Էլեկտրական հոսանքն անհրաժեշտ է ամենուրեք՝ գործարանում և անասնապահական ֆերմայում, բնակարանում ու գնացքում, հեռախոսակայանում և այլուր: Ամեն քայլափոխի կարելի է տեսնել էլեկտրաշարժիչներ, էլեկտրասարքեր կամ պարզապես էլեկտրական լամպեր: Էլեկտրական էներգիան արտադրում են էլեկտրակայաններում տեղադրված հատուկ մեքենաները՝ էլեկտրական հոսանքի գեներատորները կամ դինամոմեքենաները: Լինում են տարբեր գեներատորներ՝ և՜ փոքր, որոնց էներգիան բավարարում է միայն 1 սենյակ լուսավորելու համար, և՜ հսկա, որոնք կարող են էլեկտրաէներգիա տալ մեծ քաղաքին: Հեծանվի վրա դրված է դինամոմեքենա, որին պտույտներ է հաղորդում հեծանվադողին հպված փոքրիկ անվակը: Դինամոմեքենայի ներսում կա մագնիս, որը պտտվում է մետաղալարե անշարժ շրջանակի մոտ: Երբ շրջանակը հատում է մագնիսական դաշտը, առաջանում է էլեկտրական հոսանք: Այդ հոսանքի ուղղությունը փոխվում է մեկ մի, մեկ մյուս կողմ, երբ շրջանակի մոտով անցնում է պտտվող մագնիսի մեկ այս, մեկ այն բևեռը: Այսպիսի հոսանքն անվանում են փոփոխական, հոսանքն արտադրող գեներատորը՝ փոփոխական հոսանքի գեներատոր: Իսկ մարտկոցից կամ կուտակիչից ստացվող հոսանքը, որի ուղղությունն անփոփոխ է, անվանում են հաստատուն հոսանք: Էլեկտրակայաններում տեղադրված վիթխարի գեներատորներն արտադրում են փոփոխական հոսանք: Որպեսզի գեներատորն էլեկտրական հոսանք տա, ռոտորը պետք է պտտվի: Մեծ գեներատորի ռոտորը կշռում է հարյուրավոր տոննա, և այն պտտում է հատուկ մեքենան՝ տուրբինը, որն ունի թիերով կամ թևերով աշխատանքային անիվ: Շոգու, շիկացած գազի կամ ջրի շիթը թափով հարվածում է այդ անվի թիերին և հարկադրում տուրբինին ու դրա հետ նաև գեներատորի ռոտորին պտտվել: Եթե տուրբինը պտտում է ջրի հոսքը, էլեկտրակայանը կոչվում է ջրաէլեկտրակայան, երբ շոգին՝ ջերմաէլեկտրակայան, շիկացած գազերի շիթը՝ գազատուրբինային էլեկտրակայան և այլն:
Ջրաէլեկտրակայան (ջրէկ) Ջրէկները կառուցում են մեծ, ջրառատ կամ լեռնային արագահոս գետերի վրա: Ջրէկի շինարարությունը, սովորաբար, սկսվում է հողե, քարե կամ բետոնե ամբարտակի կառուցումով: Պատնեշված գետի ջուրը կուտակվում է ամբարտակի մոտ՝ առաջացնելով ջրամբար: Սեփական ճնշման տակ ջուրը հսկա խողովակներով ջրամբարից ուժգնորեն թափվում է տուրբինի վրա և պտտում նրա ներսում գտնվող պողպատե թիանիվը: Թիանվին միացված է մեկ այլ մեքենայի՝ գեներատորի ներքին մասը՝ ռոտորը, որը նույնպես պտտվում է, և գեներատորն արտադրում է էլեկտրական էներգիա: Այդպես՝ թափվող ջրի էներգիան փոխարկվում է էլեկտրական էներգիայի, իսկ տուրբինով անցած ջուրը դուրս է հորդում, գնում: Ջրի նորանոր հոսքերը ճնշում են ամբարտակը, և տուրբինի անիվն անընդհատ պտտվում է: Առաջին ջրէկները՝ ընդամենը մի քանի 100 Վտ հզորությամբ, կառուցվել են Գերմանիայում և Անգլիայում 1876– 1881 թթ-ին: Հետագայում նավարկելի գետերի վրա ջրէկներ կառուցվեցին նաև Շվեյցարիայում (1892 թ-ին), ԱՄՆ-ում (1893 թ-ին), Ֆրանսիայում (1903 թ-ին), Ռուսաստանում (1909 թ-ին): Այժմ ամբողջ աշխարհում գործում են բազմաթիվ ջրէկներ, առանց որոնց չէր զարգանա տարբեր երկրների արդյունաբերությունը, և, առհասարակ, անհնարին կլիներ դրանց կենսագործունեությունը: Հայաստանում առաջին ջրային էլեկտրակայանը կառուցվել է 1903 թ-ին Դիլիջանում, 1909 թ-ին Դեբեդ գետի վրա կառուցվեց Ալավերդու ջրէկը (հզորությունը՝ 1080 կՎտ), որն իր հզորությամբ երկրորդն էր Ռուսական կայսրությունում: 1926 թ-ին գործարկվեց Երևանի ջրէկը: Արդյունաբերությունը և գյուղատնտեսությունը զարգացնելու նպատակով 1930թ-ին սկսվեց և 1962 թ-ին ավարտվեց Սեվան-Հրազդան կասկադի կառուցումը: Կասկադը միավորում է 6 ջրէկ՝ Սևանի, Աթարբեկյանի, Արգելի, Արզնիի, Քանաքեռի և Երևանի, որոնց գումարային հզորությունը կազմում է 556 ՄՎտ: Այս կասկադն այժմ աշխատում է միայն ոռոգման ռեժիմով: Շարք մտան նաև ուրիշ ջրէկներ, այդ թվում՝ Դեբեդ և Որոտան գետերի կասկադները: Ներկայումս ՀՀ-ում գործում են 13 մեծ ու բազմաթիվ փոքր ջրէկներ, իրականացվում է փոքր ջրէկների կառուցման ծրագիր:
Ջերմաէլեկտրակայան (ջէկ) Ջէկում էներգիան արտադրում են շոգետուրբինով շարժման մեջ դրվող գեներատորները: Տուրբինը պտտող շոգի ստանալու համար կաթսաներում ջուրը եռացնում են՝ մազութ կամ մանրացված ածուխ այրելով: Օգտագործված շոգին սառեցնում են, խտացնում (վերստին փոխարկում են ջրի) և կրկին ուղարկում են կաթսայակայանք: Որոշ ջէկերում, որպես լրացուցիչ վառելիք, այրում են թափոններ ու ամենաբազմազան մնացուկներ: Հզոր ջէկեր են գործում նաև Երևան ու Հրազդան քաղաքներում:
Ատոմային էլեկտրակայան (ԱԷԿ) ԱԷԿ-ում մի ամբողջ վագոն ածխի փոխարեն հարկավոր է ընդամենը 10 գ ատոմային վառելիք: ԱԷԿ-ում գեներատորները պտտման մեջ են դրվում շոգետուրբիններով, իսկ շոգի ստանալու համար անհրաժեշտ ջերմությունն անջատվում է ատոմային ռեակտորում տեղի ունեցող միջուկային ռեակցիայից: Ռեակտորը շրջափակված է բետոնե հաստ պատերով, և ինքնաշխատ սարքերը վերահսկում են միջուկային ռեակցիան ու անհրաժեշտության դեպքում դադարեցնում այն: Շղթայական ռեակցիան դանդաղեցնելու նպատակով ռեակտորների կենտրոնում դրվում են հատուկ կարգավորիչ ձողեր: Աշխարհում գործող ավելի քան 400 ԱԷԿ-ների մոտ կեսն ունի ջրահովացման ռեակտորներ: Նորագույն գազահովացման ռեակտորում ջրի փոխարեն օգտագործվում է ածխածնի երկօքսիդը: Աշխարհում առաջին ԱԷԿ-ը գործարկվել է Խորհրդային Միությունում 1954 թ-ին: Երևանից ոչ հեռու` Մեծամոր ավանում, 1976 թ-ից գործում է Հայկական ԱԷԿ-ը:
Գազատուրբինային էլեկտրակայան (գէկ) Այս էլեկտրակայաններն ունեն գազատուրբինային շարժիչ, որի այրման խցում այրվում է վառելանյութ: Շարժիչը պտտվում է այրման խցում առաջացող բարձր ճնշման գազերով և իր հերթին աշխատեցնում էլեկտրագեներատորները: Այլ տիպի էլեկտրակայանների համեմատ գէկերն արտադրում են ավելի քիչ էլեկտրաէներգիա, սակայն անհրաժեշտության դեպքում դրանք կարելի է շատ արագ գործարկել: Գէկերի օգտակար գործողության գործակիցն ավելի բարձր է, և 1 լ վառելանյութի հաշվարկով նրանք կարող են ավելի շատ էլեկտրաէներգիա տալ:
Էլեկտրակայաններն ու շրջակա միջավայրը Անվնա՞ս է արդյոք էլեկտրակայանի աշխատանքը շրջակա միջավայրի համար: Պարզվում է՝ ոչ: Օրինակ՝ Սևան-Հրազդան կասկադի ջրէկներն աշխատեցնելու համար Սևանա լճից ջրի մեծ բացթողումներն աղետալի հետևանքներ ունեցան. լճի մակարդակը խիստ նվազեց, խախտվեց լճի կենսաբանական հավասարակշռությունը: Պահանջվեցին մի շարք միջոցառումներ (այդ թվում՝ Արփա-Սևան ջրատարի կառուցումը) լճին սպառնացող վտանգը կանխելու համար: Ջէկից մթնոլորտ են արտանետվում ածխածնի երկօքսիդ պարունակող վնասակար գազեր, որոնք նպաստում են կլիմայի համընդհանուր տաքացմանը: Ածխով աշխատող ջէկերը, ածխաթթվական գազից բացի, մթնոլորտ են արտանետում նաև ծծմբի երկօքսիդ, որն առաջացնում է թթվային անձրևներ: Աղտոտվածության մակարդակը կարելի է իջեցնել, եթե ջէկում այրվի փոքր քանակությամբ ծծումբ պարունակող ածուխ, կամ վառարանների վրա տեղադրվեն գազերում վտանգավոր միացությունների քանակությունը նվազեցնող զտիչներ: Սակայն դրանք շատ թանկարժեք են և չեն կարող վնասազերծել բոլոր թունավոր գազերը: ԱԷԿ-ներում վառելանյութ չեն այրում, ուստի շրջակա միջավայրը մեծ վնաս չի կրում: Սակայն դրանց գործունեությունից առաջանում են ճառագայթաակտիվ թափոններ, որոնք հարկ է լինում հազարավոր տարիներ պահել հատուկ փակ տեղերում: Յուրաքանչյուր ԱԷԿ-ում տարեկան ստացվում են մոտ 60 տ ճառագայթաակտիվ թափոն, որի 1տ-ից ավելին ունի ճառագայթաակտիվության շատ բարձր մակարդակ: Բացի այդ, շատ վտանգավոր է նաև ճառագայթաակտիվ նյութերի արտահոսքը ԱԷԿ-ներից, որը կարող է տեղի ունենալ աշխատանքային ռեժիմի խախտման և ատոմակայանների վթարների դեպքում: Ճառագայթաակտիվ նյութերն առաջացնում են քաղցկեղային հիվանդություններ, վարակում են մոտակա տարածքը, իսկ քամին կարող է այդ նյութերը տարածել վթարի վայրից հազարավոր կիլոմետրեր հեռու: Խոշոր վթարների հետեվանքներից հազարավոր մարդիկ են տուժում և տևականորեն տառապում: Նախատեսվում է կառուցել նոր տիպի ԱԷԿ-ներ, որոնք, ի տարբերություն ներկայումս գործողների, գործնականում կլինեն անթափոն ու անհամեմատ անվտանգ:
Էլեկտրական էներգիայի այլընտրանքային աղբյուրներ Էլեկտրական էներգիայի պահանջարկի օրեցօր աճը ստիպել է մարդկությանը փնտրել նաև էլեկտրաէներգիայի այլընտրանքային աղբյուրներ: Ներկայումս այդպիսիք են հողմային, երկրաջերմային, մակընթացային և արեգակնային էլեկտրակայանները: Հողմաէլեկտրակայանը քամու էներգիան էլեկտրականի վերածող իրար միացած բազմաթիվ հողմատուրբինների համալիր է: Առավել չափով քամու էներգիա «որսալու» նպատակով հողմատուրբիններն ունեն հսկայական թևեր: Հատուկ սարքերով ղեկավարվող մեխանիզմները որոշում են քամու ուղղությունը և հողմատուրբինների թևերը շրջում այդ ուղղությամբ: Կալիֆոռնիայի (ԱՄՆ) հողմակայանում տեղադրված է ավելի քան 4000 գեներատոր, որոնց արտադրած էներգիան բավարարում է ողջ Սան Ֆրանցիսկոն էլեկտրաէներգիայով ապահովելու համար: Արեգակնային էներգիան էլեկտրականի վերածելու համար գիտնականները ստեղծել են արեգակնային մարտկոցներ, որոնք բաղկացած են բազմաթիվ լուսաէլեկտրական բջիջներից: Յուրաքանչյուր բջիջ կազմված է աննշան քիմիական խառնուրդներ պարունակող սիլիցիումի շերտերից: Երբ այդպիսի բջիջի վրա ընկնում է արեգականային լույսը, էլեկտրոնները սիլիցիումի մի շերտից տեղափոխվում են մյուսը՝ առաջացնելով էլեկտրական հոսանք: Արեգակնային մարտկոցներն արդյունավետ աշխատում են հատկապես արևոտ վայրերում: Երկրաջերմային էլեկտրակայաններում օգտագործում են Երկրագնդի խորքում թաքնված էներգիան, որտեղ նրա հալված միջնապատյանին մոտ հանքապարները շիկացած են մինչև 300օC: Այդ ջերմությունը օգտագործելու համար հորատում են 2 խոր, նեղ հորատանցքեր. անցքերից մեկի մեջ ջուր են մղում, որն ակնթարթաբար սկսում է եռալ և վերածվում է գոլորշու: Իսկ այդ վիթխարի ճնշման գոլորշին վեր է բարձրանում երկրորդ հորատանցքով և օգտագործվում տուրբինը պտտելու ու էլեկտրաէներգիա ստանալու համար: Մակընթացային էլեկտրակայաններում էլեկտրաէներգիայի է վերածվում մակընթացության էներգիան: Դրանք հատուկ սարքեր են, որոնք կառուցված են ծովափերին և օգտագործում են մակընթացության ժամանակ դեպի ցամաք շպրտվող ջրի էներգիան: Գիտնականներն ստեղծել են նաև ծովի ալիքների ջրի մակարդակի փոփոխությունը էլեկտրական էներգիայի վերածելու սարքեր: Դրանցից մեկը, որը հանդերձված է լողաններով, անվանել են «բադիկ»: Ալիքների վրա վեր ու վար տատանվող այդ լողաններն ալիքների էներգիան հաղորդում են պոմպին, որը շարժման մեջ է դնում տուրբինով ոչ մեծ գեներատորը: |
