Андрей Смирнов
Время чтения: ~21 мин.
Просмотров: 1

Гидроэлектростанция, принцип работы, конструкция и составляющие

Принцип действия

Схема плотины гидроэлектростанции

Принцип работы ГЭС достаточно прост. Цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию.

Необходимый напор воды образуется посредством строительства плотины, и, как следствие, концентрации реки в определённом месте, или деривацией — естественным потоком воды. В некоторых случаях для получения необходимого напора воды используют совместно и плотину, и деривацию.

Непосредственно в самом здании гидроэлектростанции располагается всё энергетическое оборудование. В зависимости от назначения, оно имеет своё определённое деление. В машинном зале расположены гидроагрегаты, непосредственно преобразующие энергию потока воды в электрическую энергию. Есть ещё всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля работы ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое.

Особенности

  • Стоимость электроэнергии на российских ГЭС более чем в два раза ниже, чем на тепловых электростанциях.
  • Турбины ГЭС допускают работу во всех режимах от первой до максимальной мощности и позволяют плавно изменять мощность при необходимости, выступая в качестве регулятора выработки электроэнергии.
  • Сток реки является возобновляемым источником энергии.
  • Строительство ГЭС обычно более капиталоёмкое, чем тепловых станций.
  • Часто эффективные ГЭС более удалены от потребителей, чем тепловые станции.
  • Водохранилища часто занимают значительные территории, но примерно с 1963 г. начали использоваться защитные сооружения (Киевская ГЭС), которые ограничивали площадь водохранилища, и, как следствие, ограничивали площадь затопляемой поверхности (поля, луга, посёлки).
  • Плотины зачастую изменяют характер рыбного хозяйства, поскольку перекрывают путь к нерестилищам проходным рыбам, однако часто благоприятствуют увеличению запасов рыбы в самом водохранилище и осуществлению рыбоводства.
  • Водохранилища ГЭС, с одной стороны, улучшают судоходство, но с другой — требуют применения шлюзов для перевода судов с одного бьефа на другой.
  • Водохранилища делают климат более умеренным.

Графики электрических нагрузок

Графики нагрузок, характеризующие работу как потребителей, так и источников электроэнергии, представляют собой диаграммы в прямоугольных осях координат, где по оси абсцисс откладывается время, в течение которого показывается изменение нагрузки, а по оси ординат – соответствующие данному моменту времени нагрузки, обычно в виде активной, реактивной или полной (кажущейся) мощностей. Чаще всего строят суточные, месячные, сезонные и годовые графики нагрузок. При построении так называемых ступенчатых графиков нагрузок (рис. 4) считают, что нагрузка в интервале между двумя измерениями остается постоянной. Исходными для построения годового графика нагрузки по продолжительности являются суточные графики нагрузки для характерных зимних и летних суток. График строится по 12 точкам, соответствующим наибольшим суточным нагрузкам каждого месяца.

Площадь годового графика нагрузки по продолжительности представляет собой в определенном масштабе потребляемую (отдаваемую) за год энергию (кВт·ч), а площадь суточных графиков – энергию, потребляемую (отдаваемую) за сутки (кВт·ч).

Годовые графики нагрузки дают возможность определить оптимальное количество и мощность агрегатов электростанции или трансформаторов подстанции, уточнить режимы их работы, выявить возможные сроки их планово-предупредительных ремонтов. Графики также дают возможность приближенно рассчитать годовую потребность в электроэнергии, годовые потери в сетях, трансформаторах и других элементах установки. По графикам нагрузки определяется ряд техникоэкономических показателей для действующих или вновь проектируемых электроустановок, таких, как средняя (среднесуточная, среднемесячная или среднегодовая) нагрузка электростанции или подстанции, число часов использования установленной мощности, коэффициент заполнения графика, коэффициент использования установленной мощности.

Рис. 4. Суточный ступенчатый график активной нагрузки

Графики нагрузки предназначены для следующих целей:

  • для определения времени пуска и остановки агрегатов, включения и отключения трансформаторов;
  • определения количества выработанной (потребленной) электроэнергии, расхода топлива и воды;
  • ведения экономичного режима электроустановки;
  • планирования сроков ремонтов оборудования;
  • проектирования новых и расширения действующих электроустановок;
  • проектирования новых и развития существующих энергосистем, их узлов нагрузки и отдельных потребителей электроэнергии.

Чем равномернее нагрузка генераторов, тем лучше условия их работы, поэтому возникает так называемая проблема регулирования графиков нагрузки, проблема их выравнивания. При этом следует иметь в виду, что целесообразно по возможности более полно использовать установленную мощность электростанций.

Для регулирования графиков нагрузки используют различные способы, в том числе:

  • подключение сезонных потребителей;
  • подключение нагрузки ночью;
  • увеличение числа рабочих смен;
  • смещение начала работы смен и начала работы предприятий;
  • разнос выходных дней;
  • введение платы как за активную, так и за реактивную энергию;
  • уменьшение перетоков реактивной мощности по сети;
  • объединение районных энергосистем.

Суточный график нужен для оперативного регулирования и планирования балансов электроэнергии и мощности до нескольких суток.

Недельный:

  • определение готовности работы оборудования.
  • управление режимами с учетом недельной неравномерности;
  • проведение текущих осмотров ревизий текущих ремонтов;
  • регулирование водно-энергетических режимов ГЭС.

Годовой:

  • планирование хозяйств деятельности;
  • планирование капитального ремонта;
  • планирование обеспечения топливом;
  • водно-энергетическое регулирование ресурсов водохранилища ГЭС;
  • планирование товарно-ценовой деятельности.

Просмотров: 1 541

Особенности получения гидроэнергии

Поскольку источник гидроэнергии — вода, гидроэлектростанции должны располагаться на водном источнике. Электричество производится с помощью направления движущейся воды в электрические генераторы.

Гидроэнергетика – это универсальная, гибкая отрасль, которая в самом малом размере может питать один дом, а в самом большом — снабжать промышленность и население возобновляемой электроэнергией в национальном и даже региональном масштабе. Энергия рек нескончаема, также для получения электричества используется вода в океанах, природных бассейнах. Также в промышленных целях используются и большие водопады.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

  1. Гибкость

    Гидроэнергетика является гибким источником электроэнергии, поскольку станции могут адаптироваться к изменяющемуся количеству энергии. Гидротурбины имеют время запуска порядка нескольких минут. Занимает около $60$ до $90$ секунд, чтобы завести устройство от холодного пуска до полной нагрузки; это намного меньше, чем для газовых турбин или паровых электростанций.

  2. Низкие затраты на электроэнергию

    Стоимость эксплуатации гидроэлектростанции почти невосприимчиво к увеличению стоимости ископаемого топлива, такого как нефть, природный газ или уголь.

    Операционные затраты на рабочую силу также, как правило, низки, так как весь процесс автоматизирован и требуется небольшое количество персонала для нормальной работы.

  3. Другие виды использования водохранилища

    Водоемы, созданные, гидроэлектростанциями часто предоставляют возможность для занятий водными видами спорта, а сами становятся туристическими достопримечательностями. В некоторых странах аквакультура в водоемах является распространенным явлением.

Недостатки:

  1. Повреждение экосистем и потеря земли

    Большие резервуары, связанные с традиционными ГЭС приводят к разрушению биологически богатой и производительной низменности и речных долин лесов, болот и лугов. Станции прерывают поток рек и могут нанести вред местной экосистеме, а строительство крупных плотин и водохранилищ часто включает в себя вытеснение людей и диких животных.

    Гидроэнергетические проекты могут быть разрушительными для окружающих водных экосистем.

  2. Возможность аварий

    Аварии плотин могут быть одними из самых больших бедствий в целом.

Существующие крупные ГЭС

Самые крупные гидроэлектростанции известны во всём мире.

В России

Гидроэнергетические ресурсы России обширны, так как в России много рек, озер. История гидроэнергетики РФ насчитывает не один век.

Богучанская ГЭС большая и уникальная. Ступенчатый выброс воды помогает во время паводка. Станция не будет затоплена, а это, по расчётам учёных возможно через 10 000 лет.

Усть-Илимская ГЭС расположена в Красноярском крае. Это одна из самых больших станций в России. Однако знаменитой делает её не это, а тот факт, что на ней работают уникальные агрегаты.

В мире

Черчилл-Фолс в Канаде ГЭС одна из двух гидростанций в мире, имеющих машинный вал, расположенный под землёй. Симона Боливара или «Гури» находится в штате Боливар, Венесуэла. Высота плотины составляет 162 м, длина – 1,3 км.

Много крупных ГЭС расположены в США, Канаде и в целом в Европе. Они работают более 100 лет.

Минусы

  • Электроэнергия, производимая восточными регионами настолько велика, что не используется полностью. Зато в центральных областях образуется ее нехватка, в связи с густо расположенными населенными пунктами.
  • Недостаточное количество электропутей в районах Сибири и в дальневосточных регионах. Эта проблема должна решаться путем строительства новых трасс, а также развитием вторых путей в местностях, где трассы уже существуют.
  • Сети могут осуществлять перевозку лишь электричества. Кроме электроэнергии в мире существует еще множество ресурсов, подлежащих перевозке. Поэтому проблема их транспортировки, в данном случае, не решается.
  • Мало инвестиций в отрасль. Дело в том, происходит недостаток выделения денежных средств в эту область. Вопрос может решаться путем привлечения денежных вложений иностранного капитала, увеличения вложения граждан страны.
  • Отсутствие транспортных связей со странами, имеющими непосредственную близость к России. Возможно, стоит больше внимания уделять этому вопросу, ведь на данный момент его проработанность оставляет желать лучшего.
  • Шумовое загрязнение мобильными сетями. Телефонные источники тоже входят в эту отрасль. Но они, как бы нам не хотелось в это верить, наносят колоссальный вред природе. Из-за наличия большого количества сетей, пронизывающих все пространство страны, происходит массовое вымирание пчел. Эти насекомые опыляют большую часть растений. Мы рискуем попасть в глобальную катастрофу, сопровождающуюся мировым голодом и вымиранием, если не начнем решать эту проблему сейчас.
  • Вредные излучения, получаемые людьми во время общения по мобильной связи. Это в основном СВЧ — волны, они пронизывают тело человека полностью, во время разговора по телефону. Отрицательный эффект воздействия имеет накопительное свойство, чем больше человек отдается в распоряжение гаджетам, тем сильнее он будет страдать от головных болей и различных заболеваний.

Трудно переоценить всю пользу, которую принес нам электронный транспорт. Мы далеко шагнули вперед, изобретя этот вид перемещения электричества, информации. Но негативные последствия такого шага не заставят себя долго ждать. В скором будущем человечеству придется решать проблему отрицательного воздействия на окружающий мир в целом. Возможно, стоит задуматься об этом уже сейчас, чтобы не поплатиться большими потерями в недалеком будущем.

Принцип действия

Схема плотины гидроэлектростанции

Принцип работы ГЭС достаточно прост. Цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию.

Необходимый напор воды образуется посредством строительства плотины, и, как следствие, концентрации реки в определённом месте, или деривацией — естественным потоком воды. В некоторых случаях для получения необходимого напора воды используют совместно и плотину, и деривацию.

Непосредственно в самом здании гидроэлектростанции располагается всё энергетическое оборудование. В зависимости от назначения, оно имеет своё определённое деление. В машинном зале расположены гидроагрегаты, непосредственно преобразующие энергию потока воды в электрическую энергию. Есть ещё всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля работы ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое.

Особенности

  • Стоимость электроэнергии на российских ГЭС более чем в два раза ниже, чем на тепловых электростанциях.
  • Турбины ГЭС допускают работу во всех режимах от первой до максимальной мощности и позволяют плавно изменять мощность при необходимости, выступая в качестве регулятора выработки электроэнергии.
  • Сток реки является возобновляемым источником энергии.
  • Строительство ГЭС обычно более капиталоёмкое, чем тепловых станций.
  • Часто эффективные ГЭС более удалены от потребителей, чем тепловые станции.
  • Водохранилища часто занимают значительные территории, но примерно с 1963 г. начали использоваться защитные сооружения (Киевская ГЭС), которые ограничивали площадь водохранилища, и, как следствие, ограничивали площадь затопляемой поверхности (поля, луга, посёлки).
  • Плотины зачастую изменяют характер рыбного хозяйства, поскольку перекрывают путь к нерестилищам проходным рыбам, однако часто благоприятствуют увеличению запасов рыбы в самом водохранилище и осуществлению рыбоводства.
  • Водохранилища ГЭС, с одной стороны, улучшают судоходство, но с другой — требуют применения шлюзов для перевода судов с одного бьефа на другой.
  • Водохранилища делают климат более умеренным.

Влияние ГЭС на экологию

Хотя гидроэнергетика более экологична, чем другие источники, она не лишена своих проблем. Плотины могут оказывать негативное воздействие на окружающие экосистемы, например, снижать численность рыбных популяций, а также снижать качество самой воды. Работа ГЭС шумная и может помешать таким отраслям как: сельское хозяйство. В связи с этим гидроэлектростанции должны строиться с учетом окружающей среды, с гарантиями восстановления любых возможных потерь, которые они могут понести, наряду с постоянным мониторингом воздействия на окружающую среду. Однако при всех минусах также есть и важные плюсы, которые заключаются в экологичности метода.Проблемы данной области энергетики

Гидроэнергетика имеет достоинства и недостатки. Часто происходят случаи затапливание ближайших районов. Также страдает экосистема, что несомненно является недостатком.

Принцип работы и получения энергии

Чтобы производить гидроэлектричество, должны присутствовать три вещи: движущаяся вода, турбина и генератор. Энергия воды играет главную роль. ГЭС используют кинетическую энергию движущейся воды. Тогда как работают гидроэлектростанции? Это заводы, которые преобразуют энергию падающей воды в поток электронов, обычно известных как электричество. Плотина строится через реку, чтобы поднять уровень воды, с которого может осуществляться падение, необходимое для развития движущей силы.

В этом заключается принцип работы ГЭС, направленный на получение гидравлической энергии. Падая вода после этого направлена к колесу турбины на более низком уровне. Проточная вода поворачивает колесо турбины, которое соединено с генератором. Генератор имеет ротор, который вращается турбиной. Поворот ротора генератора производит электричество. КПД используемых турбин и генераторов повышается с помощью ограничения влажности.

Условия для строительства ГЭС

Гидроагрегаты различаются по размеру от «микро-гидрос», которые отдают энергию нескольким сооружениям, до огромных платин, охватывающих не несколько домов, и даже не десяток, а целые города. Размер гидроэлектростанции влияет на её мощность, однако это далеко не все важные характеристики, влияющие на эффективность ГЭС.

Важно место расположения ГЭС. Материалы, которые используются для создания стен плотины, должны быть прочными, чтоб удерживать поток воды

Электростанция должна быть расположена вдоль реки, озера, моря или другой воды.

Чтобы построить ГЭС нужны большие вложения и в дальнейшем постоянный надзор над работой станции.

История

Гидроэнергия использовалась с древних времён, для молки муки и других нужд. При этом приводом служил колёсный механизм, вращаемый потоком воды. В середине 1770-х годов французский инженер Бернар Форест де Bélidor в опубликованной им работе Architecture Hydraulique, привёл описание гидромашин с вертикальной и горизонтальной осью вращения. К концу 19-го века появились электрические генераторы, которые могли работать в сочетании с гидроприводом. Растущий спрос на электроэнергию вследствие Промышленной революции дал толчок в их развитии. В 1878 году заработала «первая в мире ГЭС», разработанная английским изобретателем Уильямом Джорджем Армстронгом в Нортумберленде, Англия. Она представляла собой агрегат, предназначенный для питания одной единственной дуговой лампы в его картинной галерее. Старая электростанция № 1 Schoelkopf возле Ниагарского водопада в США начала производить электричество в 1881 году. Первая гидроэлектростанция Эдисона, Vulcan Street начала работать 30 сентября 1882 года, в г. Аплтон, штат Висконсин, США, и выдавала мощность около 12,5 киловатт.
К 1886 году в США и Канаде было уже 45 гидроэлектростанций. К 1889 году только в США их было 200.

В начале 20-го века коммерческими компаниями строится много небольших ГЭС в горах недалеко от городских районов. К 1920 году до 40 % электроэнергии, производимой в Соединённых Штатах вырабатывалось на ГЭС. В 1925 году в Гренобле (Франция) состоялась Международная выставка гидроэнергетики и туризма, которую посетили более одного миллиона человек. Одной из вех в освоении гидроэнергетики как США, так и в мире в целом стало строительство в 1930-х Плотины Гувера.

В России

Наиболее достоверным считается, что первой гидроэлектростанцией в России была Берёзовская (Зыряновская) ГЭС (ныне территория Республики Казахстан), построенная в Рудном Алтае на реке Берёзовке (приток р. Бухтармы) в 1892 году. Она была четырёхтурбинной, общей мощностью 200 кВт и предназначалась для обеспечения электричеством шахтного водоотлива из Зыряновского рудника.

На роль первой также претендует Ныгринская ГЭС, которая появилась в Иркутской губернии на реке Ныгри (приток р. Вачи) в 1896 году. Энергетическое оборудование станции состояло из двух турбин с общим горизонтальным валом, вращавшим три динамо-машины мощностью по 100 кВт. Первичное напряжение преобразовывалось четырьмя трансформаторами трёхфазного тока до 10 кВ и передавалось по двум высоковольтным линиям на соседние прииски. Это были первые в России высоковольтные ЛЭП. Одну линию (длиной 9 км) проложили через гольцы к прииску Негаданному, другую (14 км) — вверх по долине Ныгри до устья ключа Сухой Лог, где в те годы действовал прииск Ивановский. На приисках напряжение трансформировалось до 220 В. Благодаря электроэнергии Ныгринской ГЭС в шахтах установили электрические подъёмники. Кроме того, электрифицировали приисковую железную дорогу, служившую для вывоза отработанной породы, которая стала первой в России электрифицированной железной дорогой.

Россия имела достаточно богатый опыт промышленного гидростроительства, в основном, частными компаниями и концессиями. Информация об этих ГЭС, построенных в России за последнее десятилетие XIX века и первые 20 лет XX столетия, достаточно разрознена, противоречива и требует специальных исторических исследований.

Первая очередь строительства ГЭС:

РайонНазваниеМощность,тыс. кВт
СеверныйВолховская30
 Нижнесвирская110
 Верхнесвирская140
ЮжныйАлександровская200
УральскийЧусовая25
КавказскийКубанская40
 Краснодарская20
 Терская40
СибирьАлтайская40
ТуркестанТуркестанская40

В советский период развития энергетики упор делался на особую роль единого народнохозяйственного плана электрификации страны — ГОЭЛРО, который был утверждён 22 декабря 1920 года. Этот день был объявлен в СССР профессиональным праздником — Днём энергетика. Глава плана, посвящённая гидроэнергетике, называлась «Электрификация и водная энергия». В ней указывалось, что гидроэлектростанции могут быть экономически выгодными, главным образом, в случае комплексного использования: для выработки электроэнергии, улучшения условий судоходства или мелиорации. Предполагалось, что в течение 10-15 лет в стране можно соорудить ГЭС общей мощностью 21 254 тыс. лошадиных сил (около 15 млн кВт), в том числе в европейской части России — мощностью 7394, в Туркестане — 3020, в Сибири — 10 840 тыс. л.с. На ближайшие 10 лет намечалось сооружение ГЭС мощностью 950 тыс. кВт, однако в последующем было запланировано сооружение десяти ГЭС общей рабочей мощностью первых очередей 535 тыс. кВт.

Хотя уже за год до этого, в 1919 году, Совет Рабочей и Крестьянской Обороны признал строительства Волховской и Свирской гидростанций объектами, имеющими оборонное значение. В том же году началась подготовка к возведению Волховской ГЭС, первой из гидроэлектростанций, возведённых по плану ГОЭЛРО.

Принцип действия

Схема плотины гидроэлектростанции

Принцип работы ГЭС достаточно прост. Цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию.

Необходимый напор воды образуется посредством строительства плотины, и, как следствие, концентрации реки в определённом месте, или деривацией — естественным потоком воды. В некоторых случаях для получения необходимого напора воды используют совместно и плотину, и деривацию.

Непосредственно в самом здании гидроэлектростанции располагается всё энергетическое оборудование. В зависимости от назначения, оно имеет своё определённое деление. В машинном зале расположены гидроагрегаты, непосредственно преобразующие энергию потока воды в электрическую энергию. Есть ещё всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля работы ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое.

Особенности

  • Стоимость электроэнергии на российских ГЭС более чем в два раза ниже, чем на тепловых электростанциях.
  • Турбины ГЭС допускают работу во всех режимах от первой до максимальной мощности и позволяют плавно изменять мощность при необходимости, выступая в качестве регулятора выработки электроэнергии.
  • Гидроагрегат очень быстро набирает мощность после подачи воды (от нуля до полной мощности — от 30 секунд до 2 минут), что позволяет использовать ГЭС в маневренном режиме.
  • Сток реки является возобновляемым источником энергии.
  • Строительство ГЭС обычно более капиталоёмкое, чем тепловых станций.
  • Часто эффективные ГЭС более удалены от потребителей, чем тепловые станции.
  • Водохранилища часто занимают значительные территории, но примерно с 1963 г. начали использоваться защитные сооружения (Киевская ГЭС), которые ограничивали площадь водохранилища, и, как следствие, ограничивали площадь затопляемой поверхности (поля, луга, посёлки).
  • Плотины зачастую изменяют характер рыбного хозяйства, поскольку перекрывают путь к нерестилищам проходным рыбам, однако часто благоприятствуют увеличению запасов рыбы в самом водохранилище и осуществлению рыбоводства.
  • Водохранилища ГЭС, с одной стороны, улучшают судоходство, но с другой — требуют применения шлюзов для перевода судов с одного бьефа на другой.
  • Водохранилища делают климат более умеренным.

См. также

  • Гидроэнергия
  • Гидротехническое сооружение
  • Малая гидроэлектростанция
  • Гидроузел
  • Гидроаккумулирующая электростанция
  • Контррегулятор
  • Приливная электростанция
  • Список самых высоких плотин в мире

Плюсы и минусы гидроэлектростанций

Преимущества ГЭС:

  • не тратятся природные ресурсы;
  • низкая цена этой энергии;
  • при работе ГЭС нет вредных выбросов.

Недостатки ГЭС также есть. Главный недостаток ГЭС заключается в том, что они затапливают ближайшие земли, возможны несчастные случаи, когда страдают целые поселки.

Важно также понимать, что существуют как плюсы, так и минусы водохранилищ

Классификация

Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности:

  • мощные — вырабатывают от 25 МВт и выше;
  • средние — до 25 МВт;
  • малые гидроэлектростанции — до 5 МВт.

Мощность ГЭС зависит от напора и расхода воды, а также от КПД используемых турбин и генераторов. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также ещё по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции.

Типичная для горных районов Китая малая ГЭС (ГЭС Хоуцзыбао, уезд Синшань округа Ичан, пров. Хубэй). Вода поступает с горы по чёрному трубопроводу

Гидроэлектростанции также делятся в зависимости от максимального использования напора воды:

  • высоконапорные — более 60 м;
  • средненапорные — от 25 м;
  • низконапорные — от 3 до 25 м.

В зависимости от напора воды, в гидроэлектростанциях применяются различные виды турбин. Для высоконапорных — ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами. На средненапорных ГЭС устанавливаются поворотнолопастные и радиально-осевые турбины, на низконапорных — поворотнолопастные турбины в железобетонных камерах.

Принцип работы всех видов турбин схож — поток воды поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия, таким образом, передаётся на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. Турбины отличаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами — стальными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды.

Гидроэлектрические станции также разделяются в зависимости от принципа использования природных ресурсов, и, соответственно, образующегося напора воды. Здесь можно выделить следующие ГЭС:

  • плотинные ГЭС. Это наиболее распространённые виды гидроэлектрических станций. Напор воды в них создаётся посредством установки плотины, полностью перегораживающей реку, или поднимающей уровень воды в ней на необходимую отметку. Такие гидроэлектростанции строят на многоводных равнинных реках, а также на горных реках, в местах, где русло реки более узкое, сжатое.
  • приплотинные ГЭС. Строятся при более высоких напорах воды. В этом случае река полностью перегораживается плотиной, а само здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней её части. Вода, в этом случае, подводится к турбинам через специальные напорные тоннели, а не непосредственно, как в русловых ГЭС.
  • деривационные ГЭС. Такие электростанции строят в тех местах, где велик уклон реки. Необходимый напор воды в ГЭС такого типа создаётся посредством деривации. Вода отводится из речного русла через специальные водоотводы. Последние — спрямлены, и их уклон значительно меньший, нежели средний уклон реки. В итоге вода подводится непосредственно к зданию ГЭС. Деривационные ГЭС могут быть разного вида — безнапорные или с напорной деривацией. В случае с напорной деривацией, водовод прокладывается с большим продольным уклоном. В другом случае в начале деривации на реке создаётся более высокая плотина, и создаётся водохранилище — такая схема ещё называется смешанной деривацией, так как используются оба метода создания необходимого напора воды.
  • гидроаккумулирующие электростанции. Такие ГАЭС способны аккумулировать вырабатываемую электроэнергию и пускать её в ход в моменты пиковых нагрузок. Принцип работы таких электростанций следующий: в определённые периоды (не пиковой нагрузки), агрегаты ГАЭС работают как насосы от внешних источников энергии и закачивают воду в специально оборудованные верхние бассейны. Когда возникает потребность, вода из них поступает в напорный трубопровод и приводит в действие турбины.

В состав гидроэлектрических станций, в зависимости от их назначения, также могут входить дополнительные сооружения, такие как шлюзы или судоподъёмники, способствующие навигации по водоёму, рыбопропускные, водозаборные сооружения, используемые для ирригации, и многое другое.

Ценность гидроэлектрической станции состоит в том, что для производства электрической энергии они используют возобновляемые природные ресурсы. Ввиду того, что потребности в дополнительном топливе для ГЭС нет, конечная стоимость получаемой электроэнергии значительно ниже, чем при использовании других видов электростанций.

Способы применения гидроэнергии

Гидроэнергетика решает многие вопросы. Водные и гидроэнергетические ресурсы широко используются в России и во всем мире. Строительство ГЭС требует финансовых расходов, но они все оправданы, так как в итоге государство получает много преимуществ:

  • Энергия поступает постоянно и не требует дополнительного (помимо строительства станции) вмешательства.
  • Энергия необходима для быстрого и качественного развития производства.
  • ГЭС решает проблему водоснабжения различных районов страны.
  • Появляется пресная вода. Более того, на некоторых станциях начали устанавливать фильтры для очистки воды.
  • Так как дамба перекрывает циркуляцию воды, то это способствует разведению рыб, что удачно сказывается на рыболовстве.

Этот список далеко не полон. Существует много преимуществ ГЭС, которые позволяют назвать данный способ получения энергии наиболее комфортным для населения и экологии страны.

Существующие крупные ГЭС

Самые крупные гидроэлектростанции известны во всём мире.

В России

Гидроэнергетические ресурсы России обширны, так как в России много рек, озер. История гидроэнергетики РФ насчитывает не один век.

Богучанская ГЭС большая и уникальная. Ступенчатый выброс воды помогает во время паводка. Станция не будет затоплена, а это, по расчётам учёных возможно через 10 000 лет.

Усть-Илимская ГЭС расположена в Красноярском крае. Это одна из самых больших станций в России. Однако знаменитой делает её не это, а тот факт, что на ней работают уникальные агрегаты.

В мире

Черчилл-Фолс в Канаде ГЭС одна из двух гидростанций в мире, имеющих машинный вал, расположенный под землёй. Симона Боливара или «Гури» находится в штате Боливар, Венесуэла. Высота плотины составляет 162 м, длина – 1,3 км.

Много крупных ГЭС расположены в США, Канаде и в целом в Европе. Они работают более 100 лет.

Способы применения гидроэнергии

Гидроэнергетика решает многие вопросы. Водные и гидроэнергетические ресурсы широко используются в России и во всем мире. Строительство ГЭС требует финансовых расходов, но они все оправданы, так как в итоге государство получает много преимуществ:

  • Энергия поступает постоянно и не требует дополнительного (помимо строительства станции) вмешательства.
  • Энергия необходима для быстрого и качественного развития производства.
  • ГЭС решает проблему водоснабжения различных районов страны.
  • Появляется пресная вода. Более того, на некоторых станциях начали устанавливать фильтры для очистки воды.
  • Так как дамба перекрывает циркуляцию воды, то это способствует разведению рыб, что удачно сказывается на рыболовстве.

Этот список далеко не полон. Существует много преимуществ ГЭС, которые позволяют назвать данный способ получения энергии наиболее комфортным для населения и экологии страны.

Принцип работы и получения энергии

Чтобы производить гидроэлектричество, должны присутствовать три вещи: движущаяся вода, турбина и генератор. Энергия воды играет главную роль. ГЭС используют кинетическую энергию движущейся воды. Тогда как работают гидроэлектростанции? Это заводы, которые преобразуют энергию падающей воды в поток электронов, обычно известных как электричество. Плотина строится через реку, чтобы поднять уровень воды, с которого может осуществляться падение, необходимое для развития движущей силы.

В этом заключается принцип работы ГЭС, направленный на получение гидравлической энергии. Падая вода после этого направлена к колесу турбины на более низком уровне. Проточная вода поворачивает колесо турбины, которое соединено с генератором. Генератор имеет ротор, который вращается турбиной. Поворот ротора генератора производит электричество. КПД используемых турбин и генераторов повышается с помощью ограничения влажности.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации