HP: működési elv, séma, felszerelés, teljesítmény

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

Szinte mindenki elképzeli a vízerőművek célját, de csak kevesen értik igazán a vízerőművek működési elvét. Az emberek számára az a fő rejtély, hogy ez az egész hatalmas gát hogyan termel elektromos energiát üzemanyag nélkül. Beszéljünk erről.

Mi az a vízerőmű?

A vízierőmű egy összetett komplexum, amely különféle szerkezetekből és speciális berendezésekből áll. Vízierőművek épülnek a folyókra, ahol állandó vízáramlás tölti fel a gátat és a tározót. A vízerőmű építése során létrejött hasonló szerkezetek (gátak) szükségesek az állandó vízáramlás koncentrálásához, amelyet a vízerőművek speciális berendezései segítségével elektromos energiává alakítanak át.

Ne feledje, hogy az építési hely megválasztása fontos szerepet játszik a HPP hatékonysága szempontjából. Két feltétel szükséges: garantált kimeríthetetlen vízellátás és a folyó magas lejtése.

HPP működési elve

Egy vízi erőmű működése meglehetősen egyszerű. Felépített hidraulikus építményekstabil víznyomást biztosítanak, amely belép a turbina lapátjaiba. A nyomás mozgásba hozza a turbinát, ennek hatására forgatja a generátorokat. Ez utóbbiak villamos energiát termelnek, amelyet azután nagyfeszültségű távvezetékeken keresztül juttatnak el a fogyasztóhoz.

Egy ilyen szerkezet fő nehézsége az állandó víznyomás biztosítása, amit egy gát építésével érnek el. Ennek köszönhetően nagy mennyiségű víz koncentrálódik egy helyen. Egyes esetekben a víz természetes áramlását, néha pedig gátat és elterelést (természetes áramlás) együtt használnak.

Magában az épületben egy vízierőmű berendezése található, melynek fő feladata a vízmozgás mechanikai energiájának elektromos energiává alakítása. Ez a feladat a generátorhoz van rendelve. Az állomás, az elosztóberendezések és a transzformátorállomások működésének vezérlésére további berendezéseket is alkalmaznak.

Az alábbi képen a HPP sematikus diagramja látható.

Amint látja, a víz áramlása megforgatja a generátor turbináját, amely energiát termel, átadja azt a transzformátornak átalakításra, majd az elektromos vezetékeken keresztül a szállítóhoz kerül.

Tápellátás

Különböző vízerőművek vannak, amelyek a megtermelt teljesítmény szerint oszthatók:

1. Nagyon erős – több mint 25 MW.
2. Közepes – 25 MW-ig.
3. Kicsi – akár 5 MW-os termeléssel.

Egy vízi erőmű teljesítménye elsősorban a víz áramlásától és magának a generátornak a hatásfokától függ, amelyet használnak. De még a legtöbbet isegy hatékony berendezés gyenge víznyomás mellett nem lesz képes nagy mennyiségű villamos energiát előállítani. Érdemes azt is figyelembe venni, hogy a vízerőmű teljesítménye nem állandó. Természetes okok miatt a gát vízszintje emelkedhet vagy csökkenhet. Mindez hatással van a megtermelt villamos energia mennyiségére.

A gát szerepe

A vízerőművek legösszetettebb, legnagyobb és általában fő eleme a gát. Lehetetlen megérteni, mi az a vízerőmű, ha nem ismerjük a gát működésének lényegét. Hatalmas hidak, amelyek megtartják a víz áramlását. A kialakítástól függően eltérőek lehetnek: vannak gravitációs, íves és egyéb szerkezetek, de céljuk mindig ugyanaz - nagy mennyiségű víz megtartása. A gátnak köszönhetően stabil és erőteljes vízáramlást lehet koncentrálni, egy generátort forgató turbina lapátjaihoz irányítva. Ez viszont elektromos energiát termel.

Technológia

Mint már tudjuk, a vízerőmű működési elve a lehulló víz mechanikai energiájának felhasználásán alapul, amit később egy turbina és egy generátor segítségével elektromos energiává alakítanak át. Maguk a turbinák akár a gátba, akár annak közelébe telepíthetők. Egyes esetekben olyan csővezetéket használnak, amelyen a gát szintje alatti víz nagy nyomás alatt halad át.

Bármely vízerőműnek számos teljesítményjelzője van: vízáramlás és hidrosztatikus magasság. Az utolsó mutatót a kezdő- és végpont magasságkülönbsége határozza meg.a víz szabadesése. Az állomásterv létrehozásakor a teljes terv ezen mutatók valamelyikén alapul.

A villamosenergia-termelés ma ismert technológiái lehetővé teszik a nagy hatásfok elérését a mechanikai energia elektromos energiává alakításakor. Néha többszöröse a hőerőművekének. Ilyen magas hatásfokot a vízerőműben használt berendezéseknek köszönhetünk. Megbízható és viszonylag könnyen használható. Ezenkívül az üzemanyag hiánya és a nagy mennyiségű hőenergia felszabadulása miatt az ilyen berendezések élettartama meglehetősen hosszú. Itt rendkívül ritkák a meghibásodások. Úgy gondolják, hogy a generátorkészletek és szerkezetek minimális élettartama általában körülbelül 50 év. Bár valójában a múlt század harmincas éveiben épült vízerőművek még ma is elég sikeresen működnek.

Oroszországi vízerőművek

Ma körülbelül 100 vízerőmű működik Oroszországban. Természetesen ezek kapacitása eltérő, és többségük 10 MW-ig beépített teljesítményű állomás. Vannak olyan állomások is, mint a Pirogovskaya vagy az Akulovskaya, amelyeket 1937-ben helyeztek üzembe, és teljesítményük mindössze 0,28 MW.

A legnagyobb a Sayano-Shushenskaya és a Krasznojarszki Erőmű 6400, illetve 6000 MW teljesítménnyel. Következő állomások:

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

Az ilyen erőművek hatalmas száma ellenére mindössze 47 700 MW-ot termelnek, ami az Oroszországban megtermelt teljes energiamennyiség 20%-ának felel meg.

Zárásként

Most már megértette a vízerőművek működési elvét, amelyek a vízáramlás mechanikai energiáját elektromos energiává alakítják. Az energiaszerzés meglehetősen egyszerű ötlete ellenére a berendezések és az új technológiák komplexuma bonyolulttá teszi az ilyen szerkezeteket. Az atomerőművekhez képest azonban tényleg primitívek.