Miten vesivoimalaitos toimii? Jopa lapset ymmärtävät tämän! Ovatko vesivoimalat todella ympäristöystävällisiä? Mikä on vesivoimalan nimi

Vaikuttaa siltä, ​​​​että vesivoimalaitos on ihanteellinen suunnittelurakenne.

Sen lisäksi, että ne tuottavat sähköä ilman hiilimonoksidipäästöjä tai jättämättä jälkeensä radioaktiivista jätettä, niillä on monia muita etuja.

Vesivoimaloiden rakentamisen seurauksena syntyy altaita, joissa voidaan onnistuneesti kasvattaa kaloja. Näiden keinotekoisten tekoaltaiden rannoille istutetaan puita, jotka muodostavat puistoja, joissa ihmiset voivat rentoutua.

Joskus näyttää siltä, ​​että luomalla vesivoimalan ihmiset ovat vihdoin oppineet käyttämään ympäristöä omiin tarkoituksiinsa tuhoamatta sitä.

Hallitukset ympäri maailmaa rahoittavat aktiivisesti uusien vesivoimaloiden rakentamista, mikä osoittaa sitoutumisensa ympäristön edistämiseen.

Mutta käyttävätkö nämä voimalaitokset "planeetan uusiutuvia luonnonvaroja", kuten niitä yleisesti kutsutaan? Luonnossa veden kiertokulku ei pysähdy ja joet täyttyvät edelleen vedellä.

On joitakin näkökohtia, joita maiden johtajat eivät halua tuoda julkisuuteen. Nimittäin kuinka voimaloiden toimintaa varten rakennetut valtavat platinaesiintymät vaikuttavat luontoon. Loppujen lopuksi, jotta vesivoimalaitos voisi alkaa tuottaa sähköä, on välttämätöntä kerätä vettä keinotekoisiin altaisiin ja sitten vapauttaa sese hydrauliturbiinien kautta.

Ovatko nämä platinat todella niin vaarattomia luonnolle?

Esimerkiksi Brasiliassa ainutlaatuinen Xingun trooppinen metsä oli sukupuuton partaalla, kun siellä aloitettiin platinavoimalan rakentaminen paikalliselle joelle.


Huhtikuussa 2014 Malesiassa pidettiin energiaviikko, jonka aikana keskusteltiin Barneon saarella sijaitsevan Baram-joen patojen rakentamisesta. Patiinien rakentaminen tulisi toteuttaa "Uusiutuvan energian käytävä" -ohjelman puitteissa. Vesivoimalaitokselta saatu sähkö käytetään sekä omiin tarpeisiin että vientiin.

Monet osallistujat suhtautuivat skeptisesti tällaiseen aloitteeseen ja huomauttivat, että rakentaminen johtaisi globaaleihin muutoksiin ekosysteemissä. Joidenkin tutkijoiden mukaan termi "uusiutuvat luonnonvarat" ei sovellu tähän, koska tällaiset laajamittaiset interventiot luontoon voivat johtaa joidenkin lajien sukupuuttoon.eläimet ja kasvit.

Kriitikoiden mukaan tällaisten suurten jokien, kuten Baram ja Xingu, uomaa ei pidä koskea, on parempi rakentaa vesivoimaloita pienempiin jokiin, silloin seuraukset eivät ole niin suuriatuhoisa. Näistä vesivoimalaitoksista saatavaa sähköä tulisi käyttää ympäröivien alueiden sähköntuotantoon, ei vientiin.

Ihmiset ovat jo pitkään oppineet käyttämään vesienergiaa myllyjen, työstökoneiden ja sahojen juoksupyörien pyörittämiseen. Mutta vähitellen vesivoiman osuus ihmisten käyttämästä energian kokonaismäärästä pieneni. Tämä johtuu rajallisesta kyvystä siirtää vesienergiaa pitkiä matkoja. Vesivoimalla toimivan sähköturbiinin myötä vesivoimalla on uusia näkymiä.

Vesivoimalaitos on erilaisten rakenteiden ja laitteiden kokonaisuus, jonka käyttö mahdollistaa vesienergian muuntamisen sähköksi. Hydrauliset rakenteet tarjoavat tarvittavan vesivirtauksen pitoisuuden, ja jatkoprosessit suoritetaan asianmukaisilla laitteilla.

Vesivoimaloita rakennetaan jokien päälle rakentamalla patoja ja altaita. Paikan valinnalla on suuri merkitys aseman tehokkuuden kannalta. Kaksi tekijää ovat välttämättömiä: taattu veden saanti ympäri vuoden ja joen suurin mahdollinen kaltevuus. Vesivoimalaitokset on jaettu patoon (vaativa joen taso varmistetaan padon rakentamisella) ja ohjaukseen (vesi ohjataan joen pohjasta paikkaan, jossa on suuri tasoero).

Myös asemarakenteiden sijainti voi vaihdella. Esimerkiksi asemarakennus voi olla osa vedenpainerakennetta (ns. run-of-river -asemat) tai sijaita padon takana (padonpuoleiset asemat).

Vesivoimalan määritelmä

Vesivoimalaitos (HPP) on voimalaitos, joka käyttää energianlähteenä veden virtauksen energiaa. Vesivoimalaitokset rakennetaan yleensä jokien varaan rakentamalla patoja ja altaita.

Vesivoimalaitoksen sähkön tehokkaaseen tuotantoon tarvitaan kaksi päätekijää: taattu veden saanti ympäri vuoden ja mahdollisesti suuret kanjonimaiset maastotyypit ovat edullisia hydrauliselle rakentamiselle.

Teknologiat

Vesivoimalaitosten toiminta perustuu putoavan veden liike-energian käyttöön. Tämän energian muuntamiseen käytetään turbiinia ja generaattoria. Ensin nämä laitteet tuottavat mekaanista energiaa ja sitten sähköä. Turbiinit ja generaattorit voidaan asentaa suoraan patoon tai sen lähelle. Joissakin tapauksissa käytetään putkistoa, jonka kautta painevesi syötetään padon tason alapuolelle tai vesivoimalaitoksen vedenottoyksikköön.

Vesivoimalaitosten tehon indikaattoreita ovat kaksi muuttujaa: veden virtaus, joka mitataan kuutiometreinä, ja hydrostaattinen korkeus. Viimeinen indikaattori on pudotuksen alku- ja loppupisteen välinen korkeusero. Laitoksen suunnittelu voi perustua yhteen tai molempiin näistä indikaattoreista.

Nykyaikaiset vesivoiman tuotantotekniikat mahdollistavat melko korkean hyötysuhteen. Joskus se on kaksi kertaa korkeampi kuin perinteisissä lämpövoimalaitoksissa. Tämä hyötysuhde varmistetaan monella tapaa vesivoimalaitosten laitteiden ominaisuuksilla. Se on erittäin luotettava ja helppokäyttöinen.

Lisäksi kaikilla käytetyillä laitteilla on toinen tärkeä etu. Sillä on pitkä käyttöikä, mikä johtuu lämmön puutteesta valmistusprosessin aikana. Ja todellakin, laitteita ei tarvitse vaihtaa usein, viat ovat erittäin harvinaisia. Voimalaitosten vähimmäiskäyttöikä on noin viisikymmentä vuotta. Ja entisen Neuvostoliiton laajoilla alueilla viime vuosisadan 20-30-luvulla rakennetut asemat toimivat menestyksekkäästi. Vesivoimaloita ohjataan keskuskeskuksen kautta, ja siksi niissä on useimmiten pieni henkilökunta.

Melkein kaikki ymmärtävät vesivoimaloiden tarkoituksen, mutta vain harvat ymmärtävät luotettavasti vesivoimaloiden toimintaperiaatteen. Ihmisille suurin mysteeri on, kuinka tämä koko valtava pato tuottaa sähköenergiaa ilman polttoainetta. Puhutaanpa tästä.

Mikä on vesivoimala?

Vesivoimalaitos on monimutkainen kokonaisuus, joka koostuu erilaisista rakenteista ja erikoislaitteista. Vesivoimalaitokset rakennetaan jokien varaan, joissa on jatkuva veden virtaus patojen ja altaiden täyttämiseksi. Tällaiset rakenteet (padot), jotka on luotu vesivoimalan rakentamisen aikana, ovat välttämättömiä jatkuvan vesivirran keskittämiseksi, joka muunnetaan sähköenergiaksi vesivoimaloiden erityisillä laitteilla.

On huomattava, että rakentamispaikan valinnalla on tärkeä rooli vesivoimalaitoksen hyötysuhteen kannalta. Kaksi ehtoa on täytettävä: taattu ehtymätön veden saanti ja korkea kulma

Vesivoimalan toimintaperiaate

Vesivoimalan toiminta on melko yksinkertaista. Rakennetut hydrauliset rakenteet tarjoavat vakaan vedenpaineen, joka virtaa turbiinin siipille. Paine käyttää turbiinia, jolloin se pyörittää generaattoreita. Jälkimmäiset tuottavat sähköä, joka sitten toimitetaan kuluttajalle suurjännitesiirtolinjojen kautta.

Tällaisen rakenteen suurin vaikeus on jatkuvan vedenpaineen varmistaminen, joka saavutetaan rakentamalla pato. Sen ansiosta suuri määrä vettä keskittyy yhteen paikkaan. Joissakin tapauksissa käytetään luonnollista veden virtausta, ja joskus patoa ja ohjausta (luonnollinen virtaus) käytetään yhdessä.

Itse rakennuksessa on vesivoimaloiden laitteistoja, joiden päätehtävänä on muuttaa veden liikkeen mekaaninen energia sähköenergiaksi. Tämä tehtävä on määritetty generaattorille. Lisälaitteita käytetään myös aseman, jakelulaitteiden ja muuntajaasemien toiminnan ohjaamiseen.

Alla olevassa kuvassa on kaavio vesivoimalaitoksesta.

Kuten näette, vesivirta pyörittää generaattoriturbiinia, joka tuottaa energiaa, syöttää sen muuntajalle muuntamista varten, minkä jälkeen se kuljetetaan voimalinjoja pitkin toimittajalle.

Tehoa

Vesivoimaloita on erilaisia, jotka voidaan jakaa tuotetun tehon mukaan:

1. Erittäin tehokas - yli 25 MW:n sukupolvi.
2. Keskikokoinen - teholla jopa 25 MW.
3. Pieni - teholla jopa 5 MW.

Teknologiat

Kuten jo tiedämme, vesivoimalaitosten toimintaperiaate perustuu putoavan veden mekaanisen energian käyttöön, joka myöhemmin muunnetaan sähköenergiaksi turbiinin ja generaattorin avulla. Itse turbiinit voidaan asentaa joko patoon tai sen lähelle. Joissakin tapauksissa käytetään putkistoa, jonka läpi padon tason alapuolella oleva vesi kulkee korkean paineen alaisena.

Minkä tahansa vesivoimalaitoksen tehosta on useita indikaattoreita: veden virtaus ja hydrostaattinen paine. Jälkimmäinen indikaattori määräytyy veden vapaan pudotuksen alku- ja loppupisteiden välisen korkeuseron perusteella. Asemaprojektia luotaessa koko suunnittelu perustuu johonkin näistä indikaattoreista.

Nykyään tunnetut sähköntuotantotekniikat mahdollistavat korkean hyötysuhteen muuttaessa mekaanista energiaa sähköenergiaksi. Joskus se on useita kertoja korkeampi kuin vastaavat lämpövoimalaitosten indikaattorit. Tällainen korkea hyötysuhde saavutetaan vesivoimalaitoksen laitteiston ansiosta. Se on luotettava ja suhteellisen helppokäyttöinen. Lisäksi polttoaineen puutteen ja suuren lämpöenergian vapautumisen vuoksi tällaisten laitteiden käyttöikä on melko pitkä. Häiriöt ovat täällä erittäin harvinaisia. Yleisesti generaattorisarjojen ja rakenteiden vähimmäiskäyttöiän uskotaan olevan noin 50 vuotta. Vaikka itse asiassa vielä nykyäänkin viime vuosisadan 30-luvulla rakennetut vesivoimalat toimivat varsin menestyksekkäästi.

Venäjän vesivoimalat

Nykyään Venäjällä toimii noin 100 vesivoimalaitosta. Tietenkin niiden teho vaihtelee, ja suurin osa niistä on asemia, joiden asennettu kapasiteetti on jopa 10 MW. Siellä on myös Pirogovskaja tai Akulovskaja kaltaisia ​​asemia, jotka otettiin käyttöön jo vuonna 1937, ja niiden teho on vain 0,28 MW.

Suurimmat ovat Sayano-Shushenskaya ja Krasnojarskin vesivoimalaitokset, joiden teho on 6 400 ja 6 000 MW. Niitä seuraavat asemat:

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

Huolimatta tällaisten asemien valtavasta määrästä ne tuottavat vain 47 700 MW, mikä vastaa 20 prosenttia kaikesta Venäjällä tuotetun energian kokonaismäärästä.

Lopulta

Nyt ymmärrät vesivoimalaitosten toimintaperiaatteen, jotka muuttavat mekaanisen veden sähkövedeksi. Huolimatta melko yksinkertaisesta ideasta tuottaa energiaa, monimutkainen laitteisto ja uudet tekniikat tekevät tällaisista rakenteista monimutkaisia. Kuitenkin heihin verrattuna ne ovat todella alkeellisia.

Zeyan vesivoimala - yksi Venäjän suurimmistaja Kaukoidän toiseksi tehokkain. Se sijaitsee Amurin alueella lähellä Zeyan kaupunkia ja sillä on erityinen rooli Kaukoidän energiajärjestelmässä.

Zeyan vesivoimala Amurin alueella avasi suuren vesivoiman historian Kaukoidässä 35 vuotta sitten. Se rakennettiin ankaraan ilmastoon, suunnittelultaan alkuperäinen ja teknisesti ainutlaatuinen.

Spillway "polku":

Vesivoimalaitosrakennukseen on asennettu 6 hydrauliyksikköä, joiden kokonaisteho on 1 330 MW ja keskimääräinen vuosituotanto 4 910 miljoonaa kilowattituntia. Kaukoidässä Zeyan vesivoimalan on viime aikoina ohittanut teholtaan vain Bureyskayan vesivoimala, josta myös keskustellaan pian.

Zeyan vesivoimalassa on useita ainutlaatuisia ominaisuuksia. Vesivoimalan pato on lähes 116 metriä korkea. Aseman kohokohta ovat sen turbiinit. Zeyan vesivoimala on ensimmäinen Venäjällä, jossa on diagonaaliset hydrauliturbiinit. Tällaiset turbiinit ovat rakenteellisesti monimutkaisempia, mutta ne voivat toimia tehokkaasti suurilla vedenpaineen vaihteluilla.

Toinen hauska piirre on, että Zeyan vesivoimalan alueella asuu kokonainen gopher-siirtokunta:

Nämä ovat oravaperheen pieniä jyrsijöitä. He ovat tunnettuja tavastaan ​​nousta seisomaan vaarassa ja antamaan tyypillisiä viheltäviä ääniä. (Kuva Bob Cuthill):

Portit ovat laitteita, joiden avulla voit säädellä veden virtausta padon läpi:

Näkymä padon harjalta:

Harjanteella sijaitsevasta nosturista voit arvioida padon synnyttämän vedenkorkeuden eron:

Konehuone:

Vesigeneraattorin akseli:

Ja niin löydämme itsemme sisäänspiraalikammio, alkuun - paikka, jossa vesi liikkuu kohti turbiinia ja pyörittää sitä. On vaikea edes kuvitella, kuinka laaja prosessi tapahtuu täällä generaattorin toiminnan aikana.

Zeyan vesivoimalan vesijohto:

Tässä näkyy roottori. Ihmiset eivät saa olla sisällä generaattorin ollessa käynnissä, mutta jos todella haluat, voit tehdä sen hetken.Tämän kolossin pyörimisnopeus on 136,4 kierrosta minuutissa:

Mutta mielenkiintoisin asia on padon sisäpuoli. Koska pato on massiivinen, sen sisällä on paljon tyhjää tilaa. Alemmat kerrokset ovat melko kosteita, on pientä sumua ja se haisee metrorakennukselta:

Floors”, joita on peräti 6!

Vanhan penkereen ketju, joka tuhoutui vuonna 2007 voimakkaassa tulvassa:

Zeyskaya HPP juhlavalaistus päällä:

Veistos Zeya, asennettu tänne vuonna 1981. Nuolet symboloivat energiaa, jonka antaa ihmisen valloittama oikukas vuoristojoki Zeya:

Muuntajat:

Näkymiä kotiseutuni Amurin alueelle padon ympäriltä:

Se oli lyhyt retki Zeyan vesivoimalaan.

Bureyskaya HPP on Kaukoidän suurin vesivoimalaitos ja yksi Venäjän nykyaikaisimmista voimalaitoksista. Tutustutaanpa häneen paremmin.

Bureyan vesivoimala sijaitsee Amurin alueella Bureyajoen varrella, joka Evenkin kielellä tarkoittaa "suuri joki". Joki on peräisin vuoristosta 1700 metrin korkeudessa Aesop- ja Dusse-Alin-harjanteiden risteyksestä.

140 metriä korkea betonipato on laatuaan maamme korkein:

Bureyskaya HPP on asennettuna tehollaan 2010 MW, ja se on yksi Venäjän kymmenestä suurimmasta vesivoimalaitoksesta. Vesivoimalan ylivuoto on suunniteltu siten, että vesivirtaukset törmäävät toisiinsa ja sammuttavat energiansa keskenään:

Näkymä padon harjalta:

Vesiputket:

140 metriä:

Nosturi padon harjalla:

Vesivoimalan näkymä vasemmalta rannalta:

Rannikkolinnoitusten rakentaminen:

Sisällä: kaunis ja tilava sali:

Konehuone:

Yhden tällaisen hydrauliyksikön teho on 335 MW. Se on paljon. Esimerkiksi kaiken voima Vesivoimalaitos on 455 MW:

Spiraalikammio:

Kaukosäädin:

Yksi mielenkiintoisimmista ja kauneimmista paikoista suurimmalla - tämä on KRUE 500. Se tarkoittaa "täydellinen kytkinlaitteisto kaasueristeellä 500 kV:lle". Maallikolle tämä ei kerro paljon:

Mielenkiintoista on, että jos hengität SF6-kaasua, äänesi muuttuu matalaksi ja muuttuu karjumiseksi (heliumin päinvastainen vaikutus):

Tunnelit padon sisällä: