HPP: princíp činnosti, schéma, vybavenie, výkon

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Takmer každý si predstaví účel vodných elektrární, no len málokto skutočne rozumie princípu fungovania vodných elektrární. Hlavnou záhadou pre ľudí je, ako celá táto obrovská priehrada generuje elektrickú energiu bez akéhokoľvek paliva. Poďme sa o tom porozprávať.

Čo je vodná elektráreň?

Vodná elektráreň je komplexný komplex pozostávajúci z rôznych konštrukcií a špeciálnych zariadení. Vodné elektrárne sa budujú na riekach, kde je neustály prietok vody na naplnenie priehrady a nádrže. Podobné stavby (priehrady) vytvorené pri výstavbe vodnej elektrárne sú potrebné na sústredenie stáleho toku vody, ktorá sa pomocou špeciálnych zariadení pre vodné elektrárne premieňa na elektrickú energiu.

Všimnite si, že výber miesta pre výstavbu hrá dôležitú úlohu z hľadiska efektívnosti VE. Nevyhnutné sú dve podmienky: zaručená nevyčerpateľná zásoba vody a vysoký spád rieky.

Princíp fungovania HPP

Prevádzka vodnej elektrárne je celkom jednoduchá. Postavené hydraulické konštrukcieposkytujú stabilný tlak vody, ktorá vstupuje do lopatiek turbíny. Tlak uvádza turbínu do pohybu, v dôsledku čoho roztáča generátory. Tie generujú elektrinu, ktorá sa potom dodáva spotrebiteľovi cez vysokonapäťové prenosové vedenia.

Hlavným problémom takejto stavby je zabezpečiť stály tlak vody, čo sa dosiahne vybudovaním priehrady. Vďaka nemu sa na jednom mieste sústredí veľké množstvo vody. V niektorých prípadoch sa využíva prirodzený tok vody a niekedy sa súčasne používa priehrada a odklon (prirodzený tok).

V samotnej budove sa nachádza zariadenie pre vodnú elektráreň, ktorej hlavnou úlohou je premieňať mechanickú energiu pohybu vody na elektrickú energiu. Táto úloha je priradená generátoru. Na riadenie prevádzky stanice, distribučných zariadení a trafostaníc sa používa aj doplnkové zariadenie.

Na obrázku nižšie je schematický diagram HPP.

Ako vidíte, prúd vody roztáča turbínu generátora, ktorý generuje energiu, dodáva ju do transformátora na konverziu, po ktorej je transportovaná cez elektrické vedenie k dodávateľovi.

Sila

Existujú rôzne vodné elektrárne, ktoré možno rozdeliť podľa vyrobenej energie:

1. Veľmi výkonný – viac ako 25 MW.
2. Stredné – do 25 MW.
3. Malý – s výkonom do 5 MW.

Výkon vodnej elektrárne závisí predovšetkým od prietoku vody a účinnosti samotného generátora, ktorý je v nej využívaný. Ale aj najviacefektívna inštalácia nebude schopná produkovať veľké množstvo elektriny so slabým tlakom vody. Za úvahu tiež stojí, že výkon vodnej elektrárne nie je konštantný. V dôsledku prirodzených príčin môže hladina vody v priehrade stúpať alebo klesať. To všetko má vplyv na objem vyrobenej elektriny.

Úloha priehrady

Najkomplexnejším, najväčším a vo všeobecnosti hlavným prvkom každej vodnej elektrárne je priehrada. Nie je možné pochopiť, čo je vodná elektráreň bez pochopenia podstaty fungovania priehrady. Sú to obrovské mosty, ktoré zadržiavajú vodný tok. V závislosti od dizajnu sa môžu líšiť: existujú gravitačné, oblúkové a iné konštrukcie, ale ich cieľ je vždy rovnaký - zadržať veľké množstvo vody. Vďaka priehrade je možné sústrediť stabilný a silný prúd vody, ktorý ho nasmeruje na lopatky turbíny, ktorá otáča generátor. Tá zase vyrába elektrickú energiu.

Technológia

Ako už vieme, princíp fungovania vodnej elektrárne je založený na využití mechanickej energie padajúcej vody, ktorá sa neskôr pomocou turbíny a generátora premení na elektrickú energiu. Samotné turbíny môžu byť inštalované buď v priehrade alebo v jej blízkosti. V niektorých prípadoch sa používa potrubie, ktorým voda pod úrovňou priehrady prechádza pod vysokým tlakom.

Každá vodná elektráreň má niekoľko indikátorov výkonu: prietok vody a hydrostatický spád. Posledný ukazovateľ je určený výškovým rozdielom medzi počiatočným a koncovým bodom.voľný pád vody. Pri vytváraní návrhu stanice je celý dizajn založený na jednom z týchto ukazovateľov.

Dnešné známe technológie na výrobu elektriny umožňujú získať vysokú účinnosť pri premene mechanickej energie na elektrickú energiu. Niekedy je niekoľkonásobne vyššia ako u tepelných elektrární. Takáto vysoká účinnosť sa dosahuje vďaka zariadeniam používaným vo vodnej elektrárni. Je spoľahlivý a relatívne ľahko použiteľný. Navyše v dôsledku nedostatku paliva a uvoľňovania veľkého množstva tepelnej energie je životnosť takéhoto zariadenia pomerne dlhá. Poruchy sú tu mimoriadne zriedkavé. Predpokladá sa, že minimálna životnosť agregátov a konštrukcií je vo všeobecnosti asi 50 rokov. Aj keď v skutočnosti ešte aj dnes celkom úspešne fungujú vodné elektrárne, ktoré boli postavené v tridsiatych rokoch minulého storočia.

Ruské vodné elektrárne

V Rusku dnes funguje približne 100 vodných elektrární. Ich kapacita je samozrejme rôzna a väčšinou ide o stanice s inštalovaným výkonom do 10 MW. Existujú aj také stanice ako Pirogovskaja alebo Akulovskaja, ktoré boli uvedené do prevádzky v roku 1937 a ich kapacita je iba 0,28 MW.

Najväčšie sú VE Sayano-Shushenskaya a Krasnojarsk s kapacitou 6400 a 6000 MW. Nasledujú stanice:

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

Napriek obrovskému počtu takýchto elektrární generujú iba 47 700 MW, čo sa rovná 20 % z celkového objemu všetkej energie vyrobenej v Rusku.

Na záver

Teraz už chápete princíp fungovania vodných elektrární, ktoré premieňajú mechanickú energiu prúdu vody na elektrickú energiu. Napriek pomerne jednoduchej myšlienke získavania energie, komplex zariadení a nových technológií robia takéto štruktúry zložitými. V porovnaní s jadrovými elektrárňami sú však naozaj primitívne.