den mekaniska kraften i fallande vatten är ett gammalt verktyg. Det användes av grekerna för att vända vattenhjul för slipning av vete till mjöl för mer än 2000 år sedan . Tillgången på billig slav-och djurarbete begränsade dock sin utbredda tillämpning fram till omkring 12-talet. Under medeltiden utvecklades stora trähjul med en maximal effekt på cirka 50 hk. Modern storskalig vattenkraft är skyldig sin utveckling till den brittiska civilingenjören John Smeaton, som först byggde stora vattenhjul av gjutjärn.
vattenkraft spelade en viktig roll i den industriella revolutionen. Det gav impulser till tillväxten av textil, läder, och maskin-shop industrier i början av 19-talet. Även om ångmotorn redan hade utvecklats var kol knappt och trä otillfredsställande som bränsle. Vattenkraft bidrog till att utveckla tidiga industristäder i Europa och USA fram till öppnandet av kanalerna som billig kol i mitten av 19-talet.
dammar och kanaler var nödvändiga för installation av successiva vattenhjul när droppen var större än 5 M (16 fot). Stor lagring – damm konstruktion, dock, var inte möjligt, och låga vattenflöden under sommaren och hösten, i kombination med isbildning under vintern, ledde till ersättning av nästan alla vattenhjul med ånga när kol blev lätt tillgängliga.
den tidigaste vattenkraftverket byggdes 1880 i Cragside, Northumberland, England. Återfödelsen av vattenkraft kom med utvecklingen av elgeneratorn, ytterligare förbättring av den hydrauliska turbinen och den växande efterfrågan på El vid 20-talets tur. År 1920 stod vattenkraftverk redan för 40 procent av den elkraft som produceras i USA.
den grundläggande principen för drift av de flesta större anläggningar har varit sthe samma sedan dess. Växter är beroende av en stor vattenlagringsbehållare uppströms en damm där vattenflödet kan styras och en nästan konstant vattennivå kan säkerställas. Vatten strömmar genom ledningar, kallade penstocks, Okinawa havsvatten pumpad Lagringskraftverksom styrs av ventiler eller turbinportar för att justera flödeshastigheten i linje med effektbehovet. Vattnet kommer sedan in i turbinerna och lämnar dem genom den så kallade tailrace. Kraftgeneratorerna är monterade direkt ovanför turbinerna på vertikala axlar. Utformningen av turbiner beror på det tillgängliga vattenhuvudet, med så kallade Francis-turbiner som används för höga huvuden och propellerturbiner som används för låga huvuden.
till skillnad från lagringsanläggningar, som är beroende av att stora mängder vatten samlas, finns det några exempel där både vattenfallet och den stadiga flödeshastigheten är tillräckligt höga för att tillåta så kallade flodinstallationer; en sådan är det gemensamma USA-kanadensiska Niagara Falls power project.
på 1700-talet erkände amerikanerna fördelarna med mekanisk vattenkraft och använde den i stor utsträckning för fräsning och pumpning. I början av 1900-talet stod vattenkraft för mer än 40 procent av USA: s elförsörjning. På 1940-talet tillhandahöll vattenkraft cirka 75 procent av all el som förbrukas i väst och Stillahavsområdet nordväst, och ungefär en tredjedel av den totala USA: s elektriska energi. Med den ökade utvecklingen av andra former av elproduktion har vattenkraftens andel långsamt minskat och ger idag ungefär en tiondel av USA: s el.
de tidiga vattenkraftverken var likströmsstationer byggda för att driva ljusbåge och glödlampa under perioden omkring 1880 till 1895. Åren 1895 till 1915 såg snabba förändringar i vattenkraftdesign och en mängd olika växtstilar byggda. Vattenkraftverksdesign blev ganska väl standardiserad efter första världskriget med mest utveckling på 1920-och 1930-talet relaterad till termiska växter och överföring och distribution.
följande listar några viktiga händelser i vattenkrafthistoria:
1826 fransk ingenjör, Benoit Fourneyron, utvecklade en högeffektiv (80%) utåtflödesvattenturbin där vatten riktades tangentiellt genom turbinlöparen och fick den att snurra. En annan fransk ingenjör, Jean V. Poncelet, designade en inåtflödesturbin 1826 som använde samma principer. Det byggdes inte förrän 1838 när S. B. Howd fick ett amerikanskt patent för en liknande design.1848 James B. Francis förbättrade dessa mönster för att skapa en turbin med 90% effektivitet.
1870 världens tidigaste vattenkraftprojekt vid Cragside, Rothbury, England levererade elektriskt ljus.1880 den första industriella användningen av vattenkraft för att generera el inträffade i Grand Rapids Michigan När 16 borstbågslampor drevs med en vattenturbin vid Wolverine Chair Factory i Grand Rapids, Michigan1881 i Niagara Falls, New York en borstdynamo var ansluten till en turbin i Quigleys mjölkvarn för att tända stadsgatlampor.1882 i Appleton, Wisconsin den första vattenkraftstationen som använde Edison-systemet var Vulcan Street Plant.
1887 San Bernadino, Kalifornien, High Grove Station var den första vattenkraftverket i västra USA 1889 vid Oregon City, Oregon, Willamette Falls station var den första AC vattenkraftverk. Den överförde enfaseffekt 13 miles till Portland vid 4000 volt, gick ner till 50 volt för distribution.
1891 vid Frankfort på Main, Tyskland, användes det första trefasvattenkraftssystemet för en 175 km, 25 000 volt demonstrationslinje från anläggningen i Lauffen.
1895 den första offentligt ägda vattenkraftverket på södra halvklotet slutfördes vid Duck Reach, Tasmanien och levererade kraft till staden Launceston för gatubelysning.
1898 Decew Falls 1, St. Catherines, Ontario, Kanada slutfördes. Ägs av Ontario Power Generation, fyra enheter är fortfarande i drift. Den 25 augusti 1898 överförde denna station kraft vid 22 500 volt, 66 2/3 Hz, tvåfas, ett avstånd på 56 km till Hamilton, Ontario. Med hjälp av den högre spänningen tillåts effektiv överföring över det avståndet. (Erkänd som en milstolpe i IEEE inom elektroteknik & Computing av IEEE Executive Committee 2002)
1901 vid Trenton Falls, New York, såg den första installationen av höghuvudreaktionsturbiner konstruerade och byggda i USA 1905 vid Sault Ste. Marie, Michigan, den första låghuvudanläggningen med direktanslutna vertikala axelturbiner och generatorer byggdes
1906 vid Ilchester, Maryland, byggdes en helt nedsänkt vattenkraftverk inuti Ambursen Dam.1911 R. D. Johnson uppfann differential surge tank och Johnson hydrostatisk penstockventil.
1912 i Holtwood, Pennsylvania, var det den första kommersiella installationen av ett Kingsbury vertikalt trycklager i vattenkraftverk.
1914 S. J. Zowski utvecklade Turbinlöparen med hög specifik hastighet (Francis) för applikationer med lågt huvud.
1916, det var den första kommersiella installationen av fast blad propellerturbin designad av Forrest Nagler.
1917 hydracone dragröret patenterades av WM White.
1919 Viktor Kaplan demonstrerade en justerbar bladpropeller turbin löpare på Podebrady, Tjeckoslovakien.
1922 var första gången ett vattenkraftverk byggdes speciellt för toppkraft.
1929 Rocky River Plant vid New Milford, Connecticut, var den första stora pumpade lagringsvattenkraftverket.
för mer information: en rekommenderad resurs som beskriver historien om vattenkraft är den två volymuppsättningen av Vattenkraftutveckling i USA 1880-1940, förberedd för arbetsgruppen för Kulturresurshantering, Edison Electric Institute, Duncan Hay, New York State Museum, 1991. Denna bok beskriver amerikansk vattenkraftutveckling från den första användningen av vattenkraft omkring 1880 fram till 1940 då det fanns över 1500 vattenkraftverk på linjen som producerar ungefär en tredjedel av USA: s elektriska energi. Detta kan jämföras med idag när mindre än en tiondel av energin är vattenkraft.
historia av vatten-och kraftverk i Niagara-regionen
Snowy Mountains scheme, New South Wales, Australien, är ett av världens mest komplexa integrerade vatten-och vattenkraftssystem, som tog 25 år att bygga. Information om utvecklingen finns på webbplatsen Snowy Hydro.
stäng