HE: princip rada, shema, oprema, snaga

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Gotovo svi zamišljaju svrhu hidroelektrana, ali samo rijetki istinski razumiju princip rada hidroelektrana. Glavna misterija za ljude je kako cijela ova ogromna brana proizvodi električnu energiju bez ikakvog goriva. Razgovarajmo o tome.

Što je hidroelektrana?

Hidroelektrana je složen kompleks koji se sastoji od različitih struktura i posebne opreme. Hidroelektrane se grade na rijekama, gdje postoji stalan protok vode za punjenje brane i akumulacije. Slične građevine (brane) nastale tijekom izgradnje hidroelektrane potrebne su za koncentriranje stalnog protoka vode, koja se pomoću posebne opreme za hidroelektrane pretvara u električnu energiju.

Napominjemo da izbor mjesta za izgradnju igra važnu ulogu u smislu učinkovitosti HE. Potrebna su dva uvjeta: zajamčena neiscrpna zaliha vode i visok nagib rijeke.

Princip rada HE

Rad hidroelektrane je prilično jednostavan. Postavljene hidraulične konstrukcijeosiguravaju stabilan pritisak vode koja ulazi u lopatice turbine. Tlak pokreće turbinu, uslijed čega rotira generatore. Potonji proizvode električnu energiju, koja se potom isporučuje potrošaču preko visokonaponskih dalekovoda.

Glavna poteškoća takve strukture je osigurati stalan pritisak vode, što se postiže izgradnjom brane. Zahvaljujući njemu, velika količina vode je koncentrirana na jednom mjestu. U nekim slučajevima koristi se prirodni tok vode, a ponekad se brana i skretanje (prirodni tok) koriste zajedno.

U samoj zgradi nalazi se oprema za hidroelektranu, čija je glavna zadaća pretvaranje mehaničke energije kretanja vode u električnu energiju. Ovaj zadatak je dodijeljen generatoru. Dodatna oprema se također koristi za kontrolu rada stanice, razvodnih uređaja i transformatorskih stanica.

Slika ispod prikazuje shematski dijagram HE.

Kao što možete vidjeti, tok vode rotira turbinu generatora, koja stvara energiju, opskrbljuje je transformatorom za konverziju, nakon čega se transportira putem dalekovoda do dobavljača.

Snaga

Postoje različite hidroelektrane koje se mogu podijeliti prema proizvedenoj snazi:

1. Vrlo moćan - preko 25 MW.
2. Srednji – do 25 MW.
3. Mali - s proizvodnjom do 5 MW.

Snaga hidroelektrane ovisi prvenstveno o protoku vode i učinkovitosti samog generatora koji se na njoj koristi. Ali čak i najvišeučinkovita instalacija neće moći proizvesti velike količine električne energije uz slab pritisak vode. Također je vrijedno uzeti u obzir da snaga hidroelektrane nije konstantna. Zbog prirodnih uzroka, razina vode u brani može se povećati ili smanjiti. Sve to utječe na količinu proizvedene električne energije.

Uloga brane

Najsloženiji, najveći i općenito glavni element bilo koje hidroelektrane je brana. Nemoguće je razumjeti što je hidroelektrana bez razumijevanja suštine rada brane. Oni su ogromni mostovi koji drže protok vode. Ovisno o dizajnu, mogu se razlikovati: postoje gravitacijske, lučne i druge strukture, ali njihov je cilj uvijek isti - zadržati veliku količinu vode. Zahvaljujući brani moguće je koncentrirati stabilan i snažan tok vode, usmjeravajući ga na lopatice turbine koja rotira generator. On pak proizvodi električnu energiju.

Tehnologija

Kao što već znamo, princip rada hidroelektrane temelji se na korištenju mehaničke energije padajuće vode, koja se kasnije pretvara u električnu energiju uz pomoć turbine i generatora. Same turbine mogu se ugraditi ili u branu ili blizu nje. U nekim slučajevima koristi se cjevovod kroz koji voda ispod razine brane prolazi pod visokim pritiskom.

Postoji nekoliko indikatora snage svake hidroelektrane: protok vode i hidrostatska glava. Posljednji pokazatelj je određen visinskom razlikom između početne i krajnje točke.slobodnog pada vode. Prilikom izrade dizajna stanice, cijeli dizajn temelji se na jednom od ovih pokazatelja.

Današnje poznate tehnologije za proizvodnju električne energije omogućuju postizanje visoke učinkovitosti pri pretvaranju mehaničke energije u električnu. Ponekad je nekoliko puta veći od termoelektrana. Ovako visoka učinkovitost postiže se zahvaljujući opremi koja se koristi u hidroelektrani. Pouzdan je i relativno jednostavan za korištenje. Osim toga, zbog nedostatka goriva i oslobađanja velike količine toplinske energije, vijek trajanja takve opreme je prilično dug. Kvarovi su ovdje iznimno rijetki. Vjeruje se da je minimalni vijek trajanja generatorskih setova i konstrukcija općenito oko 50 godina. Iako zapravo i danas prilično uspješno funkcioniraju hidroelektrane izgrađene tridesetih godina prošlog stoljeća.

ruske hidroelektrane

Danas u Rusiji radi oko 100 hidroelektrana. Naravno, njihov kapacitet je različit, a većinom su to stanice instalirane snage do 10 MW. Postoje i stanice kao što su Pirogovskaya ili Akulovskaya, koje su puštene u rad 1937. godine, a njihov kapacitet je samo 0,28 MW.

Najveće su HE Sayano-Shushenskaya i Krasnoyarsk s kapacitetom od 6400, odnosno 6000 MW. Slijede stanice:

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

Unatoč ogromnom broju takvih postrojenja, one proizvode samo 47.700 MW, što je jednako 20% ukupne količine energije proizvedene u Rusiji.

Na kraju

Sada razumijete princip rada hidroelektrana, koje pretvaraju mehaničku energiju toka vode u električnu energiju. Unatoč prilično jednostavnoj ideji dobivanja energije, kompleks opreme i nove tehnologije čine takve strukture složenim. Međutim, u usporedbi s nuklearnim elektranama, one su stvarno primitivne.