HPP: princip činnosti, schéma, zařízení, výkon

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Téměř každý si představí účel vodních elektráren, ale jen málokdo skutečně rozumí principu fungování vodních elektráren. Hlavní záhadou pro lidi je, jak celá tato obrovská přehrada vyrábí elektrickou energii bez paliva. Pojďme si o tom promluvit.

Co je to vodní elektrárna?

Vodní elektrárna je komplexní komplex skládající se z různých konstrukcí a speciálního vybavení. Vodní elektrárny se budují na řekách, kde je neustálý průtok vody k naplnění přehrady a nádrže. Podobné stavby (přehrady) vzniklé při výstavbě vodní elektrárny jsou nutné ke koncentraci stálého proudění vody, která se pomocí speciálního zařízení pro vodní elektrárny přeměňuje na elektrickou energii.

Všimněte si, že výběr místa pro stavbu hraje důležitou roli z hlediska účinnosti VE. Jsou nutné dvě podmínky: zaručené nevyčerpatelné zásoby vody a vysoký spád řeky.

Princip fungování HPP

Provoz vodní elektrárny je poměrně jednoduchý. Vybudované hydraulické konstrukcezajišťují stabilní tlak vody, která vstupuje do lopatek turbíny. Tlak uvádí turbínu do pohybu, v důsledku čehož roztáčí generátory. Ty generují elektřinu, která je následně dodávána spotřebiteli prostřednictvím vysokonapěťových přenosových vedení.

Hlavním problémem takové stavby je zajistit stálý tlak vody, čehož je dosaženo stavbou přehrady. Díky němu se na jednom místě soustředí velké množství vody. V některých případech se používá přirozený tok vody a někdy se přehrada a odklon (přirozený tok) používají společně.

V samotné budově je zařízení pro vodní elektrárnu, jejímž hlavním úkolem je přeměňovat mechanickou energii pohybu vody na energii elektrickou. Tento úkol je přiřazen generátoru. K ovládání provozu stanice, distribučních zařízení a trafostanice slouží také další zařízení.

Na obrázku níže je schematický diagram HPP.

Jak vidíte, proud vody roztáčí turbínu generátoru, který vyrábí energii, dodává ji do transformátoru pro konverzi, po které je transportována přes elektrické vedení k dodavateli.

Síla

Existují různé vodní elektrárny, které lze rozdělit podle vyrobené energie:

1. Velmi výkonný – přes 25 MW.
2. Střední – až 25 MW.
3. Malý – s generací až 5 MW.

Výkon vodní elektrárny závisí především na průtoku vody a účinnosti samotného generátoru, který je na ní využíván. Ale i nejvícefektivní instalace nebude schopna vyrábět velké množství elektřiny se slabým tlakem vody. Za úvahu také stojí, že výkon vodní elektrárny není konstantní. Vlivem přírodních příčin může hladina vody v přehradě stoupat nebo klesat. To vše má vliv na objem vyrobené elektřiny.

Role přehrady

Nejsložitější, největší a obecně hlavní prvek každé vodní elektrárny je přehrada. Je nemožné pochopit, co je vodní elektrárna, aniž bychom pochopili podstatu fungování přehrady. Jsou to obrovské mosty, které drží proud vody. V závislosti na provedení se mohou lišit: existují gravitační, obloukové a jiné konstrukce, ale jejich cíl je vždy stejný - zadržet velké množství vody. Díky přehradě je možné soustředit stabilní a silný proud vody, který je nasměrován na lopatky turbíny, která roztáčí generátor. Ta zase vyrábí elektrickou energii.

Technology

Jak již víme, princip fungování vodní elektrárny je založen na využití mechanické energie padající vody, která se později pomocí turbíny a generátoru přemění na energii elektrickou. Samotné turbíny mohou být instalovány buď v přehradě nebo v její blízkosti. V některých případech se používá potrubí, kterým voda pod úrovní přehrady prochází pod vysokým tlakem.

Každá vodní elektrárna má několik indikátorů výkonu: průtok vody a hydrostatický spád. Poslední ukazatel je určen výškovým rozdílem mezi počátečním a koncovým bodem.volný pád vody. Při vytváření návrhu stanice je celý návrh založen na jednom z těchto indikátorů.

Dnes známé technologie výroby elektřiny umožňují získat vysokou účinnost při přeměně mechanické energie na energii elektrickou. Někdy je několikanásobně vyšší než u tepelných elektráren. Tak vysoké účinnosti je dosaženo díky zařízení použitému ve vodní elektrárně. Je spolehlivý a poměrně snadno se používá. Navíc kvůli nedostatku paliva a uvolňování velkého množství tepelné energie je životnost takového zařízení poměrně dlouhá. Poruchy jsou zde extrémně vzácné. Předpokládá se, že minimální životnost generátorových soustrojí a konstrukcí obecně je asi 50 let. I když vlastně ještě dnes docela úspěšně fungují vodní elektrárny postavené ve třicátých letech minulého století.

Ruské vodní elektrárny

V Rusku dnes funguje asi 100 vodních elektráren. Jejich kapacita je samozřejmě různá a většinou se jedná o stanice s instalovaným výkonem do 10 MW. Existují také takové stanice jako Pirogovskaya nebo Akulovskaya, které byly uvedeny do provozu v roce 1937 a jejich kapacita je pouze 0,28 MW.

Největší jsou elektrárny Sayano-Shushenskaya a Krasnojarsk s kapacitou 6400 a 6000 MW. Následují stanice:

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

Navzdory obrovskému počtu takových elektráren generují pouze 47 700 MW, což se rovná 20 % celkového objemu veškeré energie vyrobené v Rusku.

Zavíráme

Nyní chápete princip fungování vodních elektráren, které přeměňují mechanickou energii proudu vody na elektrickou energii. Navzdory poměrně jednoduché myšlence získávání energie jsou tyto struktury komplexními zařízeními a novými technologiemi. Ve srovnání s jadernými elektrárnami jsou však opravdu primitivní.