HPP: zasada działania, schemat, wyposażenie, moc

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Prawie każdy wyobraża sobie przeznaczenie elektrowni wodnych, ale tylko nieliczni naprawdę rozumieją zasadę działania elektrowni wodnych. Główną zagadką dla ludzi jest to, jak ta cała ogromna tama wytwarza energię elektryczną bez żadnego paliwa. Porozmawiajmy o tym.

Co to jest elektrownia wodna?

Elektrownia wodna to złożony kompleks składający się z różnych konstrukcji i specjalnego wyposażenia. Elektrownie wodne budowane są na rzekach, gdzie stale przepływa woda wypełniająca tamę i zbiornik. Podobne konstrukcje (tamy) powstałe podczas budowy elektrowni wodnej są niezbędne do koncentracji stałego przepływu wody, która za pomocą specjalnego sprzętu dla elektrowni wodnych jest przekształcana w energię elektryczną.

Zauważ, że wybór miejsca pod budowę odgrywa ważną rolę z punktu widzenia efektywności HPP. Niezbędne są dwa warunki: zagwarantowane niewyczerpane zaopatrzenie w wodę oraz wysokie nachylenie rzeki.

Zasada działania HPP

Obsługa elektrowni wodnej jest dość prosta. Wzniesione budowle hydrotechnicznezapewniają stabilne ciśnienie wody, która dostaje się do łopatek turbiny. Ciśnienie wprawia turbinę w ruch, w wyniku czego obraca ona generatory. Te ostatnie wytwarzają energię elektryczną, która jest następnie dostarczana do konsumenta za pośrednictwem linii przesyłowych wysokiego napięcia.

Główną trudnością takiej konstrukcji jest zapewnienie stałego naporu wody, co osiąga się budując tamę. Dzięki niej duża ilość wody jest skoncentrowana w jednym miejscu. W niektórych przypadkach wykorzystywany jest naturalny przepływ wody, a czasami zapora i obwodnica (naturalny przepływ) są używane razem.

W samym budynku znajduje się wyposażenie elektrowni wodnej, której głównym zadaniem jest zamiana energii mechanicznej ruchu wody na energię elektryczną. To zadanie jest przypisane do generatora. Dodatkowe wyposażenie służy również do kontroli pracy stacji, urządzeń rozdzielczych i stacji transformatorowych.

Poniższy rysunek przedstawia schematyczny diagram HPP.

Jak widać, przepływ wody obraca turbinę generatora, który wytwarza energię, dostarcza ją do transformatora w celu konwersji, po czym jest transportowana liniami energetycznymi do dostawcy.

Moc

Istnieją różne elektrownie wodne, które można podzielić według generowanej mocy:

1. Bardzo potężny - ponad 25 MW.
2. Średni – do 25 MW.
3. Mały - z generacją do 5 MW.

Moc elektrowni wodnej zależy przede wszystkim od przepływu wody i wydajności samego generatora, który jest w niej używany. Ale nawet najbardziejwydajna instalacja nie będzie w stanie wyprodukować dużych ilości energii elektrycznej przy słabym ciśnieniu wody. Warto również wziąć pod uwagę, że moc elektrowni wodnej nie jest stała. Z przyczyn naturalnych poziom wody w zaporze może się podnosić lub obniżać. Wszystko to ma wpływ na wielkość produkowanej energii elektrycznej.

Rola zapory

Najbardziej złożonym, największym i ogólnie głównym elementem każdej elektrowni wodnej jest zapora. Nie da się zrozumieć, czym jest elektrownia wodna bez zrozumienia istoty działania zapory. Są to ogromne mosty, które utrzymują przepływ wody. W zależności od projektu mogą się one różnić: istnieją konstrukcje grawitacyjne, łukowe i inne, ale ich cel jest zawsze ten sam - zatrzymanie dużej ilości wody. To dzięki zaporze możliwe jest skoncentrowanie stabilnego i potężnego przepływu wody, kierując ją na łopatki turbiny, która obraca generator. To z kolei wytwarza energię elektryczną.

Technologia

Jak już wiemy, zasada działania elektrowni wodnej opiera się na wykorzystaniu energii mechanicznej spadającej wody, która jest później zamieniana na energię elektryczną za pomocą turbiny i generatora. Same turbiny mogą być instalowane na zaporze lub w jej pobliżu. W niektórych przypadkach stosuje się rurociąg, którym woda poniżej poziomu zapory przepływa pod wysokim ciśnieniem.

Istnieje kilka wskaźników mocy każdej elektrowni wodnej: przepływ wody i wysokość hydrostatyczna. Ostatni wskaźnik jest określony przez różnicę wysokości między punktem początkowym i końcowym.swobodny spadek wody. Podczas tworzenia projektu stacji cały projekt opiera się na jednym z tych wskaźników.

Dzisiejsze znane technologie wytwarzania energii elektrycznej umożliwiają uzyskanie wysokiej wydajności przy przetwarzaniu energii mechanicznej na energię elektryczną. Czasami jest kilkakrotnie wyższy niż w elektrowniach cieplnych. Tak wysoką sprawność uzyskuje się dzięki wyposażeniu elektrowni wodnej. Jest niezawodny i stosunkowo łatwy w użyciu. Ponadto ze względu na brak paliwa i wydzielanie dużej ilości energii cieplnej żywotność takiego sprzętu jest dość długa. Awarie są tutaj niezwykle rzadkie. Uważa się, że minimalna żywotność zespołów prądotwórczych i konstrukcji ogólnie wynosi około 50 lat. Chociaż w rzeczywistości nawet dzisiaj elektrownie wodne, które zostały zbudowane w latach trzydziestych ubiegłego wieku, z powodzeniem funkcjonują.

Rosyjskie elektrownie wodne

Dziś w Rosji działa około 100 elektrowni wodnych. Oczywiście ich moc jest inna, a większość z nich to stacje o mocy zainstalowanej do 10 MW. Są też takie stacje jak Pirogovskaya czy Akulovskaya, które oddano do użytku w 1937 roku, a ich moc to zaledwie 0,28 MW.

Największe są elektrownie wodne Sajano-Sushenskaya i Krasnojarsk o mocy odpowiednio 6400 i 6000 MW. Stacje podążają:

1. Bratskaya (4500 MW).
2. Ust-Ilimskaya HPP (3840).
3. Bochuganskaya (2997 MW).
4. Wołżskaja (2660 MW).
5. Żygulewskaja (2450 MW).

Pomimo ogromnej liczby takich elektrowni, wytwarzają one tylko 47 700 MW, co stanowi 20% całkowitego wolumenu całej energii produkowanej w Rosji.

Zamykanie

Teraz rozumiesz zasadę działania elektrowni wodnych, które zamieniają energię mechaniczną przepływu wody na energię elektryczną. Mimo dość prostego pomysłu na pozyskiwanie energii, kompleks urządzeń i nowe technologie komplikują takie konstrukcje. Jednak w porównaniu do elektrowni jądrowych są one naprawdę prymitywne.