У нашій статті ми розглянемо, що таке гідроелектростанція, як вона працює, її переваги та недоліки, а також важливу роль у сучасному енергетичному секторі. Гідроелектростанції є одним з найефективніших і найбільш екологічно чистих способів виробництва електроенергії.
Що таке гідроелектростанція?
Гідроелектростанція – це електростанція, яка використовує енергію води для виробництва електроенергії. Принцип її роботи базується на перетворенні кінетичної енергії падаючої або течучої води в механічну, а потім у електричну енергію.
Принцип роботи та будова гідроелектростанції
Гідроелектростанції (ГЕС) є складними інженерними спорудами, які використовують енергію води для виробництва електроенергії. Основний принцип роботи ГЕС полягає в тому, щоб забезпечити необхідний напір води, яка надходить на лопаті гідротурбіни, що, у свою чергу, приводить в дію генератори, що виробляють електроенергію.
Створення необхідного тиску води
Тиск води утворюється за допомогою будівництва греблі, яка накопичує воду в водосховищі та спрямовує її потік до турбін. Цей процес може також включати деривацію – природне відведення води в певне русло або канал для підвищення її напору. В деяких випадках для досягнення необхідного напору води використовують комбінацію греблі та деривації, що дозволяє оптимізувати потужність гідроелектростанції.
Енергетичне обладнання
Всі ключові елементи енергетичного обладнання розташовуються безпосередньо у будівлі гідроелектростанції. В залежності від призначення, обладнання поділяється на декілька основних груп.
- Машинний зал: тут розміщені гідроагрегати – комплекси, які включають гідротурбіни та генератори. Вони перетворюють кінетичну енергію води в механічну, а потім у електричну енергію.
- Допоміжне обладнання: включає різноманітні пристрої для управління та контролю за роботою ГЕС, трансформаторні станції та розподільні пристрої. Ці компоненти забезпечують стабільну та безперебійну роботу всієї системи.
Гідроелектростанції також оснащені додатковим обладнанням, яке включає системи захисту, моніторингу та автоматичного регулювання. Це дозволяє ефективно управляти потоком води та знижувати ризики аварійних ситуацій.
Основні компоненти ГЕС
Основні компоненти ГЕС включають водосховище, греблю, водоприймач, турбіну, генератор, трансформатор та лінії електропередач.
Водосховище (резервуар)
Водосховище є основним компонентом ГЕС. Утворюється водосховище шляхом будівництва греблі на річці, що створює штучне водосховище. Водосховище зберігає воду та накопичує потенційну енергію.
Водосховища України
| Назва водосховища | Об’єм, км³ | Місцезнаходження | Рік заповнення |
|---|---|---|---|
| Київське (Київське море) | 3,73 | Київська, Чернігівська області | 1964-1966 |
| Канівське | 2,63 | Київ, Українка, Переяслав, Канів | 1974-1976 |
| Кременчуцьке | 13,5 | Полтавська, Кіровоградська, Черкаська області | 1959-1961 |
| Кам’янське (Дніпродзержинське) | 2,45 | Кіровоградська, Полтавська, Дніпропетровська області | 1963-1964 |
| Дніпровське | 3,3 | Дніпро | 1932, відновлено 1948 |
| Каховське | 18,2 | Запорізька, Дніпропетровська, Херсонська області | 1955-1958 |
Гребля
Гребля Житомирська
Гребля – це споруда, що будується через річку або потік води, щоб створити водосховище. Гребля сама регулює водний потік та утримує необхідно воду у водосховищі.
Водоприймач та водовід
Такі споруди використовуються для надходження води до турбін.
Турбіна
Турбіна розташована в приміщенні нижче рівня води. Вона приймає воду з водосховища і приводиться в рух під впливом потоку води. Потужна турбіна перетворює кінетичну енергію води в механічну енергію обертання.
Генератор
Генератор приєднаний до турбіни і перетворює механічну енергію обертання в електричну енергію.
Трансформатор та лінії електропередач
Електрична енергія, вироблена генераторами, подається на трансформатори, щоб збільшити або зменшити напругу. Після цього електроенергія передається через станційні лінії до споживачів.
Види ГЕС
Види ГЕС
ГЕС поділяються в залежності від потужності, що виробляється:
- Потужні ГЕС: виробляють від 25 МВт і вище.
- Середні ГЕС: до 25 МВт.
- Гідроелектростанції малої будови: до 5 МВт.
Гідроелектростанції також класифікуються за максимальним використанням напору води:
- Високонапірні ГЕС: понад 60 м.
- Середньонапірні ГЕС: від 25 м.
- Низьконапірні ГЕС: від 3 до 25 м.
Такі гідроелектростанції встановлюються на багатоводних рівнинних та гірських річках, де русло водойми стиснуте.
Руслові і пригреблеві ГЕС
Вважаються найпоширенішими видами гідроелектричних станцій. Натиск води в них створюється за допомогою установки мостом, повністю перегородка річки, або піднімаючи рівень води в ній на необхідну позначку. Такі гес будують на багатоводних рівнинних річках, а також у гірських річках, в місцях, де русло річки вужче.
Греблеві ГЕС
Будуються при більших напорах води. В такому випадку річка повністю перегороджується окремою греблею, а сама будівля ГЕС розташовується за греблею, у нижній її частині. Вода підводиться до турбін через спеціальні напірні тунелі.
Дериваційна гідроелектростанція
Такі електростанції будують у місцях з великим ухилом річки. Необхідна концентрація води створюється за допомогою деривації. Вода відводиться з річкового русла через спеціальні водовідведення. Дериваційні ГЕС можуть бути безнапірними або з напірною деривацією.
Гідроакумулюючі електростанції (ГАЕС)
Такі ГАЕС здатні акумулювати вироблену електроенергію та використовувати її в моменти пікових навантажень. Принцип роботи таких електростанцій полягає в закачуванні води в спеціально обладнані верхні басейни у моменти не пікового навантаження, і використанні цієї води для приводу додаткових турбін у моменти потреби.
Найпотужніші гідроелектростанції світу
Три ущелини
Три ущелини
| Параметр | Значення |
|---|---|
| Потужність | 22 500 МВт |
| Місцезнаходження | р. Янцзи, Китай |
| Гребля | Висота – 185 м, довжина – 2309 м |
| Ємність водосховища | 39,3 км³ |
Байхетань
Байхетань
| Параметр | Значення |
|---|---|
| Потужність | 16 000 МВт |
| Місцезнаходження | р. Ялунцзян, Китай |
| Гребля | Висота – 280 м, довжина – 2367 м |
| Ємність водосховища | 17,5 млрд м³ |
Ітайпу
Ітайпу
| Параметр | Значення |
|---|---|
| Потужність | 14 000 МВт |
| Місцезнаходження | на кордоні між Бразилією та Парагваєм, р. Парана |
| Гребля | висота – 196 м, довжина – 7235 м |
| Ємність водосховища | 29 млрд м³ |
Переваги та недоліки гідроелектростанцій
Переваги
Екологічність: ГЕС не виробляє викидів парникових газів та інших забруднювачів повітря, що робить їх екологічно чистим джерелом електроенергії.
Надійність: ГЕС забезпечує надійне та стабільне джерело електроенергії, на відміну від сонячної та вітрової енергії, які можуть бути непостійними.
Зберігання енергії: водосховища можуть використовуватися для зберігання енергії, що допомагає збалансувати попит і пропозицію на електроенергію.
Регулювання води: греблі можуть використовуватися для регулювання потоку води та запобігання повеням.
Недоліки
Негативний вплив на довкілля: будівництво ГЕС може включати вирубку лісів, затоплення земель, порушення середовища існування риб та зміну русла річок.
Переміщення людей: будівництво ГЕС може призвести до переміщення людей, які живуть у районах, що підлягають затопленню.
Ризик стихійних лих: греблі можуть становити небезпеку в разі землетрусу або інших стихійних лих. Прорив греблі може призвести до катастрофічного повені.
Висновок
Гідроелектростанції відіграють важливу роль у забезпеченні стабільного та екологічно чистого джерела електроенергії. Найпотужніші ГЕС світу, такі як Три ущелини в Китаї, Байхетань і Ітайпу, демонструють величезні можливості цієї технології, забезпечуючи значні обсяги енергії для мільйонів людей. Переваги ГЕС, включаючи низький рівень викидів і здатність регулювати водні ресурси, роблять їх привабливими для багатьох країн.
Дякую за статтю! Завжди цікавився, як працюють гідроелектростанції. Тепер маю краще виявлення про цей процес. Особливо цікаво було знати про найпотужніші ГЕС світу.