» »

Kako nastaja električna energija v hidroelektrarni. Načelo delovanja in klasifikacija hidroelektrarn

Skoraj vsi razumejo namen hidroelektrarn, le redki pa zanesljivo razumejo načelo delovanja hidroelektrarn. Glavna skrivnost za ljudi je, kako ta celoten ogromen jez proizvaja električno energijo brez goriva. Pogovorimo se o tem.

Kaj je hidroelektrarna?

Hidroelektrarna je kompleksen kompleks, sestavljen iz različnih struktur in posebne opreme. Hidroelektrarne se gradijo na rekah, kjer je stalen dotok vode za polnjenje jezu in akumulacije. Takšne konstrukcije (jezovi), ki nastanejo med gradnjo hidroelektrarne, so potrebne za koncentriranje stalnega pretoka vode, ki se s pomočjo posebne opreme za hidroelektrarno pretvori v električno energijo.

Treba je opozoriti, da ima izbira lokacije za gradnjo pomembno vlogo v smislu učinkovitosti hidroelektrarne. Potrebna sta dva pogoja: zagotovljena neizčrpna oskrba z vodo in visok kot

Načelo delovanja hidroelektrarne

Delovanje hidroelektrarne je precej preprosto. Postavljene hidravlične konstrukcije zagotavljajo stabilen vodni tlak, ki se dovaja na lopatice turbine. Potisk spravi turbino v gibanje, zaradi česar vrti generatorje. Slednji proizvajajo električno energijo, ki jo nato po visokonapetostnih daljnovodih oddaja odjemalcu.

Glavna težava takšne konstrukcije je zagotoviti stalen pritisk vode, kar dosežemo z izgradnjo jezu. Zahvaljujoč temu se na enem mestu koncentrira velika količina vode. V nekaterih primerih se uporablja naravni tok vode, včasih pa se uporabljata jez in izvod (naravni tok).

Sama stavba vsebuje opremo za hidroelektrarno, katere glavna naloga je pretvorba mehanske energije gibanja vode v električno energijo. Ta naloga je dodeljena generatorju. Uporablja se tudi in dodatna oprema za nadzor delovanja postaje, stikalnih naprav in transformatorskih postaj.

Spodnja slika prikazuje diagram vezja Hidroelektrarna.

Kot lahko vidite, tok vode vrti turbino generatorja, ki proizvaja energijo, jo napaja v transformator za pretvorbo, nato pa se po daljnovodu transportira do dobavitelja.

Zmogljivosti

Obstajajo različne hidroelektrarne, ki jih lahko razdelimo glede na proizvedeno moč:

  1. Zelo zmogljiv - z močjo več kot 25 MW.
  2. Srednja - z proizvodnjo do 25 MW.
  3. Majhni - z proizvodnjo do 5 MW.

Tehnologije

Kot že vemo, princip delovanja hidroelektrarne temelji na uporabi mehanske energije padajoče vode, ki se nato s pomočjo turbine in generatorja pretvori v električno energijo. Same turbine se lahko namestijo v jezu ali v njegovi bližini. V nekaterih primerih se uporablja cevovod, skozi katerega voda pod nivojem jezu prehaja pod visokim pritiskom.

Obstaja več kazalnikov moči katere koli hidroelektrarne: poraba vode in hidrostatična glava. Zadnji indikator je določen z razliko v višini med začetno in končno točko prostega pada vode. Pri ustvarjanju projekta postaja postaja temelji na enem od teh kazalnikov, temelji celotna struktura.

Danes poznane tehnologije za proizvodnjo električne energije omogočajo doseganje visoke učinkovitosti pri pretvorbi mehanske energije v električno energijo. Včasih je nekajkrat višja kot pri termoelektrarnah. Tako visok izkoristek je dosežen zaradi opreme, ki se uporablja v hidroelektrarni. Je zanesljiv in relativno enostaven za uporabo. Poleg tega je zaradi pomanjkanja goriva in sproščanja velike količine toplotne energije življenjska doba takšne opreme precej dolga. Tu so okvare izjemno redke. Menijo, da je minimalna življenjska doba agregatov in konstrukcij na splošno približno 50 let. Čeprav v resnici še danes dokaj uspešno delujejo hidroelektrarne, ki so bile zgrajene v tridesetih letih prejšnjega stoletja.

Hidroelektrarne Rusije

Danes na ozemlju Rusije deluje približno 100 hidroelektrarn. Seveda je njihova moč različna in večinoma gre za elektrarne z inštalirano močjo do 10 MW. Obstajajo tudi postaje, kot sta Pirogovskaya ali Akulovskaya, ki so bile zagnane že leta 1937, njihova zmogljivost pa je le 0,28 MW.

Največji sta HE Sayano-Shushenskaya in Krasnoyarskaya z zmogljivostjo 6400 oziroma 6000 MW. Sledijo postaje:

  1. Bratsk (4500 MW).
  2. HE Ust-Ilimsk (3840).
  3. Bochuganskaya (2997 MW).
  4. Volzhskaya (2660 MW).
  5. Žigulevska (2450 MW).

Kljub velikemu številu takšnih postaj proizvedejo le 47.700 MW, kar je enako 20% celotne količine vse energije, proizvedene v Rusiji.

končno

Zdaj razumete princip delovanja hidroelektrarn, ki pretvarjajo mehansko vodo v električno vodo. Kljub precej preprosti zamisli o pridobivanju energije kompleks opreme in novih tehnologij naredijo takšne strukture zapletene. Vendar so v primerjavi z njimi res primitivni.



Načrt:

    Uvod
  • 1 Lastnosti
  • 2 Kako deluje
  • 3 Hidroenergija na svetu
    • 3.1 Največje hidroelektrarne na svetu
  • 4 Hidroelektrarne Rusije
    • 4.1 Največje hidroelektrarne v Rusiji
    • 4.2 Druge hidroelektrarne v Rusiji
    • 4.3 Prazgodovina razvoja hidravličnega inženiringa v Rusiji
  • 5 Prednosti
  • 6 Slabosti
  • 7 Večje nesreče in incidenti
    • Opombe (uredi)

Uvod

Ena največjih po proizvodnji ruske hidroelektrarne - Bratsk

Jez Cerron Grande v Salvadorju, konkavni za povečanje trdnosti telesa jezu

Hidroelektrarna (HE)- elektrarna, ki izrablja energijo vodnega toka kot vir energije. Hidroelektrarne so običajno zgrajene na rekah z jezovi in ​​rezervoarji.

Za učinkovito proizvodnjo električne energije v hidroelektrarnah sta potrebna dva glavna dejavnika: zagotovljena oskrba z vodo skozi vse leto in morda velika pobočja reke, kanjonom podobne reliefne oblike dajejo prednost hidrogradnji.


1. Lastnosti

  • Stroški električne energije v ruskih hidroelektrarnah so več kot dvakrat nižji kot v termoelektrarnah.
  • Turbine HE omogočajo delovanje v vseh načinih od nič do maksimalne moči in omogočajo hitro spreminjanje moči po potrebi, ki deluje kot regulator proizvodnje električne energije.
  • Rečni odtok je obnovljiv vir energije.
  • Hidroelektrarna nima škodljivega vpliva na okolje.
  • Gradnja hidroelektrarn je običajno kapitalsko bolj intenzivna kot termoelektrarne.
  • Pogosto so učinkovite hidroelektrarne dlje od porabnikov kot termoelektrarne.
  • Rezervoarji pogosto zasedajo velika območja, vendar so se od približno leta 1963 začele uporabljati zaščitne strukture (Kijevska HE), ki so omejile območje rezervoarja in posledično omejile območje poplavljene površine (polja, travniki , vasi).
  • Jezovi pogosto spreminjajo naravo ribištva tako, da blokirajo pot do gnezdišč anadromnih rib, pogosto pa dajejo prednost širjenju ribjih staležev v samem rezervoarju in izvajanju ribogojstva.
  • Rezervoarji hidroelektrarn po eni strani izboljšujejo plovbo, po drugi strani pa zahtevajo uporabo zapornic za prenos ladij z ene glave na drugo.
  • Akumulacije naredijo podnebje bolj zmerno.

2. Kako deluje

Shema hidroelektrarne

Načelo delovanja hidroelektrarne je precej preprosto. Veriga hidravličnih konstrukcij zagotavlja potreben tlak vode, ki vstopa v lopatice hidravlične turbine, ki poganja generatorje, ki proizvajajo električno energijo.

Zahtevani vodni tlak nastane z izgradnjo jezu in kot posledica koncentracije reke na določenem mestu oziroma z izpeljavo - z naravnim pretokom vode. V nekaterih primerih se za doseganje zahtevanega vodnega tlaka uporabljata tako jez kot izvod.

Vsa elektroenergetska oprema se nahaja neposredno v stavbi hidroelektrarne. Glede na namen ima svojo specifično delitev. V strojnici so hidravlične enote, ki neposredno pretvarjajo energijo toka vode v električno energijo. Obstaja tudi vse vrste dodatne opreme, krmilnih in nadzornih naprav za delovanje hidroelektrarne, transformatorske postaje, stikalne naprave in še veliko več.

Hidroelektrarne so razdeljene glede na proizvedeno moč:

  • močan - ustvarja od 25 MW in več;
  • srednja - do 25 MW;
  • male hidroelektrarne - do 5 MW.

Moč hidroelektrarne je odvisna od tlaka in pretoka vode ter od učinkovitosti uporabljenih turbin in generatorjev. Glede na to, da se po naravnih zakonih gladina vode nenehno spreminja, odvisno od sezone, pa tudi iz več razlogov, je običajno jemati ciklično moč kot izraz moči hidroelektrarne. Na primer, ločimo med letnimi, mesečnimi, tedenskimi ali dnevnimi obratovalnimi cikli hidroelektrarne.

Tipična mala hidroelektrarna za gorska območja Kitajske (HE Houzibao, okrožje Xingshan, okrožje Yichang, provinca Hubei). Voda prihaja iz gore po črnem cevovodu

Hidroelektrarne se delijo tudi po največji izkoriščenosti tlak vode:

  • visokotlačni - več kot 60 m;
  • srednjetlačni - od 25 m;
  • nizek tlak - od 3 do 25 m.

Glede na tlak vode uporabljajo hidroelektrarne različne vrste turbine. Za visokotlačne - žlice in radialno-aksialne turbine s kovinskimi spiralnimi komorami. Pri srednjetlačnih hidroelektrarnah so nameščene rotacijske in radialno-aksialne turbine, pri nizkotlačnih - rotacijske turbine v armiranobetonskih komorah. Načelo delovanja vseh vrst turbin je podobno - voda pod pritiskom (vodni tlak) vstopi v lopatice turbine, ki se začnejo vrteti. Mehanska energija se tako prenese v hidrogenerator, ki proizvaja električno energijo. Turbine se v nekaterih razlikujejo tehnične značilnosti, kot tudi komore - jeklene ali armiranobetonske, in so zasnovane za različne pritiske vode.

Hidroelektrarne se delijo tudi glede na načelo uporabo naravnih virov in s tem posledično koncentracijo vode. Tu lahko ločimo naslednje hidroelektrarne:

  • pretočne in jezovne hidroelektrarne. To so najpogostejše vrste hidroelektrarn. Tlak vode v njih nastane z namestitvijo jezu, ki popolnoma blokira reko, oziroma dvigne nivo vode v njej na zahtevano raven. Takšne hidroelektrarne so zgrajene tako na visokovodnih ravninskih rekah, kot tudi na gorskih rekah, kjer je struga ožja in bolj stisnjena.
  • jez hidroelektrarne. Zgrajeni so pri višjih vodnih tlakih. V tem primeru je reka v celoti blokirana z jezom, sama zgradba hidroelektrarne se nahaja za jezom, v njegovem spodnjem delu. V tem primeru se voda turbinam dovaja skozi posebne tlačne tunele in ne neposredno, kot v pretočnih hidroelektrarnah.
  • izvedene hidroelektrarne. Takšne elektrarne gradijo na tistih mestih, kjer je naklon reke velik. Zahtevana koncentracija vode v tovrstni hidroelektrarni se ustvari z izpeljavo. Voda se odvaja iz struge skozi posebne drenažne sisteme. Slednji so zravnani, njihov naklon pa je precej manjši od povprečnega naklona reke. Posledično se voda dovaja neposredno v zgradbo hidroelektrarne. Izvedene hidroelektrarne so lahko različne vrste- gravitacijsko ali s tlačno izpeljavo. V primeru tlačnega izvoda je vodni vod položen z velikim vzdolžnim naklonom. V drugem primeru se na začetku izpeljave na reki ustvari višji jez in ustvari rezervoar - ta shema se imenuje tudi mešana izpeljava, saj se obe metodi uporabljata za ustvarjanje zahtevane koncentracije vode.
  • črpalne akumulacijske elektrarne. Takšne črpalne elektrarne so sposobne akumulirati proizvedeno električno energijo in jo dati v obratovanje v času največjih obremenitev. Načelo delovanja takšnih elektrarn je naslednje: v določenih obdobjih (ne konicah) črpalne elektrarne delujejo kot črpalke iz zunanjih virov energije in črpajo vodo v posebej opremljene zgornje bazene. Ko se pojavi potreba, voda iz njih vstopi v tlačni cevovod in poganja turbine.

Hidroelektrarne, odvisno od namena, lahko vključujejo tudi dodatne konstrukcije, kot so zapornice ali ladijska dvigala, ki olajšajo navigacijo v rezervoarju, ribji prehodi, objekti za zajem vode, ki se uporabljajo za namakanje, in še veliko več.

Vrednost hidroelektrarne je v tem, da za proizvodnjo električne energije uporablja obnovljive naravne vire. Ker za hidroelektrarne ni potrebe po dodatnem gorivu, so končni stroški proizvedene električne energije bistveno nižji kot pri uporabi drugih vrst elektrarn.


3. Hidroenergija v svetu

Hidroenergija v letu 2006 zagotavlja proizvodnjo do 88 % obnovljive in do 20 % vse električne energije na svetu, inštalirana hidroelektrarna doseže 777 GW.

Islandija je absolutno vodilna v proizvodnji vodne energije na prebivalca. Poleg tega je ta kazalnik najvišji na Norveškem (delež hidroelektrarn v skupni proizvodnji je 98 %), Kanadi in Švedskem. V Paragvaju 100 % proizvedene energije proizvedejo hidroelektrarne.

Najaktivnejšo gradnjo hidroelektrarn v začetku 2000-ih je vodila Kitajska, za katero je hidroenergija glavni potencialni vir energije. V tej državi se nahaja do polovica malih hidroelektrarn na svetu, največja hidroelektrarna na svetu »Three Gorges« na reki Jangce in največja kaskada hidroelektrarn v gradnji glede na zmogljivost. Še večjo hidroelektrarno "Grand Inga" z močjo 39 GW načrtuje mednarodni konzorcij na reki Kongo v Demokratični republiki Kongo (prej Zair).

Za leto 2008 največji proizvajalci hidroelektrarne (vključno s predelavo v črpalnih elektrarnah) v absolutnem smislu so naslednje države:


3.1. Največje hidroelektrarne na svetu


4. Hidroelektrarne Rusije

Od leta 2009 ima Rusija 15 hidroelektrarn nad 1000 MW (delujoče, dokončane ali v gradnji) in več kot sto hidroelektrarn manjše zmogljivosti.

4.1. Največje hidroelektrarne v Rusiji

ime moč,
GW		 Povprečno letno
moč, milijard kWh		 Lastnik Geografija
HE Sayano-Shushenskaya 2,56 (6,40) [1. pogl.] 23.50 [sn 1] JSC RusHydro R. Yenisei, Sayanogorsk
Krasnojarska hidroelektrarna 6,00 20,40 JSC "Krasnoyarskaya HE" R. Yenisei, Divnogorsk
Hidroelektrarna Bratsk 4,52 22,60 Irkutskenergo OJSC, RFBR R. Angara, Bratsk
HE Ust-Ilimskaya 3,84 21,70 Irkutskenergo OJSC, RFBR R. Angara, Ust-Ilimsk
Bogučanska HE [pogl. 2] 3,00 17,60 JSC Boguchanskaya HE, JSC RusHydro R. Angara, Kodinsk
HE Volzhskaya 2,58 12,30 JSC RusHydro R. Volga, Volžski
HE Zhigulevskaya 2,32 10,50 JSC RusHydro R. Volga, Žigulevsk
HE Bureyskaya 2,01 7,10 JSC RusHydro R. Bureya, pos. Talakan
HE Cheboksary 1,40 (0,8) [3. pog.] 3,31 (2,2) [3. pogl.] JSC RusHydro R. Volga, Novocheboksarsk
Saratovska hidroelektrarna 1,36 5,7 JSC RusHydro R. Volga, Balakovo
Hidroelektrarna Zeya 1,33 4,91 JSC RusHydro R. Zeya, Zeya
Hidroelektrarna Nizhnekamsk 1,25 (0,45) [3. pog.] 2,67 (1,8) [3. pog.] JSC "Proizvodna družba", JSC "Tatenergo" R. Kama, Naberežni Čelni
Zagorska PSP 1,20 1,95 JSC RusHydro R. Kunya, pos. Bogorodskoe
Hidroelektrarna Votkinsk 1,02 2,60 JSC RusHydro R. Kama, Čajkovski
HE Chirkeyskaya 1,00 2,47 JSC RusHydro R. Sulak, str Dubki

Opombe:

  1. 1 2 Obnovi po nesreči (2009), vrednost pred nesrečo je navedena v oklepaju.
  2. Objekti v gradnji.
  3. 1 2 3 4 Zmogljivost in proizvodnja na ravni projektiranja rezervoarja; trenutno sta dejanska zmogljivost in proizvodnja veliko nižji, prikazani v oklepajih.

4.2. Druge hidroelektrarne v Rusiji

4.3. Prazgodovina razvoja hidravličnega inženiringa v Rusiji

Prva faza izgradnje hidroelektrarne:

V sovjetskem obdobju je bil razvoj energetske industrije osredotočen na posebno vlogo enotnega nacionalnega gospodarskega načrta za elektrifikacijo države - GOELRO, ki je bil odobren 22. decembra 1920. Ta dan je bil v ZSSR razglašen za poklicni praznik - Dan energetika. Poglavje o hidroelektrarnah načrta se je imenovalo "Elektrifikacija in vodna energija". Poudaril je, da so hidroelektrarne lahko ekonomsko donosne, predvsem v primeru celostne rabe: za proizvodnjo električne energije, izboljšanje plovnih razmer ali melioracije. Domnevalo se je, da je v državi v 10-15 letih mogoče zgraditi hidroelektrarno s skupno zmogljivostjo 21.254 tisoč konjskih moči (približno 15 milijonov kW), vključno z evropskim delom Rusije - z zmogljivostjo 7394, v Turkestanu - 3020, v Sibiriji - 10.840 tisoč KM Za naslednjih 10 let je bila načrtovana izgradnja hidroelektrarne z zmogljivostjo 950 tisoč kW, kasneje pa je bila načrtovana izgradnja desetih hidroelektrarn s skupno delovno zmogljivostjo prvih stopenj 535 tisoč kW.

Čeprav je leto pred tem, leta 1919, Svet za delo in obrambo gradnjo hidroelektrarn Volkhov in Svir priznal kot objekte obrambnega pomena. Istega leta so se začele priprave na izgradnjo Volhovske HE, prve izmed hidroelektrarn, zgrajenih po načrtu GOELRO.

Še preden se je začela gradnja Volhovske HE, je imela Rusija dokaj bogate izkušnje z industrijsko hidrogradnjo, predvsem s strani zasebnih podjetij in koncesij. Podatki o teh hidroelektrarnah, zgrajenih v Rusiji v zadnjem desetletju 19. stoletja in prvih 20 letih 20. stoletja, so precej razpršeni, protislovni in zahtevajo posebne zgodovinske raziskave.

Verjame se, da je bila prva hidroelektrarna v Rusiji hidroelektrarna Berezovskaya (Zyryanovskaya), zgrajena v Rudnem Altaju na reki Berezovka (pritok reke Bukhtarma) leta 1892. Bila je štiriturbina s skupno močjo 200 kW in je bila namenjena zagotavljanju električne energije za odvodnjavanje rudnika iz rudnika Zyryanovsky.

Vlogo prve ima tudi HE Nygrinskaya, ki se je pojavila v provinci Irkutsk na reki Nygri (pritok reke Vachi) leta 1896. Oprema elektrarne je bila sestavljena iz dveh turbin s skupno vodoravno gredjo, ki je vrtela tri diname - stroje z zmogljivostjo 100 kW. Primarno napetost so pretvarjali štirje trifazni tokovni transformatorji do 10 kV in jo preko dveh visokonapetostnih vodov prenašali do sosednjih rudnikov. To so bili prvi visokonapetostni daljnovodi v Rusiji. Ena proga (dolžine 9 km) je bila položena skozi ječje do rudnika Negadanny, druga (14 km) navzgor po dolini Nygri do ustja izvira Sukhoi Log, kjer je v tistih letih deloval rudnik Ivanovsky. V rudnikih se je napetost transformirala na 220 V. Zahvaljujoč elektriki iz HE Nygrinskaya so bila v rudnikih nameščena električna dvigala. Poleg tega je bil rudnik elektrificiran železnica, ki je služil za odstranjevanje odpadne kamnine, ki je postala prva elektrificirana železnica v Rusiji.


5. Koristi

  • uporaba obnovljive energije.
  • zelo poceni elektrika.
  • delo ne spremljajo škodljive emisije v ozračje.
  • hiter (glede na SPTE / TPP) dostop do načina delovanja izhodne moči po vklopu postaje.

6. Slabosti

  • poplavljanje njiv.
  • gradnja se izvaja tam, kjer so velike zaloge vodne energije.
  • na gorskih rekah so nevarni zaradi visoke seizmičnosti regij.

7. Večje nesreče in incidenti

  • Največja nesreča v zgodovini hidroelektrarne je preboj jezu kitajskega rezervoarja Bankyao leta 1975. Število smrtnih žrtev je več kot 170.000 ljudi, prizadetih je bilo 11 milijonov.
  • 17. maj 1943 - Britanske čete v operaciji Chastise so spodkopale jeza na Möhne (akumulacija Mönesee) in Eder (Edersee rezervoar), kar je povzročilo smrt 1268 ljudi, vključno s približno 700 sovjetskimi vojnimi ujetniki.
  • 9. oktober 1963 - ena največjih hidravličnih okvar na jezu Vajont v severni Italiji.
  • V noči na 11. februar 2005 je v provinci Balučistan na jugozahodu Pakistana zaradi močnega deževja prebil 150-metrski jez hidroelektrarne blizu mesta Pasni. Posledično je bilo poplavljenih več vasi, ubitih je bilo več kot 135 ljudi.
  • 5. oktobra 2007 je na reki Chu v vietnamski provinci Thanh Hoa po močnem dvigu gladine vode počil jez hidroelektrarne Kyadat v gradnji. Na poplavnem območju je bilo okoli 5 tisoč hiš, umrlo je 35 ljudi.
  • 17. avgust 2009 - velika nesreča v HE Sayano-Shushenskaya (HE Sayano-Shushenskaya je najmočnejša elektrarna v Rusiji). V nesreči je umrlo 75 ljudi, oprema in prostori postaje so bili resno poškodovani.

Opombe (uredi)

  1. Intervju s profesorjem Dmitrijem Seljutinom, 22. 8. 2009, VESTI - www.youtube.com/watch?v=y6Vw0wTt1Iw
  2. Hidroelektrarna (HE)
  3. T.M. L "état paufine l" ouverture des barrages à la concurrence - www.lesechos.fr/info/energie/020239999544.htm // Les échos... - Pariz: 27. 11. 2009. - Št. 20561. - Str. 21.
  4. »Elektroprivreda. Gradbeniki Rusije. XX stoletje." M.: Mojster, 2003. S. 193. ISBN 5-9207-0002-5
  5. Na podlagi gradiva komisije GOELRO
  6. HE Berezovskaya - syrjanowsk.narod.ru/html/beresowskajages.html
  7. Elektroenergetika regije Irkutsk. Časopis "Znanost v Sibiriji" št. 3-4 (2139-2140) 23. januar 1998 - www-sbras.nsc.ru/HBC/hbc.phtml?26 170 1
  8. HE kot orožje - Tehnologije: Hi-Tech / infox.ru - www.infox.ru/hi-tech/tech/2009/08/21/Krupnyeyshiye_GES.phtml
Prenesi
Ta izvleček temelji na članku iz ruske Wikipedije. Sinhronizacija zaključena 09. 7. 11. 16.21.30
Podobni izvlečki: Mala hidroelektrarna.

Hidroelektrarna

Hidroelektrarna (HE)- elektrarna, ki izrablja energijo vodnega toka kot vir energije. Hidroelektrarne so običajno zgrajene na rekah z jezovi in ​​rezervoarji.

Za učinkovito proizvodnjo električne energije v hidroelektrarnah sta potrebna dva glavna dejavnika: zagotovljena oskrba z vodo skozi vse leto in morebitna velika pobočja reke, kanjonski reliefni tipi dajejo prednost hidravlični gradnji.

Posebnosti

Načelo delovanja

Načelo delovanja hidroelektrarne je precej preprosto. Veriga hidravličnih konstrukcij zagotavlja potreben tlak vode, ki vstopa v lopatice hidravlične turbine, ki poganja generatorje, ki proizvajajo električno energijo.

Največje hidroelektrarne na svetu

ime moč,
GW		 Povprečno letno
moč, milijard kWh		 Lastnik Geografija
Tri soteske 22,40 100,00 R. Jangce, Sandouping, Kitajska
Itaipu 14,00 100,00 Itaipu Binational R. Parana, Foz do Iguacu, Brazilija / Paragvaj
Guri 10,30 40,00 R. Caroni, Venezuela
Churchill Falls 5,43 35,00 Newfoundland in Labrador Hydro R. Churchill, Kanada
Tukurui 8,30 21,00 Eletrobrás R. Tocantins, Brazilija

Hidroelektrarne Rusije

Od leta 2009 ima Rusija 15 hidroelektrarn nad 1000 MW (delujoče, dokončane ali v gradnji) in več kot sto hidroelektrarn manjše zmogljivosti.

Največje hidroelektrarne v Rusiji

ime moč,
GW		 Povprečno letno
moč, milijard kWh		 Lastnik Geografija
HE Sayano-Shushenskaya 2,56 (6,40) 23,50 JSC RusHydro R. Yenisei, Sayanogorsk
Krasnojarska hidroelektrarna 6,00 20,40 JSC "Krasnoyarskaya HE" R. Yenisei, Divnogorsk
Hidroelektrarna Bratsk 4,52 22,60 Irkutskenergo OJSC, RFBR R. Angara, Bratsk
HE Ust-Ilimskaya 3,84 21,70 Irkutskenergo OJSC, RFBR R. Angara, Ust-Ilimsk
Bogučanska HE 3,00 17,60 JSC Boguchanskaya HE, JSC RusHydro R. Angara, Kodinsk
HE Volzhskaya 2,58 12,30 JSC RusHydro R. Volga, Volžski
HE Zhigulevskaya 2,32 10,50 JSC RusHydro R. Volga, Žigulevsk
HE Bureyskaya 2,01 7,10 JSC RusHydro R. Bureya, pos. Talakan
HE Cheboksary 1,40 (0,8) 3,31 (2,2) JSC RusHydro R. Volga, Novocheboksarsk
Saratovska hidroelektrarna 1,36 5,7 JSC RusHydro R. Volga, Balakovo
Hidroelektrarna Zeya 1,33 4,91 JSC RusHydro R. Zeya, Zeya
Hidroelektrarna Nizhnekamsk 1,25 (0,45) 2,67 (1,8) JSC "Proizvodna družba", JSC "Tatenergo" R. Kama, Naberežni Čelni
Zagorska PSP 1,20 1,95 JSC RusHydro R. Kunya, pos. Bogorodskoe
Hidroelektrarna Votkinsk 1,02 2,60 JSC RusHydro R. Kama, Čajkovski
HE Chirkeyskaya 1,00 2,47 JSC RusHydro R. Sulak, str Dubki

Opombe:

Druge hidroelektrarne v Rusiji

Prazgodovina razvoja hidravličnega inženiringa v Rusiji

V sovjetskem obdobju je bil razvoj energetske industrije osredotočen na posebno vlogo enotnega nacionalnega gospodarskega načrta za elektrifikacijo države - GOELRO, ki je bil odobren 22. decembra 1920. Ta dan je bil v ZSSR razglašen za poklicni praznik - Dan energetika. Poglavje o hidroelektrarnah načrta se je imenovalo "Elektrifikacija in vodna energija". Opozorilo je, da so hidroelektrarne lahko ekonomsko donosne, predvsem v primeru celostne rabe: za proizvodnjo električne energije, izboljšanje plovnih razmer ali melioracije. Domnevalo se je, da je v državi v 10-15 letih mogoče zgraditi hidroelektrarno s skupno zmogljivostjo 21.254 tisoč konjskih moči (približno 15 milijonov kW), vključno z evropskim delom Rusije - z zmogljivostjo 7394, v Turkestanu - 3020, v Sibiriji - 10.840 tisoč KM Za naslednjih 10 let je bila načrtovana izgradnja hidroelektrarne z zmogljivostjo 950 tisoč kW, kasneje pa je bila načrtovana izgradnja desetih hidroelektrarn s skupno delovno zmogljivostjo prvih stopenj 535 tisoč kW.

Čeprav je leto pred tem, leta 1919, Svet za delo in obrambo gradnjo hidroelektrarn Volkhov in Svir priznal kot objekte obrambnega pomena. Istega leta so se začele priprave na izgradnjo Volhovske HE, prve izmed hidroelektrarn, zgrajenih po načrtu GOELRO.

Še preden se je začela gradnja Volhovske HE, je imela Rusija dokaj bogate izkušnje z industrijsko hidrogradnjo, predvsem s strani zasebnih podjetij in koncesij. Podatki o teh hidroelektrarnah, zgrajenih v Rusiji v zadnjem desetletju 19. stoletja in prvih 20 letih 20. stoletja, so precej razpršeni, protislovni in zahtevajo posebne zgodovinske raziskave.

Verjame se, da je bila prva hidroelektrarna v Rusiji hidroelektrarna Berezovskaya (Zyryanovskaya), zgrajena v Rudnem Altaju na reki Berezovka (pritok reke Bukhtarma) leta 1892. Bila je štiriturbina s skupno močjo 200 kW in je bila namenjena zagotavljanju električne energije za odvodnjavanje rudnika iz rudnika Zyryanovsky.

Vlogo prve ima tudi HE Nygrinskaya, ki se je pojavila v provinci Irkutsk na reki Nygri (pritok reke Vachi) leta 1896. Oprema elektrarne je bila sestavljena iz dveh turbin s skupno vodoravno gredjo, ki sta vrteli tri diname z močjo po 100 kW. Primarno napetost so pretvarjali štirje trifazni tokovni transformatorji do 10 kV in jo preko dveh visokonapetostnih vodov prenašali do sosednjih rudnikov. To so bili prvi visokonapetostni daljnovodi v Rusiji. Ena proga (dolžine 9 km) je bila položena skozi ječje do rudnika Negadanny, druga (14 km) navzgor po dolini Nygri do ustja izvira Sukhoi Log, kjer je v tistih letih deloval rudnik Ivanovsky. V rudnikih se je napetost transformirala na 220 V. Zahvaljujoč elektriki iz HE Nygrinskaya so bila v rudnikih nameščena električna dvigala. Poleg tega je bila elektrificirana rudniška železnica, ki je služila za izvoz odpadnih kamnin, ki je postala prva elektrificirana železnica v Rusiji.

Prednosti

  • uporaba obnovljive energije.
  • zelo poceni elektrika.
  • delo ne spremljajo škodljive emisije v ozračje.
  • hiter (glede na SPTE / TPP) dostop do načina delovanja izhodne moči po vklopu postaje.

Pomanjkljivosti

  • poplavljanje njiv
  • gradnja se izvaja le tam, kjer so velike zaloge vodne energije
  • na gorskih rekah so nevarni zaradi visoke seizmičnosti območij
  • zmanjšani in neurejeni izpusti vode iz rezervoarjev za 10-15 dni (do njihove odsotnosti) vodijo do prestrukturiranja edinstvenih poplavnih ekosistemov vzdolž celotne struge, posledično do onesnaženja rek, zmanjšanja prehranjevalnih verig, zmanjšanja števila rib, odstranitev vodnih nevretenčarjev, povečana agresivnost komponent mušic (mušic) zaradi podhranjenosti v stadiju ličink, izginotje gnezdišč za številne vrste ptic selivk, premajhna vlaga v poplavnih tleh, negativne rastlinske sukcesije (izčrpavanje fitomase) in zmanjšanje pretoka hranil v oceane.

Večje nesreče in incidenti

Opombe (uredi)

Poglej tudi

Hidroelektrarna v Wikislovarju
Hidroelektrarna na Wikimedia Commons

Povezave

  • Zemljevid največjih hidroelektrarn v Rusiji (GIF, podatki iz 2003)

Razvijalci zdaj aktivno promovirajo male hidroelektrarne, da bi pridobili dovoljenja lokalnih skupnosti za njihovo gradnjo. Toda okoljska škoda zaradi jezov je tako velika, produktivnost hidroenergije pa tako nizka, da je vse skupaj videti bolj kot posel v devetdesetih letih. Poglejmo si nekaj mitov, povezanih z malimi hidroelektrarnami.



Mit 1. Male hidroelektrarne - bodo pomagale doseči energetsko neodvisnost.

Ta mit je nastal na podlagi študij hidroenergetskega potenciala malih rek, brez upoštevanja okoljskih, socialno-ekonomskih, zakonodajnih in drugih omejitev in tveganj, ki vplivajo na to, koliko tega potenciala je mogoče uporabiti brez škode za naravo, lokalne kmetije. , brez kršenja zakonov in mednarodnih pravnih aktov, pri čemer so izključena tveganja, povezana s hidroenergijo na splošno.
Pravzaprav je vse veliko bolj zapleteno.

Če govorimo o energetski neodvisnosti celotne države. Potem v Ukrajini, na primer, velike in srednje velike hidroelektrarne predstavljajo le 7,88 % (9 objektov) celotne količine dobavljene energije. Male hidroelektrarne predstavljajo le 0,16 % (80 objektov).

Poleg tega obseg proizvodnje električne energije v Ukrajini daleč presega potrebe prebivalstva in se aktivno izvaža. In povečati te količine v nacionalnem merilu z blokiranjem vseh rek z majhnimi veslanjem in jezovi je v bistvu sabotaža z namenom obogatitve.

Mit 2. Male hidroelektrarne zagotavljajo poceni, čisto energijo, ki bo pripomogla k izboljšanju razpoložljivosti energije v oddaljenih skupnostih.

Stroški električne energije iz malih hidroelektrarn so absolutno nekonkurenčni v primerjavi z drugimi vrstami proizvedene energije. Tudi ob upoštevanju "zelenih tarif" dobiček malih hidroelektrarn zagotavlja le razpoložljivost obveznih odkupnih shem za proizvedeno energijo.

Pri tem ne omenjamo okoljske prijaznosti gradnje malih hidroelektrarn, ki jih praviloma spremljajo hude kršitve vsi okoljski predpisi, neupoštevanje zakonov in pritiski na lokalne skupnosti.

Mit 3. Malih hidroelektrarn ni načrtovanih veliko in odločitve o njihovi gradnji zadevajo le nekatere skupnosti.

Od investitorjev malih hidroelektrarn je pogosto slišati, da ne govorimo o kakšnih stotih malih hidroelektrarnah, saj ni toliko mest za njihovo gradnjo in so vse to le načrti, ki se verjetno ne bodo nikoli uresničili. .

Pravzaprav je takšnih projektov na tisoče. In vsakič, ko se lokalni aktivisti soočajo s primeri, ko lokalne oblasti na skrivaj od skupnosti izdajajo dovoljenja za gradnjo malih hidroelektrarn razvijalcem. In lokalna skupnost izve za gradnjo jezu šele, ko težka oprema vstopi v strugo in začne uničevati vodna telesa.

Skoraj vsaka reka z bolj ali manj pomembno višinsko razliko in minimalnim polnjenjem postane žrtev potencialnih poslovnežev. Prednost imajo gorski deli rek, pa tudi majhne reke.

Razlog ni očiten, določa ga kinetična energija vode. Le z veliko vodno kapljico je mogoče doseči želeno pretvorbo mehanske energije v električno energijo, stroški gradnje malih hidroelektrarn v zgornjem toku rek pa so precej nižji kot v spodnjih, kjer je kanal vedno širše.

Mit 4. Hidroelektrarna ne ogroža okolja, ne bo imela negativnega vpliva na prebivalstvo in skupnosti.

Pravzaprav hidroelektrarna povzroča ogromno škode okolju v vseh fazah svojega obstoja. Še posebej nevarna je gradnja več sto malih hidroelektrarn hkrati brez upoštevanja njihovega kumulativnega učinka.

Mit 5. Mala hidroelektrarna je napredna svetovna izkušnja. Ustreza najbolj okolju prijaznim svetovnim standardom.

Pravzaprav so glavne tehnologije, ki se uporabljajo v malih hidroelektrarnah, stare več kot sto let. In večina hidroelektrarn je bila zgrajena tam, kjer jih zaradi okoljskih omejitev sploh ne bi smelo biti.
Mit 6. Male hidroelektrarne so vedno boljše za okolje kot velike.

Dolgo časa je veljalo, da so male hidroelektrarne veliko varnejše od velikih. Ko pa so raziskovalci primerjali izgube suhih in obalnih naselij na 1 MW proizvedene električne energije, se je izkazalo, da so lahko izgube ekosistemskih ozemelj iz malih hidroelektrarn stokrat večje od izgub velikih hidroelektrarn na 1 MW.

Tudi male hidroelektrarne povzročajo veliko razdrobljenost ekosistemov, poslabšajo kakovost vode in vplivajo na hidrologijo rek in njihovih porečij.

Mit 7. Male hidroelektrarne bodo varovale pred poplavami in poplavami.

Dejansko je normalno delovanje malih hidroelektrarn nezdružljivo z zaščito pred poplavami.

Zadnje študije kažejo, da najboljša zaščita pred poplavami in poplavami niso dragi inženirski objekti, ampak naravna poplavna območja rek in rušenje vseh inženirskih objektov (jezov, jezov ipd.), ki blokirajo strugo in zožijo poplavno ravnico, ovirajo prosto pretok vodnih tokov.

Mit 8. Male hidroelektrarne niso nič nevarnejše od vodnih mlinov

To dejstvo se pogosto uči kot aksiom. Ampak to še zdaleč ni tako. Male hidroelektrarne so veliko nevarnejše od vodnih mlinov. Glavne razlike so v posebnostih dela teh struktur.

Vodni mlini delujejo neredno in pogosto, za zagon je dovolj, da kolo potopite v vodo, ne da bi reko blokirali z jezom. Poleg tega so bili ti jezovi precej manjši od jezov malih hidroelektrarn in so bili med poplavami popolnoma poplavljeni, ne da bi ustvarili ovire za selitev rib. Mimogrede, oblikovne značilnosti teh jezov niso ustvarile ovir za selitev mladic navzdol.

Male hidroelektrarne - kapitalske strukture, ki delujejo največji znesek dni v letu. Zaposlitev za polni delovni čas Takšni jezovi vodijo v dejstvo, da mlade ribe med drstenjem in selitvijo reber ne morejo premagati jezu in umrejo v turbinah. In pogosto se zaradi delovanja turbin struga reke izsuši, kar vodi v uničenje lokalnega ekosistema.

Mit 9. Male hidroelektrarne bodo prinesle blaginjo skupnosti, spremljale razvoj turizma in rekreacije

Pravzaprav male hidroelektrarne onemogočajo nekatere vrste turizma in rekreacije, zlasti rafting in zeleni turizem.

Poleg tega so vsi prihodki v lokalni proračun in plačila, ki jih investitorji obljubljajo lokalnim skupnostim, preprosto podkupovanje z obljubami. Male hidroelektrarne nastajajo samo z enim namenom, črpanje nadomestil iz državnega proračuna v zasebne žepe.

Mit 10. Male hidroelektrarne zmanjšujejo toplogredne pline in preprečujejo podnebne spremembe.

Še ena izjava, ki temelji na nepopolnosti vseh zbranih argumentov.
Dejstvo je, da se med gradnjo hidroelektrarne praviloma ustvari rezervoar, v trenutku njegovega polnjenja pa se povečajo emisije drugega plina - metana, ki ima toplogredni potencial 20-krat večji od CO2. To je posledica procesov razgradnje organskih snovi, kot so rastline, v razmerah poplavljanja rezervoarja.

Poleg tega je za zagon hidroelektrarne potrebna električna energija iz termoelektrarne, ki deluje na fosilna goriva. In električna energija, ki jo proizvedejo male hidroelektrarne, se odkupuje na silo in po napihnjenih tarifah.

Mit 11. Okoljevarstveniki kritizirajo, ne da bi ponudili alternativo.

Pravzaprav predlagajo ekologi celo vrstico alternative, ki izboljšujejo energetsko varnost, dobro počutje lokalnih prebivalcev in ohranjajo naravo.

Eno najbolj obetavnih področij je varčevanje z energijo, ki lahko do leta 2030 prepolovi energijo v državi.

Možen je razvoj hidroelektrarn brez zajezitve, ki ne peljejo kanala v cevi, ampak so vgrajene v potok. Za posel pa niso zanimivi, saj proizvedejo premalo energije, ki zadostuje le za oskrbo zasebnega gospodinjstva.
Namestiti jih je mogoče precej, brez škode za okolje, takšne hidroelektrarne pa so sposobne zagotoviti energetsko neodvisnost majhnim oddaljenim skupnostim.

Kako lahko ustavite razvoj hidroenergije in uničite okolje

Edini način je izobraževanje lokalnih skupnosti in varovanje lokalnih rek za našo skupno prihodnost. Pred posli iz 90. let se lahko zaščitite le z resničnimi samozavestnimi dejanji na licu mesta.

Mimogrede, ta boj ne poteka samo pri nas. V Združenih državah Amerike (država Washington) sta bila pred kratkim na reki Eula porušena dva jeza, visoka 33 in 64 metrov, ki je za 102 leti blokirala reko in selitvene poti rib. To rušitev, ki je največje okoljsko rušenje jezu v zgodovini, je bila posledica bojev lokalnih prebivalcev in okoljevarstvenikov – branilcev rek. reke in ribe so se na koncu izkazale za pomembnejše za lokalno skupnost in državo.

Splošno načelo delovanja hidroelektrarne je verjetno znano vsem. Voda, ki prehaja od gorvodnega proti dolvodnemu toku, vrti turbinsko kolo. Turbina sproži generator, ki dejansko proizvaja električno energijo. Toda vsa zabava je v podrobnostih.

Mimogrede, da bi dobili 1 kWh električne energije, je treba z višine 27 m spustiti 14 ton vode.

Za razliko od denimo termoelektrarn, ki so urejene popolnoma enako, je vsaka hidroelektrarna urejena s svojimi lastnostmi. To pomeni, da ni ene hidroelektrarne iste vrste. Razlikujejo se po pretoku in tlaku vode, prostornini rezervoarja, glede na geografska merila območja: podnebje, tla, relief, bližina morja.

Tukaj je strojnica, čisto običajna, le da so okna umetna (z osvetlitvijo): dvorana se nahaja na globini 76 m znotraj skale.

To je strojnica prve podzemne hidroelektrarne v ZSSR, nanjo so s površine zemlje priključeni štirje vodovodi s premerom 6 m.

Za odstranitev opreme iz hale, če jo je treba zamenjati ali popraviti, je bil v skalo vrezan rudnik:

Odpadne strukture in vrata

Ni vedno in ni mogoče vse vode uporabiti za pridobivanje energije: nekaj se je izpusti mimo hidroelektrarne. To je včasih potrebno med spomladansko poplavo (če ni zadrževalnika za dolgotrajno regulacijo), med popravilom agregatov, če je treba izprazniti vodo za prehajanje ribje mladike navzdol in iz drugih razlogov. V HE Belomorskaya je prelivno mesto v prostem teku sestavljeno iz treh vrat.

Vprašanje presežka je zelo pomembno, saj bo to imelo resne posledice, če se nivo vode v rezervoarju ne zniža pravočasno. Za dviganje in spuščanje vrat so predvideni portalni žerjavi in ​​električni vitli, na voljo je tudi ročni pogon.

Ko se vrata dvignejo, pride do izpusta vode v prostem teku za zajem vode Belomorsk, ki se nahaja navzdol.

Ko so vrata zaledenela, se uporablja indukcijsko ogrevanje: za ogrevanje enih vrat je potrebnih 150 kW.

Za isti namen je mogoče uporabiti mehurčkanje - prehajanje zraka vzdolž vrat iz globine s pomočjo cevi sistema stisnjenega zraka.

Za gašenje kinetične energije vode med izpustom se uporabljajo različne metode: trčenje potokov, stopnic, umirjanje vodnjakov. Na primer, v hidroelektrarni Volkhovskaya - plošča za mirovanje z blažilniki.

O ribah

Hidroelektrarna Nizhnetulomskaya ima posebno ribjo lestev, ki posnema gorski potok, tako da lahko losos gre gorvodno za drstenje. Njegova zasnova vključuje kamne na dnu, cikcak prehode in mesta za počitek rib.

V času drstenja se hidravlična enota, ki je najbližja ribjemu prehodu, izklopi, da njen hrup ne ovira rib, da najdejo potok in plavajo v pravi smeri.

Varnost

Zaradi izrednega preboja vode lahko hidroelektrarna ostane brez električne energije tudi za lastne potrebe, zato so zagotovljeni rezervni viri: baterije, zasilni dizelski generatorji.

Druga komponenta varnostnega sistema so prezračevalne cevi, ki so na primer v zgornjem delu vodovodnih cevi HE Kondopozhskaya.

Prezračevalne cevi so nameščene za zaščito vodov, ko v njih nastane globok vakuum, od katerega lahko njihove jeklene stene počijo. Ta vakuum nastane v primeru nenadnega praznjenja cevovoda po zapiranju zgornjih vrat. Skozi prezračevalne cevi se napolnijo z zrakom, ki preprečuje deformacijo.

Ostanki lesenega vodovoda iz leta 1930.

Zaščitna stena (na sredini okvirja) je predvidena za situacijo, če vodni vod prebije.

Stena bo preusmerila vodni tok tako, da bo obšla postajo na levi strani in ne skozi upravno stavbo in bo šla navzdol po odseku.

Nadzor in upravljanje

Naslednja fotografija prikazuje turbino, generator in gred, ki jih povezuje. Na levi strani je prikazan diagram hidravlične enote, na katero so prikazani hidravlični manometri, ki prikazujejo tlak v sistemu mazanja.

Spodaj so hidravlični pogoni vodilnih lopatic.

V strojnici je mogoče spremljati druge parametre: vodostaj v ribnikih, temperaturo zraka in vode.

Mnemonični diagram

Ta hidravlična enota ne deluje. Moč in hitrost rotorja sta enaki nič, vodilne lopatice so zaprte.

Voda iz spiralne komore turbine se vzame od spodaj in se dovaja v hladilnike generatorja (hladilnik je v središču diagrama, je rdeč, hladilnika A in B), kot tudi za mazanje potisnega ležaja, zgornjega (VGP ) in spodnji (LHP) ležaji generatorja. Ležaji so mazani z vodo in segreta voda se pošlje v tovarno rib. Na desni - rdeči rezervoar za olje - se nanaša na hidravlični krmilni sistem vodilnih lopatic. Tukaj lahko vidite tudi nivoje in pretoke ter pritiske vseh tekočin.

Vibracije

Vibracije so zelo nevarne: na primer na postaji Sayano-Shushenskaya je bila hidravlična enota uničena ravno zaradi tega. Natančneje, zaradi utrujenosti okvare vijakov pokrova turbine zaradi tresljajev, ki so nastali, ko je hidravlična enota prestopila območje "prepovedanega območja".

Na centralni nadzorni plošči hidroelektrarne lahko vidite, kje se nahaja to "prepovedano območje".

Hidravlične enote G1, G3, G4 delujejo. G2 - ustavljeno. Na črnem ozadju je prikazana moč, ki jo proizvajajo generatorji 38,1 / 38/38 MW. Rdeča stolpca G3 in G4 označujeta delo s polno zmogljivostjo, v G1 je še rezerva. Rdeča cona za rešetkami je območje moči, pri katerem je delovanje hidravlične enote nezaželeno, pri zagonu in ustavljanju jo je treba hitro prehoditi.

Katera hidravlična enota ne deluje, lahko ugotovite že pred vstopom v stavbo.

Ko se protiuteži dvignejo, se zapornice na ustreznih turbinskih zaporih spustijo. Daljinsko upravljanje se aktivno izvaja. Hkrati mora dispečer nadzorovati in upoštevati medsebojni vpliv hidroelektrarne v kaskadi, vrednosti vodostaja v rezervoarjih, potrebe odjemalcev po elektriki in vodi. Na podlagi teh podatkov poteka distribucija proizvodnje električne energije med postajami.