Zentral hidroelektrikoa
Eguzkitik Lurrera heltzen den erradiazioaren beroak itsaso, ibai, lurraren azal, landare eta abarretako ur-kantitate handia lurrunarazten du. Haizeek ur-lurrun hori atmosferan banatzen dute, eta, atmosferako tenperatura jaistean, ur-lurruna kondentsatu eta ur-tantak eratu edo solidotu eta izotz-kristalak sortzen dira. Ondoren, kondentsatu edo solidotutako ura lurrera jausten da, euri-, elur- edo txingor-eran. Lurreratutakoan, ura lurraren gainetik isuri edo lurpera iragazten da. Errekak, ibaiak, aintzirak, lur azpiko urak eta abar eratzen dira, eta ur hori gehiena itsasoratu egiten da. Ondoren, lurruntze-prozesua hasten da berriz. Horrelaxe ixten da uraren zikloa edo ziklo hidrologikoa.
Prozesu horretako energiaren parte bat aprobetxatu egin daiteke. Itsasorantz doala, urak energia-kantitate jakin bat du toki jakin batean; hain zuzen ere, abiaduragatik duen energia zinetikoaren eta itsasoaren mailarekiko altueragatik duen energia potentzialaren batura. Oro har, uraren energia gutxituz doa; izan ere, beheratu ahala uraren energia potentziala energia zinetiko bihurtzen da, eta energia zinetikoa ere txikitu egiten da ibilguko materialekiko marruskadura, talka eta abarrengatik. Azkenean, ibaiaren behe-ibilguan ura mantso joaten da, aurretik zuen energia gehiena askatu duelako. Hori gertatu aurretik, ordea, uraren energiaz, hau da, energia hidraulikoaz baliatzeko modua badago. Uraren abiadura txikia izaten denez, energia zinetikoa arbuiatu egin daiteke. Energia potentziala, berriz, oso garrantzitsua da, eta energia mekaniko eta elektriko bihurtzeko erabil daiteke.
Energia horretaz baliatzeko aukera ematen duen instalazioari zentral hidroelektriko deritzo, eta multzo horren bihurtze-ahalmen maximoari potentzia instalatu esaten zaio. 10.000 kW-erainoko potentzia instalatua duten zentral hidroelektrikoei minizentral hidroelektriko deritze, eta hori baino potentzia handiagokoei, berriz, zentral hidroelektriko handi. Minizentralen hainbat alderdi sakonduko ditugu bereziki, gure inguruan ugarienak direlako; dena den, egingo diren azalpen askok berdin balio lezakete zentral handietarako ere.
Irudian, biderkagailua duen minizentral bateko potentzia-fluxua dago, baita turbinaren eta zentral osoaren errendimenduen adierazpenak ere. Minizentral hidroelektrikoetan gertatzen diren energia-bihurketen errendimenduak oso handiak dira, eta linea elektrikora heltzen den energia ur-jauziak duen energiaren % 85 izateraino hel daiteke.
minizentral hidroelektrikoko potentzia-fluxua
Minizentral hidroelektrikoak XIX. mendearen amaieratik erabiltzen dira, eta energia berriztagarria ustiatzen duten sorkuntza-instalazio garrantzitsuak dira. Minizentralen arrazoizko erabilerak ez du ingurumena kutsatzen, eta minizentralek abantaila nabarmenak dituzte beste sorkuntza alternatibo batzuen aldean.
Zentral hidroelektriko motak
Ibai baten ibilguaren energia hidraulikoa hurrengo era hauetan erabil daiteke nagusiki:
Presa-oineko zentrala
Jauzia lortzen da ibaiaren ibilguan presa bat eraikitzen da zeharka. Presa horrek uraren maila igotzen du, eta ura metatu egiten da. Hodi baten bidez, presiopeko ura turbinara bideratzen da. Erabili eta presioa galdu ondoren, ura ubide batetik ibaiaren berezko ibilgura itzultzen da. Zentral hidroelektriko handietan, ura urtegian metatuta dagoenez, energia elektrikoa eskaria dagoen unean ekoitz daiteke; izan ere, energia-eskaria, normalean, ez da bat etortzen ibaian ur-emari erabilgarria dagoen unearekin.
presa-oineko zentral hidroelektrikoa
Ur-lasterreko zentrala
Uraren maila igoarazten ez duen presa-antzeko txiki baten bidez, uraren emariaren parte bat berezko ibilbidetik desbideratzea lortzen da. Ondoren, frikzioagatiko galerak gutxitzeko pareta lauak dituen ubide edo hodi baten bidez ura zentralerantz bideratzen da. Azken zatian, presiopeko ura hodi batetik doa ubidetik, eta ibaitik hurbil dagoen zentralera heltzen da. Turbinatik igaro ondoren, kanal batetik ura ibaiaren berezko ibilgura itzultzen da. Zentral-mota honetan, ura ez da inon metatzen, eta ekoitzitako energia ibaiak unean duen emariaren mendekoa da. Irudian, ur-lasterreko zentralaren eskema ikus daiteke. Lehen ubideak turbinatik igaro behar den ura garraiatzen du, altuera galdu gabe kasik. Ondoren, presio-hodi batetik ura zentralera bideratzen da. Minizentral hidroelektrikoak mota horretakoak izaten dira.
ur-lasterreko zentral hidroelektrikoa
Bestelako zentralak
Beste helburu batzuetarako egindako instalazioak ere badira. Horietan, helburu nagusia ez da energia ekoiztea. Esate baterako, ura kontsumitzeko, ureztatzeko (urmaelak) eta abarretarako erabiltzeko helburuz eraikitako presak daude, edo ureztatzeko eginak diren ubideak, turbina elektriko gisa erabil daitezkeenak.
Tresneria elektromekanikoa
Zentral hidroelektrikoetan, energia hidraulikoa energia hidroelektriko bihurtzeko beharrezkoak diren hainbat gailu eta instalazio daude. Funtsean, turbina, sorgailua eta transformadorea dira nagusiak. Lehenengo bihurketa egiten duen makina turbina da, energia hidraulikoa ardatzaren biratze-energia mekaniko bihurtzen duena. Ondoren, sorgailuak momentu eragile hori jaso eta energia elektriko bihurtzen du (oro har, tentsio txiki edo ertainekoa) (Ik. sorgailu). Azkenik, transformadoreak korronte elektrikoaren tentsioa igotzen du, garraioan energia-galera txikia gerta dadin. Izan ere, kontsumo-gunea elektrizitatea sortzen den gunetik urrun egoten da normalean (Ik. transformadore).
Zentralaren barruan, sorkuntza kontrolatzeaz arduratzen diren ekipo elektronikoak ere izaten dira. Horien zeregina babesak, aldagaiak eta sorkuntzaren segurtasuna kontrolatzea da.
Zentral hidroelektrikoan lor daitekeen potentzia maximoa kalkulatzeko, honako adierazpen hau erabiltzen da:
P (kW) = potentzia elektrikoa
8,5 = bihurtze-errendimenduen mendekoa den konstantea
Q (m3/s) = turbinatik igarotzen den ur-emaria
H (m) = uraren jauziaren altuera (turbinan neurtua)
Turbina
Funtsean, turbinak bi atal ditu. Bata finkoa da, eta biratze-abiadura handiko ur-emaria lortzeaz arduratzen da. Bestea birakaria da, gurpila edo errodetea du izena, eta bere zeregina da uraren biratze-abiadura irteera-ardatzari transmititzea. Gainera, turbinak bere barrutik dabilen uraren emariaren aldaketak doitzeko mekanismoa ere badu. Mekanismo horren zeregina da irteera-ardatzean abiadura konstantea lortzea beti, turbinatik dabilen emaria zein den kontuan hartu barik.
Jauzi-altueraren eta diseinuko ur-emari maximoaren arabera, turbinek funtzionamendu-printzipio eta forma desberdinak dituzte. Gehien erabiltzen direnak Kaplan, Francis, Pelton eta Michell-Banki turbinak dira (Ik. ur-turbina).
ur-turbinak
Carlos Aguerre (Voith Siemens)