Практично кожен уявляє собіпризначення гідроелектростанцій, однак лише деякі достовірно розуміють принцип роботи ГЕС. Основна загадка для людей – як вся ця величезна гребля без будь-якого палива генерує електричну енергію. Про це й поговоримо.
Гідроелектростанція – це складний комплекс,що складається з різних споруд та спеціального обладнання. Зводяться гідроелектростанції на річках, де є постійний приплив води для наповнення греблі та водосховища. Подібні споруди (греблі), створювані під час будівництва гідроелектростанції, необхідні концентрації постійного потоку води, який з допомогою спеціального устаткування ГЕС перетворюється на електричну енергію.
Зазначимо, що важливу роль у плані ефективностіроботи ГЕС грає вибір місця будівництва. Необхідна наявність двох умов: гарантована невичерпна забезпеченість водою та високий кут ухилу річки.
Робота гідроелектростанції досить проста.Зведені гідротехнічні споруди забезпечують стабільний тиск води, який надходить на лопаті турбіни. Напір наводить турбіну в рух, у результаті вона обертає генератори. Останні і виробляють електроенергію, яку потім лініями високовольтних передач доставляють споживачеві.
Основна складність подібної споруди –забезпечення постійного тиску води, що досягається шляхом зведення греблі. Завдяки їй великий об'єм води зосереджується в одному місці. У деяких випадках використовують природний струм води, а іноді греблю та деривацію (природний перебіг) застосовують спільно.
У самому будинку знаходиться обладнання для ГЕС,основне завдання якого полягає у перетворення механічної енергії руху води в електричну. Це завдання покладено на генератор. Також використовується додаткове обладнання для контролю роботи станції, розподільні пристрої та трансформаторні станції.
Нижче на зображенні показана принципова схема ГЕС.
Як бачите, потік води обертає турбіну генератора, той виробляє енергію, подає її на трансформатор для перетворення, після чого транспортується по ЛЕП до постачальника.
Є різні гідроелектростанції, які можна поділити по потужності, що виробляється:
Потужність ГЕС залежить від перш за все відпотоку води та ККД самого генератора, який на ній застосовується. Але навіть найефективніша установка не зможе виробляти більших обсягів електроенергії при слабкому натиску води. Також варто враховувати, що потужність гідроелектростанції не є постійною. Через природні причини рівень води в греблі може збільшуватися або зменшуватися. Усе це впливає обсяги виробленої електроенергії.
Найскладніший, найбільший і взагалі основний елементбудь-який ГЕС – гребля. Неможливо зрозуміти, що таке ГЕС, не розібравшись у суті роботи греблі. Вони є величезними перемичками, які утримують водний потік. Залежно від конструкції вони можуть відрізнятися: є гравітаційні, арочні та інші споруди, але їхня мета завжди одна – утримання великого обсягу води. Саме завдяки греблі вдається концентрувати стабільний та потужний потік води, спрямовуючи його на лопаті турбіни, яка обертає генератор. Він, у свою чергу, виробляє електричну енергію.
Як ми вже знаємо, принцип роботи ГЕС заснований навикористання механічної енергії падаючої води, яка надалі за допомогою турбіни та генератора перетворюється на електричну. Самі турбіни можуть бути встановлені або в греблі, або біля неї. У деяких випадках застосовують трубопровід, через який вода, що знаходиться нижче за рівень дамби, проходить під високим тиском.
Індикаторів потужності будь-якої ГЕС кілька:витрата води та гідростатичний напір. Останній показник визначається різницею висот між початковою та кінцевою точкою вільного падіння води. При створенні проекту станції однією з цих показників засновують всю конструкцію.
Відомі сьогодні технології виробництваелектрики дозволяють отримувати високий ККД при перетворенні механічної енергії на електричну. Іноді він у кілька разів перевищує аналогічні показники теплових електростанцій. Така висока ефективність досягається за рахунок устаткування, що застосовується на гідроелектростанції. Воно надійне та відносно просте у використанні. До того ж за рахунок відсутності палива та виділення великої кількості теплової енергії термін служби такого обладнання досить великий. Поломки тут трапляються вкрай рідко. Вважається, що мінімальний термін служби генераторних установок та взагалі споруд – близько 50 років. Хоча насправді навіть сьогодні цілком успішно функціонують гідроелектростанції, побудовані в тридцятих роках минулого століття.
На сьогоднішній день на території Росіїдіє близько 100 гідроелектростанцій. Звичайно, їхня потужність різна, і більша частина – це станції із встановленою потужністю до 10 МВт. Є також такі станції, як Пирігівська або Акуловська, які були введені в експлуатацію ще 1937 року, а їхня потужність складає всього 0.28 МВт.
Найбільшими є Саяно-Шушенська та Красноярська ГЕС з потужністю 6400 та 6000 МВт відповідно. За ними слідують станції:
Незважаючи на величезну кількість подібних станцій, вони виробляють всього 47700 МВт, що дорівнює 20% від сумарного обсягу всієї енергії, що виробляється в Росії.
Тепер ви розумієте принцип роботи ГЕС,що перетворюють механічну енергію потоку води в електричну. Незважаючи на досить просту ідею отримання енергії, комплекс обладнання та нові технології роблять подібні споруди складними. Втім, у порівнянні з атомними електростанціями вони справді є примітивними.
