HPP: αρχή λειτουργίας, σχήμα, εξοπλισμός, ισχύς

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Σχεδόν όλοι φαντάζονται τον σκοπό των υδροηλεκτρικών σταθμών, αλλά μόνο λίγοι κατανοούν πραγματικά την αρχή λειτουργίας των υδροηλεκτρικών σταθμών. Το κύριο μυστήριο για τους ανθρώπους είναι πώς ολόκληρο αυτό το τεράστιο φράγμα παράγει ηλεκτρική ενέργεια χωρίς καύσιμο. Ας μιλήσουμε για αυτό.

Τι είναι ένας υδροηλεκτρικός σταθμός;

Ο υδροηλεκτρικός σταθμός είναι ένα σύνθετο συγκρότημα που αποτελείται από διάφορες κατασκευές και ειδικό εξοπλισμό. Υδροηλεκτρικοί σταθμοί κατασκευάζονται σε ποτάμια, όπου υπάρχει συνεχής ροή νερού για να γεμίσει το φράγμα και τη δεξαμενή. Παρόμοιες κατασκευές (φράγματα) που δημιουργούνται κατά την κατασκευή ενός υδροηλεκτρικού σταθμού είναι απαραίτητες για τη συγκέντρωση μιας σταθερής ροής νερού, η οποία μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιώντας ειδικό εξοπλισμό για υδροηλεκτρικούς σταθμούς.

Σημειώστε ότι η επιλογή ενός χώρου κατασκευής παίζει σημαντικό ρόλο όσον αφορά την απόδοση του ΥΗΣ. Δύο προϋποθέσεις είναι απαραίτητες: εγγυημένη ανεξάντλητη παροχή νερού και μεγάλη κλίση του ποταμού.

Αρχή λειτουργίας HPP

Η λειτουργία ενός υδροηλεκτρικού σταθμού είναι αρκετά απλή. Ανεγέρθηκαν υδραυλικές κατασκευέςπαρέχουν σταθερή πίεση νερού που εισέρχεται στα πτερύγια του στροβίλου. Η πίεση θέτει τον στρόβιλο σε κίνηση, με αποτέλεσμα να περιστρέφει τις γεννήτριες. Οι τελευταίες παράγουν ηλεκτρική ενέργεια, η οποία στη συνέχεια παραδίδεται στον καταναλωτή μέσω γραμμών μεταφοράς υψηλής τάσης.

Η κύρια δυσκολία μιας τέτοιας κατασκευής είναι να εξασφαλίσει σταθερή πίεση νερού, η οποία επιτυγχάνεται με την κατασκευή ενός φράγματος. Χάρη σε αυτό συγκεντρώνεται μεγάλη ποσότητα νερού σε ένα μέρος. Σε ορισμένες περιπτώσεις, χρησιμοποιείται μια φυσική ροή νερού και μερικές φορές χρησιμοποιείται φράγμα και εκτροπή (φυσική ροή) μαζί.

Στο ίδιο το κτίριο υπάρχει εξοπλισμός για έναν υδροηλεκτρικό σταθμό, το κύριο καθήκον του οποίου είναι να μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια της κίνησης του νερού σε ηλεκτρική ενέργεια. Αυτή η εργασία ανατίθεται στη γεννήτρια. Επιπλέον εξοπλισμός χρησιμοποιείται επίσης για τον έλεγχο της λειτουργίας του σταθμού, των συσκευών διανομής και των σταθμών μετασχηματιστών.

Η παρακάτω εικόνα δείχνει ένα σχηματικό διάγραμμα του HPP.

Όπως μπορείτε να δείτε, η ροή του νερού περιστρέφει τον στρόβιλο της γεννήτριας, ο οποίος παράγει ενέργεια, τον τροφοδοτεί στον μετασχηματιστή για μετατροπή, μετά τον οποίο μεταφέρεται μέσω ηλεκτρικών γραμμών στον προμηθευτή.

Ισχύς

Υπάρχουν διαφορετικοί υδροηλεκτρικοί σταθμοί που μπορούν να χωριστούν ανάλογα με την παραγόμενη ισχύ:

1. Πολύ ισχυρό - πάνω από 25 MW.
2. Μεσαίο – έως 25 MW.
3. Μικρό - με παραγωγή έως 5 MW.

Η ισχύς ενός υδροηλεκτρικού σταθμού εξαρτάται κυρίως από τη ροή του νερού και την απόδοση της ίδιας της γεννήτριας, η οποία χρησιμοποιείται σε αυτόν. Αλλά ακόμα και τα περισσότεραμια αποδοτική εγκατάσταση δεν θα μπορεί να παράγει μεγάλες ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας με ασθενή πίεση νερού. Αξίζει επίσης να ληφθεί υπόψη ότι η ισχύς ενός υδροηλεκτρικού σταθμού δεν είναι σταθερή. Για φυσικά αίτια, η στάθμη του νερού στο φράγμα μπορεί να αυξηθεί ή να μειωθεί. Όλα αυτά έχουν αντίκτυπο στον όγκο της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας.

Ο ρόλος του φράγματος

Το πιο περίπλοκο, μεγαλύτερο και γενικά το κύριο στοιχείο οποιουδήποτε υδροηλεκτρικού σταθμού είναι ένα φράγμα. Είναι αδύνατο να καταλάβουμε τι είναι ένας υδροηλεκτρικός σταθμός χωρίς να κατανοήσουμε την ουσία του πώς λειτουργεί ένα φράγμα. Είναι τεράστιες γέφυρες που συγκρατούν τη ροή του νερού. Ανάλογα με το σχέδιο, μπορεί να διαφέρουν: υπάρχουν βαρυτικές, τοξωτές και άλλες δομές, αλλά ο στόχος τους είναι πάντα ο ίδιος - να συγκρατούν μεγάλη ποσότητα νερού. Χάρη στο φράγμα είναι δυνατό να συγκεντρωθεί μια σταθερή και ισχυρή ροή νερού, κατευθύνοντάς το στα πτερύγια ενός στροβίλου που περιστρέφει μια γεννήτρια. Αυτό, με τη σειρά του, παράγει ηλεκτρική ενέργεια.

Τεχνολογία

Όπως ήδη γνωρίζουμε, η αρχή λειτουργίας ενός υδροηλεκτρικού σταθμού βασίζεται στη χρήση της μηχανικής ενέργειας του νερού που πέφτει, η οποία αργότερα μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια με τη βοήθεια ενός στροβίλου και μιας γεννήτριας. Οι ίδιοι οι στρόβιλοι μπορούν να εγκατασταθούν είτε στο φράγμα είτε κοντά σε αυτό. Σε ορισμένες περιπτώσεις, χρησιμοποιείται αγωγός μέσω του οποίου το νερό κάτω από τη στάθμη του φράγματος διέρχεται υπό υψηλή πίεση.

Υπάρχουν αρκετοί δείκτες ισχύος οποιουδήποτε υδροηλεκτρικού σταθμού: ροή νερού και υδροστατική κεφαλή. Ο τελευταίος δείκτης καθορίζεται από τη διαφορά ύψους μεταξύ του σημείου έναρξης και του τέλους.ελεύθερη πτώση του νερού. Κατά τη δημιουργία ενός σχεδίου σταθμού, ολόκληρος ο σχεδιασμός βασίζεται σε έναν από αυτούς τους δείκτες.

Οι γνωστές σήμερα τεχνολογίες για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας καθιστούν δυνατή την επίτευξη υψηλής απόδοσης κατά τη μετατροπή της μηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια. Μερικές φορές είναι αρκετές φορές υψηλότερο από αυτό των θερμοηλεκτρικών σταθμών. Τέτοια υψηλή απόδοση επιτυγχάνεται χάρη στον εξοπλισμό που χρησιμοποιείται στον υδροηλεκτρικό σταθμό. Είναι αξιόπιστο και σχετικά εύκολο στη χρήση. Επιπλέον, λόγω της έλλειψης καυσίμου και της απελευθέρωσης μεγάλης ποσότητας θερμικής ενέργειας, η διάρκεια ζωής ενός τέτοιου εξοπλισμού είναι αρκετά μεγάλη. Οι βλάβες είναι εξαιρετικά σπάνιες εδώ. Πιστεύεται ότι η ελάχιστη διάρκεια ζωής των σετ γεννητριών και των δομών γενικά είναι περίπου 50 χρόνια. Αν και στην πραγματικότητα, ακόμη και σήμερα, οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί που κατασκευάστηκαν τη δεκαετία του '30 του περασμένου αιώνα λειτουργούν με μεγάλη επιτυχία.

Ρωσικοί υδροηλεκτρικοί σταθμοί

Σήμερα, περίπου 100 υδροηλεκτρικοί σταθμοί λειτουργούν στη Ρωσία. Φυσικά η ισχύς τους είναι διαφορετική και οι περισσότεροι είναι σταθμοί με εγκατεστημένη ισχύ έως 10 MW. Υπάρχουν επίσης σταθμοί όπως Pirogovskaya ή Akulovskaya, οι οποίοι τέθηκαν σε λειτουργία το 1937 και η χωρητικότητά τους είναι μόνο 0,28 MW.

Οι μεγαλύτεροι είναι οι ΥΗΣ Sayano-Shushenskaya και Krasnoyarsk με ισχύ 6400 και 6000 MW, αντίστοιχα. Ακολουθούν σταθμοί:

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

Παρά τον τεράστιο αριθμό τέτοιων σταθμών, παράγουν μόνο 47.700 MW, που ισοδυναμεί με το 20% του συνολικού όγκου όλης της ενέργειας που παράγεται στη Ρωσία.

Κλείσιμο

Τώρα καταλαβαίνετε την αρχή λειτουργίας των υδροηλεκτρικών σταθμών, οι οποίοι μετατρέπουν τη μηχανική ενέργεια της ροής του νερού σε ηλεκτρική ενέργεια. Παρά τη μάλλον απλή ιδέα της απόκτησης ενέργειας, το σύμπλεγμα εξοπλισμού και νέων τεχνολογιών καθιστούν τέτοιες κατασκευές περίπλοκες. Ωστόσο, σε σύγκριση με τους πυρηνικούς σταθμούς, είναι πραγματικά πρωτόγονοι.