Centrala hidroelectrică Sayano-Shushenskaya (SSHGES) este cea mai mare din Rusia, situată pe râul Yenisei, între teritoriul Krasnoyarsk și Khakassia. Construcția stației a început în 1963. Prima unitate hidraulică a fost lansată în decembrie 1978. Construcția centralei hidroelectrice a fost finalizată complet abia în 2000. Nouă ani mai târziu, a avut loc un accident la stație: atunci unitatea hidroelectrică nr. 2 a eșuat, a fost aruncată de presiunea apei din locul său. Sala mașinilor și încăperile tehnice de sub ea au fost inundate, 75 de persoane au fost ucise. După cum a stabilit ulterior comisia, cauza accidentului a fost uzura știfturilor capacului turbinei. RusHydro a cheltuit 41 de miliarde de ruble pentru restaurarea și modernizarea completă a stației. Lucrarea este acum aproape finalizată. Satul și-a dat seama cum funcționează stația.
HPP Sayano-Shushenskaya
Cea mai mare centrală hidroelectrică
in Rusia
anul fondării: 1963
locație: sat Cheryomushki, Khakassia
numar de angajati: 580 persoane
Rezervorul Sayano-Shushensky este format din barajul centralei hidroelectrice. Volumul său este de 31 de kilometri cubi. Acest baraj este cel mai înalt baraj gravitațional arcuit din lume, cu o înălțime de 245 metri. Creasta are o lungime de 1.074 metri, iar baza are o lățime de 105 metri.
Din rezervor, apa curge în conducte de apă. Fiecare conductă de apă are un diametru de 7,5 metri. În corpul barajului există aproximativ unsprezece mii de senzori diferiți care monitorizează starea structurii.
Din conducte, apa curge către turbine. Datorită rotației lor, generatoarele sunt puse în mișcare, care generează electricitate.
Panou central de control. Creierul stației, de unde doar două persoane își controlează munca.
Zece unități hidroelectrice sunt instalate în clădirea SSHGES, fiecare cu o capacitate de 640 megawatti. Astfel, capacitatea totală a stației este de 6.400 de megawați, care este cea mai mare centrală electrică din Rusia. Fiecare dintre cele zece unități hidroelectrice ale SShGES poate trece 350 de metri cubi de apă pe secundă.
Lucrările de restaurare în sala de mașini a centralei electrice Sayano-Shushenskaya sunt acum finalizate, ultima unitate hidroelectrică este restaurată și lucrările de finisare sunt în curs.
Echipamentul de la cotele inferioare ale sălii turbinei a fost, de asemenea, complet reînnoit.
Ieșind din turbine, apa din aval fierbe și formează vârtejuri.
Deversorul operațional este utilizat în timpul inundațiilor severe și poate trece până la 13 mii de metri cubi de apă pe secundă.
Anterior, curentul din stație era furnizat unui aparat de distribuție deschis, care acum este demontat.
Acum funcțiile sale sunt îndeplinite de un aparat de distribuție complet izolat din gaz situat într-o cameră mică închisă. Este mult mai fiabil și mai sigur și necesită costuri de întreținere mult mai mici. Conține 19 celule, fiecare dintre ele conținând întrerupătoare, deconectori, întrerupătoare de împământare, transformatoare de măsurare a curentului și tensiunii, precum și un dulap de control. Celula conține gaz SF6. Este un gaz greu și un izolator foarte bun.
Stația generează în medie 23,5 miliarde de kilowați-oră de electricitate pe an. Capacitatea de proiectare este de 6.400 megawați. Principalii consumatori sunt fabricile de aluminiu Sayan și Khakass, întreprinderile din teritoriul Krasnoyarsk și din regiunea Kemerovo. În plus, stația este cea de reglare pentru întregul sistem energetic din Siberia.
Fotografii: Ivan Gushchin
O centrală hidroelectrică (HPP) este un sistem tehnologic complex, al cărui scop final este de a genera electricitate dintr-un curs de apă.
Hidroenergia este o modalitate alternativă de a obține energie ieftină:
În toate etapele dezvoltării sale, civilizația umană avea mare nevoie de surse de energie ieftine pentru a încălzi casele și a sprijini cele mai simple operațiuni de producție a oamenilor meșteșugari. Principalele surse de energie au fost energia termică obținută din arderea lemnului, turbă, cărbune și derivați de hidrocarburi fără prelucrare.
Cu toate acestea, pentru a obține energie termică, a fost necesar să existe rezerve adecvate de materii prime. Cu alte cuvinte, pentru ca un foc să ardă în vatra unui țăran care a trăit în Evul Mediu și a existat căldură în aragazul unui meșter, a fost necesar să se pregătească lemn de foc sau să aibă aprovizionarea necesară cu cărbune. Nevoia de combustibil era în continuă creștere, ceea ce a necesitat construirea de mine de cărbune, a dus la defrișări și la îmbunătățirea producției de hidrocarburi.
În ciuda conceptelor tradiționale formate în comunitatea științifică de-a lungul secolelor, a existat întotdeauna o alternativă reală la sursele convenționale de energie. Vorbim despre hidroenergie, care este ascunsă în fluxurile de apă în mișcare. De fapt, cantitățile de energie concentrate în fluxurile de canale și mișcările de maree ale apelor naturale sunt imense. Cea mai promițătoare opțiune pentru obținerea de energie ieftină este transformarea potențialului intern al fluxului într-o resursă electrică datorită diferenței de niveluri ale debitului. Până la mijlocul secolului al XIX-lea, roțile de apă s-au răspândit, transformând forța căderii apei în energie mecanică a unui arbore rotativ. Principiul de funcționare a roții de apă a fost utilizat pe scară largă în morile de apă, în lucrarea unui ciocan de fierar și a burdufului. Ulterior, roțile de apă au fost înlocuite cu turbine hidraulice mai eficiente, cu randament ridicat.
În prima jumătate a secolului trecut, în multe țări dezvoltate ale lumii, au început să ridice structuri hidraulice unice - centrale hidroelectrice (HPP). Se crede că prima centrală hidroelectrică din Rusia a fost construit pe râul Berezovka în Rudny Altai în 1892. Centrala Beryozovskaya, cu o capacitate de 200 kW, furniza energie electrică sistemului de drenaj al minei din mina Zyryanovsky.
Centrală hidroelectrică (HPP) ca structură hidraulică:
Astăzi, există mai multe definiții ale unei centrale hidroelectrice ( HPP). Cea mai comună versiune a formulării acestei definiții ar trebui să includă următoarele:
Centrală hidroelectrică (HPP) este un sistem tehnologic complex, al cărui scop final este de a obține electricitate dintr-un curs de apă.
Sau, de exemplu, aceasta:
Centrală hidroelectrică (HPP) - o centrală electrică care folosește energia fluxului de apă ca sursă de energie.
Evident, principala condiție pentru funcționarea unei centrale hidroelectrice este respectarea mai multor factori:
a) fluxul de volume mari de apă pe tot parcursul anului,
b) panta maximă a reliefului râului, care va permite ca masa apei să cadă în jos.
Atunci când se decide asupra construcției HPP să ia în considerare potențialul unui curs de apă natural al râului în ceea ce privește aprovizionarea cu resurse de apă suficiente. În plus, în această etapă, este necesar să se studieze temeinic caracteristicile reliefului local, care pot afecta semnificativ puterea stației.
Principiul de funcționare al hidrocentralei:
Într-o înțelegere simplificată, principiul funcționării unei centrale hidroelectrice poate fi reprezentat după cum urmează. Debitul de apă necesar pentru funcționarea centralei hidroelectrice este alimentat din mai multe structuri hidraulice. Presiunea masei de apă apasă pe palele turbinei, care sunt setate în mișcare de rotație. Din momentul în care lamele încep să se rotească, energia mecanică este transferată hidrogeneratorilor, care la rândul lor încep să se genereze electricitate.
Structura și componentele centralei hidroelectrice. Camera motoarelor. Hidro turbine. Generatoare de curent. Hidrogeneratoare. Baraj (baraj). Rezervor de egalizare:
Una dintre premisele centrale ale centralei hidroelectrice este camera motoarelor, care găzduiește echipamente de bază de putere... O cameră mare situată în partea inferioară a obiectului este alocată pentru camera mașinilor. Un întreg sistem de unități hidraulice este așezat în hol pe o bază specială din beton, care, la rândul său, constă din hidro turbină și generatoare... Fluxul de apă către turbine determină rotirea lamelor, rezultând hidrogeneratoare începe să genereze curent.
Lungimea sălii turbinei depinde de numărul de turbine situate acolo. Sala este echipată cu o macara aeriană, datorită căreia echipamentul uzat este înlocuit periodic, adică hidro turbine și generatoare de curent. Turbinele produse de industria internă sunt proiectate pentru diferite presiuni ale apei, prin urmare, sunt selectate pentru o centrală hidroelectrică specifică, luând în considerare puterea calculată. Lucrul hidro turbinelor și al generatoarelor electrice este controlat de o schimbare de operatori dintr-o altă încăpere situată în clădirea centralei hidroelectrice.
Analizând multe dintre aspectele ambigue ale funcționării unei centrale hidroelectrice, nu trebuie omis scopul structurilor hidraulice individuale, fără de care procesul de conversie a energiei mecanice este, în principiu, imposibil. Astfel de structuri hidraulice importante includ baraj (baraj).
Scopul principal al barajului este de a bloca în mod intenționat canalul râului cu redirecționarea cursului de apă printr-un canal închis sau un canal artificial în direcția centralei hidroelectrice. Barajul, împreună cu centrala electrică, formează o structură hidraulică complexă - un complex hidroelectric. Ca urmare a blocării cursului de apă al râului, se formează un rezervor suficient de voluminos, al cărui nivel poate fi reglat prin creșterea sau scăderea capului de descărcare. În zonele muntoase, se ridică baraje orbe, blocând complet albia râului. Pentru a obține un cap mare de apă care cade, cerințele pentru masa barajului cresc, ceea ce crește rezistența acestuia. De aceea, în timpul construcției barajelor montane se folosește o fundație din beton (beton armat). Barajele de piatră construite din roci dense sau cărămizi solide de înaltă rezistență se disting printr-o fiabilitate suficientă.
Evident, pentru a asigura funcționarea neîntreruptă a centralei hidroelectrice, este necesar să se mențină capul în limitele specificate. Prin urmare, apa furnizată turbinelor este concentrată preliminar în rezervor de supratensiune... Această abordare este relevantă pentru centralele electrice construite pe râuri cu un flux natural de mase de apă care nu se schimbă pe tot parcursul anului. Pentru rezervoarele fluviale cu un debit instabil, este necesar să se ridice un baraj cu formarea de limite clare ale rezervorului, care este însoțit de o creștere a nivelului apei.
Este asigurată funcționarea fără probleme a HPP non-stop dispozitiv de control și monitorizare stații .
Echipamentele suplimentare sunt, de asemenea, importante - stație de transformare și tablou de comutare.
Funcționarea în siguranță a centralei depinde de munca bine coordonată a tuturor sistemelor și dispozitivelor. Datorită complexității operațiunilor de lucru inițiate și a reglementărilor tehnologice, responsabilitatea managerială aparat și personal de întreținere pentru funcționarea fără probleme a întregii instalații.
- câștig rapid de putere după pornirea stației;
- cresc posibilitățile de reproducere industrială pesti.
Dezavantajele hidrocentralei se refera la:
- riscurile de accidente în structurile hidraulice ridicate în zone montane cu seismicitate ridicată;
- probleme de mediu tipice rezervoarelor mari asociate cu pierderi periodice de apă (scăderea lanțurilor alimentare, poluarea rezervorului, epuizarea fitomasei, dispariția locurilor de cuibărire a migrației păsări, eliminarea nevertebratelor);
- inundarea zonelor de câmpie fertile cu pierderea oportunităților de a beneficia de exploatarea lor.
Perspectivele utilizării centralelor hidroelectrice:
Astăzi, hidroenergia este o zonă foarte promițătoare pentru dezvoltarea sectorului energetic al statelor. Spre deosebire de energia nucleară, energia hidroelectrică este preferabilă, deoarece prezintă mai puține riscuri de accidente și vătămări pentru toate viețuitoarele. Multe țări occidentale închid proiectele nucleare în favoarea unor tehnologii mai sigure și mai curate pentru a obține energie ieftină.
Cu toate acestea, dezvoltarea hidroenergiei este împiedicată de o serie de factori:
a) necesitatea extinderii producției de turbine hidraulice;
b) lipsa finanțării proiectelor hidroenergetice;
c) îndepărtarea centralelor hidroelectrice de la megalopoluri și zone dens populate, care afectează eficiența transferului de resurse energetice.
Impulsul pentru dezvoltarea energiei hidroelectrice poate fi îmbunătățirea tehnologiilor pentru acumularea și transmiterea energiei electrice către mari distanţă.
Cele mai mari (mari) centrale hidroelectrice din lume:
| № | Nume | O tara | Râu | Anul de pornire / finalizare (modernizare) | Putere (MW) | Producția anuală, miliardekWh | Zona rezervorului (km²) |
| 1 | Trei Chei | China | Yangtze | 2003/2007/2012 | 22 500 | 98,1 | 632 |
| 2 | Baihetan (în construcție) | China | Yangtze | 2021(?) | 16 000* | 60,24 | ? |
| 3 | Itaipy | Brazilia / Paraguay |
Parana | 1984/1991/2003 | 14 000 | 98,6 ] | 1 350 |
| 4 | Silodu | China | Yangtze | 2014 | 13 860 | 55,2 | 108 |
| 5 | Belo Monti (în construcție) |
Brazilia | Shingu | 2016/2019(?) | 11 233* | 39,5 | 448 |
| 6 | Gyry | Venezuela | Caroni | 1978/1986 | 10 235 | 53,41 | 4 250 |
| 7 | Udunde (în construcție) |
China | Yangtze | 2018/2020(?) | 10 200* | ? | ? |
| 8 | Tucurui | Brazilia | Tocantins | 1984/2007 | 8 370 | 41,43 | 3 014 |
| 9 | Tasang (construcția oprită) |
Myanmar | Salween | ??? | 7 110* | 35,45 | 870 |
| 10 | Marele Coulee | Statele Unite ale Americii | Columbia | 1942/1980/1985 | 6 809 | 20 | 324 |
| 11 | Hidas (în construcție) |
Etiopia | Nilul albastru | 2018/2022(?) | 6 450* | 16,15 | 1 562 |
| 12 | Xiangjiaba | China | Yangtze | 2012/2014 | 6 448 | 30,8 | 95,6 |
| 13 | Longtan | China | Hongshuihe | 2007/2009 | 6 426 | 18,7 | ? |
| 14 | Sayano-Shushenskaya | Rusia | Yenisei | 1985/1989 | 6 400 | 24 | 621 |
| 15 | Tarbela (etapele 4 și 5 în construcție) | Pakistan | Indus | 1976/2018/2023 | 4 888
/ 6 298** |
13 | 250 |
| 16 | Krasnoyarsk | Rusia | Yenisei | 1967/1971 | 6 000 | 20,4 | 2 000 |
| 17 | Nightjadu | China | Mekong | 2012/2014 | 5 850 | 23,9 | 320 |
| 18 | Robert-Bourassa | Canada (Quebec) |
La Grande | 1979/1981 | 5 616 | 26,5 | 2 835 |
| 19 | Churchill Falls | Canada (Newfoundland și Labrador) |
Churchill | 1971/1974 | 5 428 | 35 | 6 988 |
| 20 | Jinping II | China | Yalongjiang | 2012/2014 | 4 800 | ? | ? |
| 21 | Bratsk | Rusia | Angara | 1961/1966 | 4 530 | 22,6 | 5 426 |
| 22 | Diamer-Bhasa (în construcție) |
Pakistan | Indus | 2023(?) | 4 500* | 19,03 | 112 |
| 23 | Dasu (în construcție) |
Pakistan | Indus | 2023(?) | 4 320* | ? | ? |
| 24 | Lasiva | China | Galben el | 2010 | 4 200 | 10,23 | ? |
| 25 | Xiaowan | China | Mekong | 2010 | 4 200 | 19 | 190 |
| 26 | Yasireta | Argentina / Paraguay |
Parana | 1998/2011 | 3 850 | 20,09 | 1 695 |
| 27 | Ust-Ilimsk | Rusia | Angara | 1980 | 3 840 | 21,7 | 1 833 |
| 28 | Girau | Brazilia | Madeira | 2013/2016 | 3 750 | 19,2 | 258 |
| 29 | Jinping-I | China | Yalongjiang | 2014 | 3 600 | 16-18 | ? |
| 30 | Rogun (în construcție) |
Tadjikistan | Vakhsh | 2018/2024(?) | 3 600* | 13,8 | ? |
| 31 | Myitsone (construcția oprită) |
Myanmar | Irrawaddy | ??? | 3 600* | 16,63 | 766 |
| 32 | Santo António | Brazilia | Madeira | 2012/2016 | 3 568,3 | 21,3 | 421 |
| 33 | Ilya-Solteira | Brazilia | Parana | 1974 | 3 444 | 17,9 | 1 195 |
| 34 | Ertan | China | Yalongjiang | 1999 | 3 300 | 17 | 101 |
| 35 | Pubugou | China | Daduhe | 2009/2010 | 3 300 | 14,6 | ? |
| 36 | Macagua | Venezuela | Caroni | 1961/1996/2015 | 3 245 | 15,2 | 47,4 |
| 37 | Shingo | Brazilia | San Francisco | 1994/1997 | 3 162 | 18,7 | 60 |
| 38 | Nurek | Tadjikistan | Vakhsh | 1979/1988 | 3 015 | 13,2 | 98 |
| 39 | Gopitan | China | Woo | 2009/2011 | 3 000 | 9,67 | 94,3 |
| 40 | Guanyinyan | China | Yangtze | 2014/2016 | 3 000 | ? | ? |
| 41 | Lianghekou (în construcție) |
China | Yalongjiang | 2021/2023(?) | 3 000* | ? | ? |
| 42 | Boguchanskaya | Rusia | Angara | 2012/2014 | 2 997 | 17,6 | 2 326 |
| 43 | Barajul Bennett | Canada (British Columbia) |
Mazăre | 1968/2012 | 2 917 | 13,1 | 1 761 |
| 44 | Mika | Canada (British Columbia) |
Columbia | 1973/2015 | 2 805 | 7,2 | 430 |
| 45 | La Grande-4 | Canada (Quebec) |
La Grande | 1986 | 2 779 | ? | 765 |
| 46 | Voljskia | Rusia | Volga | 1961/2025 | 2 744,5 | 10,43 | 3 117 |
| 47 | Gezhouba | China | Yangtze | 1988 | 2 715 | 17,01 | ? |
| 48 | Barajul șefului Joseph | Statele Unite ale Americii | Columbia | 1958/1973/1979 | 2 620 | 12,5 | 34 |
| 49 | Daganshan | China | Daduhe | 2015/2016 | 2 600 | 11,43 | ? |
| 50 | Chanheba | China | Daduhe | 2016/2017 | 2 600 | 8,34 | ? |
| 51 | Daniel Johnson | Canada (Quebec) |
Manicouagan | 1970/1989 | 2 592 | ? | 1 942 |
| 52 | lor. Robert Moses | Statele Unite ale Americii | Niagara | 1961 | 2 525 | ? | – |
| 53 | Zhigulevskaya | Rusia | Volga | 1957/2018 | 2 488 | 11,7 | 6 450 |
| 54 | Revelstock | Canada (British Columbia) |
Columbia | 1984/2011 | 2 480 | ? | 115 |
| 55 | Paulo Afonso IV | Brazilia | San Francisco | 1979/1983 | 2 462 | ? | – |
| 56 | Ituango (în construcție) |
Columbia | Cauca | 2018(?) | 2 456* | 9,2 | 38 |
| 57 | lor. Manuel Torres
/ Chikoasen |
Mexic | Grihalva (Canionul Sumidero) |
1980/2005 | 2 430 | ? | ? |
| 58 | La Grande-3 | Canada (Quebec) |
La Grande | 1984 | 2 418 | ? | 2 420 |
| 59 | Barajul Ataturk | Curcan | Eufrat | 1993 | 2 400 | 8,9 | 817 |
| 60 | Teri (în construcție) |
India | Bhagirathi | 2006/2018 | 2 400 | 6,53 | 52 |
| 61 | Jinanqiao | China | Yangtze | 2010 | 2 400 | ? | ? |
| 62 | Shonla | Vietnam | da | 2010/2012 | 2 400 | 10,25 | 440 |
| 63 | Bakun | Malaezia | Balui | 2011 | 2 400 | ? | 695 |
| 64 | Liyuan | China | Yangtze | 2014/2015 | 2 400 | ? | 14,7 |
| 65 | Guandy | China | Yalongjiang | 2012/2013 | 2 400 | ? | ? |
| 66 | Tokoma (în construcție) |
Venezuela | Caroni | 2016/2018(?) | 2 320* | 12,1 | 87 |
| 67 | Karun-3 | Iran | Karun | 2005 | 2 280 | 4,17 | 48 |
| 68 | Iron Gate-I | România / Serbia |
Dunărea | 1970/2013 | 2 254,8 | 11,3 | 104 |
| 69 | Maerdang (în construcție) |
China | Galben el | 2016/2018(?) | 2 200* | ? | ? |
| 70 | Barajul John Day | Statele Unite ale Americii | Columbia | 1971 | 2 160 | 8,41 | ? |
| 71 | Karuachi | Venezuela | Caroni | 2006 | 2 160 | 12,95 | 238 |
| 72 | Ludila | China | Yangtze | 2014 | 2 160 | ? | ? |
| 73 | La Grande-2-A | Canada (Quebec) |
La Grande | 1992 | 2 106 | ? | 2 835 |
| 74 | Aswan | Egipt | Nil | 1970 | 2 100 | 11 | 5 250 |
| 75 | Itumbiara | Brazilia | Paranaiba | 1980 | 2 082 | ? | 778 |
| 76 | Barajul Hoover | Statele Unite ale Americii | Colorado | 1939/1961 | 2 080 | 4 | 639 |
| 77 | Kakhora-Bassa | Mozambic | Zambezi | 1975/1977 | 2 075 | ? | 2 039 |
| 78 | Lauca (în construcție) |
Angola | Kwanzaa | 2018(?) | 2 069,5* | 8,64 | 188 |
| 79 | Bureyskaya | Rusia | Bureya | 2003/2009 | 2 010 | 5,07 | 740 |
| 80 | Lijiaxia | China | Galben el | 1997/2000 | 2 000 | ? | 383 |
| 81 | Karun-1 | Iran | Karun | 1976/1995/2006 | 2 000 | ? | 54,8 |
| 82 | Karun-2 | Iran | Karun | 2002/2007 | 2 000 | 3,7 | 7,49 |
| 83 | Ahai | China | Yangtze | 2012/2014 | 2 000 | 8,89 | 23,4 |
| 84 | Gottwand (în construcție) |
Iran | Karun | 2012/2018(?) | 2 000* | 4,5 | 96,5 |
| 85 | Subansiri (în construcție) |
India | Subansiri | 2016/2018(?) | 2 000* | 7,42 | 33,5 |
| 86 | Shuangjiangkou (în construcție) |
China | Daduhe | 2018(?) | 2 000* | 8,34 | ? |
Notă:
* - este indicată capacitatea de proiectare,
** - puterea este indicată după finalizare.
Cele mai mari centrale hidroelectrice din Rusia:
Începând cu 2017, Rusia are 15 centrale hidroelectrice în funcțiune de peste 1000 MW și mai mult de o sută de centrale hidroelectrice de capacitate mai mică.
| Nume | Putere, GW |
Media anuală putere, miliarde kWh |
Râu |
| HPP Sayano-Shushenskaya | 6,40 | 23,50 | r. Enisei, Sayanogorsk |
| Krasnoyarsk HPP | 6,00 | 20,40 | r. Yenisei, Divnogorsk |
| Centrala hidroelectrică din Bratsk | 4,52 | 22,60 | r. Angara, Bratsk |
| Ust-Ilimskaya HPP | 3,84 | 21,70 | r. Angara, Ust-Ilimsk |
| HPP Boguchanskaya | 3,00 | 17,60 | r. Angara, Kodinsk |
| Volzhskaya HPP | 2,66 | 11,63 | r. Volga, Volgograd și Volzhsky (barajul hidroelectric este situat între orașe) |
| Zhigulevskaya HPP | 2,46 | 10,34 | r. Volga, Zhigulevsk |
| Bureyskaya HPP | 2,01 | 7,10 | r. Bureya, poz. Talakan |
| HPC Cheboksary | 1,40 (0,8)* | 3,50 (2,2)* | r. Volga, Novocheboksarsk |
| Centrala hidroelectrică Saratov | 1,40 | 5,7 | r. Volga, Balakovo |
| HPE Zeyskaya | 1,33 | 4,91 | r. Zeya, Zeya |
| HPI Nizhnekamsk | 1,25 (0,45)* | 2,67 (1,8)* | r. Kama, Naberezhnye Chelny |
| Zagorskaya PSP | 1,20 | 1,95 | r. Kunya, poz. Bogorodskoe |
| HPP Votkinskaya | 1,04 | 2,28 | r. Kama, Ceaikovski |
| HPP Chirkeyskaya | 1,00 | 1,74 | r. Sulak, p. Dubki |
Notă:
* - este indicată capacitatea (efectivă) de proiectare / producția medie anuală.
Notă: © Foto //www.pexels.com, //pixabay.com
INTRODUCERE
Astăzi există diferite tipuri de producere a energiei electrice, acestea diferă prin utilizarea diferitelor tipuri de materii prime. Există surse regenerabile de energie și cele neregenerabile. Acest eseu va analiza un tip de producere a energiei electrice la o centrală hidroelectrică, care utilizează o sursă de energie regenerabilă ca materie primă.
CONCEPTUL GENERAL AL \u200b\u200bHPP
Centrală hidroelectrică (HPP) o centrală electrică care folosește energia unui flux de apă ca sursă de energie. Centralele hidroelectrice sunt de obicei construite pe râuri prin construirea de baraje și rezervoare.
Pentru producția eficientă de energie electrică la centralele hidroelectrice, sunt necesari doi factori principali: aprovizionarea cu apă garantată pe tot parcursul anului și posibil pantele mari ale râului, tipurile de relief de tip canion favorizează construcția hidraulică.
Dezavantaje ale centralelor hidroelectrice:
inundarea terenurilor arabile;
construcția se realizează acolo unde există rezerve mari de energie a apei;
pe râurile montane, acestea sunt periculoase datorită seismicității ridicate a regiunilor;
emisiile reduse și nereglementate de apă din rezervoare timp de 1015 zile (până la absența lor), duc la restructurarea ecosistemelor unice inundabile de-a lungul întregului albiu, ca rezultat, poluarea râului, reducerea lanțurilor alimentare, o scădere a numărului de pești, eliminarea animalelor acvatice nevertebrate, o creștere a agresivității componentelor moscuri (mușchi) din cauza malnutriției în stadiile larvelor, dispariția locurilor de cuibărit pentru multe specii de păsări migratoare, umiditate insuficientă în solul inundabil, succesiuni negative de plante (epuizarea fitomasei), o reducere a fluxului de nutrienți în oceane.
PRINCIPIUL DE FUNCȚIONARE AL HPP
Principiul de funcționare al unei centrale hidroelectrice este destul de simplu. Lanțul structurilor hidraulice asigură presiunea necesară a apei furnizate lamelor turbinei hidraulice, care acționează generatoarele care generează electricitate (Figura 1).
Figura 1 Schema unei centrale hidroelectrice de platină
Presiunea necesară a apei se formează prin construcția unui baraj și ca rezultat al concentrației râului într-un anumit loc sau prin derivarea debitului natural al apei. În unele cazuri, pentru a obține presiunea necesară a apei, atât barajul, cât și derivarea sunt utilizate împreună. Toate echipamentele electrice sunt amplasate direct în clădirea centralei hidroelectrice. În funcție de scop, are propria sa diviziune specifică. În camera mașinilor există unități hidraulice care convertesc direct energia fluxului de apă în energie electrică. Există, de asemenea, tot felul de echipamente suplimentare, dispozitive de control și monitorizare pentru funcționarea centralei hidroelectrice, a unei stații de transformare, a tablourilor și multe altele.
Stațiile hidroelectrice sunt împărțite în funcție de puterea generată:
cele puternice generează de la 25 MW și peste;
mediu până la 25 MW;
centrale hidroelectrice mici de până la 5 MW.
Puterea unei centrale hidroelectrice depinde de presiunea și debitul apei, precum și de eficiența turbinelor și generatoarelor utilizate. Datorită faptului că, conform legilor naturale, nivelul apei se schimbă constant, în funcție de anotimp, și, de asemenea, din mai multe motive, este obișnuit să se ia puterea ciclică ca expresie a puterii unei stații hidroelectrice. De exemplu, se face distincția între ciclurile anuale, lunare, săptămânale sau zilnice ale unei centrale hidroelectrice.
Centralele hidroelectrice sunt, de asemenea, împărțite în funcție de utilizarea maximă a presiunii apei:
presiune ridicată peste 60 m;
presiune medie de la 25 m;
presiune scăzută de la 3 la 25 m.
În funcție de presiunea apei, în centralele hidroelectrice sunt utilizate diferite tipuri de turbine. Pentru turbine de înaltă presiune, cupe și turbine radial-axiale cu camere spirale metalice. Turbinele Kaplan și radial-axiale sunt instalate la centralele hidroelectrice de presiune medie, pe turbine Kaplan de joasă presiune în camere de beton armat. Principiul de funcționare a tuturor tipurilor de turbine este similar; apa sub presiune (presiunea apei) intră în palele turbinei, care încep să se rotească. Energia mecanică este astfel transferată către un hidrogenerator, care generează electricitate. Turbinele diferă în unele caracteristici tehnice, precum și camere din oțel sau beton armat și sunt proiectate pentru diferite presiuni ale apei.
Centralele hidroelectrice sunt, de asemenea, împărțite în funcție de principiul utilizării resurselor naturale și, în consecință, de concentrația rezultată a apei. Următoarele centrale hidroelectrice pot fi distinse aici:
centrale hidroelectrice cu canal și baraj;
hidrocentrale pentru baraje;
centrale hidroelectrice derivate;
Centrale electrice de stocare cu pompă.
Centrele hidroelectrice de curgere și de baraj sunt cele mai frecvente tipuri de centrale hidroelectrice. Presiunea apei din ele este creată prin instalarea unui baraj care blochează complet râul sau ridică nivelul apei din acesta la nivelul necesar. Astfel de centrale hidroelectrice sunt construite pe râurile joase de apă înaltă, precum și pe râurile montane, în locurile în care albia râului este mai îngustă, comprimată
HPP-urile de baraj sunt construite la presiuni mai mari de apă. În acest caz, râul este complet blocat de baraj, iar clădirea centralei hidroelectrice în sine este situată în spatele barajului, în partea sa inferioară. În acest caz, apa este furnizată turbinelor prin tuneluri speciale de presiune, și nu direct, ca în centralele hidroelectrice de râu.
Centralele hidroelectrice de derivare sunt construite în acele locuri în care panta râului este mare. Concentrația necesară de apă în acest tip de hidrocentrală este creată prin derivare. Apa este evacuată din albia râului prin sisteme speciale de drenaj. Acestea din urmă sunt îndreptate, iar panta lor este mult mai mică decât panta medie a râului. Ca urmare, apa este alimentată direct la clădirea centralei hidroelectrice. HPP derivate pot fi alt fel nepresiune sau cu derivare a presiunii. În cazul unei derivații de presiune, conducta de apă este așezată cu o pantă longitudinală mare. Într-un alt caz, la începutul devierii, se creează un baraj mai înalt pe râu și se creează un rezervor. Această schemă se mai numește derivare mixtă, deoarece ambele metode sunt utilizate pentru a crea concentrația de apă necesară.
Centralele de stocare cu pompă (centrale de stocare cu pompă) sunt capabile să acumuleze energia electrică generată și să o pună în funcțiune în perioadele de vârf. Principiul de funcționare al acestor centrale este următorul: în anumite perioade (nu sarcina maximă), unitățile PSPP funcționează ca pompe din surse externe de energie și pompează apă în bazinele superioare special echipate. Când apare nevoia, apa din ele intră în conducta de presiune și antrenează turbinele.
Stațiile hidroelectrice, în funcție de scopul lor, pot include, de asemenea, structuri suplimentare, cum ar fi încuietori sau ascensoare pentru nave care facilitează navigația în rezervor, pasaje pentru pești, structuri de admisie a apei utilizate pentru irigații și multe altele.
Valoarea unei centrale hidroelectrice este că folosește resurse naturale regenerabile pentru a genera electricitate. Datorită faptului că nu este nevoie de combustibil suplimentar pentru centralele hidroelectrice, costul final al energiei electrice generate este semnificativ mai mic decât atunci când se utilizează alte tipuri de centrale.
hidroelectrică centrală energetică baraj run-of-river
Ce este o centrală hidroelectrică?
Centralele hidroelectrice sunt surse de energie extrem de eficiente. Folosesc resurse regenerabile - energia mecanică a căderii apei. Suportul necesar apei pentru aceasta este creat de baraje care sunt ridicate pe râuri și canale. Instalațiile hidraulice permit reducerea transportului și economisirea combustibilului mineral (se consumă aproximativ 0,4 tone de cărbune la 1 kWh). Sunt destul de ușor de operat și au un coeficient foarte mare acțiune utilă (peste 80%). Costul principal al acestui tip de instalații este de 5-6 ori mai mic decât cel al centralelor termice și necesită mult mai puțin personal de întreținere.
Centralele hidraulice sunt reprezentate de centrale hidroelectrice (HPP), centrale de stocare cu pompă (PSPP) și centrale cu maree (TPP). Amplasarea lor depinde în mare măsură de condițiile naturale, de exemplu, de natura și regimul râului. În zonele muntoase, de obicei sunt ridicate centrale hidroelectrice de înaltă presiune, pe râurile joase există instalații cu o presiune mai mică, dar cu un debit de apă mai mare. Hidroconstrucția în câmpii este mai dificilă din cauza predominanței fundațiilor moi sub baraje și a necesității unor rezervoare mari pentru a regla debitul. Construcția centralelor hidroelectrice pe câmpii provoacă inundații în teritoriile adiacente, ceea ce provoacă pagube materiale semnificative.
O centrală hidroelectrică constă dintr-un lanț secvențial de structuri hidraulice care asigură concentrația necesară a debitului de apă și crearea de presiune și echipamente electrice care transformă energia apei care se deplasează sub presiunea apei în energie mecanică de rotație, care, la rândul său, este transformată în energie electrică.
Presiunea centralei hidroelectrice este creată de concentrația căderii râului în zona utilizată de baraj, sau de derivare, sau de baraj și derivare împreună. Principalele echipamente electrice ale centralei hidroelectrice se află în clădirea centralei hidroelectrice: în camera de turbină a centralei - unități hidraulice, echipamente auxiliare, dispozitive de control și monitorizare automate; în postul de control central - o consolă de dispecer sau un operator auto al unei centrale hidroelectrice. Stația de transformare step-up este amplasată atât în \u200b\u200binteriorul clădirii centralei hidroelectrice, cât și în clădiri separate sau în zone deschise. Comutatoarele sunt adesea amplasate într-o zonă deschisă. Clădirea HPP poate fi împărțită în secțiuni cu una sau mai multe unități și echipamente auxiliare, separate de părțile adiacente ale clădirii. Un loc de asamblare pentru asamblarea și repararea diverselor echipamente și pentru operațiuni auxiliare pentru întreținerea centralei hidroelectrice este creat la sau în interiorul clădirii centralei hidroelectrice.
Prin capacitatea instalată (în MW), HPP se disting puternic (peste 250), mediu (până la 25) și mic (până la 5). Puterea centralei hidroelectrice depinde de capul Нб (diferența dintre nivelurile căilor navigabile în amonte și aval), debitul de apă Q (m3 / sec) utilizat în turbine și eficiența unității hidroelectrice hg. Din mai multe motive (datorită, de exemplu, modificărilor sezoniere ale nivelului apei din rezervoare, variabilității sarcinii sistemului de alimentare, reparării unităților hidraulice sau a structurilor hidraulice etc.), presiunea și debitul apei se schimbă constant și, în plus, debitul se modifică la reglarea puterii centralei. Distingeți între ciclurile anuale, săptămânale și zilnice ale modului de funcționare HPP.
Conform capului maxim utilizat, centralele hidroelectrice sunt împărțite în centrale hidroelectrice de înaltă presiune (peste 60 m), de presiune medie (de la 25 la 60 m) și de joasă presiune (de la 3 la 25 m). Pe râurile plate, capetele depășesc rar 100 m, în condiții montane, prin intermediul unui baraj, este posibil să se creeze capete de până la 300 m și mai mult, și cu ajutorul derivării - până la 1500 m. Clasificarea capului corespunde aproximativ tipurilor de echipamente electrice utilizate: la centralele hidroelectrice de înaltă presiune, cupă și radiale turbine axiale cu camere spirale metalice; pe turbine cu presiune medie - rotative și radiale-axiale cu camere spiralate din beton armat și metalice, pe turbine cu lamă rotativă cu presiune redusă în camere spiralate din beton armat, uneori turbine orizontale în capsule sau în camere deschise. Subdiviziunea centralelor hidroelectrice în funcție de presiunea utilizată este aproximativă, condiționată.
Conform schemei de utilizare a resurselor de apă și de concentrare a presiunii, centralele hidroelectrice sunt de obicei împărțite în canale, aproape de baraj, deviere cu deviere de presiune și fără presiune, amestecare, stocare pompată și maree. În centralele hidroelectrice de râu și aproape de baraj, presiunea apei este creată de un baraj care blochează râul și ridică nivelul apei din bazinul superior. În acest caz, unele inundații ale văii râului sunt inevitabile. În cazul construcției a două baraje pe aceeași secțiune a râului, zona inundată este redusă. Pe râurile plate, cea mai mare zonă de inundații admisă din punct de vedere economic limitează înălțimea barajului. Centralele hidroelectrice de tip baraj și baraj sunt construite atât pe râuri plate de apă înaltă, cât și pe râuri de munte, în văi înguste comprimate.
Structura centralei hidroelectrice de râu, pe lângă baraj, include clădirea centralei hidroelectrice și structurile de deversare. Compoziția structurilor hidraulice depinde de cap și de capacitatea instalată. La centrala hidroelectrică de râu, clădirea cu unitățile hidraulice situate în ea servește ca o extensie a barajului și împreună cu aceasta creează un front de presiune. În același timp, pe de o parte, sursa este adiacentă clădirii centralei hidroelectrice și, pe de altă parte, în aval. Camerele spirale de alimentare ale turbinelor hidraulice cu secțiunile lor de admisie sunt așezate sub nivelul apei, în timp ce secțiunile de ieșire ale conductelor de aspirație sunt scufundate sub nivelul apei de coadă.
În conformitate cu scopul complexului hidroelectric, acesta poate include încuietori de navigație sau un lift pentru nave, structuri de trecere a peștilor, instalații de admisie a apei pentru irigații și alimentare cu apă. În centralele hidroelectrice de râu, uneori singura structură care permite trecerea apei este construirea centralei hidroelectrice. În aceste cazuri, apa utilă trece secvențial prin secțiunea de intrare cu grile de reținere a resturilor, o cameră spirală, o turbină hidraulică, o conductă de aspirație, iar deversarea inundației râului este evacuată prin conducte speciale de apă între camerele de turbină adiacente. HPP-urile râului se caracterizează prin capete de până la 30-40 m; Cele mai simple HPP de tip râu includ și HPP-urile rurale (hidroelectrice) construite anterior cu capacitate mică. Pe râurile plate mari, canalul principal este blocat de un baraj de pământ, la care este adiacent un baraj de deversare din beton și se construiește o centrală hidroelectrică. Această dispunere este tipică pentru multe centrale hidroelectrice menajere pe râuri plate mari. Volzhskaya HPP Cel de-al 22-lea Congres al PCUS - cel mai mare dintre stațiile de tip canal.
Cele mai puternice centrale hidroelectrice au fost construite pe Volga, Kama, Angara, Yenisei, Ob și Irtysh. O cascadă de centrale hidroelectrice este un grup de centrale hidroelectrice situate în trepte de-a lungul fluxului unui curent de apă, pentru a-și utiliza în mod constant energia. Instalațiile într-o cascadă sunt de obicei legate printr-un regim comun, în care rezervoarele etapelor superioare au un efect de reglementare asupra rezervoarelor etapelor inferioare. Pe baza centralelor hidroelectrice din regiunile de est se formează complexe industriale specializate în industrii cu consum intensiv de energie.
Cele mai eficiente resurse din punct de vedere al indicatorilor tehnici și economici sunt concentrate în Siberia. Un exemplu în acest sens este cascada Angara-Jenisei, care include cele mai mari centrale hidroelectrice din țară: Sayano-Shushenskaya (6,4 milioane kW), Krasnoyarsk (6 milioane kW), Bratsk (4,6 milioane kW), Ust-Ilimskaya (4,3 milioane kW). Centrala termică Boguchanovskaya (4 milioane kW) este în construcție. Capacitatea totală a cascadei este în prezent de peste 20 de milioane de kW.
La construirea centralelor hidroelectrice, scopul este de obicei generarea de energie electrică, îmbunătățirea condițiilor de navigație pe râu și irigarea terenurilor. Centralele hidroelectrice au de obicei rezervoare care permit stocarea apei și reglarea consumului acesteia și, în consecință, a capacității de funcționare a stației, astfel încât să ofere cel mai favorabil regim pentru sistemul electric în ansamblu.
Procesul de reglementare este după cum urmează. Într-o perioadă de timp în care sarcina sistemului electric este redusă (sau fluxul natural de apă în râu este mare), centrala hidroelectrică consumă apă într-o cantitate mai mică decât fluxul natural. În acest caz, apa se acumulează în rezervor, iar capacitatea de lucru a stației este relativ mică. Într-o altă perioadă de timp, când sarcina sistemului este mare (sau fluxul de apă este scăzut), centrala hidroelectrică consumă apă într-o cantitate care depășește fluxul natural. Aceasta consumă apă acumulată în rezervor, iar capacitatea de lucru a stației crește la maxim. În funcție de volumul rezervorului, perioada de reglare sau timpul necesar pentru umplerea și funcționarea rezervorului poate fi o zi, o săptămână, câteva luni sau mai mult. În acest timp, hidrocentrala poate consuma o cantitate strict definită de apă, determinată de fluxul natural.
Atunci când centralele hidroelectrice lucrează împreună cu centralele termice și nucleare, sarcina sistemului electric este distribuită între ele, astfel încât, la un debit de apă dat în perioada examinată, să fie asigurată cererea de energie electrică cu un consum minim de combustibil (sau un cost minim de combustibil) în sistem. Experiența în exploatarea sistemelor de energie arată că este recomandabil să se utilizeze centrale hidroelectrice în condiții de vârf în cea mai mare parte a anului. Aceasta înseamnă că capacitatea de funcționare a centralei hidroelectrice trebuie să varieze în limite largi în timpul zilei - de la minim în timpul orelor în care încărcarea sistemului electric este scăzută până la maximă în orele cu cea mai mare sarcină a sistemului. Cu această utilizare a centralelor hidroelectrice, sarcina centralelor termice este nivelată și funcționarea lor devine mai economică.
În perioadele de inundații, când fluxul natural de apă în râu este mare, este recomandabil să folosiți hidrocentrale non-stop cu o capacitate de funcționare apropiată de maximă și astfel să reduceți scurgerea de apă inactivă prin dig. Cel mai avantajos regim al unei centrale hidroelectrice depinde de mulți factori și trebuie determinat printr-un calcul adecvat.
Funcționarea centralelor hidroelectrice se caracterizează prin porniri și opriri frecvente ale unităților, o schimbare rapidă a puterii de funcționare de la zero la nominală. Turbinele hidraulice sunt inerent adaptate la această stare. Pentru hidrogeneratori, acest mod este, de asemenea, acceptabil, deoarece, spre deosebire de generatoarele de turbine cu abur, lungimea axială a hidrogeneratorului este relativ mică și deformările de temperatură ale tijelor de înfășurare apar mai puțin. Procesul de pornire a unității hidraulice și de câștig de energie este complet automatizat și durează doar câteva minute.
Durata de utilizare a capacității instalate a centralelor hidroelectrice este de obicei mai mică decât cea a centralelor termice. Este de 1500-3000 h pentru stațiile de vârf și până la 5000-6000 h pentru stațiile de bază.
Costul unitar al unei centrale hidroelectrice (RUB / MW) este mai mare decât costul unitar al unei centrale termice cu aceeași capacitate datorită unui volum mai mare de lucrări de construcție. Timpul de construcție al unei centrale hidroelectrice este, de asemenea, mai lung decât timpul de construcție al unei centrale termice. Cu toate acestea, costul energiei electrice generate de centralele hidroelectrice este semnificativ mai mic decât costul energiei din centralele termice, deoarece costul combustibilului nu este inclus în costurile de exploatare.
Este recomandabil să construiți centrale hidroelectrice pe râuri de munte și de jumătate. Pe râurile de câmpie, construcția lor poate duce la inundarea unor zone întinse de pajiști și terenuri arabile, păduri, o scădere a stocurilor de pești și alte consecințe.
Centralele hidroelectrice sau centralele hidroelectrice utilizează energia potențială a apei fluviale și sunt astăzi un mijloc obișnuit de a genera electricitate din surse regenerabile.
Centralele hidroelectrice furnizează mai mult de 16% din energia electrică mondială (99% în Norvegia, 58% în Canada, 55% în Elveția, 45% în Suedia, 7% în SUA, 6% în Australia) din peste 1.060 GW de capacitate instalată. Jumătate din această capacitate se află în cinci țări: China (212 GW), Brazilia (82,2 GW), SUA (79 GW), Canada (76,4 GW) și Rusia (46 GW). În afară de aceste patru țări cu abundență relativă (Norvegia, Canada, Elveția și Suedia), hidroenergia este de obicei aplicată la sarcină maximă, deoarece o centrală hidroelectrică poate fi ușor oprită și pornită. Acest lucru înseamnă, de asemenea, că este complementul perfect al sistemului de rețea și este utilizat cel mai eficient în Danemarca.
Centralele hidroelectrice folosesc energia căderii apei pentru a genera electricitate. Turbina transformă forța cinetică a H2O care cade în forță mecanică. Generatorul apoi transformă puterea mecanică de la turbină în electricitate.
Hidroenergia din lume
Hidroenergia folosește suprafețe mari și nu este principala opțiune pentru viitor în țările dezvoltate, deoarece majoritatea amplasamentelor mari din aceste țări cu potențial de dezvoltare a energiei hidroelectrice sunt fie exploatate, fie indisponibile din alte motive, cum ar fi considerente de mediu. Se preconizează că hidroenergia va crește în principal în China și America Latină până în 2030. China a comandat în ultimii ani centrale hidroelectrice în valoare de 26 miliarde dolari, producând 22,5 GW. Energia hidroenergetică a jucat un rol în China, deplasând peste 1,2 milioane de oameni din amplasamentele barajelor.
Principalul avantaj al sistemelor hidraulice este capacitatea lor de a face față sarcinilor de vârf sezoniere (precum și zilnice). În practică, utilizarea energiei apei stocate este uneori complicată de cerințele pentru irigații, care pot apărea în antifază cu sarcinile maxime.
Lansarea pe râu a sistemelor hidraulice este de obicei mult mai ieftină decât construcția barajului și are aplicații potențial mai largi. Micele centrale hidroenergetice sub 10 MW reprezintă aproximativ 10% din potențialul lumii și majoritatea operează din râu.
Există trei tipuri de centrale hidroelectrice: centrale hidroelectrice, stații de pompare, centrale cu pompare.
Principiul de funcționare al unei centrale hidroelectrice
Principiul de funcționare al unei centrale hidroelectrice este atunci când energia apei este transformată în energie mecanică prin turbine hidraulice. Generatorul transformă această energie mecanică din apă în electricitate.
Generatorul se bazează pe principiile lui Faraday: atunci când un magnet trece dincolo de un conductor, se generează electricitate. În generator, electromagnetii sunt creați prin rularea curentului continuu. Acestea creează câmpuri polare și sunt instalate în jurul perimetrului rotorului. Rotorul este atașat la un arbore care acționează turbinele la o viteză fixă. Când rotorul se rotește, provoacă o schimbare a polului în conductorul montat în stator. La rândul său, acest lucru, conform legii lui Faraday, generează electricitate la terminalele generatorului.
Compoziția centralei hidroelectrice
Dimensiunile centralelor hidroelectrice variază de la „microhidrocentrale” care alimentează mai multe case până la baraje gigantice care furnizează energie electrică a milioane de oameni.
Majoritatea centralelor hidroelectrice convenționale au patru componente principale:
Hidroelectricitatea a atins apogeul la mijlocul secolului al XX-lea, dar ideea utilizării H2O pentru a genera electricitate se întoarce cu mii de ani în urmă. Cu mai bine de 2000 de ani în urmă, grecii foloseau o roată de apă pentru a măcina grâul în făină. Aceste roți străvechi sunt ca turbine astăzi, prin care curge apa.
Centralele hidroelectrice sunt cea mai mare sursă de energie regenerabilă din lume.
Se încarcă ...