Σχεδόν όλοι φαντάζονταιο σκοπός των υδροηλεκτρικών σταθμών, ωστόσο, μόνο λίγοι κατανοούν αξιόπιστα την αρχή λειτουργίας των υδροηλεκτρικών σταθμών. Το κύριο μυστήριο για τους ανθρώπους είναι πώς ολόκληρο αυτό το τεράστιο φράγμα παράγει ηλεκτρική ενέργεια χωρίς καύσιμα. Ας μιλήσουμε για αυτό.
Ένας υδροηλεκτρικός σταθμός είναι ένα σύνθετο συγκρότημα,που αποτελείται από διάφορες κατασκευές και ειδικό εξοπλισμό. Υδροηλεκτρικοί σταθμοί κατασκευάζονται σε ποτάμια όπου υπάρχει συνεχής εισροή νερού για την πλήρωση του φράγματος και της δεξαμενής. Τέτοιες κατασκευές (φράγματα), που δημιουργούνται κατά την κατασκευή ενός υδροηλεκτρικού σταθμού, είναι απαραίτητες για τη συγκέντρωση μιας σταθερής ροής νερού, η οποία μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια με τη βοήθεια ειδικού εξοπλισμού για έναν υδροηλεκτρικό σταθμό.
Σημειώστε ότι σημαντικό ρόλο όσον αφορά την αποτελεσματικότητατο έργο του υδροηλεκτρικού σταθμού παίζεται από την επιλογή του χώρου κατασκευής. Απαιτούνται δύο προϋποθέσεις: εγγυημένη ανεξάντλητη παροχή νερού και μεγάλη κλίση του ποταμού.
Η λειτουργία ενός υδροηλεκτρικού σταθμού είναι αρκετά απλή.Οι ανεγερμένες υδραυλικές κατασκευές παρέχουν σταθερή πίεση νερού, η οποία τροφοδοτείται στα πτερύγια του στροβίλου. Η ώθηση θέτει τον στρόβιλο σε κίνηση, με αποτέλεσμα να περιστρέφει τις γεννήτριες. Τα τελευταία παράγουν ηλεκτρική ενέργεια, η οποία στη συνέχεια παραδίδεται στον καταναλωτή μέσω γραμμών μεταφοράς υψηλής τάσης.
Η κύρια δυσκολία μιας τέτοιας δομής είναιεξασφαλίζοντας σταθερή πίεση νερού, η οποία επιτυγχάνεται με την κατασκευή φράγματος. Χάρη σε αυτό συγκεντρώνεται μεγάλος όγκος νερού σε ένα μέρος. Σε ορισμένες περιπτώσεις, χρησιμοποιείται μια φυσική ροή νερού και μερικές φορές ένα φράγμα και μια παράγωγη (φυσική ροή) χρησιμοποιούνται μαζί.
Το ίδιο το κτίριο περιέχει τον εξοπλισμό για τον υδροηλεκτρικό σταθμό,το κύριο καθήκον του οποίου είναι η μετατροπή της μηχανικής ενέργειας της κίνησης του νερού σε ηλεκτρική ενέργεια. Αυτή η εργασία ανατίθεται στη γεννήτρια. Επίσης, χρησιμοποιείται πρόσθετος εξοπλισμός για τον έλεγχο της λειτουργίας του σταθμού, των συσκευών διανομής και των σταθμών μετασχηματιστών.
Η παρακάτω εικόνα δείχνει ένα σχηματικό διάγραμμα ενός υδροηλεκτρικού σταθμού.
Όπως μπορείτε να δείτε, η ροή του νερού περιστρέφει τον στρόβιλο της γεννήτριας, ο οποίος παράγει ενέργεια, τον τροφοδοτεί στον μετασχηματιστή για μετατροπή, μετά τον οποίο μεταφέρεται κατά μήκος της γραμμής ισχύος στον προμηθευτή.
Υπάρχουν διαφορετικοί υδροηλεκτρικοί σταθμοί, οι οποίοι μπορούν να χωριστούν ανάλογα με την παραγόμενη ισχύ:
Η ισχύς του υδροηλεκτρικού σταθμού εξαρτάται κυρίως απότη ροή του νερού και την απόδοση της ίδιας της γεννήτριας, η οποία χρησιμοποιείται σε αυτήν. Αλλά ακόμη και η πιο αποδοτική εγκατάσταση δεν θα μπορεί να παράγει μεγάλους όγκους ηλεκτρικής ενέργειας με χαμηλή πίεση νερού. Θα πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη ότι η χωρητικότητα του υδροηλεκτρικού σταθμού δεν είναι σταθερή. Για φυσικά αίτια, η στάθμη του νερού στο φράγμα μπορεί να αυξηθεί ή να μειωθεί. Όλα αυτά έχουν αντίκτυπο στην ποσότητα της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας.
Το πιο σύνθετο, μεγαλύτερο και γενικά το κύριο στοιχείοκάθε υδροηλεκτρικός σταθμός είναι φράγμα. Είναι αδύνατο να κατανοήσουμε τι είναι ένας υδροηλεκτρικός σταθμός χωρίς να κατανοήσουμε την ουσία της λειτουργίας του φράγματος. Είναι τεράστιες γέφυρες που συγκρατούν τη ροή του νερού. Ανάλογα με το σχέδιο, μπορεί να διαφέρουν: υπάρχουν βαρυτικές, τοξωτές και άλλες δομές, αλλά ο σκοπός τους είναι πάντα ο ίδιος - να διατηρούν μεγάλο όγκο νερού. Χάρη στο φράγμα είναι δυνατό να συγκεντρωθεί μια σταθερή και ισχυρή ροή νερού, κατευθύνοντάς το στα πτερύγια του στροβίλου, που περιστρέφει τη γεννήτρια. Αυτός, με τη σειρά του, παράγει ηλεκτρική ενέργεια.
Όπως ήδη γνωρίζουμε, βασίζεται η αρχή λειτουργίας ενός υδροηλεκτρικού σταθμούχρησιμοποιώντας τη μηχανική ενέργεια του νερού που πέφτει, η οποία στη συνέχεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια με τη βοήθεια ενός στροβίλου και μιας γεννήτριας. Οι ίδιοι οι στρόβιλοι μπορούν να εγκατασταθούν είτε στο φράγμα είτε κοντά σε αυτό. Σε ορισμένες περιπτώσεις, χρησιμοποιείται ένας αγωγός μέσω του οποίου το νερό κάτω από τη στάθμη του φράγματος διέρχεται υπό υψηλή πίεση.
Υπάρχουν διάφοροι δείκτες της ισχύος οποιουδήποτε υδροηλεκτρικού σταθμού:ροή νερού και υδροστατική κεφαλή. Ο τελευταίος δείκτης καθορίζεται από τη διαφορά ύψους μεταξύ του σημείου έναρξης και λήξης της ελεύθερης πτώσης του νερού. Κατά τη δημιουργία ενός έργου, ο σταθμός βασίζεται σε έναν από αυτούς τους δείκτες, βασίζεται ολόκληρη η δομή.
Τεχνολογίες παραγωγής γνωστές σήμεραΗ ηλεκτρική ενέργεια σάς επιτρέπει να έχετε υψηλή απόδοση κατά τη μετατροπή της μηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια. Μερικές φορές είναι αρκετές φορές υψηλότερο από αυτό των θερμοηλεκτρικών σταθμών. Τέτοια υψηλή απόδοση επιτυγχάνεται χάρη στον εξοπλισμό που χρησιμοποιείται στον υδροηλεκτρικό σταθμό. Είναι αξιόπιστο και σχετικά εύκολο στη χρήση. Επιπλέον, λόγω της έλλειψης καυσίμου και της απελευθέρωσης μεγάλης ποσότητας θερμικής ενέργειας, η διάρκεια ζωής ενός τέτοιου εξοπλισμού είναι αρκετά μεγάλη. Οι βλάβες είναι εξαιρετικά σπάνιες εδώ. Πιστεύεται ότι η ελάχιστη διάρκεια ζωής των ηλεκτροπαραγωγών συνόλων και των κατασκευών γενικά είναι περίπου 50 χρόνια. Αν και, μάλιστα, ακόμη και σήμερα, οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί, που κατασκευάστηκαν τη δεκαετία του τριάντα του περασμένου αιώνα, λειτουργούν με αρκετή επιτυχία.
Σήμερα στο έδαφος της Ρωσίαςυπάρχουν περίπου 100 υδροηλεκτρικοί σταθμοί. Φυσικά, η ισχύς τους είναι διαφορετική και οι περισσότερες είναι μονάδες με εγκατεστημένη ισχύ έως 10 MW. Υπάρχουν επίσης σταθμοί όπως ο Pirogovskaya ή ο Akulovskaya, που τέθηκαν σε λειτουργία το 1937 και η χωρητικότητά τους είναι μόνο 0,28 MW.
Οι μεγαλύτεροι είναι οι ΥΗΣ Sayano-Shushenskaya και Krasnoyarskaya με ισχύ 6400 και 6000 MW, αντίστοιχα. Ακολουθούν οι σταθμοί:
Παρά τον τεράστιο αριθμό τέτοιων σταθμών, παράγουν μόνο 47.700 MW, που ισοδυναμεί με το 20% του συνολικού όγκου όλης της ενέργειας που παράγεται στη Ρωσία.
Τώρα καταλαβαίνετε την αρχή της λειτουργίας του υδροηλεκτρικού σταθμού,μετατρέποντας τη μηχανική ενέργεια της ροής του νερού σε ηλεκτρική ενέργεια. Παρά τη μάλλον απλή ιδέα της παραγωγής ενέργειας, το σύμπλεγμα εξοπλισμού και νέων τεχνολογιών καθιστούν τέτοιες κατασκευές περίπλοκες. Ωστόσο, σε σύγκριση με τους πυρηνικούς σταθμούς, είναι πραγματικά πρωτόγονοι.
