Как работает гидроэлектростанция? Это понятно даже детям! Действительно ли гидроэлектростанции являются экологически чистыми? Как называется гэс
Казалось бы, гидроэлектростанция - идеальное инженерное сооружение.
Кроме того, что они дают электроэнергию не выбрасывая угарного газа и не оставляя после себя радиоактивных отходов, есть еще много преимуществ.
В результате постройки ГЭС создаются водохранилища, в которых успешно можно разводить рыбу. На берегу этих искусственных водоемов высаживаются деревья, образуя парки для отдыха людей.
Иногда кажется что создав ГЭС человек наконец научился использовать в своих целях окружающую среду, не разрушая её.
Правительства всех стран активно финансируют строительство новых гидроэлектростанций, демонстрируя свое стремление к экологическому прогрессу.
Но используют ли данные электростанции "возобновляемые ресурсы планеты", как их принято называть. Ведь круговорот воды в природе не останавливаются и реки продолжают наполнятся водой.
Есть некоторые аспекты, которые руководства стран не любят придавать гласности. А именно, как влияют на природу огромные платины, строящиеся для работы электростанций. Ведь для того, чтобы ГЭС начала давать электроэнергию необходимо накапливать воду в искусственных водохранилищах, а затем сбрасывать её через гидротурбины.
Так ли безвредны эти платины для природы на самом деле?
Так, например, в Бразилии уникальный тропический лес Шингу оказался на грани вымирания после начала строительства там платины электростанции на местной реке.
В апреле 2014 года в Малазии проходила энергетическая неделя, на которой обсуждался проект строительства плотин на реке Барам на острове Барнео. Строительство патин должно осуществляться в рамках программы "коридора возобновляемой энергетики". Электроэнергия, получаемая от ГЭС будет использована как для своих нужд, так для экспорта.
Многие участники скептически отнеслись к такой инициативе, указывая на то, что строительство приведет к глобальным изменениям экосистемы. По мнению некоторых ученых термин "возобновляемые ресурсы" здесь не применим, поскольку такие масштабные вмешательства в природу могут привести к вымиранию некоторых видов животных и растений.
По мнению критиков, нельзя трогать русла таких крупных рек как Барам и Шингу, лучше строить гидроэлектростанции на менее крупных реках, тогда последствия будут не настолько разрушительными. Электроэнергия полученная на этих ГЭС должна быть использована для питания прилегающих регионов, а не идти на экспорт.
Люди очень давно научились использовать энергию воды для того, чтобы вращать рабочие колеса мельниц, станков, пилорам. Но постепенно доля гидроэнергии в общем количестве энергии, используемой человеком, уменьшилась. Это связано с ограниченной возможностью передачи энергии воды на большие расстояния. С появлением электрической турбины, приводимой в движение водой, у гидроэнергетики появились новые перспективы.
Гидроэлектростанция представляет собой комплекс различных сооружений и оборудования, использование которых позволяет преобразовывать энергию воды в электроэнергию. Гидротехнические сооружения обеспечивают необходимую концентрацию потока воды, а дальнейшие процессы производятся при помощи соответствующего оборудования.
Гидроэлектростанции возводятся на реках, сооружая плотины и водохранилища. Большое значение для эффективности работы станции имеет выбор места. Необходимо наличие двух факторов: гарантированная обеспеченность водой в течение всего года и как можно больший уклон реки. Гидроэлектростанции разделяются на плотинные (необходимый уровень реки обеспечивается за счёт строительства плотины) и деривационные (производится отвод воды из речного русла к месту с большой разностью уровней).
Отличаться может и расположение сооружений станции. Например, здание станции может входить в состав водонапорных сооружений (так называемые русловые станции) или располагаться за плотиной (приплотинные станции).
Определение гидроэлектростанции
Гидроэлектростанция (ГЭС) - электростанция, в качестве источника энергии использующая энергию водного потока. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища.
Для эффективного производства электроэнергии на ГЭС необходимы два основных фактора: гарантированная обеспеченность водой круглый год и возможно большие уклоны реки, благоприятствуют гидростроительству каньонообразные виды рельефа.
Технологии
Работа гидроэлектростанций основана на использовании кинетической энергии падающей воды. Для преобразования этой энергии применяются турбина и генератор. Сначала эти устройства вырабатывают механическую энергию, а затем уже электроэнергию. Турбины и генераторы могут устанавливаться непосредственно в дамбе или возле неё. В некоторых случаях используется трубопровод, посредством которого вода, находящаяся под давлением, подводится ниже уровня дамбы или к водозаборному узлу ГЭС.
Индикаторами мощности гидроэлектростанций являются две переменные: расход воды, который измеряется в кубических метрах и гидростатический напор. Последний показатель представляет собой разность высот между начальной и конечной точкой падения воды. Проект станции может основываться на каком-то одном из этих показателей или на обоих.
Современные технологии производства гидроэлектроэнергии позволяют получать довольно высокий КПД. Иногда он в два раза превышает аналогичные показатели обычных теплоэлектростанций. Во многом такая эффективность обеспечивается особенностями оборудования гидроэлектростанций. Оно очень надёжно, да и пользоваться им просто.
Кроме того, всё используемое оборудование обладает ещё одним важным преимуществом. Это длительный срок службы, что объясняется отсутствием теплоты в процессе производства. И действительно часто менять оборудование не нужно, поломки случаются крайне редко. Минимальный срок службы электростанций – около пятидесяти лет. А на просторах бывшего Советского Союза успешно функционируют станции, построенные в двадцатых или тридцатых годах прошлого века. Управление гидроэлектростанциями осуществляется через центральный узел, и вследствие этого в большинстве случаев там работает небольшой персонал.
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
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:
- Очень мощные - с выработкой более 25 МВт.
- Средние - с выработкой до 25 МВт.
- Малые - с выработкой до 5 МВт.
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:
- Братская (4500 МВт).
- Усть-Илимская ГЭС (3840).
- Бочуганская (2997 МВт).
- Волжская (2660 МВт).
- Жигулевская (2450 МВт).
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 воды в электрическую. Несмотря на достаточно простую идею получения энергии, комплекс оборудования и новые технологии делают подобные сооружения сложными. Впрочем, по сравнению с они действительно являются примитивными.
Зейская ГЭС — одна из крупнейших в России и вторая по мощности на Дальнем Востоке. Она находится в Амурской области, у города Зея и играет особую роль в дальневосточной энергосистеме.
Зейская ГЭС в Амурской области открыла историю большой гидроэнергетики на Дальнем Востоке 35 лет назад. Она построена в условиях сурового климата, оригинальна по конструкции и уникальна по техническому решению.
«Дорожка» водосброса:
В здании ГЭС установлено 6 гидроагрегатов, общая мощность которых составляет 1 330 МВт, среднегодовая выработка 4 910 миллионов киловатт часов. На Дальнем Востоке по мощности Зейскую ГЭС с недавних пор превосходит только Бурейская, о которой тоже скоро будет рассказ.
Зейская ГЭС имеет ряд уникальных особенностей. Плотина гидроэлектростанции имеет высоту почти 116 метров. Изюминкой станции является ее турбины. Зейская ГЭС первая в России с диагональными гидротурбинами. Такие турбины конструктивно сложнее, но зато могут эффективно работать при больших колебаниях напора воды.
Еще одна забавная особенность — целая колония сусликов живет на территории Зейской ГЭС:
Это такие некрупные грызуны семейства беличьих. Они известны своей привычкой при опасности вставать «столбиком» и издавать характерные свистящие звуки. (Фото Bob Cuthill):
Затворы — устройства, позволяющие регулировать пропуск воды через плотину:
Вид с гребня плотины:
С крана, находящегося на гребне, можно оценить перепад уровня воды, созданный плотиной:
Машинный зал:
Шахта гидрогенератора:
И вот мы попадаем в спиральную камеру , в начало начал — место, где вода движется на турбину и раскручивает ее. Даже представить сложно масштабы происходящего здесь процесса, во время работы генератора
Водовод Зейской ГЭС:
Это место, где можно увидеть ротор. Людям во время работы генератора находиться внутри запрещено, но если очень хочется, то ненадолго можно. Скорость вращения этой махины 136.4 оборота в минуту:
Но самое интересное — это внутренние пространства плотины. За счет того, что плотина массивная, внутри нее очень много пустого пространства. На нижних этажах достаточно сыро, стоит небольшой туман и пахнет, как в метрострое:
Этажи», которых насчитывается целых 6!
Цепь от старой набережной, разрушенной в 2007 году мощнейшим паводком:
Зейская ГЭС со включенной праздничной подсветкой:
Скульптура Зея, установленная здесь в 1981 году. Стрелы символизируют энергию, которую дает покоренная человеком своенравная горная река Зея:
Трансформаторы:
Виды моей родной Амурской области вокруг плотины:
Это была небольшая экскурсия на Зейскую ГЭС.
Бурейская ГЭС — это самая большая ГЭС на Дальнем Востоке и одна из самых современных электростанций в России. Познакомимся с ней поближе.
Бурейская ГЭС расположена в Амурской области на реке Бурея, что на языке эвенков означает «большая река ». Река берет свое начало в горах на высоте 1700 м в стыке хребтов Эзоп и Дуссе-Алинь.
Бетонная гравитационная плотина высотой 140 метров является самой высокой в нашей стране плотиной подобного типа:
Имея установленную мощность 2010 МВт, Бурейская ГЭС входит в десятку крупнейших гидроэлектростанций России. Водосброс ГЭС сконструирован таким образом, что потоки воды сталкиваются друг с другом и взаимно гасят свою энергию:
Вид с гребня плотины:
Водоводы:
140 метров:
Кран на гребне плотины:
Вид на ГЭС с левого берега:
Строительство береговых укреплений:
Внутри: красивый и просторный холл:
Машинный зал:
Мощность одного такого гидроагрегата составляет 335 МВт. Это много. Например, мощность всей ГЭС составляет 455 МВт:
Спиральная камера:
Пульт управления:
Одно из самых интересных и красивых мест на самой большой — это КРУЭ 500. Расшифровывается как «комплектное распределительное устройство с элегазовой изоляцией на 500 кВ». Неспециалистом это мало что говорит:
Интересно, что если вдохнуть в себя элегаз, то голос станет низким, превратится в рык (действие, противоположное действию гелия):
Тоннели внутри плотины:
