유압 동력 : 특성, 작동 방식, 장점, 용도 - 환경 - 2026

유압 파워는 능력이다 의 에서 생산 작업 물 자신의 잠재력과 운동 에너지에 따라 움직임, 빛과 열의 형태. 또한 깨끗한 고성능 재생 가능 에너지로 간주됩니다.

이 에너지는 흐름, 물이 이동하는 지점 사이의 불균일성 및 중력에 의해 결정됩니다. 고대부터 인간이 다양한 작업을 수행하는 데 사용되었습니다.

Itaipú 댐 (브라질 및 파라과이). 출처 : Angelo Leithold

수력 에너지의 첫 번째 용도 중 하나는 수류의 힘을 활용하는 제 분소에 동력을 공급하는 것이 었습니다. 이런 식으로 기어를 사용하여 맷돌을 움직여 밀을 타작 할 수 있습니다.

현재 가장 관련성이 높은 응용 분야는 수력 발전소 또는 수력 발전소를 통한 전기 에너지 생성입니다. 이 플랜트는 기본적으로 댐과 터빈 및 발전기 시스템으로 구성됩니다.

물은 수로의 두 수준 (측지 요철) 사이에 댐에 축적되어 중력 위치 에너지를 생성합니다. 그 후, 물의 흐름 (운동 에너지)은 전기 에너지를 생성하기 위해 발전기에 에너지를 전달하는 터빈을 활성화합니다.

수력 에너지의 장점 중 하나는 다른 에너지 원과 달리 재생 가능하고 오염이 없다는 것입니다. 반면 90-95 % 범위의 수율로 매우 효율적입니다.

수력 발전소의 환경 영향은 온도 변화 및 수로의 물리적 변화와 관련이 있습니다. 마찬가지로 기계에서 여과 된 폐유 및 지방이 생성됩니다.

가장 큰 단점은 대지가 침수되고 강의 흐름과 자연적 흐름이 바뀌기 때문에 발생하는 물리적 변화입니다.

세계에서 가장 큰 수력 발전소는 중국의 양쯔강에 위치한 The Three Gorges입니다. 중요한 다른 두 가지는 브라질과 파라과이 국경에있는 Itaipú와 베네수엘라의 Simón Bolívar 또는 Guri 수력 발전소입니다.

형질

수력 에너지의 원천은 물이며 물 순환이 변경되지 않는 한 재생 가능 에너지로 간주됩니다. 마찬가지로 고형 폐기물이나 오염 가스를 생성하지 않고 작업을 생산할 수 있으므로 청정 에너지로 간주됩니다.

공연

에너지 효율은 공정에서 얻은 에너지의 양과 투자에 필요한 에너지 간의 관계를 나타냅니다. 수력 에너지의 경우 사용되는 물의 속도와 터빈 시스템에 따라 90 ~ 95 %의 성능이 달성됩니다.

수력은 어떻게 작동합니까?

수력 발전소의 계획. 출처 : 사용자 : Tomia

태양 에너지를 운동 에너지로 변환

수력 에너지의 기초는 태양 에너지, 땅의 지형 및 지구의 중력에 있습니다. 물 순환에서 태양 에너지는 증발을 일으키고 물은 지구에 응축되어 침전됩니다.

고르지 않은지면과 중력의 결과로 지표수 흐름이 지표면에 발생합니다. 이런 식으로 태양 에너지는 불균형과 중력의 결합 된 작용에 의해 물의 움직임으로 인해 운동 에너지로 변환됩니다.

나중에 물의 운동 에너지는 일을 할 수있는 기계적 에너지로 변환 될 수 있습니다. 예를 들어 다양한 장치를 작동 할 수있는 기어 시스템으로 이동을 전달하는 블레이드를 이동할 수 있습니다.

수력 에너지의 크기는 강바닥의 두 지점과 그 흐름 사이의 불균일성에 의해 주어집니다. 땅의 요철이 클수록 물의 잠재력과 운동 에너지는 물론 일을 생성하는 능력도 커집니다.

이러한 의미에서 위치 에너지는 수역에 축적되는 에너지이며지면에 대한 높이와 관련이 있습니다. 반면에 운동 에너지는 물이 지형과 중력의 함수로 떨어지는 동작으로 방출되는 것입니다.

수력으로 전기 생산 (수력)

떨어지는 물에 의해 생성 된 운동 에너지는 전기 에너지를 생성하는 데 사용될 수 있습니다. 이것은 물이 축적되고 다른 높이로 유지되는 댐을 건설함으로써 달성됩니다.

따라서 물의 위치 에너지는 한 지점과 다른 지점의 레벨 차이에 정비례하며 물이 떨어지면 운동 에너지로 변환됩니다. 그 후 물은 회전하는 블레이드 시스템을 통과하여 회전 운동 에너지를 생성합니다.

회전 운동을 통해 제 분소, 휠 또는 교류 발전기와 같은 기계 시스템을 활성화 할 수있는 기어 시스템을 이동시킬 수 있습니다. 수력 발전의 특별한 경우, 시스템은 전기를 생성하기 위해 터빈 시스템과 교류 발전기를 필요로합니다.

터빈

터빈은 물의 힘에 의해 축을 회전시키는 블레이드 시스템이있는 수평 또는 수직 축으로 구성됩니다.

수력 터빈에는 세 가지 기본 유형이 있습니다.

Pelton 터빈

Pelton 터빈. 출처 : Robertk9410

완전히 물에 잠기지 않고 작동하는 수평축이있는 고압 임펄스 터빈입니다. 임펠러에는 물 분사에 의해 구동되는 일련의 오목한 블레이드 (블레이드 또는 이빨)가 있습니다.

터빈에 분사되는 물이 많을수록 더 많은 전력이 생성됩니다. 이 유형의 터빈은 25 ~ 200m 높이의 폭포에 사용되며 최대 90 %의 효율에 도달합니다.

프랜시스 터빈

프랜시스 터빈. 출처 : 원래 업 로더는 German Wikipedia의 Stahlkocher였습니다.

수직 축이있는 중압 반응 터빈이며 물에 완전히 잠기면서 작동합니다. 임펠러는 분배기를 통과하는 물에 의해 구동되는 블레이드로 구성됩니다.

20 ~ 200m 높이의 폭포에서 사용할 수 있으며 효율은 90 %에 이릅니다. 이것은 세계의 대형 수력 발전소에서 가장 자주 사용되는 터빈 유형입니다.

카플란 터빈

Kaplan 터빈. 출처 : TheRunnerUp

그것은 Francis 터빈의 변형이며 수직 축을 가지고 있지만 임펠러는 일련의 조종 가능한 블레이드로 구성됩니다. 그것은 고압 반응이며 물에 완전히 잠겨서 작동합니다.

Kaplan 터빈은 5 ~ 20m 높이의 폭포에서 사용되며 효율은 최대 95 %에 이릅니다.

교류기

교류 발전기는 전자기 유도를 통해 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환 할 수있는 장치입니다. 따라서 자극 (인덕터)은 전도성 물질의 교대 극 (예 : 연철에 감긴 구리)이있는 코일 내에서 회전합니다.

그 작동은 일정 시간 동안 가변 자기장에 노출 된 도체가 전압을 생성한다는 사실에 기반합니다.

이점

수력은 긍정적 인 측면이 많기 때문에 널리 사용됩니다. 이 중에서 우리는 다음을 강조 할 수 있습니다.

경제적입니다

수력 발전소의 경우 초기 투자가 높지만 장기적으로는 저렴한 에너지입니다. 이는 안정성과 낮은 유지 보수 비용 때문입니다.

또한 양식, 수상 스포츠 및 관광에 대한 가능성이있는 저수지가 제공하는 경제적 보상이 추가되어야합니다.

재생 가능

물의 순환을 기반으로하기 때문에 재생 가능하고 지속적인 에너지 원입니다. 이것은 화석 연료의 에너지와 달리 시간이 지남에 따라 고갈되지 않는다는 것을 의미합니다.

그러나 그 연속성은 주어진 지역 또는 전 세계적으로 변경되지 않는 물 순환에 달려 있습니다.

고성능

유압 에너지는 매우 효율적이며 90 ~ 95 % 사이의 고성능으로 간주됩니다.

오염되지 않습니다

이러한 유형의 에너지는 물과 같은 천연 자원을 사용하며 폐기물이나 오염 가스를 생성하지 않습니다. 따라서 환경에 대한 영향이 적고 청정 에너지의 한 형태로 간주됩니다.

저수지의 존재

수력 에너지를 사용하기 위해 저수지를 건설하는 경우 다음과 같은 추가 이점이 있습니다.

-강의 흐름을 조절하고 홍수를 피할 수 있습니다.
-그들은 인간 소비, 관개 및 산업 사용을위한 물의 저수지를 나타냅니다.
-레크리에이션 구역 및 수상 스포츠 연습용으로 사용할 수 있습니다.

단점

강우량에 의존

수력 발전의 한계는 강우 체제에 대한 의존성입니다. 따라서 특히 건조한 해에는 물 공급이 급격히 감소하고 저수지 수준이 낮아질 수 있습니다.

물의 흐름이 감소하면 전기 에너지 생성이 줄어 듭니다. 이러한 방식으로 수력 에너지에 크게 의존하는 지역에서 문제가 발생할 수 있습니다.

강의 자연 경로 변경

강에 댐을 건설하면 자연 경로, 홍수 체제, 감소 (흐름 감소) 및 퇴적물 끌기 과정이 변경됩니다. 따라서 수생에 있거나 수역 근처에 위치한 식물과 동물의 생물학에서 변화가 발생합니다.

다른 한편으로, 댐에 퇴적물이 남아 있으면 하구의 삼각주 형성이 바뀌고 토양 상태가 바뀝니다.

댐 파손 위험

일부 수력 발전 댐에는 많은 양의 물이 저장되어 있기 때문에 옹벽이나 인근 경사면이 파손되면 심각한 사고가 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 1963 년에 이탈리아의 Vajont 댐 (현재는 사용되지 않음) 경사가 발생하여 2,000 명이 사망했습니다.

응용

관람차 및 워터 펌프

물의 운동 에너지에 의해 구동되는 바퀴의 회전은 물이 얕은 우물 또는 수로에서 높은 수로 또는 저수지로 끌어 올 수있게합니다. 마찬가지로 휠에서 생성 된 기계적 에너지는 유압 펌프를 구동 할 수 있습니다.

가장 단순한 모델은 흐름에 의해 구동되는 동시에 물을 모으는 그릇이있는 블레이드가있는 바퀴로 구성됩니다. 그런 다음 회전하면서 물을 탱크 또는 수로에 떨어 뜨립니다.

Mills

2000 년 이상 동안 그리스인과 로마인은 수력 에너지를 사용하여 곡물을 갈기 위해 제 분소를 이동했습니다. 물줄기에 의해 구동되는 바퀴의 회전은 맷돌을 돌리는 기어를 활성화합니다.

단조

수력 기반 작업 성의 또 다른 고대 적용은 대장간 및 야금 작업에서 단조 벨로우즈를 활성화하는 데 사용됩니다.

유압 골절

광업과 석유에서 물의 운동 에너지는 암석을 침식하고 파괴하며 다양한 미네랄의 추출을 촉진하는 데 사용됩니다. 이를 위해 거대한 가압 물대포가 사용되어 기판이 침식 될 때까지 기판에 부딪칩니다.

이것은 토양을 파괴하는 기술이며 수로를 매우 오염시킵니다.

파쇄

석유 산업에서 추진력을 얻고있는 매우 논란이 많은 기술은 파쇄입니다. 그것은 제거를 용이하게하기 위해 석유와 가스를 포함하는 기반암의 다공성을 증가시키는 것으로 구성됩니다.

이것은 일련의 화학 첨가제와 함께 다량의 물과 모래를 고압으로 주입함으로써 달성됩니다. 이 기술은 높은 물 소비, 토양과 물을 오염시키고 지질 학적 변화를 일으키는 것으로 의문을 받았습니다.

수력 발전소

가장 일반적인 현대적 용도는 소위 수력 발전소 또는 수력 발전소라고하는 전력 발전소를 운영하는 것입니다.

수력 발전소의 예

세 협곡

삼협댐 (중국). 출처 : Le Grand Portage 파생 작업 : Rehman

삼협 수력 발전소는 중국 후베이 성 양쯔강에 위치해 있습니다. 이 댐의 건설은 1994 년에 시작되어 2010 년에 완공되어 1,045km²의 침수 면적과 22,500MW (메가 와트)의 설치 용량에 도달했습니다.

이 발전소에는 연간 전기 에너지 생산량이 80.8GWh 인 34 개의 Francis 터빈 (700MW 중 32 개 및 50MW 중 2 개)이 포함됩니다. 구조 및 설치 전력면에서 세계 최대 수력 발전소입니다.

삼협 댐은 인구에게 심각한 피해를 입히는 강의주기적인 홍수를 통제했습니다. 또한 지역의 전기 공급을 보장합니다.

그러나 그 건설은 약 200 만 명의 이주와 같은 부정적인 결과를 가져 왔습니다. 또한 멸종 위기에 처한 중국 강 돌고래 (Lipotes vexillifer)의 멸종에도 기여했습니다.

이타이 푸

이타이 푸 댐. 출처 : Herr stahlhoefer

Itaipú 수력 발전소는 브라질과 파라과이 사이의 파라나 강변에 위치해 있습니다. 건설은 1970 년에 시작되어 1984 년, 1991 년 및 2003 년에 세 단계로 끝났습니다.

댐의 침수 면적은 1,350 km²이며 설치 용량은 14,000 MW입니다. 이 공장에는 각각 700MW의 프란시스 터빈 20 개가 포함되어 있으며 연간 전기 에너지 생산량은 94.7GWh입니다.

Itaipu는 에너지 생산 측면에서 세계에서 가장 큰 수력 발전소로 간주됩니다. 브라질에서 소비되는 전기 에너지의 16 %, 파라과이에서 76 %를 차지합니다.

부정적인 영향과 관련하여이 댐은 섬의 생태와 파라나 강 삼각주에 영향을 미쳤습니다.

사이먼 볼리바르 (구리)

Simón Bolívar 수력 발전소 (베네수엘라 Gurí). 출처 : Warairarepano & Guaicaipuro

Guri 댐으로도 알려진 Simón Bolívar 수력 발전소는 Caroní 강을 따라 베네수엘라에 있습니다. 댐 건설은 1957 년에 시작되어 1978 년에 1 단계가 완료되어 1986 년에 완공되었습니다.

구리 댐의 침수 면적은 4,250km²이고 설치 용량은 10,200MW입니다. 공장에는 21 개의 Francis 터빈 (730 MW 중 10 개, 180 MW 중 4 개, 400 MW 중 3 개, 225 MW 중 3 개 및 340 MW 중 1 개)이 포함됩니다.

연간 생산량은 46GWh이며 구조 및 설치 전력면에서 세계에서 세 번째로 큰 수력 발전소로 간주됩니다. 수력 발전소는 베네수엘라가 소비하는 전기 에너지의 80 %를 제공하며 일부는 브라질에 판매됩니다.

이 수력 발전소를 건설하는 동안 생물 다양성이 높은 지역 인 베네수엘라 기아나의 많은 생태계가 침수되었습니다.

오늘날 베네수엘라의 심각한 경제 위기로 인해이 공장의 생산 능력이 크게 감소했습니다.

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