se amplasează deobicei după nodul de presiune,din considerente de siguranţă.Ea se termină la peretele centralei cu un distribuitor cu un număr de ieşiri egal cu numărul turbinelor(minim două ieşiri)
4.4. Nodul de presiune
Nodul de presiune este compus din castelul de exchilibru şi casa de vane.
Castelul de echilibru este o construcţie de siguranţă a amenajării şi are rolul de a prelua fluctuaţiile majore de nivel din sistem şi de a le atenua atfel încât să nu ajungă să producă catastrofe sau pierderi ireparabile în instalaţiile amenajării.
Casa de vane are rol de siguranţă, reglaj şi întreţinere a aducţiunii şi este compusă dintr-o construcţie care conţine cel puţin două vane amplasate pe conducta de aducţiune.
4.5.Centrala propriu-zisă
Centrala cuprinde următoarele:cladirea centralei,sala maşinilor, instalaţiile din centrală,maşinile de ridicat,camera de comandă.
Turbinele şi generatorul sunt amplasate în sala maşinilor.
Instalaţiile din centrală furnizează agenîi necesari bunei fucncţionări a agregatelor :apă de răcire, ulei sub presiune,aer comprimat, sau asigură epuismentul (eliminarea apei),stingerea incendiilor,aer condiţionat.
Maşinile de ridicat sunt deobicei podul rulant şi diverse trolii de manevră.
Camera de comandă conţine panouri electrice şi automatizate pentru comenzile de la distanţă a închiderii-deschiderii diverselor echipamente , ridicarea-coborârea stavilelor segment pentru deversare controlată,închiderea-deschiderea vanelor sferice,etc.
5.Avantajele amenajărilor hidroelectrice
Faţă de energia obţinută prin arderea combustibililor clasici( petrol, cărbune, şisturi bituminoase) sau reacţiile metalelor radioactive(uraniu îmbogăţit, plutoniu), energia electrică obţinută prin amenajarea cursului râurilor sau fluviilor este în primul rând "curată", fără a elibera în mediul înconjurător nici un fel de noxe.
Amenajările hidroelectrice permit ,pe lângă folosinţele energetice şi alte folosinţe, aşa cum am arătat: în agricultură,piscicultură,gospodărirea apelor, turism.
Amortizarea cheltuielilor construcţiilor executate se face relativ rapid, astfel încât investiţiile ulterioare sunt minime,numai pentru întreţinere, ceea ce conduce la un cost ieftin al kilowatt-ului (adică apa este gratuită) , în comparaţie cu centralele termice la care combustibilul are costuri din ce în ce mai ridicate.
Dezavantajele constau în modificarea biotopului înconjurător,necesitatea exproprierilor terenului din calea construcţiilor,anii secetoşi care pot scădea dramatic nivelul în lac.
În România zilelor de azi este mult mai avantajoasă obţinerea energiei electrice din hidrocentrale, deoarece acestea sunt existente, nu necesită import de combustibili şi sistemul hidrotehnic este foarte bine organizat.
