HE: veikimo principas, schema, įranga, galia

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Beveik visi įsivaizduoja hidroelektrinių paskirtį, tačiau tik nedaugelis iš tikrųjų supranta hidroelektrinių veikimo principą. Pagrindinė žmonių paslaptis – kaip visa ši didžiulė užtvanka generuoja elektros energiją be jokio kuro. Pakalbėkime apie tai.

Kas yra hidroelektrinė?

Hidroelektrinė yra sudėtingas kompleksas, susidedantis iš įvairių konstrukcijų ir specialios įrangos. Hidroelektrinės statomos ant upių, kur nuolat teka vanduo, užpildantis užtvanką ir rezervuarą. Panašios konstrukcijos (užtvankos), sukurtos statant hidroelektrinę, būtinos nuolatiniam vandens srautui sutelkti, kuris, naudojant specialią hidroelektrinėms skirtą įrangą, paverčiamas elektros energija.

Atkreipkite dėmesį, kad statybos vietos pasirinkimas vaidina svarbų vaidmenį HE efektyvumo požiūriu. Būtinos dvi sąlygos: garantuotas neišsenkantis vandens tiekimas ir didelis upės nuolydis.

HP veikimo principas

Hidroelektrinės eksploatavimas yra gana paprastas. Pastatyti hidrotechniniai statiniaiužtikrinti stabilų vandens, patenkančio į turbinos mentes, slėgį. Slėgis pajudina turbiną, dėl ko ji sukasi generatorius. Pastarieji gamina elektros energiją, kuri vėliau tiekiama vartotojui aukštos įtampos perdavimo linijomis.

Pagrindinis tokios konstrukcijos sunkumas yra užtikrinti nuolatinį vandens slėgį, kuris pasiekiamas pastačius užtvanką. Jo dėka vienoje vietoje sukoncentruojamas didelis vandens kiekis. Kai kuriais atvejais naudojamas natūralus vandens srautas, o kartais užtvanka ir nukreipimas (natūralus srautas) naudojami kartu.

Pačiame pastate įrengta hidroelektrinės įranga, kurios pagrindinė užduotis – mechaninę vandens judėjimo energiją paversti elektros energija. Ši užduotis priskirta generatoriui. Stoties, skirstomųjų įrenginių ir transformatorių stočių darbui valdyti taip pat naudojama papildoma įranga.

Toliau pateiktame paveikslėlyje parodyta HE schema.

Kaip matote, vandens srautas sukasi generatoriaus turbiną, kuri generuoja energiją, tiekia ją transformatoriui konvertuoti, o po to elektros laidais transportuojama pas tiekėją.

Galia

Yra įvairių hidroelektrinių, kurias galima suskirstyti pagal generuojamą galią:

1. Labai galingas – daugiau nei 25 MW.
2. Vidutinė – iki 25 MW.
3. Mažas – su generavimu iki 5 MW.

Hidroelektrinės galia visų pirma priklauso nuo vandens srauto ir paties generatoriaus, kuris jame naudojamas, efektyvumo. Bet net labiausiaiefektyvus įrenginys negalės pagaminti daug elektros energijos esant silpnam vandens slėgiui. Verta atsižvelgti ir į tai, kad hidroelektrinės galia nėra pastovi. Dėl natūralių priežasčių vandens lygis užtvankoje gali pakilti arba sumažėti. Visa tai turi įtakos pagamintos elektros energijos kiekiui.

Užtvankos vaidmuo

Sudėtingiausias, didžiausias ir apskritai pagrindinis bet kurios hidroelektrinės elementas yra užtvanka. Neįmanoma suprasti, kas yra hidroelektrinė, nesuvokus užtvankos veikimo esmės. Tai didžiuliai tiltai, sulaikantys vandens srovę. Priklausomai nuo konstrukcijos, jie gali skirtis: yra gravitacinių, arkinių ir kitokių konstrukcijų, tačiau jų tikslas visada tas pats – sulaikyti didelį vandens kiekį. Būtent užtvankos dėka galima sukoncentruoti stabilų ir galingą vandens srautą, nukreipiant jį į generatorių sukančios turbinos mentes. Jis savo ruožtu gamina elektros energiją.

Technologija

Kaip jau žinome, hidroelektrinės veikimo principas pagrįstas krintančio vandens mechaninės energijos panaudojimu, kuri vėliau turbinos ir generatoriaus pagalba paverčiama elektros energija. Pačias turbinas galima montuoti tiek užtvankoje, tiek šalia jos. Kai kuriais atvejais naudojamas dujotiekis, kuriuo esant aukštam slėgiui teka vanduo žemiau užtvankos lygio.

Yra keli bet kurios hidroelektrinės galios indikatoriai: vandens srautas ir hidrostatinė aukštis. Paskutinis rodiklis nustatomas pagal aukščio skirtumą tarp pradžios ir pabaigos taškų.laisvas vandens kritimas. Kuriant stoties projektą, visas dizainas grindžiamas vienu iš šių rodiklių.

Šiandien žinomos elektros energijos gamybos technologijos leidžia pasiekti aukštą efektyvumą mechaninę energiją paverčiant elektros energija. Kartais jis kelis kartus didesnis nei šiluminėse elektrinėse. Toks didelis efektyvumas pasiekiamas dėl hidroelektrinėje naudojamos įrangos. Jis yra patikimas ir gana paprastas naudoti. Be to, dėl kuro trūkumo ir didelio šiluminės energijos išleidimo tokios įrangos tarnavimo laikas yra gana ilgas. Gedimai čia labai reti. Manoma, kad minimalus generatorių ir konstrukcijų tarnavimo laikas apskritai yra apie 50 metų. Nors iš tikrųjų ir šiandien gana sėkmingai veikia hidroelektrinės, kurios buvo pastatytos praėjusio amžiaus trečiajame dešimtmetyje.

Rusijos hidroelektrinės

Šiandien Rusijoje veikia apie 100 hidroelektrinių. Žinoma, jų galingumas yra skirtingas, o dauguma tai stotys, kurių instaliuota galia siekia iki 10 MW. Taip pat yra tokių stočių kaip Pirogovskaja ar Akulovskaja, kurios pradėtos eksploatuoti 1937 m., jų galia siekia tik 0,28 MW.

Didžiausios yra Sayano-Shushenskaya ir Krasnojarsko HE, kurių galia atitinkamai 6400 ir 6000 MW. Stotys seka:

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

Nepaisant didžiulio tokių elektrinių skaičiaus, jos generuoja tik 47 700 MW, tai yra 20 % visos Rusijoje pagaminamos energijos.

Pabaigoje

Dabar suprantate hidroelektrinių veikimo principą, kuris vandens tėkmės mechaninę energiją paverčia elektros energija. Nepaisant gana paprastos energijos gavimo idėjos, įrangos ir naujų technologijų kompleksas daro tokias struktūras sudėtingas. Tačiau, palyginti su atominėmis elektrinėmis, jos tikrai primityvios.