Hidrojen jeneratörü nasıl çalışır? Hidroelektrik santral çeşitleri ve istasyonların çalışma prensipleri. Büyük kazalar ve olaylar

Hidroelektrik santral, karmaşık hidrolik yapılar ve ekipmanlardan oluşan bir komplekstir. Amacı su akışının enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmektir. Hidroelektrik, yenilenebilir enerji kaynaklarından biridir, yani pratik olarak tükenmezdir.

En önemli hidrolik yapı barajdır. Suyu rezervuarda tutar, gerekli su basıncını oluşturur. Hidrolik türbin, hidroelektrik santrallerdeki ana motordur. Yardımı ile basınç altında hareket eden suyun enerjisi enerjiye dönüştürülür. mekanik enerji Daha sonra (bir elektrik jeneratörü sayesinde) elektrik enerjisine dönüştürülen dönüş. Hidroelektrik santralin makine dairesinde hidrolik türbin, hidrojeneratör, otomatik izleme ve kontrol cihazları - konsollar bulunmaktadır. Yükseltici transformatörler hem binanın içine hem de açık alanlara yerleştirilebilir. Şalt tesisleri çoğunlukla enerji santrali binasının yanına dış mekana kurulur.

Büyük hidroelektrik kaynaklarına (dünyanın %11.112'si) sahip olan Sovyetler Birliği'nde, kapsamlı hidroelektrik santral inşaatları başlatıldı. Hidroelektrik enerjinin kurulu gücüne göre. Sadece savaş sonrası 30 yılda, 1950'den itibaren, istasyonlar küçük - 1980'e kadar, elektrik üretimi 5 MW'a kadar, orta - 5'ten 25'e kadar ve büyük - hidroelektrik santraller 10 kattan fazla büyümüştür. 25 MW'ın üzerinde. Ülkemizde her biri 500 MW'ın üzerinde kurulu güce sahip 20 hidroelektrik santral bulunmaktadır. Bunların en büyüğü Krasnoyarskaya (6000 MW) ve Sayano-Shushenskaya (6400 MW) HES'leridir.

Pek çok sorunun kapsamlı çözümü olmadan bir hidroelektrik santralinin inşası düşünülemez. Sadece enerji değil, su taşımacılığı, su temini, sulama ve balıkçılık ihtiyaçlarının da karşılanması gerekiyor. Bu görevler en iyi şekilde, nehir üzerinde bir tane değil, nehir boyunca yer alan çok sayıda hidroelektrik santral inşa edildiğinde basamaklama ilkesiyle yerine getirilir. Bu, nehirde art arda yer alan birkaç tane oluşturmanıza olanak sağlar. farklı seviyeler rezervuarlar, nehrin akışından, enerji kaynaklarından daha fazla yararlanmak ve bireysel hidroelektrik santrallerin kapasitesinin manevra kabiliyeti anlamına gelir. Birçok nehir üzerinde hidroelektrik santralleri kademeleri inşa edildi. Volga'ya ek olarak Kama, Dinyeper, Chirchik, Hrazdan, Irtysh, Rioni, Svir'de çağlayanlar inşa edildi. Toplam kapasitesi yaklaşık 17 GW ve yıllık 76 milyar kWh elektrik üretimi ile dünyanın en büyük HES'leri olan Bratskaya, Krasnoyarskaya, Sayano-Shushenskaya ve Boguchanskaya ile en güçlü Angara-Yenisey kademesi.

Su akışının enerjisini kullanan birkaç tür enerji santrali vardır. Hidroelektrik santrallerin yanı sıra pompaj depolamalı enerji santralleri (PSPP'ler) ve gelgit enerji santralleri (TPP'ler) de inşa ediliyor. İlk bakışta, geleneksel bir hidroelektrik santral ile hidro-depolamalı bir santral arasındaki farkı neredeyse hiç fark edemezsiniz. Ana güç ekipmanının bulunduğu bina, aynı elektrik hatları. Elektriğin üretilme biçiminde temel bir fark yoktur. HPS'nin özellikleri nelerdir?

Bir hidroelektrik santralinden farklı olarak, bir pompalı depolama tesisi, birkaç on milyonlarca metreküp kapasiteli iki rezervuara (bir değil) ihtiyaç duyar. Birinin seviyesi diğerinden birkaç on metre daha yüksek olmalıdır. Her iki rezervuar da boru hatlarıyla birbirine bağlanmıştır. Alt rezervuarın üzerine bir PSP binası inşa ediliyor. İçinde, ters çevrilebilir hidrolik üniteler - hidrolik türbinler ve elektrik jeneratörleri aynı şaft üzerine yerleştirilmiştir. Hem akım jeneratörü hem de elektrikli su pompası olarak çalışabilirler. Gece saatlerinde olduğu gibi enerji tüketimi azaldığında, hidrolik türbinler pompa görevi görerek suyu alt rezervuardan üst rezervuara pompalar. Bu durumda jeneratörler, elektrik enerjisini termik ve nükleer santrallerden alan elektrik motoru olarak çalışır. Elektrik tüketimi arttığında HES hidroelektrik üniteleri ters dönüşe geçer. Üst rezervuardan alt rezervuara düşen su, hidrolik türbinleri döndürür, jeneratörler elektrik enerjisi üretir. Böylece pompa depolamalı santral, gece saatlerinde adeta diğer santrallerin ürettiği elektriği biriktirerek gündüzleri başkalarına verir. Bu nedenle, pompalı depolamalı elektrik santrali genellikle enerji mühendislerinin dediği gibi yükün "zirvelerini" karşılamaya hizmet eder, yani özellikle ihtiyaç duyulduğunda enerji sağlar. Dünya üzerinde 160'tan fazla pompalı depolamalı enerji santrali faaliyet göstermektedir. Ülkemizde ilk pompaj depolamalı enerji santrali Kiev yakınlarında inşa edildi. Sadece 73 m alçak düşüye ve toplam 225 MW kapasiteye sahiptir.

Moskova bölgesinde 1,2 GW kapasiteli, 100 m düşüye sahip daha büyük bir pompalı depolama santrali işletmeye alındı.

Genellikle pompajlı depolamalı enerji santralleri nehirler üzerine kurulur. Ancak ortaya çıktığı gibi, bu tür enerji santralleri denizlerin ve okyanusların kıyılarına kurulabilir. Ancak orada farklı bir isim aldılar - gelgit enerji santralleri (PES).

Günde iki kez aynı anda okyanus seviyesi ya yükselir ya da düşer. Su kütlelerini kendilerine doğru çeken Ay ve Güneş'in çekim kuvvetleridir. Kıyıdan uzakta, su seviyesindeki dalgalanmalar 1 m'yi geçmez, ancak kıyıya yakın yerlerde, örneğin Okhotsk Denizi'ndeki Penzhinskaya Körfezi'nde olduğu gibi 13 m'ye ulaşabilirler.

Bir körfez veya bir nehrin ağzı bir baraj tarafından kapatılırsa, sudaki en büyük yükselme anında, böyle bir yapay rezervuarda yüz milyonlarca metreküp su bloke edilebilir. Denizde gelgit düşük olduğunda, rezervuardaki ve denizdeki su seviyeleri arasında, termik santral binalarına kurulan hidrotürbinlerin dönüşüne yetecek kadar bir fark yaratılıyor. Tek bir rezervuar varsa, TPP günde dört kez 1-2 saat kesintilerle sırasıyla 4-5 saat boyunca sürekli olarak elektrik üretebilir (rezervuardaki su seviyesi gelgit ve gelgit sırasında birçok kez değişir).

Düzensiz enerji üretimini ortadan kaldırmak için istasyonun rezervuarı bir barajla 2-3 küçük parçaya bölünür. Birinde gelgit seviyesini korurlar, diğerinde ise yüksek gelgit seviyesini korurlar, üçüncüsü ise yedek görevi görür.

PPP'de hem üretim (elektrik üretmek için) hem de pompalama modunda (su seviyesi düşük bir rezervuardan yüksek seviyeli bir rezervuara su pompalama) yüksek verimlilikle çalışabilen hidroelektrik üniteler kuruludur. Pompalama modunda PES, güç sisteminde aşırı elektrik göründüğünde çalışır. Bu durumda, üniteler suyu bir rezervuardan diğerine pompalar veya pompalarlar.

1968 yılında Barents Denizi kıyısında Kışlaya Körfezi'nde ülkemizde ilk pilot TPP inşa edildi. Santral binasında 2 adet 400 kW kapasiteli hidrolik ünite bulunmaktadır.

İlk TPP'nin işletilmesindeki on yıllık deneyim, Beyaz Deniz'deki Mezenskaya TPP, Okhotsk Denizi'ndeki Penzhinskaya ve Tugurskaya için projelerin hazırlanmasına başlamayı mümkün kıldı.

Dünya Okyanusu'ndaki gelgitlerin büyük kuvvetlerinden, hatta okyanus dalgalarından bile yararlanmak ilginç bir sorundur. Sorunu çözmeye yeni başlıyorlar. Üzerinde çalışılacak, icat edilecek, tasarlanacak çok şey var.

İster hidroelektrik santral, ister hidroelektrik santral veya PES olsun, büyük enerji devlerinin inşası inşaatçılar için her zaman bir sınavdır. Burada ustalardan en yüksek vasıflara ve farklı uzmanlıklara sahip işçilerin çalışmaları bir araya getiriliyor Beton işleri dağcılara.

• Önceki: HİDROELEVATÖR
• Sonraki: KOL

Kategori: G'de Sanayi

Hemen hemen herkes hidroelektrik santrallerin amacını hayal eder, ancak yalnızca birkaçı hidroelektrik santrallerin çalışma prensibini gerçekten anlar. İnsanlar için asıl gizem, bu devasa barajın yakıt olmadan nasıl elektrik enerjisi ürettiğidir. Bunun hakkında konuşacağız.

Hidroelektrik santral nedir?

Hidroelektrik santral, çeşitli yapılar ve özel ekipmanlardan oluşan karmaşık bir komplekstir. Hidroelektrik santraller, barajı ve rezervuarı dolduracak kadar sürekli su akışının olduğu nehirler üzerine inşa ediliyor. Hidroelektrik santrallerin inşası sırasında oluşturulan benzer yapılar (barajlar), hidroelektrik santraller için özel ekipmanlar kullanılarak elektrik enerjisine dönüştürülen sabit su akışını yoğunlaştırmak için gereklidir.

İnşaat için yer seçiminin HES'in verimliliği açısından önemli bir rol oynadığını belirtmek gerekir. İki koşul gereklidir: tükenmez bir su kaynağı ve yüksek açı

Hidroelektrik santralin çalışma prensibi

Hidroelektrik santralin işleyişi oldukça basittir. Dikilen hidrolik yapılar, türbin kanatlarına giren suyun sabit bir basıncını sağlar. Basınç, türbini harekete geçirir ve bunun sonucunda jeneratörleri döndürür. İkincisi elektrik üretir ve bu daha sonra yüksek gerilim iletim hatları aracılığıyla tüketiciye iletilir.

Böyle bir yapının asıl zorluğu, bir baraj inşa edilerek elde edilen sabit su basıncını sağlamaktır. Bu sayede büyük miktarda su tek bir yerde yoğunlaşır. Bazı durumlarda doğal su akışı, bazen de baraj ve derivasyon (doğal akış) birlikte kullanılır.

Binanın kendisi, asıl görevi su hareketinin mekanik enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmek olan hidroelektrik santraller için ekipmanlara ev sahipliği yapıyor. Bu görev jeneratöre atanır. İstasyonun, dağıtım cihazlarının ve trafo istasyonlarının çalışmasını kontrol etmek için ek ekipmanlar da kullanılır.

Aşağıdaki resim bir hidroelektrik santralinin şematik diyagramını göstermektedir.

Gördüğünüz gibi su akışı, enerji üreten jeneratörün türbinini döndürerek onu dönüşüm için transformatöre besler ve ardından elektrik hatları üzerinden tedarikçiye taşınır.

Güç

Üretilen güce göre bölünebilen farklı hidroelektrik santraller vardır:

1. Çok güçlü - 25 MW'tan fazla üretime sahip.
2. Orta - 25 MW'a kadar üretimle.
3. Küçük - 5 MW'a kadar üretimle.

Teknolojiler

Bildiğimiz gibi bir hidroelektrik santralin çalışma prensibi düşen suyun mekanik enerjisinin kullanılmasına dayanır ve bu daha sonra bir türbin ve jeneratör yardımıyla elektrik enerjisine dönüştürülür. Türbinlerin kendisi barajın içine veya yakınına kurulabilir. Bazı durumlarda baraj seviyesinin altındaki suyun yüksek basınç altında geçtiği bir boru hattı kullanılır.

Herhangi bir hidroelektrik santralin gücünün birkaç göstergesi vardır: su akışı ve hidrostatik yük. İkinci gösterge, suyun serbest düşüşünün başlangıç ​​ve bitiş noktaları arasındaki yükseklik farkına göre belirlenir. İstasyon tasarımı oluşturulurken tasarımın tamamı bu göstergelerden birine göre yapılır.

Günümüzde elektrik üretimine yönelik bilinen teknolojiler, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürürken yüksek verim elde edilmesini mümkün kılmaktadır. Bazen termik santrallerden birkaç kat daha yüksektir. Hidroelektrik santralde kullanılan ekipmanlar sayesinde bu yüksek verim elde edilmektedir. Güvenilirdir ve kullanımı nispeten kolaydır. Ayrıca yakıt yetersizliği ve emisyon nedeniyle Büyük bir sayı termal enerji, bu tür ekipmanların hizmet ömrü oldukça büyüktür. Burada arızalar oldukça nadirdir. Jeneratör setlerinin ve yapıların genel olarak minimum servis ömrünün yaklaşık 50 yıl olduğuna inanılmaktadır. Aslında bugün bile geçen yüzyılın otuzlu yıllarında inşa edilen hidroelektrik santraller oldukça başarılı bir şekilde çalışıyor.

Rusya'daki hidroelektrik santraller

Bugün Rusya'da 100'e yakın hidroelektrik santral faaliyet gösteriyor. Tabii kapasiteleri farklı ve çoğu 10 MW’a kadar kurulu güce sahip istasyonlar. 1937 yılında işletmeye alınan Pirogovskaya veya Akulovskaya gibi istasyonlar da mevcut olup kapasiteleri sadece 0,28 MW'tır.

En büyüğü sırasıyla 6.400 MW ve 6.000 MW kapasiteli Sayano-Şuşenskaya ve Krasnoyarskaya HES'leridir. İstasyonlar takip ediyor:

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

Bu tür istasyonların çok sayıda olmasına rağmen, yalnızca 47.700 MW üretiyorlar; bu, Rusya'da üretilen tüm enerjinin toplam hacminin %20'sine eşit.

Nihayet

Artık mekanik suyu elektrik suyuna dönüştüren hidroelektrik santrallerin çalışma prensibini anlıyorsunuz. Oldukça basit bir enerji elde etme fikrine rağmen, ekipman kompleksi ve yeni teknolojiler bu tür yapıları karmaşık hale getiriyor. Ancak onlara kıyasla gerçekten ilkeldirler.

HES'lerin Özellikleri Rus HES'lerinde elektriğin maliyeti termik santrallere göre iki kattan daha düşüktür; Hidroelektrik jeneratörler, enerji tüketimine bağlı olarak oldukça hızlı bir şekilde açılıp kapatılabilmektedir; Yenilenebilir enerji kaynağı kullanılıyor; Diğer enerji santrali türlerine göre hava üzerinde önemli ölçüde daha az etki. Hidroelektrik santrallerin inşası genellikle daha sermaye yoğundur; Etkili HES'ler genellikle tüketicilerden daha uzaktadır; Rezervuarlar genellikle geniş alanları kaplar; Barajlar, göçmen balıkların yumurtlama alanlarına giden yolu tıkadıkları için balıkçılığın doğasını sıklıkla değiştirirler, ancak çoğu zaman rezervuardaki balık stoklarının artmasına ve balık çiftçiliğinin uygulanmasına da yardımcı olurlar.

HES Çeşitleri Hidroelektrik santraller (HES): Baraj hidroelektrik santralleri; Nehir tipi hidroelektrik santraller; Barajın yakınında hidroelektrik santraller; Türev hidroelektrik santraller; hidrodepolamalı enerji santralleri; Gelgit enerji santralleri; Dalga enerji santralleri ve deniz akıntıları.

Nehir tipi hidroelektrik santral (RusHPP) Nehir tipi hidroelektrik santral (RusHPP), düz yüksek su nehirleri üzerinde, dar sıkıştırılmış vadilerde, dağ nehirleri üzerinde de bulunan barajsız hidroelektrik santrallerini ifade eder. denizlerin ve okyanusların hızlı akıntıları gibi.

Hidrodepolu enerji santralleri (PSPP) Hidrodepolu enerji santralleri, elektrik yük çizelgesindeki günlük homojensizliği eşitlemek için kullanılır. Düşük yük saatlerinde, elektrik tüketen HPSP, suyu aşağı yöndeki rezervuardan yukarı yöndeki rezervuara pompalar ve güç sistemindeki yükün arttığı saatlerde, en yüksek enerjiyi üretmek için depolanan suyu kullanır.

Gelgit enerji santrali (TPP) Gelgit enerji santralleri gelgit enerjisini kullanır. Gelgit enerji santralleri, Ay ve Güneş'in çekim kuvvetlerinin günde iki kez su seviyesini değiştirdiği denizlerin kıyılarına kurulur. Kıyıya yakın su seviyesindeki dalgalanmalar 13 metreye ulaşabiliyor.

Dalga enerji santralleri Elektrik üretmek için dalgaların iki temel özelliği kullanılır: kinetik enerji ve yüzey yuvarlanma enerjisi. Dalga santrallerinin yapımında kullanılmaya çalışılan bu faktörlerdir. Dalga hidroelektrik santrallerinin çalışma şeması

Çalışma prensibi Genel prensip iş: HES'ler düşen suyun kinetik enerjisini türbinin dönüşünün mekanik enerjisine dönüştürür ve türbin, elektrik makinesinin akım jeneratörünü çalıştırır. Gerekli su basıncı, barajın inşa edilmesiyle, nehrin belirli bir yerde yoğunlaşması veya suyun doğal akışıyla saptırılması sonucunda oluşur. Bir hidrolik yapı zinciri, elektrik üreten jeneratörleri çalıştıran hidrolik türbinin kanatlarına akan suyun gerekli basıncını sağlar. Tüm elektrikli ekipmanlar doğrudan hidroelektrik santral binasında bulunmaktadır. Amaca bağlı olarak kendine özel bir bölümü vardır. Makine dairesinde hidrolik üniteler bulunmaktadır (su akışının enerjisini elektrik enerjisine dönüştürürler). Ayrıca hidroelektrik santrallerin, trafo merkezinin, şalt cihazlarının ve çok daha fazlasının işletilmesi için her türlü ek ekipman, kontrol ve izleme cihazı bulunmaktadır.

HES kapasitesi Hidroelektrik santraller üretilen güce bağlı olarak bölünmüştür: güçlü olanlar 25 MW ila 250 MW ve daha fazlasını üretir; ortalama 25 MW'a kadar; 5 MW'a kadar küçük hidroelektrik santraller. Hidroelektrik santralin gücü doğrudan suyun basıncına ve kullanılan jeneratörün verimliliğine bağlıdır. Doğa yasalarına göre su seviyesinin mevsime bağlı olarak sürekli değişmesi ve ayrıca çeşitli nedenlerden dolayı, döngüsel gücün bir hidroelektrik santralin gücünün ifadesi olarak alınması gelenekseldir. Örneğin bir hidroelektrik santralin yıllık, aylık, haftalık veya günlük çalışma döngüleri vardır. Hidroelektrik santraller ayrıca maksimum su basıncı kullanımına bağlı olarak da bölünmüştür: 60 m'den fazla yüksek basınç; 25 m'den itibaren orta basınç; 3 ila 25 m arası düşük basınç.

Türbin Çeşitleri Hidroelektrik santrallerde suyun basıncına bağlı olarak farklı tipte türbinler kullanılmaktadır: Yüksek basınçlı kovalı ve metal salyangoz hazneli radyal eksenel türbinler için Orta basınçlı hidroelektrik santrallerde döner kanatlı ve radyal -eksenel türbinler, betonarme odalardaki düşük basınçlı döner kanatlı türbinlere monte edilir. Her türlü türbinin çalışma prensibi benzerdir. Türbinler bazı yönlerde farklılık gösterir teknik özellikler demir veya betonarme odaların yanı sıra farklı su basınçlarına göre tasarlanmıştır.

Adı Güç, W Ortalama yıllık üretim, milyar kWh Sahibi Coğrafya Sayano-Shushenskaya HPP 0,00 (6,40)23,50 OAO Rus Hydror. Yenisei, Sayanogorsk Krasnoyarsk HES6,0020,40Krasnoyarsk HES JSC Yenisei, Divnogorsk Bratskaya HPP4,5222,60OJSC Irkutskenergo, RFBR. Angara, Bratsk Ust-Ilimskaya HPP3,8421,70OJSC Irkutskenergo, RFFIr. Angara, Ust-Ilimsk, Boguchanskaya HES3,0017,60JSC Boguchanskaya HES, 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 Rusya'da toplam kapasitesi 100 MW'ın üzerinde 102 hidroelektrik santrali faaliyet gösteriyor. Hidroelektrik santralindeki büyük kazalar 9 Ekim 1963, Kuzey İtalya'daki Vaiont barajındaki en büyük hidroteknik kazalardan biri. 12 Eylül 2007'de Novosibirsk hidroelektrik santralinde transformatörlerden birinde kısa devre nedeniyle büyük bir yangın çıktı ve bunun sonucunda bitümün ve transformatör mahfazasının tutuşması gerçekleşti. 3 Ağustos 2009'da Bureyskaya HES'in 200 kV dış şalt tesisinin gerilim trafosunda yangın çıktı. 16 Ağustos 2009'da Bratskaya HES'in mini otomatik telefon santralinde yangın, HES'in iletişim ekipmanı ve telemetri arızası (Bratskaya HES, Rusya'nın en büyük üç hidroelektrik santralinden biridir). 17 Ağustos 2009'da Sayano-Shushenskaya HES'te büyük bir kaza (Sayano-Shushenskaya HES, Rusya'nın en güçlü elektrik santralidir).

Antik çağlardan beri insanlar suyun itici gücünden yararlanmışlardır. Unu suyla çalışan değirmenlerde öğütüyorlar, ağır ağaç gövdelerini aşağıya doğru yüzdürüyorlar ve genellikle endüstriyel olanlar da dahil olmak üzere çok çeşitli görevleri çözmek için hidroelektrik kullanıyorlardı.

İlk HES'ler

19. yüzyılın sonlarında şehirlerin elektrifikasyonunun başlamasıyla birlikte dünyada hidroelektrik santraller hızla popülerlik kazanmaya başladı. 1878'de dünyanın ilk hidroelektrik santrali İngiltere'de ortaya çıktı ve o zamanlar yalnızca bir tanesini besliyordu. ark lambası mucit William Armstrong'un sanat galerisinde ... Ve 1889'da yalnızca Amerika Birleşik Devletleri'nde zaten 200 hidroelektrik santral vardı.

Hidroenerjinin gelişmesindeki en önemli adımlardan biri 1930'larda Amerika Birleşik Devletleri'nde Hoover Barajı'nın inşa edilmesiydi. Rusya'ya gelince, 1892'de Berezovka Nehri üzerindeki Rudny Altay'da, Zyryanovsky madeninin maden drenajına elektrik sağlamak üzere tasarlanan 200 kW kapasiteli ilk dört türbinli hidroelektrik santral inşa edildi. Böylece insanoğlunun elektriği geliştirmesiyle birlikte hidroelektrik santraller endüstriyel ilerlemenin hızlı seyrine damgasını vurdu.

Günümüzde modern hidroelektrik santraller gigawatt kurulu güce sahip devasa yapılardır. Bununla birlikte, herhangi bir hidroelektrik santralin çalışma prensibi genel olarak oldukça basit ve neredeyse her yerde aynı kalıyor. Hidrotürbin kanatlarına yönlendirilen suyun basıncı onun dönmesine neden olur ve hidrotürbin de jeneratöre bağlanarak jeneratörü döndürür. Jeneratör elektrik üretir ve bu.

Hidroelektrik santralin makine dairesinde, su akışının enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren hidrolik üniteler kuruludur ve doğrudan hidroelektrik santral binasında gerekli tüm dağıtım cihazlarının yanı sıra kontrol ve izleme bulunmaktadır. hidroelektrik santralin işletimi için cihazlar.

Hidroelektrik santralin gücü, türbinlerden geçen suyun miktarına ve basıncına bağlıdır. Su akışının yönlendirilmiş hareketi nedeniyle doğrudan basınç elde edilir. Bu, nehrin belirli bir yerine baraj yapıldığında barajın yakınında biriken su olabilir veya akışın türetilmesi nedeniyle basınç elde edilebilir - bu, suyun özel bir tünel veya kanal aracılığıyla kanaldan yönlendirilmesidir. . Yani hidroelektrik santraller baraj, derivasyon ve baraj-derivasyondur.

En yaygın baraj hidroelektrik santralleri nehir yatağını kapatan bir baraj üzerine kuruludur. Barajın arkasında su yükselir, birikerek basınç ve basınç sağlayan bir tür su sütunu oluşturur. Baraj ne kadar yüksek olursa basınç da o kadar güçlü olur. 305 metre yüksekliğiyle dünyanın en yüksek barajı, Çin'in güneybatısındaki Sichuan'ın batısındaki Yalong Nehri üzerinde bulunan 3,6 GW'lık Jinping Barajı'dır.

Hidroelektrik santrallerin iki türü vardır. Nehrin hafif bir düşüşü varsa ancak su seviyesi nispeten yüksekse, nehri tıkayan bir baraj yardımıyla su seviyelerinde yeterli bir fark yaratılır.

Barajın üzerinde, istasyonun yıl boyunca eşit şekilde çalışmasını sağlayan bir rezervuar oluşturulmuştur. Barajın altındaki kıyıya yakın bir yerde, bir elektrik jeneratörüne (baraj istasyonu) bağlı bir su türbini kuruludur. Nehirde gezilebiliyorsa, gemilerin geçişi için karşı kıyıya kilit yapılır.

Nehrin suyu çok yüksek değilse, ancak büyük bir düşüşe ve hızlı bir akışa sahipse (örneğin dağ nehirleri), o zaman suyun bir kısmı nehirden çok daha düşük eğime sahip özel bir kanaldan yönlendirilir. Bu kanalın uzunluğu bazen birkaç kilometreyi buluyor. Bazen arazi koşulları kanalın yerini tünel almaya zorlar (güçlü istasyonlar için). Bu durum, kanalın çıkışı ile nehrin alt kısımları arasında önemli bir seviye farkı yaratmaktadır.

Kanalın sonunda su, alt ucunda jeneratörlü bir hidrolik türbin bulunan dik eğimli bir boruya giriyor. Seviyelerdeki önemli fark nedeniyle su, istasyona (dericilik istasyonları) güç sağlamaya yetecek kadar büyük bir kinetik enerji elde eder.

Bu tür istasyonlar büyük bir kapasiteye sahip olabilir ve bölge enerji santralleri kategorisine ait olabilir (bkz. -). En küçük istasyonlarda türbin bazen daha az verimli, daha ucuz bir su çarkıyla değiştirilir.

Hidroelektrik santral çeşitleri ve cihazları

Hidroelektrik santralde barajın yanı sıra bir bina ve şalt tesisi de yer alıyor. HES'in ana ekipmanı binada yer almakta olup, türbinler ve jeneratörler buraya monte edilmektedir. Baraj ve binaya ek olarak bir hidroelektrik santralinde kilitler, dolusavaklar, balık geçitleri ve gemi asansörleri bulunabilir.

Her HES benzersiz bir yapıya sahiptir, dolayısıyla HES'leri diğer endüstriyel enerji santrallerinden ayıran temel özelliği, bireysel olmalarıdır. Bu arada dünyanın en büyük rezervuarı Gana'da bulunuyor, burası Volta Nehri üzerindeki Akosombo rezervuarı. 8.500 kilometrekarelik bir alanı kaplar, bu da tüm ülkenin %3,6'sını oluşturur.

Nehir yatağı boyunca önemli bir eğim varsa, bir derivasyon hidroelektrik santrali inşa edilir. Büyük bir baraj rezervuarı inşa etmeye gerek yoktur, bunun yerine su, yalnızca özel olarak yapılmış su kanalları veya tüneller aracılığıyla doğrudan santral binasına yönlendirilir.

Bazen, yönlendirme HES'lerinde, basıncın kontrol edilmesine olanak tanıyan ve dolayısıyla elektrik şebekesindeki yüke bağlı olarak üretilen elektrik miktarını etkileyen küçük günlük düzenleme havuzları düzenlenir.

Hidrodepolamalı enerji santralleri (PSPP'ler), hidroelektrik santrallerin özel bir türüdür. Burada istasyonun kendisi, günlük dalgalanmaları ve pik yükleri yumuşatmak ve böylece elektrik şebekesinin güvenilirliğini artırmak için tasarlandı.

Böyle bir istasyon, pompalar aşağı akıştan yukarı akışa su pompaladığında hem jeneratör modunda hem de birikimli modda çalışabilir. Bu bağlamda havuz, bir rezervuarın parçası olan ve bir hidroelektrik santraline bitişik olan havuz tipi bir tesistir. Yukarı akış yukarı akıştır, aşağı akış aşağı akıştır.

Pompalı depolamalı enerji santralinin bir örneği, Mississippi'den 80 kilometre uzakta inşa edilen, 5,55 milyar litre kapasiteye sahip Missouri'deki Taum Sauk rezervuarıdır ve güç sisteminin 440 MW'lık bir tepe kapasite sağlamasına olanak tanır.

Hidroelektrik santralleri, elektrik üretmek için düşen suyun enerjisini kullanır. Nehir suyu, seviye farkından dolayı kaynaktan ağza kadar sürekli bir akış halinde hareket eder. Baraj gibi nehir suyunun akışını engelleyen bir yapı inşa ederseniz barajın önündeki su seviyesi sonrasına göre çok daha yüksek olacaktır.

Üst ve alt kotlar (havuz) arasındaki farka kafa denir veya düşme yüksekliği de denilebilir. Bir hidroelektrik santralin çalışma prensibi oldukça basittir - alt akış seviyesinde bir türbin kurulur ve yukarı akıştan gelen bir su akışı kanatlarına yönlendirilir. Düşen su akışının kuvvetinin etkisi altında türbin dönmeye başlayacak ve mekanik olarak bağlı olduğu elektrik jeneratörünün rotorunu harekete geçirecektir. Hidroelektrik santrallerin gücü doğrudan basıncın büyüklüğüne ve ayrıca hidroelektrik santralin tüm türbinlerinden geçecek su miktarına bağlıdır. Hidroelektrik santrallerin performans katsayısı (COP) termik santrallerden çok daha yüksektir ve yaklaşık %85'tir.

Hidroelektrik santraller, inşa edilen yapıların niteliğine göre ikiye ayrılır:

• Barajın yakınında - içlerinde basınç baraj tarafından yaratılır. Bu tür yapılar, az basınçla düz nehirler üzerine inşa edilmiştir. Bunun nedeni, büyük bir basınç elde etmek için geniş alanları sular altında bırakan rezervuarlar oluşturmanın gerekli olmasıdır;

• Türev - burada türev (baypas) kanalları nedeniyle önemli bir baskı yaratılır. Bu tip hidroelektrik santraller, nispeten düşük su akışıyla gerekli basıncı yaratan geniş eğimler nedeniyle dağ nehirleri üzerine inşa edilmiştir;

Büyük hidroelektrik santraller diğer santrallerden ayrı olarak faaliyet göstermemektedir. Çoğu zaman, hidroelektrik santrallerin çalışması termik santrallerle paralel olarak kullanılır, böylece termik santrallerde ve hidroelektrik santrallerden hidroelektrik enerjide optimal bir yakıt tüketimi modu oluşturulur. Bu süreç şu şekildedir; kış aylarında nehirlerdeki su seviyesi düştüğünde ve buna bağlı olarak hidroelektrik santraller tam kapasite çalışamadığında hidroelektrik santralin yükünün bir kısmı termik santral tarafından üstlenilir, Yaz aylarında ise nehirlerdeki su seviyesi arttığında hidroelektrik santraller tam kapasite çalışmaya başlıyor ve termik santral elektrik üretimini azaltarak fosil yakıt tüketimini azaltıyor. Böylece katı yakıtta tasarruf sağlanır ve bu da elektrik enerjisi maliyetini azaltır.

Hidroelektrik santrallerin termik santrallere göre birçok avantajı vardır:

• Hidroelektrik santralde elektrik üretme süreci termik santralden çok daha basittir;
• Hidroelektrik santralin verimliliği termik santrale göre çok daha yüksektir;
• Büyük HES'lerde elektrik üretiminin maliyeti, karşılaştırılabilir kapasiteye sahip Termik Santrallere göre yaklaşık 5 kat daha düşüktür. Bu çok basit bir şekilde açıklanmaktadır - organik yakıtın hidroelektrik santraline teslim edilmesine gerek yoktur ve bu eksi yakıtın kendisinin ve nakliyesinin fiyatıdır. HES'in bakımı için gereken yakıt tesisleri ve hizmetleri yoktur, bu da bakım personeli sayısını ve yedek parça ve bakım maliyetlerini azaltır.

Hidroelektrik santrallerin en büyük dezavantajı inşaatlarının uzun olması ve maliyetlerinin çok yüksek olmasıdır.