 | Pobierz cały dokument energia.wodna.na.fizyke.ochrona.srodowiska.doc Rozmiar 44 KB |
Energia wodna - wykorzystywana gospodarczo energia mechaniczna płynącej wody. Współcześnie energię wodną zazwyczaj przetwarza się na energię elektryczną (hydroenergetyka, często oparta na spiętrzeniach uzyskanych dzięki zaporom wodnym). Można ją także wykorzystywać bezpośrednio do napędu maszyn - istnieje wiele rozwiązań, w których płynąca woda napędza turbinę lub koło wodne.
Energia mechaniczna wody dzieli się na:
energię przepływu rzek (energia kinetyczna i potencjalna jest zamieniana w energię elektryczna)
energię mechaniczną oceanów (ruchy masy wody, które zostały wywołane przez pływy, falowanie czy też różnice gęstości)
Pobieranie tej energii jest bardzo korzystne zarówno ze względu na ekologiczny, jak i ekonomiczny charakter, bowiem dostarcza ona ekologicznie czystej energii i reguluje stosunki wodne zwiększając retencję wód powierzchniowych, co polepsza warunki uprawy roślin oraz warunki zaopatrzenia ludności i przemysłu w wodę.
Działanie elektrowni wodnych jest dość proste. Woda z rzek spływa z wyżej położonych terenów takich jak np. góry, czy wyżyny do zbiorników wodnych (mórz lub jezior) położonych np. na nizinach. Przepływ wody w rzece spowodowany jest różnicą energii potencjalnej wód rzeki w górnym i dolnym biegu. Energia potencjalna zamienia się w energię kinetyczną płynącej wody. Fakt ten wykorzystuje się właśnie w elektrowni wodnej przepuszczając przez turbiny wodne płynącą rzeką wodę.
Źródło energii wodnej ocenia się według dostępnej mocy, to jest energii uzyskiwanej w jednostce czasu. Przy wykorzystaniu wody spadającej z pewnej wysokości dostępna moc wiąże się ze spadkiem hydraulicznym (wysokością, z jakiej spływa woda), przepływem (ilością wody spływającej w jednostce czasu) i zazwyczaj również z prędkością przepływu. W przypadku gdy woda spływa ze zbiornika (jezioro, spiętrzenie), spadkiem hydraulicznym jest różnica poziomów pomiędzy lustrem wody w zbiorniku górnym i wylotem turbiny, ponieważ ciśnienie hydrostatyczne u podstawy wynika wprost z wysokości słupa wody.
Energia potencjalna E, uwalniana podczas spadku ciała o masie m z wysokości h w polu grawitacyjnym o przyspieszeniu g wynosi
E = mgh.
Elektrownia wodna wykorzystuje energię uwalnianą podczas sterowanego spadku wody z ustalonej wysokości. Energia wyzwolona w ustalonym czasie t wynika więc z ilości spuszczonej w tym czasie wody:
Podstawiając symbol mocy P za E / t i wyrażając stosunek m / t przez natężenie przepływu i gęstość wody, dochodzimy to standardowej postaci tego wyrażenia:
P = ρSgh
gdzie S oznacza natężenie przepływu, liczone jako objętość wody wypuszczanej w jednostce czasu, zaś ρ jest gęstością wody.
 | Pobierz cały dokument energia.wodna.na.fizyke.ochrona.srodowiska.doc rozmiar 44 KB |