Hur fungerar ett vattenkraftverk? Även barn förstår detta! Är vattenkraftverk verkligen miljövänliga? Vad heter vattenkraftstationen

Det verkar som att ett vattenkraftverk är en idealisk teknisk struktur.

Förutom att de ger el utan att släppa ut kolmonoxid eller lämna efter sig radioaktivt avfall, finns det många andra fördelar.

Som ett resultat av byggandet av vattenkraftverk skapas reservoarer där fisk framgångsrikt kan födas upp. Träd planteras på stranden av dessa konstgjorda reservoarer och bildar parker där människor kan koppla av.

Ibland verkar det som att människor genom att skapa ett vattenkraftverk äntligen har lärt sig att använda miljön för sina egna syften utan att förstöra den.

Regeringar runt om i världen finansierar aktivt byggandet av nya vattenkraftverk, vilket visar sitt engagemang för miljöframsteg.

Men använder dessa kraftverk "jordens förnybara resurser", som de vanligtvis kallas? När allt kommer omkring stannar inte vattnets kretslopp i naturen och floderna fortsätter att fyllas med vatten.

Det finns vissa aspekter som landsledare inte gillar att offentliggöra. Nämligen hur enorma platinafyndigheter byggda för att driva kraftverk påverkar naturen. När allt kommer omkring, för att ett vattenkraftverk ska börja producera el, är det nödvändigt att samla vatten i konstgjorda reservoarer och sedan släppa ut detdet genom hydrauliska turbiner.

Är dessa platina verkligen så ofarliga för naturen?

Till exempel, i Brasilien, var den unika tropiska skogen Xingu på väg att dö ut efter att byggandet av ett platinakraftverk började där vid en lokal flod.


I april 2014 hölls en energivecka i Malaysia, under vilken ett projekt för att bygga dammar vid Baramfloden på Barneo Island diskuterades. Byggandet av patinerna bör utföras inom ramen för programmet ”förnybar energikorridor”. Elen som erhålls från vattenkraftverket kommer att användas både för eget behov och för export.

Många deltagare var skeptiska till ett sådant initiativ och påpekade att byggandet skulle leda till globala förändringar i ekosystemet. Enligt vissa forskare är termen "förnybara resurser" inte tillämplig här, eftersom sådana storskaliga ingrepp i naturen kan leda till att vissa arter utrotasdjur och växter.

Enligt kritiker bör bäddarna i så stora floder som Baram och Xingu inte röras det är bättre att bygga vattenkraftverk på mindre floder, då blir konsekvenserna inte så storadestruktiv. Elen som erhålls från dessa vattenkraftverk bör användas för att driva de omgivande regionerna och inte exporteras.

Människor har länge lärt sig att använda vattenenergi för att rotera pumphjulen på kvarnar, verktygsmaskiner och sågverk. Men successivt minskade vattenkraftens andel av den totala mängden energi som används av människor. Detta beror på den begränsade förmågan att överföra vattenenergi över långa avstånd. Med tillkomsten av den elektriska turbinen som drivs av vatten har vattenkraften nya möjligheter.

Ett vattenkraftverk är ett komplex av olika strukturer och utrustning, vars användning gör det möjligt att omvandla vattenenergi till elektricitet. Hydrauliska strukturer ger den nödvändiga koncentrationen av vattenflödet, och ytterligare processer utförs med lämplig utrustning.

Vattenkraftverk byggs på floder genom att bygga dammar och reservoarer. Valet av plats har stor betydelse för stationens effektivitet. Två faktorer är nödvändiga: en garanterad vattenförsörjning under hela året och den största möjliga sluttningen av floden. Vattenkraftverk är uppdelade i damm (den erforderliga flodnivån säkerställs genom byggandet av en damm) och avledning (vatten avleds från flodbädden till en plats med stor nivåskillnad).

Placeringen av stationsstrukturer kan också skilja sig åt. Till exempel kan en stationsbyggnad vara en del av en vattentrycksstruktur (så kallade run-of-flod-stationer) eller placerad bakom en damm (damside-stationer).

Definition av vattenkraftverk

Vattenkraftverk (HPP) är ett kraftverk som använder energin från vattenflödet som energikälla. Vattenkraftverk byggs vanligtvis på floder genom att bygga dammar och reservoarer.

För effektiv produktion av el vid ett vattenkraftverk är två huvudfaktorer nödvändiga: en garanterad vattenförsörjning året runt och eventuellt stora kanjonliknande terrängtyper är gynnsamma för hydraulisk konstruktion.

Teknologier

Driften av vattenkraftverk baseras på användningen av kinetisk energi från fallande vatten. En turbin och generator används för att omvandla denna energi. Först genererar dessa enheter mekanisk energi och sedan elektricitet. Turbiner och generatorer kan installeras direkt i eller nära dammen. I vissa fall används en rörledning genom vilken tryckvatten tillförs under dammens nivå eller till vattenintagsenheten i ett vattenkraftverk.

Indikatorer för kraften hos vattenkraftverk är två variabler: vattenflöde, som mäts i kubikmeter och hydrostatiskt tryck. Den sista indikatorn är skillnaden i höjd mellan start- och slutpunkten för vattenfallet. Anläggningens design kan baseras på en eller båda av dessa indikatorer.

Modern teknik för produktion av vattenkraft gör det möjligt att erhålla ganska hög effektivitet. Ibland är den dubbelt så hög som den för konventionella värmekraftverk. På många sätt säkerställs denna effektivitet av funktionerna i utrustningen i vattenkraftverk. Det är mycket pålitligt och lätt att använda.

Dessutom har all utrustning som används en annan viktig fördel. Den har en lång livslängd, vilket beror på bristen på värme under tillverkningsprocessen. Och faktiskt, det finns inget behov av att byta utrustning ofta; haverier är extremt sällsynta. Minsta livslängd för kraftverk är cirka femtio år. Och i de vidsträckta vidderna av det forna Sovjetunionen fungerar stationer som byggdes på tjugo- eller trettiotalet av förra seklet framgångsrikt. Vattenkraftverk styrs genom ett centralt nav och har som ett resultat i de flesta fall en liten personalstyrka.

Nästan alla förstår syftet med vattenkraftverk, men endast ett fåtal förstår tillförlitligt principen för drift av vattenkraftverk. Det största mysteriet för människor är hur hela den här enorma dammen genererar elektrisk energi utan bränsle. Låt oss prata om det här.

Vad är ett vattenkraftverk?

Ett vattenkraftverk är ett komplext komplex som består av olika strukturer och specialutrustning. Vattenkraftverk är byggda på floder där det finns ett konstant flöde av vatten för att fylla dammar och reservoarer. Sådana strukturer (dammar), skapade under byggandet av ett vattenkraftverk, är nödvändiga för att koncentrera ett konstant flöde av vatten, som omvandlas till elektrisk energi med hjälp av specialutrustning för vattenkraftverk.

Det bör noteras att valet av plats för byggande spelar en viktig roll när det gäller effektiviteten i ett vattenkraftverk. Två villkor måste föreligga: en garanterad outtömlig tillgång på vatten och en hög vinkel

Driftsprincip för vattenkraftverk

Driften av ett vattenkraftverk är ganska enkelt. De konstruerade hydrauliska strukturerna ger ett stabilt vattentryck som strömmar till turbinbladen. Trycket driver turbinen, vilket får den att snurra generatorerna. De senare genererar el, som sedan levereras till konsumenten via högspänningsledningar.

Den största svårigheten med en sådan struktur är att säkerställa konstant vattentryck, vilket uppnås genom att bygga en damm. Tack vare det koncentreras en stor volym vatten på ett ställe. I vissa fall används det naturliga flödet av vatten, och ibland används en damm och avledning (naturligt flöde) tillsammans.

Själva byggnaden innehåller utrustning för vattenkraftverk, vars huvuduppgift är att omvandla den mekaniska energin från vattenrörelser till elektrisk energi. Denna uppgift är tilldelad generatorn. Ytterligare utrustning används också för att styra driften av stationen, distributionsanordningar och transformatorstationer.

Bilden nedan visar ett schematiskt diagram över ett vattenkraftverk.

Som du kan se roterar vattenflödet generatorturbinen, som genererar energi, levererar den till en transformator för omvandling, varefter den transporteras längs kraftledningar till leverantören.

Kraft

Det finns olika vattenkraftverk, som kan delas in efter den genererade kraften:

1. Mycket kraftfull - med en generation på mer än 25 MW.
2. Medium - med effekt upp till 25 MW.
3. Liten - med effekt upp till 5 MW.

Teknologier

Som vi redan vet är driftprincipen för vattenkraftverk baserad på användningen av mekanisk energi från fallande vatten, som senare omvandlas till elektrisk energi med hjälp av en turbin och generator. Själva turbinerna kan installeras antingen i dammen eller nära den. I vissa fall används en rörledning genom vilken vatten under dammnivån passerar under högt tryck.

Det finns flera indikatorer på kraften hos ett vattenkraftverk: vattenflöde och hydrostatiskt tryck. Den senare indikatorn bestäms av skillnaden i höjd mellan start- och slutpunkterna för det fria fallet av vatten. När du skapar ett stationsprojekt baseras hela designen på en av dessa indikatorer.

De tekniker som idag är kända för produktion av el gör det möjligt att få hög effektivitet vid omvandling av mekanisk energi till elektrisk energi. Ibland är det flera gånger högre än liknande indikatorer för värmekraftverk. Så hög effektivitet uppnås tack vare den utrustning som används vid vattenkraftverket. Det är pålitligt och relativt lätt att använda. Dessutom, på grund av bristen på bränsle och frigörandet av en stor mängd termisk energi, är livslängden för sådan utrustning ganska lång. Sammanbrott är extremt sällsynt här. Man tror att den minsta livslängden för generatoraggregat och strukturer i allmänhet är cirka 50 år. Även om i själva verket även idag fungerar vattenkraftverk som byggdes på trettiotalet av förra seklet ganska framgångsrikt.

Vattenkraftverk i Ryssland

Idag finns cirka 100 vattenkraftverk i drift i Ryssland. Naturligtvis varierar deras effekt, och de flesta av dem är stationer med en installerad kapacitet på upp till 10 MW. Det finns också stationer som Pirogovskaya eller Akulovskaya, som togs i drift redan 1937, och deras effekt är bara 0,28 MW.

De största är Sayano-Shushenskaya och Krasnoyarsk vattenkraftverk med en kapacitet på 6 400 respektive 6 000 MW. De följs av stationer:

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

Trots det stora antalet sådana stationer producerar de bara 47 700 MW, vilket är lika med 20% av den totala volymen av all energi som produceras i Ryssland.

Till sist

Nu förstår du principen för drift av vattenkraftverk, som omvandlar mekaniskt vatten till elektriskt vatten. Trots den ganska enkla idén att generera energi, gör ett komplex av utrustning och ny teknik sådana strukturer komplexa. Men i jämförelse med dem är de verkligen primitiva.

Zeya vattenkraftverk - en av de största i Rysslandoch den näst mäktigaste i Fjärran Östern. Det ligger i Amur-regionen, nära staden Zeya och spelar en speciell roll i Fjärran Österns energisystem.

Vattenkraftverket Zeya i Amur-regionen öppnade historien om stor vattenkraft i Fjärran Östern för 35 år sedan. Den byggdes i ett hårt klimat, original i design och unik i teknisk lösning.

Spillway "path":

Det finns 6 hydrauliska enheter installerade i vattenkraftverksbyggnaden, vars totala kapacitet är 1 330 MW, den genomsnittliga årliga produktionen är 4 910 miljoner kilowattimmar. I Fjärran Östern har vattenkraftverket Zeya nyligen överträffats i kraft endast av vattenkraftverket Bureyskaya, som också kommer att diskuteras snart.

Vattenkraftverket Zeya har ett antal unika egenskaper. Vattenkraftsdammen är nästan 116 meter hög. Höjdpunkten på stationen är dess turbiner. Vattenkraftverket Zeya är det första i Ryssland med diagonala hydrauliska turbiner. Sådana turbiner är strukturellt mer komplexa, men kan fungera effektivt med stora fluktuationer i vattentrycket.

En annan rolig funktion är att en hel koloni av gophers bor på Zeyas vattenkraftverks territorium:

Dessa är små gnagare av ekorrfamiljen. De är kända för sin vana att stå upp i fara och göra karaktäristiska visslande ljud. (Foto av Bob Cuthill):

Portar är enheter som låter dig reglera flödet av vatten genom en damm:

Utsikt från dammens krön:

Från en kran placerad på åsen kan du uppskatta skillnaden i vattennivån som skapas av dammen:

Maskinrum:

Hydrogenerator axel:

Och så befinner vi oss ispiralkammare, till början - platsen där vattnet rör sig mot turbinen och snurrar den. Det är svårt att ens föreställa sig omfattningen av den process som äger rum här under generatordrift.

Vattenledning för Zeyas vattenkraftverk:

Det är här rotorn kan ses. Det är förbjudet för människor att vara inne medan generatorn är igång, men om du verkligen vill kan du göra det en kort stund.Rotationshastigheten för denna koloss är 136,4 varv per minut:

Men det mest intressanta är dammens inre. På grund av att dammen är massiv finns det mycket tomt utrymme inuti den. De nedre våningarna är ganska fuktiga, det är en liten dimma och det luktar tunnelbanebyggnad:

Våningar”, varav det finns hela 6 stycken!

Kedjan från den gamla banvallen, förstördes 2007 av en kraftig översvämning:

Zeyskaya HPP med festlig belysning påslagen:

Sculpture of Zeya, installerad här 1981. Pilarna symboliserar energin som ges av den nyckfulla bergsfloden Zeya, erövrad av människan:

Transformatorer:

Utsikt över min hembygds Amur-region runt dammen:

Det blev en kort utflykt till Zeyas vattenkraftverk.

Bureyskaya HPP är det största vattenkraftverket i Fjärran Östern och ett av de modernaste kraftverken i Ryssland. Låt oss lära känna henne bättre.

Bureyas vattenkraftverk ligger i Amur-regionen vid Bureyafloden, som på språket Evenki betyder "stor flod". Floden har sitt ursprung i bergen på en höjd av 1700 m vid korsningen mellan Aesop och Dusse-Alin åsar.

Gravitationsdammen i betong, 140 meter hög, är den högsta dammen i sitt slag i vårt land:

Med en installerad kapacitet på 2010 MW är Bureyskaya HPP ett av de tio största vattenkraftverken i Ryssland. Utloppet till ett vattenkraftverk är utformat på ett sådant sätt att vattenflöden kolliderar med varandra och ömsesidigt släcker deras energi:

Utsikt från dammens krön:

Vattenledningar:

140 meter:

Kran på dammens krön:

Vy över vattenkraftverket från vänster strand:

Byggande av kustbefästningar:

Inuti: en vacker och rymlig hall:

Maskinrum:

Effekten hos en sådan hydraulisk enhet är 335 MW. Det är mycket. Till exempel allas makt Vattenkraftverket är 455 MW:

Spiralkammare:

Fjärrkontroll:

En av de mest intressanta och vackra platserna på den största - det här är KRUE 500. Det står för "komplett ställverk med gasisolering för 500 kV". För en lekman säger detta inte så mycket:

Intressant nog, om du andas in SF6-gas kommer din röst att bli låg och förvandlas till ett dån (motsatt effekt av helium):

Tunnlar inne i dammen: