Cum funcționează un hidrogenerator. Varietăți de centrale hidroelectrice și principii de funcționare a stațiilor. Accidente și incidente majore

O centrală hidroelectrică este un complex de structuri și echipamente hidraulice complexe. Scopul său este de a transforma energia fluxului de apă în energie electrică. Hidroenergia este una dintre așa-numitele surse de energie regenerabilă, adică este practic inepuizabilă.

Cea mai importantă structură hidraulică este barajul. Reține apa în rezervor, creează presiunea necesară a apei. Turbina hidraulică este motorul principal al unei centrale hidroelectrice. Cu ajutorul ei, energia apei care se mișcă sub presiune este transformată în energie mecanică rotație, care este apoi (mulțumită unui generator electric) transformată în energie electrică. Turbina hidraulica, hidrogeneratorul, dispozitivele automate de monitorizare si control - consolele sunt amplasate in sala motoarelor hidrocentralei. Transformatoarele superioare pot fi amplasate atât în ​​interiorul clădirii, cât și în zone deschise. Aparatele de distribuție sunt cel mai adesea instalate în aer liber, lângă clădirea centralei electrice.

În Uniunea Sovietică, care dispune de resurse hidroenergetice mari (11.112% din cele ale lumii), a fost lansată construcția extinsă de centrale hidroelectrice. După capacitatea instalată a energiei hidroelectrice. Abia în cei 30 de ani postbelici, din 1950, stațiile au fost împărțite în centrale hidroelectrice mici - până în 1980, producție de energie electrică până la 5 MW, mijlocii - de la 5 la 25 și mari - hidrocentrale crescute de peste 10 ori. peste 25 MW. În țara noastră există 20 de hidrocentrale, fiecare având o capacitate instalată de peste 500 MW. Cele mai mari dintre ele sunt CHE Krasnoyarskaya (6000 MW) și Sayano-Shushenskaya (6400 MW).

Construcția unei centrale hidroelectrice este de neconceput fără o soluție cuprinzătoare a multor probleme. Este necesar să se satisfacă nevoile nu numai de energie, ci și de transport cu apă, alimentare cu apă, irigații și pescuit. Aceste sarcini sunt cel mai bine îndeplinite de principiul cascadei atunci când nu una, ci o serie de centrale hidroelectrice situate de-a lungul râului sunt construite pe râu. Acest lucru vă permite să creați pe râu mai multe situate succesiv pe diferite niveluri lacuri de acumulare, ceea ce înseamnă valorificarea pe deplin a scurgerii râului, resursele sale energetice și manevrarea capacității hidrocentralelor individuale. Pe multe râuri au fost construite cascade de hidrocentrale. Pe lângă Volga, s-au construit cascade pe Kama, Nipru, Chirchik, Hrazdan, Irtysh, Rioni, Svir. Cea mai puternică cascadă Angara-Yenisei cu cele mai mari CHE din lume - Bratskaya, Krasnoyarskaya, Sayano-Shushenskaya și Boguchanskaya, cu o capacitate totală de aproximativ 17 GW și o producție anuală de 76 miliarde kWh de energie electrică.

Există mai multe tipuri de centrale electrice care folosesc energia fluxului de apă. Pe lângă hidrocentrale, se construiesc și centrale electrice cu acumulare prin pompare (PSPP) și centrale mareoelectrice (TPP). La prima vedere, cu greu puteți observa diferența dintre o centrală hidroelectrică convențională și o centrală hidro-înmagazinată. Aceeași clădire în care se află echipamentul principal de alimentare, aceleași linii electrice. Nu există nicio diferență fundamentală în modul în care este produsă electricitatea. Care sunt caracteristicile HPS?

Spre deosebire de o centrală hidroelectrică, o centrală de stocare prin pompare necesită două rezervoare (și nu unul) cu o capacitate de câteva zeci de milioane de metri cubi. Nivelul unuia ar trebui să fie cu câteva zeci de metri mai mare decât celălalt. Ambele rezervoare sunt interconectate prin conducte. Pe rezervorul inferior se construiește o clădire PSP. În el, așa-numitele unități hidraulice reversibile - turbine hidraulice și generatoare electrice sunt plasate pe același arbore. Pot funcționa atât ca generatoare de curent, cât și ca pompe electrice de apă. Când consumul de energie scade, cum ar fi în timpul nopții, turbinele hidraulice acționează ca pompe, pompând apa din rezervorul inferior în cel superior. În acest caz, generatoarele funcționează ca motoare electrice care primesc energie electrică de la centralele termice și nucleare. Când consumul de energie electrică crește, unitățile hidroelectrice HPP trec la rotație inversă. Apa care cade din rezervorul superior în cel inferior rotește turbinele hidraulice, generatoarele generează energie electrică. Astfel, la orele de noapte, centrala cu acumulare prin pompare, cum ar fi, acumulează energie electrică produsă de alte centrale electrice, și o cedează în timpul zilei. Prin urmare, centrala cu acumulare prin pompare servește de obicei, așa cum spun inginerii energetici, pentru a acoperi „vârfurile” sarcinii, adică furnizează energie atunci când este nevoie în mod special. Peste 160 de centrale electrice de stocare prin pompare funcționează pe glob. În țara noastră, în apropiere de Kiev a fost construită prima centrală de stocare prin pompare. Are o înălțime mică, doar 73 m, și o capacitate totală de 225 MW.

A fost pusă în funcțiune o centrală de acumulare prin pompare mai mare în regiunea Moscovei, cu o capacitate de 1,2 GW, cu o înălțime de 100 m.

De obicei, centralele cu acumulare prin pompare sunt construite pe râuri. Dar, după cum s-a dovedit, astfel de centrale electrice pot fi construite pe țărmurile mărilor și oceanelor. Numai că acolo au primit un alt nume - centralele mareomotrice (PES).

De două ori pe zi în același timp, nivelul oceanului fie crește, fie scade. Forțele gravitaționale ale Lunii și ale Soarelui sunt cele care atrag mase de apă spre ele. Departe de coastă, fluctuațiile nivelului apei nu depășesc 1 m, dar lângă coastă pot ajunge la 13 m, ca, de exemplu, în Golful Penzhinskaya de pe Marea Okhotsk.

Dacă un golf sau gura unui râu este blocată de un baraj, atunci în momentul celei mai mari creșteri a apei, sute de milioane de metri cubi de apă pot fi blocați într-un astfel de rezervor artificial. Când valul este scăzut în mare, se creează o diferență între nivelurile apei din rezervor și din mare, suficientă pentru rotația hidro-turbinelor instalate în clădirile TPP. Dacă există un singur rezervor, TPP poate genera energie electrică continuu timp de 4-5 ore cu întreruperi, respectiv, de 1-2 ore de patru ori pe zi (nivelul apei din rezervor se modifică de atâtea ori în timpul mareelor ​​înalte și joase).

Pentru a elimina generarea neuniformă a energiei, rezervorul stației este împărțit de un baraj în 2-3 mai mici. Într-unul, ei mențin nivelul de maree scăzută, în celălalt - nivelul de maree înaltă, al treilea servește ca rezervă.

La PPP sunt instalate unități hidroelectrice, care sunt capabile să funcționeze cu eficiență ridicată atât în ​​generare (pentru a produce energie electrică), cât și în modul de pompare (pomparea apei dintr-un rezervor cu un nivel scăzut al apei către un rezervor cu un nivel ridicat). În modul de pompare, PES funcționează atunci când apare exces de electricitate în sistemul de alimentare. În acest caz, unitățile pompează sau pompează apă dintr-un rezervor în altul.

În 1968, pe coasta Mării Barents în Kislaya Guba, a fost construit primul TPP pilot din țara noastră. În clădirea centralei electrice există 2 unități hidraulice cu o capacitate de 400 kW.

Zece ani de experiență în funcționarea primului TPP a făcut posibilă începerea elaborării proiectelor pentru TPP Mezenskaya pe Marea Albă, Penzhinskaya și Tugurskaya pe Marea Okhotsk.

Folosirea marilor forțe ale mareelor ​​din Oceanul Mondial, chiar și valurile oceanului în sine, este o problemă interesantă. Tocmai încep să o rezolve. Sunt multe de studiat, inventat, proiectat.

Construcția marilor giganți energetici – fie că este vorba despre o hidrocentrală, o hidrocentrală sau un PES – este un examen pentru constructori de fiecare dată. Aici este combinată munca muncitorilor de cea mai înaltă calificare și diferite specialități - de la maeștri lucrări de beton la alpinişti.

• Anterior: HIDROELEVATOR
• Următorul: MANECĂ

Categorie: Industrie în G

Aproape toată lumea își imaginează scopul centralelor hidroelectrice, dar doar câțiva înțeleg cu adevărat principiul de funcționare al centralelor hidroelectrice. Principalul mister pentru oameni este modul în care acest baraj uriaș generează energie electrică fără niciun combustibil. Vom vorbi despre asta.

Ce este o centrală hidroelectrică?

O centrală hidroelectrică este un complex complex format din diverse structuri și echipamente speciale. Centrale hidroelectrice sunt construite pe râuri, unde există un debit constant de apă pentru a umple barajul și rezervorul. Structuri similare (baraje) create în timpul construcției unei centrale hidroelectrice sunt necesare pentru a concentra un debit constant de apă, care este transformat în energie electrică folosind echipamente speciale pentru centralele hidroelectrice.

De menționat că alegerea unui loc pentru construcție joacă un rol important în ceea ce privește eficiența CHE. Sunt necesare două condiții: o alimentare inepuizabilă garantată cu apă și un unghi înalt

Principiul de funcționare al centralei hidroelectrice

Funcționarea unei centrale hidroelectrice este destul de simplă. Structurile hidraulice ridicate asigură o presiune stabilă a apei care pătrunde în palele turbinei. Presiunea pune turbina în mișcare, drept urmare rotește generatoarele. Acestea din urmă generează energie electrică, care este apoi livrată consumatorului prin linii de transport de înaltă tensiune.

Principala dificultate a unei astfel de structuri este de a asigura o presiune constantă a apei, care se realizează prin construirea unui baraj. Datorită acesteia, o cantitate mare de apă este concentrată într-un singur loc. În unele cazuri, se folosește un debit natural de apă, iar uneori un baraj și o derivație (debit natural) sunt utilizate împreună.

Clădirea în sine găzduiește echipamente pentru centrale hidroelectrice, a căror sarcină principală este transformarea energiei mecanice a mișcării apei în energie electrică. Această sarcină este atribuită generatorului. Echipamente suplimentare sunt, de asemenea, utilizate pentru a controla funcționarea stației, a dispozitivelor de distribuție și a stațiilor de transformare.

Imaginea de mai jos prezintă o diagramă schematică a unei centrale hidroelectrice.

După cum puteți vedea, fluxul de apă rotește turbina generatorului, care generează energie, o furnizează transformatorului pentru conversie, după care este transportată prin linii electrice la furnizor.

Putere

Există diferite centrale hidroelectrice, care pot fi împărțite în funcție de puterea generată:

1. Foarte puternic - cu o producție de peste 25 MW.
2. Medie - cu generare de până la 25 MW.
3. Mic - cu generare de până la 5 MW.

Tehnologie

După cum știm deja, principiul de funcționare a unei centrale hidroelectrice se bazează pe utilizarea energiei mecanice a apei în cădere, care este ulterior transformată în energie electrică folosind o turbină și un generator. Turbinele în sine pot fi instalate fie în baraj, fie în apropierea acestuia. În unele cazuri, se folosește o conductă prin care apa de sub nivelul barajului trece sub presiune ridicată.

Există mai mulți indicatori ai puterii oricărei centrale hidroelectrice: debitul de apă și înălțimea hidrostatică. Ultimul indicator este determinat de diferența de înălțime dintre punctul de început și de sfârșit al căderii libere a apei. La crearea unui design de stație, întregul design se bazează pe unul dintre acești indicatori.

Tehnologiile cunoscute astăzi pentru producerea energiei electrice fac posibilă obținerea unui randament ridicat la conversia energiei mecanice în energie electrică. Uneori este de câteva ori mai mare decât cea a centralelor termice. O astfel de eficiență ridicată se realizează datorită echipamentelor utilizate la centrala hidroelectrică. Este fiabil și relativ ușor de utilizat. În plus, din cauza lipsei de combustibil și a emisiilor un numar mare energie termică, durata de viață a unui astfel de echipament este destul de mare. Defecțiunile sunt extrem de rare aici. Se crede că durata minimă de viață a grupurilor electrogene și a structurilor în general este de aproximativ 50 de ani. Deși, de fapt, și astăzi, centralele hidroelectrice care au fost construite în anii treizeci ai secolului trecut funcționează cu destul de mult succes.

Centrale hidroelectrice din Rusia

Astăzi, în Rusia funcționează aproximativ 100 de hidrocentrale. Desigur, capacitatea lor este diferită, iar majoritatea sunt centrale cu o capacitate instalată de până la 10 MW. Există, de asemenea, stații precum Pirogovskaya sau Akulovskaya, care au fost puse în funcțiune în 1937, iar capacitatea lor este de doar 0,28 MW.

Cele mai mari sunt CHE Sayano-Shushenskaya și Krasnoyarskaya, cu o capacitate de 6.400, respectiv 6.000 MW. Urmează stațiile:

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

În ciuda numărului mare de astfel de stații, acestea generează doar 47.700 MW, ceea ce este egal cu 20% din volumul total al energiei produse în Rusia.

In cele din urma

Acum înțelegeți principiul de funcționare al centralelor hidroelectrice, care transformă apa mecanică în apă electrică. În ciuda ideii destul de simple de a obține energie, complexul de echipamente și noile tehnologii fac astfel de structuri complexe. Cu toate acestea, în comparație cu ei sunt cu adevărat primitivi.

Caracteristicile CHE Costul energiei electrice la CHE din Rusia este de peste două ori mai mic decât la centralele termice; Generatoarele hidroelectrice pot fi pornite și oprite destul de rapid în funcție de consumul de energie; Se utilizează sursa de energie regenerabilă; Impact semnificativ mai mic asupra aerului decât alte tipuri de centrale electrice. Construcția hidrocentralelor necesită, de obicei, mai mult capital; Adesea, HPP-urile eficiente sunt mai îndepărtate de consumatori; Rezervoarele acoperă adesea suprafețe mari; Barajele schimbă adesea natura economiei piscicole, deoarece blochează calea către zonele de depunere a icrelor pentru peștii migratori, dar favorizează adesea creșterea stocurilor de pește în rezervorul propriu-zis și implementarea pisciculturii.

Tipuri de CHE Centrale hidroelectrice (CHP): Centrale hidroelectrice de baraj; Centrale hidroelectrice la cursul râului; Centrale hidroelectrice din apropierea barajului; Centrale hidroelectrice derivate; centrale cu hidrostocare; Centrale mareomotrice; Centrale cu valuri și pe curenții marini.

Centrala hidroelectrică la cursul râului (RusHPP) Centrala hidroelectrică la cursul râului (RusHPP) se referă la centralele hidroelectrice fără baraj, care sunt situate pe râuri plate cu apă mare, în văile înguste comprimate, pe râurile de munte, precum și ca în curenţii repezi ai mărilor şi oceanelor.

Centrale cu hidrostocare (PSPP) Centralele cu hidrostocare sunt folosite pentru a egaliza neomogenitatea zilnică a programului de sarcină electrică. În timpul orelor de sarcină redusă, PSPP, consumând energie electrică, pompează apă din rezervorul din aval în cel din amonte, iar în orele de sarcină crescută în sistemul de alimentare, folosește apa stocată pentru a genera energie de vârf.

Centrală mareomotrică (TPP) Centralele mareomotrice utilizează energia mareelor. Centralele mareomotrice sunt construite pe țărmurile mărilor, unde forțele gravitaționale ale Lunii și ale Soarelui modifică nivelul apei de două ori pe zi. Fluctuațiile nivelului apei în apropierea coastei pot ajunge la 13 metri.

Centrale cu valuri Două caracteristici principale ale valurilor sunt utilizate pentru a genera electricitate: energia cinetică și energia de rulare a suprafeței. Acești factori încearcă să fie utilizați în construcția centralelor electrice cu valuri. Schema de funcționare a centralelor hidroelectrice cu val

Principiul de funcționare Principiu general lucru: HPP transformă energia cinetică a apei care cade în energia mecanică a rotației turbinei, iar turbina antrenează generatorul de curent al mașinii electrice. Presiunea necesară a apei se formează prin construirea unui baraj, și ca urmare a concentrării râului într-un anumit loc, sau prin devierea prin curgerea naturală a apei. Un lanț de structuri hidraulice asigură presiunea necesară a apei care curge către paletele unei turbine hidraulice, care antrenează generatoarele care generează energie electrică. Toate echipamentele electrice sunt amplasate direct în clădirea hidrocentralei. În funcție de scop, are propria sa diviziune specifică. În sala mașinilor există unități hidraulice (acestea transformă energia debitului de apă în energie electrică). Există, de asemenea, tot felul de echipamente suplimentare, dispozitive de control și monitorizare pentru funcționarea centralelor hidroelectrice, o stație de transformare, aparate de comutare și multe altele.

Capacitatea CP Centralele hidroelectrice sunt împărțite în funcție de puterea generată: cele puternice generează de la 25 MW la 250 MW și mai mult; medie până la 25 MW; centrale hidroelectrice mici de până la 5 MW. Puterea unei centrale hidroelectrice depinde direct de presiunea apei, precum și de randamentul generatorului utilizat. Datorită faptului că, conform legilor naturale, nivelul apei se modifică constant, în funcție de anotimp și, de asemenea, din mai multe motive, se obișnuiește să se ia puterea ciclică ca expresie a puterii unei hidrocentrale. De exemplu, există cicluri anuale, lunare, săptămânale sau zilnice de funcționare a unei centrale hidroelectrice. Centralele hidroelectrice sunt, de asemenea, împărțite în funcție de utilizarea maximă a presiunii apei: presiune mare mai mare de 60 m; presiune medie de la 25 m; presiune joasă de la 3 la 25 m.

Tipuri de turbine In functie de presiunea apei, in centralele hidroelectrice se folosesc diferite tipuri de turbine: Pentru cupe de inalta presiune si turbine radial-axiale cu camere volute metalice La centrale hidroelectrice de medie presiune, cu pale rotative si radiale. -se instaleaza turbine axiale, la turbine cu pale rotative de joasa presiune in camere de beton armat. Principiul de funcționare a tuturor tipurilor de turbine este similar. Turbinele diferă în unele specificatii tehnice, precum și camere din fier sau din beton armat și sunt proiectate pentru diferite presiuni ale apei.

Nume Putere, W Producție medie anuală, miliarde kWh Proprietar Geografie Sayano-Shushenskaya HPP 0,00 (6,40)23,50 OAO Rus Hydror. Yenisei, Sayanogorsk Krasnoyarsk HPP6,0020,40Krasnoyarsk HPP JSC Yenisei, Divnogorsk Bratskaya HPP4,5222,60OJSC Irkutskenergo, RFBR. Angara, Bratsk Ust-Ilimskaya HPP3,8421,70OJSC Irkutskenergo, RFFir. Angara, Ust-Ilimsk, Boguchanskaya HPP3,0017,60JSC Boguchanskaya HPP, JSC RusHydro Angara, Kodinsk Volzhskaya HPP2,5512,30JSC Rus Hydror. Volga, Volzhsky Zhigulevskaya HPP2,3210,50JSC Rus Hydror. Volga, Zhigulevsk Bureiskaya HPP2,017,10JSC Rus Hydror. Bureya, poz. Talakan Cheboksarskaya HPP1,403,31OJSC Rus Hydror. Volga, Novocheboksarsk Saratovskaya HPP1,275,35JSC Rus Hydror. Volga, Balakovo În total funcționează în Rusia 102 hidrocentrale cu o capacitate de peste 100 MW. Accidente majore la hidrocentrala 9 octombrie 1963 unul dintre cele mai mari accidente hidrotehnice la barajul Vaiont din nordul Italiei. La 12 septembrie 2007, un incendiu major a izbucnit la centrala hidroelectrică Novosibirsk la unul dintre transformatoare din cauza unui scurtcircuit și, ca urmare, a aprinderii bitumului și a carcasei transformatorului. La 3 august 2009, a izbucnit un incendiu la transformatorul de tensiune al aparatului de distribuție exterior de 200 kV al CHE Bureyskaya. La 16 august 2009, un incendiu în centrala telefonică mini-automată a CHE Bratskaya, defecțiunea echipamentului de comunicații și telemetria CHE (CHE Bratskaya este una dintre cele mai mari trei centrale hidroelectrice din Rusia). 17 august 2009, un accident major la CHE Sayano-Shushenskaya (CHE Sayano-Shushenskaya este cea mai puternică centrală electrică din Rusia).

Din cele mai vechi timpuri, oamenii au folosit forța motrice a apei. Ei măcinau făină în mori cu apă, pluteau trunchiuri grele de copaci în aval și, în general, foloseau hidroenergie pentru a rezolva o mare varietate de sarcini, inclusiv cele industriale.

Primele HPP

La sfârșitul secolului al XIX-lea, odată cu începutul electrificării orașelor, centralele hidroelectrice au început să câștige foarte puternic popularitate în lume. În 1878, în Anglia a apărut prima centrală hidroelectrică din lume, care apoi alimenta doar una lampă cu arcîn galeria de artă a inventatorului William Armstrong... Și până în 1889, doar în Statele Unite existau deja 200 de hidrocentrale.

Unul dintre cei mai importanți pași în dezvoltarea hidroenergiei a fost construcția barajului Hoover în Statele Unite în anii 1930. În ceea ce privește Rusia, deja în 1892, în Rudny Altai, pe râul Berezovka, a fost construită prima centrală hidroelectrică cu patru turbine, cu o capacitate de 200 kW, concepută pentru a furniza energie electrică la drenajul minei minei Zyryanovsky. Deci, odată cu dezvoltarea energiei electrice de către omenire, centralele hidroelectrice au marcat cursul rapid al progresului industrial.

Astăzi, centralele hidroelectrice moderne sunt structuri uriașe cu gigawați de capacitate instalată. Cu toate acestea, principiul de funcționare a oricărei centrale hidroelectrice rămâne în general destul de simplu și aproape complet același peste tot. Presiunea apei direcționată către paletele hidroturbinei o face să se rotească, iar hidroturbina, la rândul ei, fiind conectată la generator, rotește generatorul. Generatorul generează energie electrică, care și.

În sala mașinilor hidrocentralei sunt instalate unități hidraulice care transformă energia debitului de apă în energie electrică, iar direct în clădirea hidrocentralei se află toate dispozitivele de distribuție necesare, precum și control și monitorizare. dispozitive pentru exploatarea hidrocentralei.

Puterea unei centrale hidroelectrice depinde de cantitatea și presiunea apei care trece prin turbine. Presiunea directă se obține datorită mișcării direcționate a fluxului de apă. Aceasta poate fi apa acumulată în apropierea barajului, atunci când se construiește un baraj într-un anumit loc de pe râu sau presiunea este obținută datorită derivării debitului - acesta este atunci când apa este deviată din canal printr-un tunel sau canal special. . Deci, centralele hidroelectrice sunt baraj, derivații și derivații de baraj.

Cele mai comune hidrocentrale de baraj au la bază un baraj care blochează albia râului. În spatele barajului, apa urcă, se acumulează, creând un fel de coloană de apă care asigură presiune și presiune. Cu cât barajul este mai mare, cu atât presiunea este mai puternică. Cel mai înalt baraj din lume, la 305 de metri, este barajul Jinping de 3,6 GW de pe râul Yalong, în vestul Sichuan, sud-vestul Chinei.

Există două tipuri de centrale hidroelectrice. Dacă râul are o scădere ușoară, dar este relativ mare în apă, atunci cu ajutorul unui baraj care blochează râul se creează o diferență suficientă a nivelului apei.

Deasupra barajului se formează un rezervor, care asigură funcționarea uniformă a stației pe tot parcursul anului. In apropierea tarmului de sub baraj, in imediata apropiere a acestuia, este instalata o turbina de apa, conectata la un generator electric (statie de baraj). Dacă râul este navigabil, atunci se face o ecluză pe malul opus pentru trecerea navelor.

Dacă râul nu este foarte mare în apă, dar are o cădere mare și un debit rapid (de exemplu, râuri de munte), atunci o parte din apă este deviată printr-un canal special, care are o pantă mult mai mică decât râul. Acest canal are uneori o lungime de câțiva kilometri. Uneori, condițiile de teren obligă canalul să fie înlocuit cu un tunel (pentru stații puternice). Acest lucru creează o diferență semnificativă de nivel între ieșirea canalului și cursul inferior al râului.

La capatul canalului, apa intra intr-o conducta cu panta abrupta, la capatul inferior al careia se afla o turbina hidraulica cu un generator. Datorită diferenței semnificative de nivel, apa capătă o energie cinetică mare suficientă pentru a alimenta stația (stații de derivație).

Astfel de stații pot avea o capacitate mare și aparțin categoriei centralelor raionale (vezi -). La cele mai mici statii, turbina este uneori inlocuita cu o roata de apa mai putin eficienta, mai ieftina.

Tipuri de centrale hidroelectrice și dispozitivele acestora

Pe lângă baraj, hidrocentrala include o clădire și o instalație de distribuție. Echipamentele principale ale CHE se află în clădire, aici sunt instalate turbine și generatoare. Pe lângă baraj și clădire, o centrală hidroelectrică poate avea ecluze, deversor, pasaje pentru pești și ascensoare pentru nave.

Fiecare HPP este o structură unică, astfel încât principala trăsătură distinctivă a HPP de alte tipuri de centrale electrice industriale este individualitatea lor. Apropo, cel mai mare rezervor din lume este situat în Ghana, acesta este rezervorul Akosombo de pe râul Volta. Ocupă 8.500 de kilometri pătrați, ceea ce reprezintă 3,6% din întreaga țară.

Dacă există o pantă semnificativă de-a lungul albiei râului, atunci se construiește o centrală hidroelectrică de deviere. Nu este nevoie să construiți un rezervor mare de baraj, în schimb apa este direcționată doar prin canale de apă sau tuneluri special construite direct către clădirea centralei electrice.

Uneori sunt amenajate mici bazine de reglare zilnică la CHE de deviere, care permit controlul presiunii, și astfel influențează cantitatea de energie electrică generată, în funcție de sarcina rețelei electrice.

Centralele cu hidrostocare (PSPP) sunt un tip special de centrale hidroelectrice. Aici, stația în sine este proiectată pentru a netezi fluctuațiile zilnice și sarcinile de vârf și, prin urmare, pentru a crește fiabilitatea rețelei electrice.

O astfel de stație este capabilă să funcționeze atât în ​​modul generator, cât și în modul acumulativ, atunci când pompele pompează apă în amonte din aval. Un bazin, în acest context, este o instalație de tip bazin care face parte dintr-un rezervor și este adiacent unei centrale hidroelectrice. În amonte este în amonte, în aval este în aval.

Un exemplu de centrală cu acumulare prin pompare este lacul de acumulare Taum Sauk din Missouri, construit la 80 de kilometri de Mississippi, cu o capacitate de 5,55 miliarde de litri, permițând sistemului de alimentare să ofere o capacitate de vârf de 440 MW.

Stațiile hidroelectrice folosesc energia apei în cădere pentru a genera electricitate. Apa râului, datorită diferenței de nivel, se deplasează într-un flux continuu de la izvor până la gura de vărsare. Dacă construiți o astfel de structură ca un baraj, care va bloca mișcarea apei râului, atunci nivelul apei în fața barajului va fi mult mai mare decât după acesta.

Diferența dintre nivelurile superioare și inferioare (bazin) se numește cap, sau pot fi numite și înălțimea căderii. Principiul de funcționare al unei centrale hidroelectrice este destul de simplu - o turbină este instalată la nivelul avalului și un flux de apă din amonte este direcționat spre palele sale. Sub influența forței fluxului de apă în cădere, turbina va începe să se rotească, punând în mișcare rotorul generatorului electric, cu care este conectat mecanic. Puterea hidrocentralelor depinde direct de mărimea presiunii, precum și de cantitatea de apă care va trece prin toate turbinele hidrocentralei. Coeficientul de performanță (COP) al hidrocentralelor este mult mai mare decât al celor termice și este de aproximativ 85%.

În funcție de natura structurilor ridicate, centralele hidroelectrice sunt împărțite în:

• Aproape de baraj - în ele presiunea este creată de baraj. Astfel de structuri sunt construite pe râuri plate, cu presiune redusă. Acest lucru se datorează faptului că pentru a obține o presiune mare este necesară crearea unor rezervoare care inundă suprafețe mari;

• Derivată - aici se creează o presiune semnificativă datorită canalelor derivaționale (bypass). Centralele hidroelectrice de acest tip sunt construite pe râuri de munte, din cauza pantelor mari care creează presiunea necesară cu un debit relativ scăzut de apă;

Hidrocentralele mari nu funcționează izolat de alte centrale electrice. Cel mai adesea, funcționarea hidrocentralelor este utilizată în paralel cu centralele termice, creând astfel un mod optim de consum de combustibil la centralele termice și energia hidroelectrică din hidrocentrale. Acest proces este următorul - iarna, când nivelul apei din râuri este în scădere și, în consecință, hidrocentralele nu pot funcționa la capacitate maximă, atunci o parte din sarcina hidrocentralei este preluată de centrala termică, iar vara, când nivelul apei în râuri crește, hidrocentralele încep să funcționeze la capacitate maximă, iar TPP reduce producția de energie electrică, reducând astfel consumul de combustibili fosili. Astfel, se realizează o economie de fonduri pe combustibil solid, ceea ce reduce costul energiei electrice.

Centralele hidroelectrice au o serie de avantaje față de centralele termice și anume:

• Procesul de generare a energiei electrice într-o centrală hidroelectrică este mult mai simplu decât în ​​una termică;
• Eficiența unei centrale hidroelectrice este mult mai mare decât a unei centrale termice;
• Costul de producere a energiei electrice la CTE mari este de aproximativ 5 ori mai mic decât la CTE cu capacitate comparabilă. Acest lucru este explicat foarte simplu - nu este nevoie de livrarea de combustibil organic la centrala hidroelectrică, iar aceasta minus prețul combustibilului în sine și al transportului acestuia. CHE nu dispune de instalațiile și serviciile de combustibil necesare pentru întreținerea acesteia, ceea ce reduce numărul personalului de întreținere și costul pieselor de schimb și întreținere.

Principalul dezavantaj al centralelor hidroelectrice este construcția lor îndelungată și costul foarte ridicat.