Digitrode
цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы
Факторы, влияющие на выбор места для строительства гидроэлектростанции
Где построить ГЭС?
Место, где будет строиться гидроэлектростанция, очень важно. Помимо строительства плотины, есть и другие факторы. и отказ от их устранения может привести к нескольким проблемам, включая наводнение районов, прилегающих к станции.
Место, где будет строиться гидроэлектростанция, очень важно. Помимо строительства плотины, есть и другие факторы. и отказ от их устранения может привести к нескольким проблемам, включая наводнение районов, прилегающих к станции.
Сырье и материалы
Материалы, используемые при строительстве гидроэлектростанции, определяют, будет ли она стоять долго и эффективно служить своей цели. Материалы, которые используются для изготовления стен плотины, должны иметь возможность удерживать силу воды. Это означает, что участок для плотины должен находиться в месте, где эти материалы, такие как цемент и балласт, могут быть легко найдены. Крайне важно использовать высококачественные материалы для предотвращения стихийных бедствий, таких как наводнение в районах вблизи плотины.
Речной путь
Лучшее место для гидроэлектростанции должно быть вдоль пути реки. Это должно быть, по крайней мере, у речного каньона или в месте, где река сужается. Это позволяет собирать воду. Если гидроэлектростанция стремится хранить максимальную воду на плотине, то объем бассейна, расположенного над плотиной, должен быть рассчитан для обеспечения того, чтобы плотина не страдала от проблем недостаточного водоснабжения, что, в свою очередь, повлияло бы на работу турбин.
Геологическая структура
Станция должна располагаться в месте, где земля или структура скалы, на которой будет строиться плотина, достаточно сильны, чтобы удерживать вес и силу воды в плотине. Стены должны обладать способностью удерживать и поддерживать как видимые, так и невидимые силы, будь то искусственные или естественные. Структура горной породы должна обладать способностью выдерживать землетрясение и не допускать просачивания воды, поскольку это ослабляет плотину. Стены должны быть водонепроницаемыми, чтобы не ослабевать посредством влияния воды.
Достаточное количество воды
Поток воды в место, где расположена плотина, должен быть достаточным для заполнения плотины. Гидроэлектростанции обычно большие, и это заставляет их терять много воды за счет испарения. Поток воды из реки должен быть достаточно высоким, чтобы компенсировать эту потерю воды, не влияя на количество произведенной электроэнергии.
Виды, устройство и принцип работы гидроэлектростанций (ГЭС), потенциал гидроэнергетики
Гидроэнергетика представляет процесс преобразования энергии водного ресурса в электрическую. Он экологически чистый, потому что он не выделяет парниковых газов в атмосферу, которые вносят значительный вклад в загрязнение окружающей среды и глобальное потепление. Однако даже у гидроэлектростанции есть преимущества и недостатки.
Особенности получения гидроэнергии
Поскольку источник гидроэнергии — вода, гидроэлектростанции должны располагаться на водном источнике. Электричество производится с помощью направления движущейся воды в электрические генераторы.
Гидроэнергетика – это универсальная, гибкая отрасль, которая в самом малом размере может питать один дом, а в самом большом — снабжать промышленность и население возобновляемой электроэнергией в национальном и даже региональном масштабе. Энергия рек нескончаема, также для получения электричества используется вода в океанах, природных бассейнах. Также в промышленных целях используются и большие водопады.
Классификация гидроэлектростанций
Гидростанции распространены в России и мест для их размещения много. В зависимости от типа задач, которые нужно решать, ГЭС делятся по:
По принципу действия
Выделяют русловые гидроэлектростанции. Если напор воды на равнинных реках небольшой, то сооружают русловые гидроэлектростанции. В данном случае здание, в котором размещены гидроагрегаты, представляет продолжение плотины.
Приплотинные ГЭС отличаются от предыдущих тем, что у них напористый фон перекрывается плотиной, а само здание ГЭС находится за ней и примыкает к нижнему бьефу. Это их преимущество. Между верхним и нижним бьефами приплотинных ГЭС размещают гидравлические трассы, включающие глубинный водоприёмник с мусорозадерживающей решёткой, турбинный водовод, спиральную камеру, отсасывающую трубу.
Деривационные ГЭС устанавливаются на реках с большими уклонами. Например, в горных и предгорных районах. Напор воды в них создаётся благодаря использованию естественного перепада уровней водотока из русла.
По вырабатываемой мощности
Все ГЭС поддаются разделению на различные классификации: мощные, средние и малые. Чаще идёт строительство средних или малых. Для строительства мощных ГЭС необходимо расположение водопада или мощного потока воды поблизости. Мвт-мощность ГЭС зависит от водного потенциала, то есть от природных условий.
По напору воды
Существует четыре широкие типологии гидроэнергетики:
Плюсы и минусы гидроэлектростанций
Недостатки ГЭС также есть. Главный недостаток ГЭС заключается в том, что они затапливают ближайшие земли, возможны несчастные случаи, когда страдают целые поселки.
Важно также понимать, что существуют как плюсы, так и минусы водохранилищ.
Устройство и конструкция ГЭС
Обычные гидроэлектростанции включают четыре основных компонента:
Это лишь краткий обзор ГЭС, на самом деле компонентов больше.
Принцип работы и получения энергии
В этом заключается принцип работы ГЭС, направленный на получение гидравлической энергии. Падая вода после этого направлена к колесу турбины на более низком уровне. Проточная вода поворачивает колесо турбины, которое соединено с генератором. Генератор имеет ротор, который вращается турбиной. Поворот ротора генератора производит электричество. КПД используемых турбин и генераторов повышается с помощью ограничения влажности.
Условия для строительства ГЭС
Гидроагрегаты различаются по размеру от «микро-гидрос», которые отдают энергию нескольким сооружениям, до огромных платин, охватывающих не несколько домов, и даже не десяток, а целые города. Размер гидроэлектростанции влияет на её мощность, однако это далеко не все важные характеристики, влияющие на эффективность ГЭС.
Важно место расположения ГЭС. Материалы, которые используются для создания стен плотины, должны быть прочными, чтоб удерживать поток воды. Электростанция должна быть расположена вдоль реки, озера, моря или другой воды.
Чтобы построить ГЭС нужны большие вложения и в дальнейшем постоянный надзор над работой станции.
Существующие крупные ГЭС
Самые крупные гидроэлектростанции известны во всём мире.
В России
Гидроэнергетические ресурсы России обширны, так как в России много рек, озер. И стория гидроэнергетики РФ насчитывает не один век.
Богучанская ГЭС большая и уникальная. Ступенчатый выброс воды помогает во время паводка. Станция не будет затоплена, а это, по расчётам учёных возможно через 10 000 лет.
Усть-Илимская ГЭС расположена в Красноярском крае. Это одна из самых больших станций в России. Однако знаменитой делает её не это, а тот факт, что на ней работают уникальные агрегаты.
В мире
Черчилл-Фолс в Канаде ГЭС одна из двух гидростанций в мире, имеющих машинный вал, расположенный под землёй. Симона Боливара или «Гури» находится в штате Боливар, Венесуэла. Высота плотины составляет 162 м, длина – 1,3 км.
Много крупных ГЭС расположены в США, Канаде и в целом в Европе. Они работают более 100 лет.
Способы применения гидроэнергии
Гидроэнергетика решает многие вопросы. Водные и гидроэнергетические ресурсы широко используются в России и во всем мире. Строительство ГЭС требует финансовых расходов, но они все оправданы, так как в итоге государство получает много преимуществ:
Этот список далеко не полон. Существует много преимуществ ГЭС, которые позволяют назвать данный способ получения энергии наиболее комфортным для населения и экологии страны.
Влияние ГЭС на экологию
Хотя гидроэнергетика более экологична, чем другие источники, она не лишена своих проблем. Плотины могут оказывать негативное воздействие на окружающие экосистемы, например, снижать численность рыбных популяций, а также снижать качество самой воды. Работа ГЭС шумная и может помешать таким отраслям как: сельское хозяйство. В связи с этим гидроэлектростанции должны строиться с учетом окружающей среды, с гарантиями восстановления любых возможных потерь, которые они могут понести, наряду с постоянным мониторингом воздействия на окружающую среду. Однако при всех минусах также есть и важные плюсы, которые заключаются в экологичности метода.Проблемы данной области энергетики
Гидроэнергетика имеет достоинства и недостатки. Часто происходят случаи затапливание ближайших районов. Также страдает экосистема, что несомненно является недостатком.
Перспективы и потенциал гидроэнергетики
Гидроэнергетика — наиболее эффективный и удобный метод производства электроэнергии. Современные гидротурбины настолько инновационные, что способны конвертировать более 90% доступной энергии в электроэнергию. Это намного лучше по сравнению с лучшим объектом ископаемого топлива, который является только на 50% эффективным.
Гидроэлектростанция играет важнейшую роль в современном балансе электроэнергии, обеспечивая более 16% выработки электроэнергии во всем мире. Хотя есть и другие возобновляемые источники энергии, такие как солнечная, ветровая и геотермальная ожидается, что благодаря быстрому накоплению пара гидроэнергетика будет обеспечивать энергией большинство мировых экономик в течение многих последующих лет.
ГЭС: принцип работы, схема, оборудование, мощность
Практически каждый представляет себе предназначение гидроэлектростанций, однако лишь немногие достоверно понимают принцип работы ГЭС. Основная загадка для людей – каким образом вся эта огромная плотина без какого-либо топлива генерирует электрическую энергию. Об этом и поговорим.
Что такое ГЭС?
Гидроэлектростанция – это сложный комплекс, состоящий из разных сооружений и специального оборудования. Возводятся гидроэлектростанции на реках, где есть постоянный приток воды для наполнения плотины и водохранилища. Подобные сооружения (плотины), создаваемые при постройке гидроэлектростанции, необходимы для концентрации постоянного потока воды, который при помощи специального оборудования для ГЭС преобразовывается в электрическую энергию.
Отметим, что важную роль в плане эффективности работы ГЭС играет выбор места для строительства. Необходимо наличие двух условий: гарантированная неиссякаемая обеспеченность водой и высокий угол уклона реки.
Принцип работы ГЭС
Работа гидроэлектростанции достаточно проста. Возведенные гидротехнические сооружения обеспечивают стабильный напор воды, который поступает на лопасти турбины. Напор приводит турбину в движение, в результате чего она вращает генераторы. Последние и вырабатывают электроэнергию, которую затем по линиям высоковольтных передач доставляют потребителю.
Основная сложность подобного сооружения – обеспечение постоянного напора воды, что достигается путем возведения плотины. Благодаря ей большой объем воды концентрируется в одном месте. В некоторых случаях используют естественный ток воды, а иногда плотину и деривацию (естественное течение) применяют совместно.
В самом здании находится оборудование для ГЭС, основная задача которого заключается в преобразование механической энергии движения воды в электрическую. Эта задача возложена на генератор. Также используется и дополнительное оборудование для контроля работы станции, распределяющие устройства и трансформаторные станции.
Ниже на картинке показана принципиальная схема ГЭС.
Как видите, поток воды вращает турбину генератора, тот вырабатывает энергию, подает ее на трансформатор для преобразования, после чего она транспортируется по ЛЭП к поставщику.
Мощности
Есть разные гидроэлектростанции, которые можно поделить по вырабатываемой мощности:
Мощность ГЭС зависит от в первую очередь от потока воды и КПД самого генератора, который на ней применяется. Но даже самая эффективная установка не сможет производить большие объемы электроэнергии при слабом напоре воды. Также стоит учитывать, что мощность гидроэлектростанции не является постоянной. В силу естественных природных причин уровень воды в дамбе может увеличиваться или уменьшаться. Все это оказывает влияние на объемы производимой электроэнергии.
Роль плотины
Самый сложный, большой и вообще основной элемент любой ГЭС – плотина. Невозможно понять, что такое ГЭС, не разобравшись в сути работы плотины. Они представляют собой огромные перемычки, которые удерживают водный поток. В зависимости от конструкции они могут отличаться: есть гравитационные, арочные и другие сооружения, но их цель всегда одна – удержание большого объема воды. Именно благодаря плотине удается концентрировать стабильный и мощный поток воды, направляя его на лопасти турбины, которая вращает генератор. Он, в свою очередь, и производит электрическую энергию.
Технологии
Как мы уже знаем, принцип работы ГЭС основан на использовании механический энергии падающей воды, которая в дальнейшем с помощью турбины и генератора преобразуется в электрическую. Сами турбины могут быть установлены либо в дамбе, либо возле нее. В некоторых случаях применяют трубопровод, через который вода, находящаяся ниже уровня дамбы, проходит под высоким давлением.
Индикаторов мощности любой ГЭС несколько: расход воды и гидростатический напор. Последний показатель определяется разницей высот между начальной и конечной точкой свободного падения воды. При создании проекта станции на одном из этих показателей основывают всю конструкцию.
Известные сегодня технологии производства электричества позволяют получать высокий КПД при преобразовании механической энергии в электрическую. Иногда он в несколько раз превышает аналогичные показатели тепловых электростанций. Столь высокая эффективность достигается за счет применяемого на гидроэлектростанции оборудования. Оно надежное и относительно простое в использовании. К тому же за счет отсутствия топлива и выделения большого количества тепловой энергии срок службы подобного оборудования достаточно большой. Поломки здесь случаются крайне редко. Считается, что минимальный срок службы генераторных установок и вообще сооружений – около 50 лет. Хотя на самом деле даже сегодня вполне успешно функционируют гидроэлектростанции, которые были построены в тридцатых годах прошлого века.
Гидроэлектростанции России
На сегодняшний день на территории России действует около 100 гидроэлектростанций. Конечно, их мощность разная, и большая часть – это станции с установленной мощностью до 10 МВт. Есть также такие станции, как Пироговская или Акуловская, которые были введены в эксплуатацию еще в 1937 году, а их мощность составляет всего 0.28 МВт.
Самыми крупными являются Саяно-Шушенская и Красноярская ГЭС с мощностью 6400 и 6000 МВт соответственно. За ними следуют станции:
Несмотря на огромное количество подобных станций, они вырабатывают всего 47700 МВт, что равно 20% от суммарного объема всей производимой энергии в России.
В заключение
Теперь вы понимаете принцип работы ГЭС, преобразовывающих механическую энергию потока воды в электрическую. Несмотря на достаточно простую идею получения энергии, комплекс оборудования и новые технологии делают подобные сооружения сложными. Впрочем, по сравнению с атомными электростанциями они действительно являются примитивными.