Ūdens ir ne tikai dzīvības šūpulis, bet arī milzīga enerģijas krātuve. Visplašāk tiek izmantota viļņu, paisuma un bēguma un upju straumju radītā enerģija.
Ūdens spēks – kā jau mūžīga stihija – ir viens no senākajiem atjaunojamās enerģijas veidiem. Pirmie ūdensrati apūdeņošanas vajadzībām parādījās Tālo Austrumu zemēs pirms vairāk nekā diviem tūkstošiem gadu. Vēlāk ūdensratus izmantoja arī labības malšanai – tad radies vārds «ūdensdzirnavas». 19.gadsimta vidū tika radītas pirmās ūdensturbīnas, kas bija mazākas, efektīvākas un ātrākas nekā ūdensdzirnavas, tāpēc bija spējīgas ar ūdens spēku ražot samērā tricelīgu un mirgojošu elektrību.
Teorētiski jau viss izskatās lieliski: ūdens upēs tek bez dzīšanas, jau aptuveni simt gadu cilvēki prot šo enerģiju pārveidot elektrībā, bet... Kad 80.gados Dainis Īvāns un Artūrs Snips modināja tautu sacelties pret Daugavas sabojāšanu ar Daugavpils HES, viņi sameklēja ne mazums argumentu postam, ko ekosistēmām nodara milzīgās appludinātās platības. Toties rožainā gaismā viņi gleznoja mazo HES jaukumus. Tagad mazos HES mīl tikai tie, kas pelna no dubultā tarifa, makšķernieki sodās par izsīkstošajiem zivju lomiem, laivotāji – par seklajām HES lejtecēm, biologi – par iznīcinātajām sugām, apkārtnes iedzīvotāji – par palu nopostītajiem tīrumiem un izsusējušām akām. Izrādās, nedrīkst uz upi raudzīties tikai kā uz darbīgu ūdens tilpumu savu praktisko vajadzību apmierināšanai. Mēs rēķināmies tikai ar pašradīto sistēmu kompleksu funkcionēšanu, jo zinām, ka mašīnas vai pārvaldes aparāts ir sarežģītas sistēmas, kas nedarbojas, ja nojūk kaut vai viens posms. Taču tikpat jūtīgi uz sistēmas izjaukšanu reaģē arī daba.
Ūdens spēks ir atkarīgs no vairākiem faktoriem:
no tā, cik daudz ūdens caur aizsprostu iztek vienā sekundē;
no caurteces;
no dambja augstuma jeb ūdens krišanas augstuma;
no spiediena augstuma;
no smaguma spēka.
Ūdenim krītot no augstuma H, potenciālo ūdens enerģiju pārvērš kinētiskajā enerģijā ar turbīnām vai Ļeņova izgudroto iekārtu (turpmāk-turbīnām).
Darbs jeb enerģija E (izteikti džoulos, J), kuru veic 1,0 m3 ūdens, krītot no augstuma H, izsakāms ar formulu (SI sistēmā)
E = m * g * H, (1)
kur m – ūdens masa, (kg);
g – brīvās krišanas paātrinājums 9,81 (m/s2);
H – kritums, (m).
Caur turbīnām izvadot ūdens tilpumu WT (m3), var teorētiski saražot
E = 1000 * WT * H (2)
džoulus (J) enerģijas.
Vienu džoulu liela enerģija atbilst 0,2778 x 10-6 kilovatstundām (kWh). Izsakot enerģiju mums pierastajās kilovatstundās, iegūst šādu formulu:
E = 9810 * WT * H * 0,2278 * 10 -6 = 0,002725 * WT * H, (3)
Visu šo enerģiju pārveidot mehāniskajā un pēc tam – elektriskajā enerģijā hidroagregāts (turbīna, pārvads un ģenerators komplektā) nevar. Zudumi rodas turbīnā, pārvadā un ģeneratorā. Kopējais agregāta lietderības koeficients ηa (bezdimensionāls lielums) ietver minētos zudumus. …
