Ako funguje výkonná vodná elektráreň? Princíp činnosti vodnej elektrárne Stručne na tému vodná elektráreň

Vodná elektráreň Nižný Novgorod

Vodná elektráreň (VE) je elektráreň, ktorá ako zdroj energie využíva energiu vodného toku. Vodné elektrárne sa zvyčajne stavajú na riekach výstavbou priehrad a nádrží (príloha 1 a 2).

Pre efektívnu výrobu elektrickej energie vo vodných elektrárňach sú potrebné dva hlavné faktory: zaručená dodávka vody po celý rok a možné veľké svahy rieky, ktoré uprednostňujú kaňonovitú topografiu vodných stavieb.

Princíp činnosti vodnej elektrárne je pomerne jednoduchý. Reťaz hydraulických štruktúr zabezpečuje potrebný tlak vody prúdiacej k lopatkám hydraulickej turbíny, ktorá poháňa generátory vyrábajúce elektrinu.

Potrebný tlak vody vzniká výstavbou priehrady a v dôsledku koncentrácie rieky na určitom mieste alebo odvodením - prirodzeným prúdením vody. V niektorých prípadoch sa na získanie potrebného tlaku vody používa hrádza aj odvodňovanie.

Všetky energetické zariadenia sú umiestnené priamo v budove vodnej elektrárne. Podľa účelu má svoje špecifické členenie. V strojovni sú hydraulické jednotky, ktoré priamo premieňajú energiu vodného prúdu na elektrickú energiu. K dispozícii sú tiež všetky druhy doplnkových zariadení, riadiace a monitorovacie zariadenia pre prevádzku vodnej elektrárne, trafostanice, rozvádzača a oveľa viac.

Vodné elektrárne sú rozdelené v závislosti od vyrobenej energie:

· výkonný - vyrába od 25 MW do 250 MW a viac;
stredné - do 25 MW;
· malé vodné elektrárne - do 5 MW.

Výkon vodnej elektrárne priamo závisí od tlaku vody, ako aj od účinnosti použitého generátora. Vzhľadom na to, že podľa prírodných zákonitostí sa hladina vody neustále mení, v závislosti od ročného obdobia a tiež z viacerých dôvodov, je zvykom brať cyklický výkon ako výraz pre výkon vodnej elektrárne. Ide napríklad o ročné, mesačné, týždenné alebo denné cykly prevádzky vodnej elektrárne.

Vodné elektrárne sa delia aj podľa maximálneho využitia tlaku vody:

vysoký tlak - viac ako 60 m;
stredný tlak - od 25 m;
nízky tlak - od 3 do 25 m.

V závislosti od tlaku vody sa vo vodných elektrárňach používajú rôzne typy turbín. Pre vysokotlakové - korčekové a radiálno-axiálne turbíny s kovovými špirálovými komorami. Na stredotlakových VE sú inštalované rotačné lopatkové a radiálno-axiálne turbíny, na nízkotlakových vodných elektrárňach rotačné lopatkové turbíny v železobetónových komorách. Princíp činnosti všetkých typov turbín je podobný - voda pod tlakom (tlak vody) vstupuje do lopatiek turbíny, ktoré sa začínajú otáčať. Mechanická energia sa tak prenáša do hydroelektrického generátora, ktorý vyrába elektrinu. Turbíny sa v niektorých líšia Technické špecifikácie, ako aj komory - železo alebo železobetón, a sú určené pre rôzny tlak vody.

Vodné elektrárne sú tiež rozdelené v závislosti od princípu využívania prírodných zdrojov a podľa toho aj výslednej koncentrácie vody. Tu sú tieto HPP:

prietokové a blízke vodné elektrárne. Toto sú najbežnejšie typy vodných elektrární. Tlak vody v nich vzniká inštaláciou hrádze, ktorá úplne zablokuje rieku, prípadne zdvihne hladinu vody v nej na požadovanú úroveň. Takéto vodné elektrárne sa budujú na vysokovodných nížinných riekach, ako aj na horských riekach, v miestach, kde je koryto užšie, stlačené.
priehradné vodné elektrárne. Postavené s vyšším tlakom vody. V tomto prípade je rieka úplne blokovaná priehradou a samotná budova vodnej elektrárne sa nachádza za priehradou, v jej spodnej časti. Voda sa v tomto prípade privádza do turbín cez špeciálne tlakové tunely, a nie priamo, ako v prietokových vodných elektrárňach.
diverzné vodné elektrárne. Takéto elektrárne sa stavajú na miestach, kde je veľký sklon rieky. Potrebná koncentrácia vody v tomto type VN vzniká deriváciou. Voda je odvádzaná z koryta cez špeciálne drenážne systémy. Tie sú narovnané a ich sklon je oveľa menší ako priemerný sklon rieky. Vďaka tomu je voda dodávaná priamo do budovy elektrárne. Odklon HPP môže byť iný druh- beztlakové alebo s odvodením tlaku. V prípade odklonu tlaku sa potrubie ukladá s veľkým pozdĺžnym sklonom. V inom prípade sa na začiatku derivácie vytvorí na rieke vyššia hrádza a vytvorí sa nádrž - táto schéma sa nazýva aj zmiešaná derivácia, keďže sa používajú oba spôsoby vytvorenia potrebnej koncentrácie vody (Príloha 3 )
prečerpávacích elektrární. Takéto prečerpávacie elektrárne sú schopné akumulovať vyrobenú elektrinu a uviesť ju do prevádzky v čase špičiek. Princíp činnosti takýchto elektrární je nasledovný: v určitých momentoch (časoch mimošpičkového zaťaženia) fungujú prečerpávacie jednotky ako čerpadlá a čerpajú vodu do špeciálne vybavených horných bazénov. Keď je to potrebné, voda z nich vstupuje do tlakového potrubia a podľa toho poháňa ďalšie turbíny.

Vodné elektrárne môžu v závislosti od účelu zahŕňať aj ďalšie konštrukcie, ako sú plavebné komory alebo lodné výťahy, ktoré uľahčujú plavbu cez nádrž, rybie priechody, štruktúry na prívod vody používané na zavlažovanie a oveľa viac.

Hodnota vodnej elektrárne spočíva v tom, že na výrobu elektriny využívajú obnoviteľné prírodné zdroje. Vzhľadom na to, že nie je potrebné dodatočné palivo pre vodné elektrárne, konečné náklady na vyrobenú elektrinu sú oveľa nižšie ako pri použití iných typov elektrární.

Charakteristické črty vodných elektrární od iných typov elektrární:

· Náklady na elektrickú energiu v ruských VE sú viac ako dvakrát nižšie ako v tepelných elektrárňach.
Generátory HPP je možné zapínať a vypínať dostatočne rýchlo v závislosti od spotreby energie
Obnoviteľný zdroj energie
Výrazne menší vplyv na ovzdušie ako iné typy elektrární
Výstavba VVE je zvyčajne kapitálovo náročnejšia
Efektívne vodné elektrárne sú často vzdialenejšie od spotrebiteľov
· Nádrže často zaberajú veľké plochy, ale približne od roku 1963 sa začali používať ochranné konštrukcie (Kyjevskaja HPP), ktoré obmedzovali plochu nádrže a v dôsledku toho obmedzovali plochu zaplavenej plochy (polia , lúky, dediny).
· Priehrady často menia charakter rybného hospodárstva, pretože blokujú cestu k neresiskám pre migrujúce ryby, ale často podporujú zvýšenie zásob rýb v samotnej nádrži a realizáciu chovu rýb.

Plán:

1 Vlastnosti
2 Ako to funguje
3 Vodná energia vo svete
- 3.1 Najväčšie vodné elektrárne na svete
4 Vodné elektrárne v Rusku
- 4.1 Najväčšie vodné elektrárne v Rusku
- 4.2 Ďalšie vodné elektrárne v Rusku
- 4.3 Pozadie rozvoja hydraulického inžinierstva v Rusku
5 Výhody
6 Nevýhody
7 Veľké nehody a incidenty

Úvod

Jedna z najväčších ruských HPP z hľadiska generácie - Bratskaya

Priehrada Cerron Grande v Salvádore, konkávna na zvýšenie pevnosti telesa priehrady

Vodná elektráreň (HPP)- elektráreň využívajúca ako zdroj energie energiu vodného prúdu. Vodné elektrárne sa zvyčajne stavajú na riekach stavaním priehrad a nádrží.

1. Vlastnosti

Náklady na elektrinu v ruských vodných elektrárňach sú viac ako dvakrát nižšie ako v tepelných elektrárňach.
Turbíny HPP umožňujú prevádzku vo všetkých režimoch od nuly po maximálny výkon a umožňujú v prípade potreby rýchlo meniť výkon, pričom fungujú ako regulátor výroby elektriny.
Tok rieky je obnoviteľným zdrojom energie.
HPP nemá škodlivý vplyv na životné prostredie.
Výstavba vodných elektrární je spravidla kapitálovo náročnejšia ako tepelných elektrární.
Účinné vodné elektrárne sú často vzdialenejšie od spotrebiteľov ako tepelné elektrárne.
Nádrže často zaberajú veľké plochy, ale približne od roku 1963 sa začali používať ochranné stavby (HPP Kyjev), ktoré obmedzili plochu nádrže a v dôsledku toho obmedzili oblasť zaplavenia. povrchu (polia, lúky, dediny).
Priehrady často menia charakter rybárstva, pretože blokujú cestu k neresiskám pre migrujúce ryby, ale často uprednostňujú zvýšenie obsádok rýb v samotnej nádrži a realizáciu chovu rýb.
Vodné nádrže na jednej strane zlepšujú plavbu, no na druhej strane vyžadujú použitie plavebných komôr na premiestňovanie lodí z jedného bazéna do druhého.
Nádrže robia klímu miernejšou.

2. Pracovný princíp

Schéma vodnej priehrady

Potrebný tlak vody sa vytvára stavbou priehrady a v dôsledku koncentrácie rieky na určitom mieste alebo odvodením - prirodzeným tokom vody. V niektorých prípadoch sa na získanie potrebného tlaku vody používa hrádza aj odvodňovanie.

Vodné elektrárne sa delia podľa generovaný výkon:

výkonný - vyrába od 25 MW a viac;
stredné - do 25 MW;
malé vodné elektrárne - do 5 MW.

Výkon vodnej elektrárne závisí od tlaku a prietoku vody, ako aj od účinnosti použitých turbín a generátorov. Vzhľadom na to, že podľa prírodných zákonitostí sa hladina vody neustále mení, v závislosti od ročného obdobia a tiež z viacerých dôvodov, je zvykom brať cyklický výkon ako výraz pre výkon vodnej elektrárne. Ide napríklad o ročné, mesačné, týždenné alebo denné cykly prevádzky vodnej elektrárne.

Malá vodná elektráreň typická pre horské oblasti Číny (HPP Houzibao, okres Xingshan, okres Yichang, provincia Hubei). Voda prichádza z hory čiernym potrubím

Vodné elektrárne sa delia aj podľa maximálneho využitia vodný tlak:

vysoký tlak - viac ako 60 m;
stredný tlak - od 25 m;
nízky tlak - od 3 do 25 m.

V závislosti od tlaku vody sa vo vodných elektrárňach používajú rôzne typy turbín. Pre vysokotlakové - korčekové a radiálno-axiálne turbíny s kovovými špirálovými komorami. Na stredotlakových VE sú inštalované rotačné lopatkové a radiálno-axiálne turbíny, na nízkotlakových VE - rotačné lopatkové turbíny v železobetónových komorách. Princíp činnosti všetkých typov turbín je podobný - voda pod tlakom (tlak vody) vstupuje do lopatiek turbíny, ktoré sa začínajú otáčať. Mechanická energia sa tak prenáša do hydroelektrického generátora, ktorý vyrába elektrinu. Turbíny sa líšia v niektorých technických charakteristikách, ako aj komorách - oceľových alebo železobetónových a sú určené pre rôzne tlaky vody.

Vodné elektrárne sa delia aj podľa princíp využívanie prírodných zdrojov, a teda aj výsledná koncentrácia vody. Tu sú tieto HPP:

prietokové a blízke vodné elektrárne. Toto sú najbežnejšie typy vodných elektrární. Tlak vody v nich vzniká inštaláciou hrádze, ktorá úplne zablokuje rieku, prípadne zdvihne hladinu vody v nej na požadovanú úroveň. Takéto vodné elektrárne sa budujú na vysokovodných nížinných riekach, ako aj na horských riekach, v miestach, kde je koryto užšie, stlačené.
priehradné vodné elektrárne. Postavené s vyšším tlakom vody. V tomto prípade je rieka úplne blokovaná priehradou a samotná budova vodnej elektrárne sa nachádza za priehradou, v jej spodnej časti. Voda sa v tomto prípade privádza do turbín cez špeciálne tlakové tunely, a nie priamo, ako v prietokových vodných elektrárňach.
diverzné vodné elektrárne. Takéto elektrárne sa stavajú na miestach, kde je veľký sklon rieky. Potrebná koncentrácia vody v tomto type VN vzniká deriváciou. Voda je odvádzaná z koryta cez špeciálne drenážne systémy. Tie sú narovnané a ich sklon je oveľa menší ako priemerný sklon rieky. Vďaka tomu je voda dodávaná priamo do budovy elektrárne. Derivačné HPP môžu byť rôzneho typu – netlakové alebo s odvodením tlaku. V prípade odklonu tlaku sa potrubie ukladá s veľkým pozdĺžnym sklonom. V inom prípade sa na začiatku derivácie vytvorí na rieke vyššia priehrada a vytvorí sa nádrž - táto schéma sa nazýva aj zmiešaná derivácia, keďže sa používajú oba spôsoby vytvorenia potrebnej koncentrácie vody.
vodné akumulačné elektrárne. Takéto prečerpávacie elektrárne sú schopné akumulovať vyrobenú elektrinu a uviesť ju do prevádzky v čase špičiek. Princíp fungovania takýchto elektrární je nasledovný: v určitých obdobiach (nie v špičkovom zaťažení) fungujú prečerpávacie jednotky ako čerpadlá z externých zdrojov energie a čerpajú vodu do špeciálne vybavených horných bazénov. Keď vznikne potreba, voda z nich vstupuje do tlakového potrubia a poháňa turbíny.

Zloženie vodných elektrární, v závislosti od ich účelu, môže zahŕňať aj ďalšie stavby, ako sú plavebné komory alebo lodné výťahy, ktoré uľahčujú plavbu cez nádrž, rybie priechody, štruktúry na prívod vody používané na zavlažovanie a oveľa viac.

3. Vodná energia vo svete

V roku 2006 vodná energia zabezpečuje výrobu až 88 % obnoviteľných a až 20 % všetkej elektriny na svete, inštalovaný výkon vodnej energie dosahuje 777 GW.

Absolútnym lídrom vo výrobe vodnej energie na obyvateľa je Island. Okrem neho je tento ukazovateľ najvyšší v Nórsku (podiel vodných elektrární na celkovej výrobe je 98 %), Kanade a Švédsku. V Paraguaji pochádza 100 % vyrobenej energie z vodných elektrární.

Najaktívnejšiu vodnú výstavbu na začiatku 21. storočia realizovala Čína, pre ktorú je vodná energia hlavným potenciálnym zdrojom energie. V tejto krajine sa nachádza až polovica svetových malých vodných elektrární, ako aj najväčšia svetová vodná elektráreň „Tri rokliny“ na rieke Jang-c’-ťiang a najväčšia budovaná kaskáda HPP. Ešte väčšiu VE „Grand Inga“ s kapacitou 39 GW plánuje postaviť medzinárodné konzorcium na rieke Kongo v Konžskej demokratickej republike (bývalý Zair).

Pre rok 2008 sú najväčšími výrobcami vodnej energie (vrátane spracovania v prečerpávacích elektrárňach) v absolútnom vyjadrení tieto krajiny:

3.1. Najväčšie vodné elektrárne na svete

4. Vodné elektrárne v Rusku

Od roku 2009 má Rusko 15 vodných elektrární s výkonom nad 1000 MW (v prevádzke, dokončované alebo vo výstavbe) a viac ako sto vodných elektrární s menšou kapacitou.

4.1. Najväčšie vodné elektrárne v Rusku

názov	Moc, GW	Priemerná ročná generácie, miliarda kWh	Vlastník	Geografia
Sayano-Shushenskaya HPP	2,56 (6,40) [sn 1]	23,50 [sn 1]	JSC RusHydro	R. Jenisej, Sajanogorsk
VE Krasnojarsk	6,00	20,40	OJSC Krasnojarskaya HPP	R. Jenisej, Divnogorsk
Bratsk HPP	4,52	22,60	OAO Irkutskenergo, RFBR	R. Angara, Bratsk
Ust-Ilimskaya HPP	3,84	21,70	OAO Irkutskenergo, RFBR	R. Angara, Usť-Ilimsk
Boguchanskaya HPP [sn 2]	3,00	17,60	OAO Boguchanskaya HPP, OAO RusHydro	R. Angara, Kodinsk
Volzhskaya HPP	2,58	12,30	JSC RusHydro	R. Volga, Volžskij
Žigulevskaja HPP	2,32	10,50	JSC RusHydro	R. Volga, Žigulevsk
Bureyskaya HPP	2,01	7,10	JSC RusHydro	R. Bureya, poz. Talakan
Cheboksary HPP	1,40 (0,8) [sn 3]	3,31 (2,2) [sn 3]	JSC RusHydro	R. Volga, Novocheboksarsk
HPP Saratov	1,36	5,7	JSC RusHydro	R. Volga, Balakovo
Zeya HPP	1,33	4,91	JSC RusHydro	R. Zeya, Zeya
Vodná elektráreň Nižnekamsk	1,25 (0,45) [sn 3]	2,67 (1,8) [sn 3]	OJSC "Generačná spoločnosť", OJSC "Tatenergo"	R. Kama, Naberezhnye Chelny
Zagorsk PSP	1,20	1,95	JSC RusHydro	R. Kunya, poz. Bogorodskoe
Votkinskaya HPP	1,02	2,60	JSC RusHydro	R. Kama, Čajkovskij
Chirkeyskaya HPP	1,00	2,47	JSC RusHydro	R. Sulak, osada Dubki

Poznámky:

1 2 Po nehode (2009) sa obnovuje, v zátvorkách je uvedená predhavarijná hodnota.
Objekty vo výstavbe.
1 2 3 4 Kapacita a výroba na projektovej úrovni nádrže; v súčasnosti sú skutočná kapacita a výkon oveľa nižšie, uvedené v zátvorkách.

4.2. Ďalšie vodné elektrárne v Rusku

4.3. Pozadie rozvoja hydraulického inžinierstva v Rusku

Prvá etapa výstavby HPP:

V sovietskom období rozvoja energetiky sa kládol dôraz na osobitnú úlohu jednotného národohospodárskeho plánu elektrifikácie krajiny – GOELRO, ktorý bol schválený 22. decembra 1920. Tento deň bol v ZSSR vyhlásený za profesionálny sviatok – Deň energetikov. Kapitola plánu venovaná vodnej energii mala názov „Elektrifikácia a vodná energia“. Poukázalo na to, že vodné elektrárne môžu byť ekonomicky výhodné najmä v prípade komplexného využitia: na výrobu elektriny, zlepšenie plavebných podmienok alebo rekultiváciu pôdy. Predpokladalo sa, že v priebehu 10-15 rokov bude možné v krajine postaviť vodné elektrárne s celkovou kapacitou 21 254 tisíc konských síl (asi 15 miliónov kW), a to aj v európskej časti Ruska - s kapacitou 7394, v Turkestane - 3020, na Sibíri - 10 840 tisíc hp Výstavba VE s výkonom 950 000 kW bola plánovaná na najbližších 10 rokov, v budúcnosti sa však počítalo s výstavbou desiatich VE s celkovým pracovným výkonom prvých etáp 535 000 kW.

Hoci už rok predtým, v roku 1919, Rada práce a obrany uznala výstavbu vodných elektrární Volchov a Svir za objekty obranného významu. V tom istom roku sa začali prípravy na výstavbu vodnej elektrárne Volkhovskaya, prvej z vodných elektrární postavených podľa plánu GOELRO.

Avšak ešte pred začatím výstavby VVE Volkhovskaja malo Rusko pomerne bohaté skúsenosti s priemyselnou hydraulickou výstavbou, najmä od súkromných spoločností a koncesií. Informácie o týchto vodných elektrárňach vybudovaných v Rusku počas posledného desaťročia 19. storočia a prvých 20 rokov 20. storočia sú značne rozptýlené, protichodné a vyžadujú si špeciálny historický výskum.

Najspoľahlivejšie je, že prvou vodnou elektrárňou v Rusku bola vodná elektráreň Berezovskaya (Zyryanovskaya), postavená v Rudnom Altaji na rieke Berezovka (prítok rieky Bukhtarma) v roku 1892. Išlo o štvorturbínu s celkovým výkonom 200 kW a mala zabezpečovať elektrickú energiu na odvodňovanie baní z bane Zyryanovsky.

Nygrinskaya HPP, ktorá sa objavila v provincii Irkutsk na rieke Nygri (prítok rieky Vacha) v roku 1896, tiež tvrdí, že je prvá. Energetické zariadenie stanice tvorili dve turbíny so spoločným horizontálnym hriadeľom, ktoré roztáčali tri dynamá s výkonom po 100 kW. Primárne napätie bolo prevádzané štyrmi trojfázovými transformátormi prúdu do 10 kV a prenášané cez dve vysokonapäťové vedenia do susedných baní. Boli to prvé vedenia vysokého napätia v Rusku. Jedna línia (dĺžka 9 km) bola položená cez guľáš do bane Negadanny, druhá (14 km) - hore údolím Nygri k ústiu prameňa Sukhoi Log, kde v tých rokoch fungovala baňa Ivanovsky. V baniach sa napätie transformovalo na 220 V. Vďaka elektrine Nygrinskaja boli v baniach inštalované elektrické výťahy. Okrem toho bola baňa elektrifikovaná železnice, ktorá slúžila na vývoz hlušiny, ktorá sa stala prvou elektrifikovanou železnicou v Rusku.

5. Výhody

využívanie obnoviteľnej energie.
veľmi lacná elektrina.
práca nie je sprevádzaná škodlivými emisiami do ovzdušia.
rýchly (vzhľadom na CHP/TPP) prístup do režimu prevádzkového výkonu po zapnutí stanice.

6. Nevýhody

zaplavovanie ornej pôdy.
výstavba sa realizuje tam, kde sú veľké zásoby vodnej energie.
na horských riekach sú nebezpečné z dôvodu vysokej seizmicity oblastí.

7. Veľké nehody a incidenty

Najväčšou haváriou v histórii vodných elektrární je pretrhnutie hrádze čínskej nádrže Bankyao v roku 1975. Zahynulo viac ako 170 000 ľudí, postihnutých bolo 11 miliónov.
17. máj 1943 - Britské jednotky počas operácie Chastise podkopali priehrady na riekach Möhne (nádrž Möhnesee) a Eder (nádrž Edersee), čo malo za následok smrť 1268 ľudí vrátane asi 700 sovietskych vojnových zajatcov.
9. október 1963 - jedna z najväčších hydraulických havárií na priehrade Vaiont v severnom Taliansku.
V noci 11. februára 2005 sa v provincii Balúčistán na juhozápade Pakistanu v dôsledku silných dažďov pretrhla 150-metrová priehrada vodnej elektrárne pri meste Pasni. V dôsledku toho bolo niekoľko dedín zaplavených, zomrelo viac ako 135 ľudí.
5. októbra 2007 sa na rieke Chu vo vietnamskej provincii Thanh Hoa po prudkom zvýšení hladiny pretrhla hrádza rozostavanej vodnej elektrárne Cuadat. V záplavovej zóne bolo asi 5 tisíc domov, zomrelo 35 ľudí.
17. august 2009 - veľká nehoda na VE Sayano-Shushenskaya (VE Sayano-Shushenskaya je najvýkonnejšia elektráreň v Rusku). V dôsledku nešťastia zomrelo 75 ľudí, vážne škody boli spôsobené na zariadení a priestoroch stanice.

Poznámky

Rozhovor s profesorom Dmitrijom Selyutinom.22.08.2009, VESTI - www.youtube.com/watch?v=y6Vw0wTt1Iw
Vodná elektráreň (HPP)
T.M. L "état paufine l" ouverture des barrages à la concurrence - www.lesechos.fr/info/energie/020239999544.htm // Les echos. - Paríž: 27. 11. 2009. - Č. 20561. - S. 21.
„Elektrina. Ruskí stavitelia. XX storočia. M.: Majster, 2003. S.193. ISBN 5-9207-0002-5
Podľa materiálov komisie GOELRO
Berezovskaya HPP - syrjanowsk.narod.ru/html/beresowskajages.html
Energetický priemysel v regióne Irkutsk. Noviny "Veda na Sibíri" č. 3-4 (2139-2140) 23. januára 1998 - www-sbras.nsc.ru/HBC/hbc.phtml?26 170 1
HPS ako zbraň - Technológie: Hi-Tech / infox.ru - www.infox.ru/hi-tech/tech/2009/08/21/Krupnyeyshiye_GES.phtml

Stiahnuť ▼
Tento abstrakt je založený na článku z ruskej Wikipédie. Synchronizácia bola dokončená 07.09.2011 16:21:30
Podobné abstrakty: Malá vodná elektráreň.

Vodná elektráreň (VVE) je komplex technologický systém, ktorej konečným cieľom je získavanie elektriny z vodného toku rieky.

Vodná energia je alternatívnym spôsobom, ako získať lacnú energiu:

Ľudská civilizácia vo všetkých fázach svojho vývoja nutne potrebovala zdroje lacnej energie na vykurovanie domácností a podporu najjednoduchších výrobných operácií remeselníkov. Medzi hlavné zdroje energie patrila tepelná energia získaná spaľovaním dreva, rašeliny, uhlia a derivátov uhľovodíkových surovín bez spracovania.

Na získanie tepelnej energie však bolo potrebné mať primerané zásoby surovín. Inými slovami, aby sa v kozube sedliaka, ktorý žil v stredoveku, rozhorel oheň a aby mal remeselník teplo v peci, bolo potrebné pripraviť palivové drevo alebo mať potrebnú zásobu uhlia. Potreba paliva neustále rástla, čo si vyžiadalo výstavbu uhoľných baní, čo viedlo k odlesňovaniu a zlepšeniu produkcie uhľovodíkov.

Napriek tradičným predstavám, ktoré sa vo vedeckej komunite formovali v priebehu storočí, vždy existovala skutočná alternatíva ku konvenčným zdrojom energie. Hovoríme o vodnej energii, ktorá je ukrytá vo vnútri pohyblivých vodných prúdov. V skutočnosti sú objemy energie sústredené v korytách riek a prílivové pohyby prírodných vôd obrovské. Najsľubnejšou možnosťou na získanie lacnej energie je transformácia vnútorného potenciálu toku na elektrický zdroj v dôsledku rozdielu v úrovniach toku. Do polovice 19. storočia sa hojne využívali vodné kolesá, ktoré premieňali silu padajúcej vody na mechanickú energiu rotujúceho hriadeľa. Princíp činnosti vodného kolesa sa hojne využíval vo vodných mlynoch, pri prevádzke kováčskeho hámra a mechov. Následne boli vodné kolesá nahradené produktívnejšími hydroturbínami s vysokou účinnosťou.

V prvej polovici minulého storočia v mnohých rozvinuté krajiny sa vo svete začínajú stavať unikátne vodné stavby – vodné elektrárne (VVE). Verí sa, že Prvá ruská vodná elektráreň bola postavená na rieke Berezovka v Rudnom Altaji v roku 1892. Vodná elektráreň Berezovskaja s výkonom 200 kW dodávala elektrinu do drenážneho systému bane z bane Zyryanovsky.

Vodná elektráreň (VE) ako vodná stavba:

K dnešnému dňu existuje niekoľko definícií vodnej elektrárne ( vodná elektráreň). Najbežnejšia verzia znenia tejto definície by mala obsahovať:

vodná elektráreň (HPP) je zložitý technologický systém, ktorého konečným cieľom je získavanie elektriny z vodného toku rieky.

Alebo napríklad toto:

vodná elektráreň (HPP)- elektráreň využívajúca ako zdroj energie energiu vodného prúdu.

Je zrejmé, že hlavnou podmienkou prevádzky vodnej elektrárne je dodržanie niekoľkých faktorov:

a) prietok veľkého množstva vody počas celého roka,

b) maximálny sklon riečneho reliéfu, ktorý umožní pád vodnej masy.

Pri rozhodovaní o stavbe vodná elektráreň zohľadňovať potenciál prirodzeného toku rieky z hľadiska zásobovania dostatočným vodným zdrojom. Okrem toho je v tejto fáze potrebné dôkladne preštudovať vlastnosti miestneho reliéfu, ktorý môže výrazne ovplyvniť výkon stanice.

Princíp činnosti vodnej elektrárne:

V zjednodušenom chápaní možno princíp činnosti vodnej elektrárne znázorniť nasledovne. Prúd vody potrebný na prevádzku vodnej elektrárne je zásobovaný z viacerých vodných stavieb. Tlak vodnej hmoty tlačí na lopatky hydroturbíny, ktoré sú uvedené do rotačného pohybu. Od okamihu, keď sa lopatky začnú otáčať, sa mechanická energia prenesie do hydrogenerátorov, ktoré následne začnú produkovať elektriny.

Konštrukcia a komponenty vodnej elektrárne. Strojovňa. Hydroturbíny. Generátory prúdu. Hydrogenerátory. Priehrada (priehrada). Vyrovnávacia nádrž:

Jedným z centrálnych priestorov vodnej elektrárne je strojovňa, ktorá hostí základné energetické vybavenie. Pod strojovňou sa nachádza veľká miestnosť umiestnená v spodnej časti zariadenia. V hale je na špeciálnom betónovom podklade celý systém hydraulických agregátov, ktoré sa zase skladajú z hydraulické turbíny A generátory prúdu. Prúd vody dodávanej do turbín spôsobuje otáčanie lopatiek, čo má za následok hydrogenerátory začať generovať prúd.

Dĺžka strojovne závisí od počtu tu umiestnených hydraulických turbín. Hala je vybavená mostovým žeriavom, vďaka ktorému dochádza k periodickej výmene opotrebovaného zariadenia, t.j. vodné turbíny a elektrocentrály. Turbíny vyrábané domácim priemyslom sú navrhnuté pre rôzne tlaky vody, preto sa vyberajú pre konkrétnu vodnú elektráreň s prihliadnutím na vypočítaný výkon. Prevádzka vodných turbín a elektrogenerátorov je riadená striedaním obsluhy z inej miestnosti umiestnenej v budove VE.

Pri analýze mnohých nejednoznačných momentov prevádzky vodnej elektrárne nemožno vynechať účel jednotlivých vodných stavieb, bez ktorých je proces premeny mechanickej energie v zásade nemožný. Medzi tieto dôležité hydraulické konštrukcie patria priehrada (priehrada).

Hlavným účelom priehrady je účelové blokovanie koryta rieky s presmerovaním toku vody cez uzavretý kanál alebo umelý kanál smerom k vodnej elektrárni. Priehrada spolu s elektrárňou tvorí komplexnú vodnú stavbu - hydroelektrický komplex. V dôsledku blokovania vodného toku rieky vzniká dostatočne veľká nádrž, ktorej hladinu možno regulovať zvyšovaním alebo znižovaním výtlačného tlaku. V horských oblastiach sa budujú slepé hrádze, ktoré úplne blokujú riečny kanál. Na získanie veľkého spádu pretekajúcej vody sa zvyšujú požiadavky na hmotnosť hrádze, čím sa zvyšuje jej pevnosť. Preto sa pri stavbe horských priehrad používa betónový (železobetónový) podklad. Dostatočná spoľahlivosť sa vyznačuje kamennými priehradami postavenými z hustých hornín alebo pevných tehál s vysokou pevnosťou.

Je zrejmé, že na zabezpečenie nepretržitej prevádzky vodnej elektrárne je potrebné udržiavať tlak v stanovených medziach. Preto sa voda dodávaná do hydraulických turbín predbežne koncentruje v vyrovnávacia nádrž. Tento prístup je relevantný pre elektrárne postavené na riekach s prirodzeným tokom vodných hmôt, ktorý sa počas roka nemení. Pre riečne nádrže s nestabilným prietokom je potrebná výstavba hrádze s vytvorením jasných hraníc nádrže, čo je sprevádzané vzostupom hladiny.

Bezproblémová nepretržitá prevádzka VE je zabezpečená o príkazové a riadiace zariadenie staníc .

Rovnako dôležitá je doplnková výbava - trafostanica A rozvádzače.

Bezpečnosť prevádzky elektrárne závisí od koordinovanej práce všetkých systémov a zariadení. Vzhľadom na zložitosť začatých pracovných operácií a technologických predpisov zodpovednosť manažéra prístroja a personálu údržby za bezproblémový chod celého zariadenia.

– rýchle zvýšenie výkonu po spustení stanice;

– rastúce možnosti priemyselného chovu ryby.

K nevýhodám vodných elektrární týka sa:

– riziká nehôd vodných stavieb vybudovaných v horských oblastiach s vysokou seizmicitou;

– environmentálne problémy typické pre veľké nádrže spojené s periodickým úbytkom vody (pokles trofických reťazcov, znečistenie nádrže, vyčerpanie fytomasy, zánik hniezdísk pre migráciu vtákov likvidácia bezstavovcov);

- zaplavenie úrodných oblastí nížin so stratou možností ťažiť z ich využívania.

Perspektívy využitia vodných elektrární:

Vodná energia je dnes veľmi perspektívnym smerom rozvoja energetického sektora štátov. Na rozdiel od jadrovej energie je vodná energia výhodnejšia, pretože so sebou nesie menšie riziko nehôd a poškodenia všetkého živého. Mnohé západné krajiny odstavujú jadrové projekty v prospech bezpečnejších a ekologickejších technológií na výrobu lacnej energie.

Rozvoju vodnej energie však bráni viacero faktorov:

a) potreba rozšírenia výroby hydraulických turbín;

b) nedostatok financií na hydroenergetické projekty;

c) odľahlosť vodných elektrární od megamiest a husto osídlených oblastí, čo ovplyvňuje efektívnosť prenosu energetických zdrojov.

Impulzom pre rozvoj vodnej energetiky môže byť zdokonaľovanie technológií na akumuláciu a prenos elektriny do veľkých vzdialenostiach.

Najväčšie (veľké) vodné elektrárne na svete:

№	názov	Krajina	Rieka	Rok spustenia / dokončenia (modernizácia)	Výkon (MW)	Ročná produkcia, miliardykWh	Oblasť nádrže. (km²)
1	tri rokliny	Čína	Yangtze	2003/2007/2012	22 500	98,1	632
2	Baihetan (vo výstavbe)	Čína	Yangtze	2021(?)	16 000*	60,24	?
3	Itaipu	Brazília / Paraguaj	Paraná	1984/1991/2003	14 000	98,6 ]	1 350
4	Siloda	Čína	Yangtze	2014	13 860	55,2	108
5	Belo Monti (vo výstavbe)	Brazília	Xingu	2016/2019(?)	11 233*	39,5	448
6	Guri	Venezuela	Caroni	1978/1986	10 235	53,41	4 250
7	Udunde (vo výstavbe)	Čína	Yangtze	2018/2020(?)	10 200*	?	?
8	Tucurui	Brazília	Tokantíny	1984/2007	8 370	41,43	3 014
9	Tasang (stavba zastavená)	Mjanmarsko	Salween	???	7 110*	35,45	870
10	Grand Coulee	USA	Kolumbia	1942/1980/1985	6 809	20	324
11	Hidase (vo výstavbe)	Etiópia	modrý Níl	2018/2022(?)	6 450*	16,15	1 562
12	Xiangjiaba	Čína	Yangtze	2012/2014	6 448	30,8	95,6
13	Longtan	Čína	Hongshuihe	2007/2009	6 426	18,7	?
14	Sayano-Shushenskaya	Rusko	Yenisei	1985/1989	6 400	24	621
15	Tarbela (4. a 5. etapa je vo výstavbe)	Pakistan	indus	1976/2018/2023	4 888 / 6 298**	13	250
16	Krasnojarsk	Rusko	Yenisei	1967/1971	6 000	20,4	2 000
17	Nochzhadu	Čína	Mekong	2012/2014	5 850	23,9	320
18	Robert-Bourassa	Kanada (Quebec)	la grand	1979/1981	5 616	26,5	2 835
19	Churchill Falls	Kanada (Newfoundland a Labrador)	Churchill	1971/1974	5 428	35	6 988
20	Ťin-pching II	Čína	Yalongjiang	2012/2014	4 800	?	?
21	Bratský	Rusko	Angara	1961/1966	4 530	22,6	5 426
22	Diamer-Bhasa (vo výstavbe)	Pakistan	indus	2023(?)	4 500*	19,03	112
23	Dasu (vo výstavbe)	Pakistan	indus	2023(?)	4 320*	?	?
24	Lasiwa	Čína	Huanghe	2010	4 200	10,23	?
25	Xiaowan	Čína	Mekong	2010	4 200	19	190
26	Yasireta	Argentína / Paraguaj	Paraná	1998/2011	3 850	20,09	1 695
27	Usť-Ilimskaja	Rusko	Angara	1980	3 840	21,7	1 833
28	Girau	Brazília	Madeira	2013/2016	3 750	19,2	258
29	Ťin-pching-I	Čína	Yalongjiang	2014	3 600	16-18	?
30	Rogun (vo výstavbe)	Tadžikistan	Vakhsh	2018/2024(?)	3 600*	13,8	?
31	Myitsone (stavba zastavená)	Mjanmarsko	Irawaddy	???	3 600*	16,63	766
32	Santo António	Brazília	Madeira	2012/2016	3 568,3	21,3	421
33	Ilha Solteira	Brazília	Paraná	1974	3 444	17,9	1 195
34	Ertan	Čína	Yalongjiang	1999	3 300	17	101
35	Pubugou	Čína	Daduhe	2009/2010	3 300	14,6	?
36	Macagua	Venezuela	Caroni	1961/1996/2015	3 245	15,2	47,4
37	Shingo	Brazília	San Francisco	1994/1997	3 162	18,7	60
38	Nurek	Tadžikistan	Vakhsh	1979/1988	3 015	13,2	98
39	goupitan	Čína	Wu	2009/2011	3 000	9,67	94,3
40	Guanyinyan	Čína	Yangtze	2014/2016	3 000	?	?
41	lianghekou (vo výstavbe)	Čína	Yalongjiang	2021/2023(?)	3 000*	?	?
42	Boguchanskaja	Rusko	Angara	2012/2014	2 997	17,6	2 326
43	Bennettova priehrada	Kanada (Britská Kolumbia)	Pis	1968/2012	2 917	13,1	1 761
44	Mika	Kanada (Britská Kolumbia)	Kolumbia	1973/2015	2 805	7,2	430
45	La Grande 4	Kanada (Quebec)	la grand	1986	2 779	?	765
46	Volžskaja	Rusko	Volga	1961/2025	2 744,5	10,43	3 117
47	Gezhouba	Čína	Yangtze	1988	2 715	17,01	?
48	Náčelník Joseph Dam	USA	Kolumbia	1958/1973/1979	2 620	12,5	34
49	Daganshan	Čína	Daduhe	2015/2016	2 600	11,43	?
50	Changheba	Čína	Daduhe	2016/2017	2 600	8,34	?
51	Daniel-Johnson	Kanada (Quebec)	Manicouagan	1970/1989	2 592	?	1 942
52	ich. Róbert Mojžiš	USA	Niagara	1961	2 525	?	–
53	Žigulevskaja	Rusko	Volga	1957/2018	2 488	11,7	6 450
54	Revelstock	Kanada (Britská Kolumbia)	Kolumbia	1984/2011	2 480	?	115
55	Paulo Afonso IV	Brazília	San Francisco	1979/1983	2 462	?	–
56	Ituango (vo výstavbe)	Kolumbia	Cauca	2018(?)	2 456*	9,2	38
57	ich. Manuel Torres / Chicoasen	Mexiko	Grijalva (Kaňon Sumidero)	1980/2005	2 430	?	?
58	La Grande 3	Kanada (Quebec)	la grand	1984	2 418	?	2 420
59	Atatürkova priehrada	Türkiye	Eufrat	1993	2 400	8,9	817
60	Teri (vo výstavbe)	India	Bhagirathi	2006/2018	2 400	6,53	52
61	Jinanqiao	Čína	Yangtze	2010	2 400	?	?
62	Sonla	Vietnam	Áno	2010/2012	2 400	10,25	440
63	Bakun	Malajzia	Balui	2011	2 400	?	695
64	Liyuan	Čína	Yangtze	2014/2015	2 400	?	14,7
65	Guandi	Čína	Yalongjiang	2012/2013	2 400	?	?
66	Tokoma (vo výstavbe)	Venezuela	Caroni	2016/2018(?)	2 320*	12,1	87
67	Karun-3	Irán	Karun	2005	2 280	4,17	48
68	Železná brána-I	Rumunsko / Srbsko	Dunaj	1970/2013	2 254,8	11,3	104
69	Maerdang (vo výstavbe)	Čína	Huanghe	2016/2018(?)	2 200*	?	?
70	Priehrada John Day	USA	Kolumbia	1971	2 160	8,41	?
71	caruachi	Venezuela	Caroni	2006	2 160	12,95	238
72	Ludila	Čína	Yangtze	2014	2 160	?	?
73	La Grande 2-A	Kanada (Quebec)	la grand	1992	2 106	?	2 835
74	Asuán	Egypt	Níl	1970	2 100	11	5 250
75	Itumbiara	Brazília	Paranaiba	1980	2 082	?	778
76	Hooverova priehrada	USA	Colorado	1939/1961	2 080	4	639
77	Cahora-Bassa	Mozambik	Zambezi	1975/1977	2 075	?	2 039
78	Lauka (vo výstavbe)	Angola	Kwanzaa	2018(?)	2 069,5*	8,64	188
79	Bureyskaya	Rusko	Bureya	2003/2009	2 010	5,07	740
80	lijiaxia	Čína	Huanghe	1997/2000	2 000	?	383
81	Karun-1	Irán	Karun	1976/1995/2006	2 000	?	54,8
82	Karun-2	Irán	Karun	2002/2007	2 000	3,7	7,49
83	Ahai	Čína	Yangtze	2012/2014	2 000	8,89	23,4
84	Gotwand (vo výstavbe)	Irán	Karun	2012/2018(?)	2 000*	4,5	96,5
85	Subansiri (vo výstavbe)	India	Subansiri	2016/2018(?)	2 000*	7,42	33,5
86	Shuangjiangkou (vo výstavbe)	Čína	Daduhe	2018(?)	2 000*	8,34	?

Poznámka:

* - je uvedená konštrukčná kapacita,

** - zobrazuje sa výkon po dokončení.

Najväčšie vodné elektrárne v Rusku:

Od roku 2017 má Rusko v prevádzke 15 vodných elektrární nad 1000 MW a viac ako sto vodných elektrární s menšou kapacitou.

názov	Moc, GW	Priemerná ročná generácie, miliarda kWh	Rieka
Sayano-Shushenskaya HPP	6,40	23,50	R. Jenisej, Sajanogorsk
VE Krasnojarsk	6,00	20,40	R. Jenisej, Divnogorsk
Bratsk HPP	4,52	22,60	R. Angara, Bratsk
Ust-Ilimskaya HPP	3,84	21,70	R. Angara, Usť-Ilimsk
Boguchanskaya HPP	3,00	17,60	R. Angara, Kodinsk
Volzhskaya HPP	2,66	11,63	R. Volga, Volgograd a Volzhsky (vodná elektráreň sa nachádza medzi mestami)
Žigulevskaja HPP	2,46	10,34	R. Volga, Žigulevsk
Bureyskaya HPP	2,01	7,10	R. Bureya, poz. Talakan
Cheboksary HPP	1,40 (0,8)*	3,50 (2,2)*	R. Volga, Novocheboksarsk
HPP Saratov	1,40	5,7	R. Volga, Balakovo
Zeya HPP	1,33	4,91	R. Zeya, Zeya
Vodná elektráreň Nižnekamsk	1,25 (0,45)*	2,67 (1,8)*	R. Kama, Naberezhnye Chelny
Zagorsk PSP	1,20	1,95	R. Kunya, poz. Bogorodskoe
Votkinskaya HPP	1,04	2,28	R. Kama, Čajkovskij
Chirkeyskaya HPP	1,00	1,74	R. Sulak, osada Dubki

Poznámka:

* - je uvedená projektovaná (skutočná) kapacita / priemerný ročný výkon.

Poznámka: © Photo //www.pexels.com, //pixabay.com

Vodná elektráreň (HPP) je elektráreň, ktorá využíva ako zdroj energie energiu vodného prúdu. Vodné elektrárne sa zvyčajne stavajú na riekach stavaním priehrad a nádrží.

Vlastnosti HPP

· Náklady na elektrickú energiu v ruských VE sú viac ako dvakrát nižšie ako v tepelných elektrárňach.

Generátory HPP je možné zapínať a vypínať dostatočne rýchlo v závislosti od spotreby energie

Obnoviteľný zdroj energie

Výrazne menší vplyv na ovzdušie ako iné typy elektrární

Výstavba VVE je zvyčajne kapitálovo náročnejšia

Efektívne vodné elektrárne sú často vzdialenejšie od spotrebiteľov

· Nádrže často zaberajú veľké plochy, ale približne od roku 1963 sa začali používať ochranné konštrukcie (HPP Kyjev), ktoré obmedzili plochu nádrže a v dôsledku toho obmedzili plochu zaplaveného povrchu. (polia, lúky, dediny).

· Priehrady často menia charakter rybného hospodárstva, pretože blokujú cestu k neresiskám pre migrujúce ryby, ale často podporujú zvýšenie zásob rýb v samotnej nádrži a realizáciu chovu rýb.

Princíp činnosti

Vodné elektrárne sú rozdelené v závislosti od vyrobenej energie:

· výkonný - vyrába od 25 MW do 250 MW a viac;

stredné - do 25 MW;

· malé vodné elektrárne - do 5 MW.

Malá vodná elektráreň typická pre horské oblasti Číny (HPP Houzibao, okres Xingshan, okres Yichang, provincia Hubei). Voda prichádza z hory čiernym potrubím.

Vodné elektrárne sa delia aj podľa maximálneho využitia tlaku vody:

vysoký tlak - viac ako 60 m;

stredný tlak - od 25 m;

nízky tlak - od 3 do 25 m.

Princíp činnosti všetkých typov turbín je podobný - voda pod tlakom (tlak vody) vstupuje do lopatiek turbíny, ktoré sa začínajú otáčať. Mechanická energia sa tak prenáša do hydroelektrického generátora, ktorý vyrába elektrinu. Turbíny sa líšia v niektorých technických charakteristikách, rovnako ako komory - železo alebo železobetón, a sú určené pre rôzne tlaky vody.

Vodné elektrárne sú tiež rozdelené v závislosti od princípu využívania prírodných zdrojov a podľa toho aj výslednej koncentrácie vody. Tu sú tieto HPP:

· Prietočné a blízke vodné elektrárne.

Toto sú najbežnejšie typy vodných elektrární. Tlak vody v nich vzniká inštaláciou hrádze, ktorá úplne zablokuje rieku, prípadne zdvihne hladinu vody v nej na požadovanú úroveň. Takéto vodné elektrárne sa budujú na vysokovodných nížinných riekach, ako aj na horských riekach, v miestach, kde je koryto užšie, stlačené.

· Vodné priehrady.

Postavené s vyšším tlakom vody. V tomto prípade je rieka úplne blokovaná priehradou a samotná budova vodnej elektrárne sa nachádza za priehradou, v jej spodnej časti. Voda sa v tomto prípade privádza do turbín cez špeciálne tlakové tunely, a nie priamo, ako v prietokových vodných elektrárňach.

· VODNÉ ELEKTRÁRNE.

Takéto elektrárne sa stavajú na miestach, kde je veľký sklon rieky. Potrebná koncentrácia vody v tomto type VN vzniká deriváciou. Voda je odvádzaná z koryta cez špeciálne drenážne systémy. Tie sú narovnané a ich sklon je oveľa menší ako priemerný sklon rieky. Vďaka tomu je voda dodávaná priamo do budovy elektrárne. Derivačné HPP môžu byť rôzneho typu – netlakové alebo s odvodením tlaku. V prípade odklonu tlaku sa potrubie ukladá s veľkým pozdĺžnym sklonom. V inom prípade sa na začiatku derivácie vytvorí na rieke vyššia hrádza a vytvorí sa nádrž – táto schéma sa nazýva aj zmiešaná derivácia, keďže na vytvorenie potrebnej koncentrácie vody sa používajú oba spôsoby.

· HYDRO-AKUMULÁTORY.

Takéto prečerpávacie elektrárne sú schopné akumulovať vyrobenú elektrinu a uviesť ju do prevádzky v čase špičiek. Princíp činnosti takýchto elektrární je nasledovný: v určitých momentoch (časoch mimošpičkového zaťaženia) fungujú prečerpávacie jednotky ako čerpadlá a čerpajú vodu do špeciálne vybavených horných bazénov. Keď je to potrebné, voda z nich vstupuje do tlakového potrubia a podľa toho poháňa ďalšie turbíny.

POZNÁMME SA NA PRÁCU HPP PODROBNEJŠIE.

Najefektívnejšie využitie vodného toku je možné pri koncentrácii rozdielov vodnej hladiny na relatívne krátkom území. V prítomnosti prírodného vodopádu je riešenie tohto problému zjednodušené, ale takéto podmienky sú extrémne zriedkavé. Na využitie poklesu hladiny riek, rozmiestnených po značnej dĺžke vodného toku, sa uchyľujú k umelej koncentrácii poklesu, čo sa dá urobiť rôznymi spôsobmi.

SCHÉMA PREHRADY. Priehrady sú vybudované na plochých riekach s vysokým prietokom vody a malým spádom, ktorý poskytuje oporu a môže byť použitý ako kontrolná nádrž, ktorá umožňuje periodicky akumulovať zásoby vody a plnohodnotnejšie využívať energiu vodného toku. Zároveň sa rozlišujú dve schémy umiestnenia budovy HPP: kanál a samotná priehrada.

Prietočná vodná elektráreň. Jeho budova je súčasťou vodotlakových stavieb a vníma tlak vody z návodnej strany.

Konštrukcia stavby v tomto prípade musí spĺňať všetky požiadavky na stabilitu a pevnosť pre priehrady. Vodné elektrárne s prietokovou budovou sa budujú pri relatívne nízkych tlakoch – do 40 m. Klasickým príkladom takéhoto závodu je VE Volzhskaya.

Priehradná vodná elektráreň. Jeho budova sa nachádza za hrádzou a nevníma tlak vody. Vo veľkých moderných vodných elektrárňach tohto typu dosahuje tlak 300 m.Napríklad na VE Sayano-Shushenskaya - 242 m.

Obrázok 1 - Priehrada HPP

SCHÉMA DERIVÁCIE. Koncentrovaná kvapka vody sa získava odvádzaním vody z prirodzeného kanála umelým kanálom, ktorý má menší pozdĺžny sklon. Z tohto dôvodu je hladina vody na konci potrubia vyššia ako v rieke. Tento rozdiel úrovní je vedúci HPP. Existujú stanice s beztlakovou a tlakovou deriváciou.

Pri beztlakovom odvádzaní je voda odvádzaná z rieky cez otvorený kanál alebo cez tunel. Na odber vody do odvádzacieho kanála sa v koryte buduje nízka hrádza, ktorá vytvára nádrž. Voda vstupuje do kanála bez tlaku a samotný kanál končí tlakovou nádržou, z ktorej sa voda dodáva potrubím do turbín. Odpadová voda je odvádzaná späť do koryta rieky.

Pri náhornej odbočke sa používajú tlakové potrubia, kde je voda dodávaná čerpadlami. Z potrubí voda prúdi do turbín a potom sa vracia do rieky po prúde.

Výstavba odbočných VE je účelná v horských podmienkach s veľkými spádmi riek a relatívne nízkymi prietokmi vody. V tomto prípade môžete získať hlavu až 1 000 m, a teda aj väčší výkon.

Obrázok 2 - Schéma odvodenia

Účel vodných elektrární si predstaví takmer každý, no len málokto skutočne rozumie princípu fungovania vodných elektrární. Hlavnou záhadou pre ľudí je, ako celá táto obrovská priehrada generuje elektrickú energiu bez akéhokoľvek paliva. Porozprávame sa o tom.

Čo je vodná elektráreň?

Vodná elektráreň je komplexný komplex pozostávajúci z rôznych štruktúr a špeciálnych zariadení. Vodné elektrárne sa budujú na riekach, kde je neustály prietok vody na naplnenie priehrady a nádrže. Podobné stavby (hrádze) vytvorené pri výstavbe vodnej elektrárne sú potrebné na sústredenie stáleho toku vody, ktorá sa pomocou špeciálnych zariadení pre vodné elektrárne premieňa na elektrickú energiu.

Je potrebné poznamenať, že výber miesta pre výstavbu zohráva dôležitú úlohu z hľadiska efektívnosti VN. Sú potrebné dve podmienky: zaručená nevyčerpateľná zásoba vody a vysoký uhol

Princíp činnosti vodnej elektrárne

Prevádzka vodnej elektrárne je celkom jednoduchá. Postavené hydraulické konštrukcie zabezpečujú stabilný tlak vody, ktorá vstupuje do lopatiek turbíny. Tlak uvádza turbínu do pohybu, v dôsledku čoho roztáča generátory. Tie vyrábajú elektrickú energiu, ktorá sa potom dodáva spotrebiteľovi cez vysokonapäťové prenosové vedenia.

Hlavnou ťažkosťou takejto stavby je zabezpečiť stály tlak vody, ktorý sa dosiahne vybudovaním priehrady. Vďaka nemu sa na jednom mieste sústredí veľké množstvo vody. V niektorých prípadoch sa používa prirodzený tok vody a niekedy sa používa hrádza a odvodnenie (prirodzený tok) spoločne.

V samotnej budove sú umiestnené zariadenia vodných elektrární, ktorých hlavnou úlohou je premieňať mechanickú energiu pohybu vody na elektrickú energiu. Táto úloha je priradená generátoru. Na riadenie prevádzky stanice, rozvodných zariadení a trafostaníc slúži aj doplnkové zariadenie.

Na obrázku nižšie je schematický diagram vodnej elektrárne.

Ako vidíte, prúd vody roztáča turbínu generátora, ktorý generuje energiu, dodáva ju do transformátora na premenu, po ktorej sa transportuje elektrickým vedením k dodávateľovi.

Moc

Existujú rôzne vodné elektrárne, ktoré možno rozdeliť podľa vyrobenej energie:

Veľmi výkonný - s produkciou viac ako 25 MW.
Stredná - s výkonom do 25 MW.
Malý - s generáciou do 5 MW.

technológie

Ako už vieme, princíp fungovania vodnej elektrárne je založený na využití mechanickej energie padajúcej vody, ktorá sa následne pomocou turbíny a generátora premieňa na elektrickú energiu. Samotné turbíny môžu byť inštalované buď v priehrade alebo v jej blízkosti. V niektorých prípadoch sa používa potrubie, ktorým pod vysokým tlakom prechádza voda pod úrovňou hrádze.

Existuje niekoľko ukazovateľov výkonu akejkoľvek vodnej elektrárne: prietok vody a hydrostatická výška. Posledný ukazovateľ je určený výškovým rozdielom medzi počiatočným a koncovým bodom voľného pádu vody. Pri vytváraní návrhu stanice je celý návrh založený na jednom z týchto ukazovateľov.

Dnes známe technológie na výrobu elektriny umožňujú získať vysokú účinnosť pri premene mechanickej energie na elektrickú energiu. Niekedy je niekoľkonásobne vyššia ako u tepelných elektrární. Takáto vysoká účinnosť je dosiahnutá vďaka zariadeniu používanému vo vodnej elektrárni. Je spoľahlivý a relatívne ľahko použiteľný. Navyše v dôsledku nedostatku paliva a uvoľňovania veľkého množstva tepelnej energie je životnosť takéhoto zariadenia pomerne dlhá. Poruchy sú tu mimoriadne zriedkavé. Predpokladá sa, že minimálna životnosť agregátov a konštrukcií je vo všeobecnosti asi 50 rokov. Aj keď v skutočnosti aj dnes celkom úspešne fungujú vodné elektrárne, ktoré boli postavené v tridsiatych rokoch minulého storočia.

Vodné elektrárne v Rusku

V Rusku dnes funguje asi 100 vodných elektrární. Ich kapacita je samozrejme rôzna a väčšinou ide o stanice s inštalovaným výkonom do 10 MW. Existujú aj také stanice ako Pirogovskaya alebo Akulovskaya, ktoré boli uvedené do prevádzky v roku 1937 a ich kapacita je len 0,28 MW.

Najväčšie sú VE Sayano-Shushenskaya a Krasnojarskaya s kapacitou 6 400 a 6 000 MW. Nasledujú stanice:

Bratskaya (4500 MW).
Ust-Ilimskaya HPP (3840).
Bochuganskaya (2997 MW).
Volžskaja (2660 MW).
Žigulevskaja (2450 MW).

Napriek obrovskému počtu takýchto staníc generujú iba 47 700 MW, čo sa rovná 20 % z celkového objemu všetkej energie vyrobenej v Rusku.

Konečne

Teraz rozumiete princípu fungovania vodných elektrární, ktoré premieňajú mechanickú vodu na elektrickú. Napriek pomerne jednoduchej myšlienke získavania energie, komplex zariadení a nových technológií robia takéto štruktúry zložitými. V porovnaní s nimi sú však naozaj primitívne.

Slová vďačnosti škole od rodičov

Mobilné hry a súťaže k výročiu