Как работает гидроэлектростанция? Это понятно даже детям!

ДЛЯ ГЭС НУЖЕН НАПОР

«Люди давно научились использовать энергию движущейся воды. Если до половины погрузить в реку колесо с лопастями на ободе, то оно начнет вращаться, потому что вода будет увлекать за собой нижние лопасти колеса. Примерно так работали (и кое-где работают до сих пор) водяные мельницы. Водяное колесо в них насажено на вал жернова. Вращает вода колесо — вращается и жернов, мелет зерно.

Но вот сто с лишним лет назад появился более совершенный водяной двигатель — гидравлическая турбина (сокращенно — гидротурбина). Появились генераторы, превращающие механическую работу в электрическую энергию. И к концу XIX в. началось сооружение гидроэлектрических станций — ГЭС.

Прямо в русле реки, даже с быстрым течением, ставить большие турбины нельзя: у реки не хватает силы проворачивать тяжелую турбину. Другое дело на водопадах: там вода стремительно летит вниз, у нее большой напор.

Но водопадов не так много, да и не очень удобно ставить возле них турбины. Поэтому придуманы искусственные водяные «ступеньки» — плотины.

Напор создается разностью уровней воды. Поэтому говорят, что водяное колесо вращается под напором в столько-то метров.

Если перегородить реку прочной плотиной, а в теле плотины оставить только небольшое отверстие, то вся вода, что есть в реке, должна будет протекать через это отверстие. Значит, перед плотиной река поднимется и разольется, а за плотиной останется на прежнем уровне. Появится разница уровней, возникнет напор воды.

Поставим у отверстия плотины гидротурбину — и она начнет вращаться, используя напор воды. Соединим турбину с генератором— его ротор тоже придет в движение, в обмотке статора появится ток.

Заметьте: напор перед плотиной сохраняется круглый год, потому что вода запасается в водохранилище, искусственном море, и стекает равномерно, хотя зимой и летом река несет меньше воды, а осенью и весной — больше.

Впрочем, есть и гидроэлектростанции без плотин. Например, на горных реках плотины получаются очень высокими и дорогими. В этих случаях воду из реки подводят к электростанциям каналом или тоннелем, называемыми деривационными. В конце деривационного отвода строят здание ГЭС и соединяют трубами канал и гидроэлектростанцию. Теперь часть воды идет по своему руслу, а часть совершает такой маршрут: канал — трубы — турбины ГЭС — русло. Конечно, все это самотеком, потому что канал начинается гораздо выше ГЭС, а впадает обратно в реку ниже».

ЛЮБОЙ ГИДРОУЗЕЛ — СЛОЖНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

«Принцип работы любой ГЭС прост. Но устройство ее, конечно, не простое. Современная ГЭС — сложное предприятие, насыщенное разнообразными автоматами. Недаром здание машинного зала, плотину, шлюзы, трансформаторные станции, рыбоподъемники называют общим словом гидроузел.

Плотину строят из грунта или бетона. Очень часто грунт и бетон работают рука об руку: там, где надо просто удержать воду, можно применить землю, а для водосливов, турбинных камер и вообще «активных» участков плотины нужен железобетон. В теле плотины на заранее рассчитанной высоте делают окна для пропуска воды во время паводка, иначе вода прорвала бы плотину. В остальное время окна закрыты стальными щитами.

Иногда, если нет надобности строить плотину очень высокой, ее делают ниже уровня максимального подъема воды во время паводка. И тогда каждую весну излишняя вода просто-напросто переливается через водосливный участок гребня плотины.

В подводной части плотины проложены трубы для подвода воды к турбинам. Они прикрыты решетками, улавливающими камни, поленья, ветки. В трубах устроены затворы.

Нажим кнопки — и путь воде закрыт. Это нужно при остановках турбины.

Поток воды под напором входит в трубу и отсюда в спиральную камеру, напоминающую улитку. Двигаясь внутри камеры все ближе и ближе к центру, водяная масса закручивается. А в центре камеры — колесо турбины. Но вода не сразу попадает на колесо, потому что оно обнесено «забором» — крепкими стальными лопатками, направляющими воду (направляющим аппаратом). Каждая лопатка может поворачиваться на своей оси. Повернутся лопатки так, что плотно сомкнутся одна с другой,— и вода в турбину не пройдет. Приоткроются чуть-чуть — воды пойдет немного. А станут по движению воды — она почти беспрепятственно будет проникать в турбину. Это, как говорят энергетики, режим полной нагрузки».

ВОДА ВРАЩАЕТ ТУРБИНУ

«Но вот вода прошла сквозь направляющий аппарат. На ее пути — лопасти рабочего колеса турбины. Понятно, что вода заставит лопасти двигаться, отдаст им свою энергию. А этого нам только и надо. Вода вращает турбину!

Теперь воде нужно уйти. Куда? Опять в трубу, но только в другую — отсасывающую. Очень важно, чтобы вода шла по этой трубе спокойно, без вихрей и препятствий, тогда турбина будет хорошо использовать напор. Поэтому отсасывающие трубы делают гладкими и немного расширяющимися к нижнему концу. Из этого открытого конца вода вытекает в русло реки и уходит по течению.

Не всегда турбины находятся в теле плотины или поблизости от нее. Иногда воду под напором подают из водохранилища к турбинам по длинным трубам или тоннелям. Так, например, сделано на ГЭС при высотной Асуанской плотине на р. Ниле».

С ГЕНЕРАТОРА НА ТРАНСФОРМАТОР И ДАЛЬШЕ ПО ПРОВОДАМ

«Итак, рабочее колесо турбины вращается. С ним вращается и вал, связывающий рабочее колесо с ротором электрической машины — генератора переменного тока.

Генератор вырабатывает переменный ток напряжением от 10 до 18 тыс. вольт.

Но, оказывается, электроэнергию в таком виде невыгодно передавать на большие расстояния. Вот если повысить напряжение в 10 — 15 раз, тогда другое дело: сила тока упадет, и он, проходя по проводам, будет меньше нагревать их. Станет меньше потерь, не понадобятся толстые и тяжелые провода.

Напряжение повышают на электростанции простые приборы — трансформаторы. Это стержни-сердечники, собранные из тонких листов мягкой стали. На каждом — две обмотки: одна с небольшим числом витков толстой медной проволоки, вторая с немногочисленными витками более тонкого провода. Мы подаем напряжение, скажем, в 10 тыс. вольт на первичную обмотку, а со вторичной получаем сразу 100 или 200 тыс. вольт — во столько раз больше, во сколько больше витков на вторичной обмотке. Чтобы трансформаторы не сильно нагревались при работе, их погружают в баки с жидким маслом, хорошо отводящим тепло. Итак, чем выше напряжение (и, значит, меньше сила тока), тем выгоднее передавать энергию».

Источник: «Техника и производство». Том 5 (Детская энциклопедия 1965 г.в.) — Афанасенко Е.И., и др.

Гидроэлектростанции — Ассоциация «Гидроэнергетика России»

Гидроэлектрическая станция
(гидроэлектростанция, ГЭС) это электростанция, преобразующая механическую энергию воды в электрическую энергию.

По установленной мощности и выработке гидроэлектростанции находятся на втором месте в мире после тепловых электростанций (более 1400 ГВт и около 4 200 ТВт ч соответственно на начало 2018 г.).

В настоящее время на территории России функционируют 185 гидроэлектростанций, в том числе: 15 ГЭС мощностью свыше 1000 МВт, 102 ГЭС мощностью свыше 10 МВт, две ГАЭС (Загорская ГАЭС и ГАЭС каскада Кубанских ГЭС) и Зеленчукская ГЭС-ГАЭС.

При низкой себестоимости вырабатываемой электроэнергии ГЭС и ГАЭС характеризуются высокими удельными капитальными затратами.

Мощность и выработка крупных ГЭС значительно превышает показатели действующих в настоящее время ТЭС и АЭС. Мощность крупнейшей в мире ГЭС «Три ущелья» (на р. Янцзы, Китай) 22,5 ГВт, а ее выработка составляет около 100 млрд кВт⋅ч в год. Крупнейшая ГЭС в России Саяно-Шушенская ГЭС им. П.С. Непорожнего мощностью 6,4 ГВт ежегодно вырабатывает более 22 млрд кВт⋅ч.

ГЭС можно разделить на две основные группы: ГЭС на крупных равнинных реках и ГЭС на горных реках. Основными сооружениями ГЭС на равнинной реке являются плотина, создающая сосредоточенный перепад уровней (напор) и водохранилище, обеспечивающее перераспределение речного стока в течении определенного срока (периода регулирования), а также здание ГЭС, в котором размещаются гидравлические турбины, генераторы, электрическое и механическое оборудование. В случае потребности строятся водосбросные и судоходные сооружения, водозаборы для систем орошения и водоснабжения, рыбопропускные сооружения и т.п. Возможно создание на реке каскадов ГЭС. В России построены и успешно эксплуатируются Волжский, Камский, Ангарский, Енисейский и другие каскады ГЭС.

Вода под действием тяжести по водоводам движется из верхнего бьефа (водохранилища) в нижний бьеф, вращая рабочее колесо турбины. Гидравлическая турбина соединена валом с ротором генератора. Турбина и генератор вместе образуют гидроагрегат. В турбине гидравлическая энергия преобразуется в механическую энергию вращения на валу агрегата, а генератор преобразует эту энергию в электрическую.

Все построенные ГЭС, особенно обладающие крупными водохранилищами, играют решающую роль в обеспечении надежности, устойчивости и живучести Единой энергетической системы России (ЕЭС России).

Большой интерес в мире и в России в настоящее время вызывает возможность создания малых ГЭС.

Малые ГЭС (мощностью до 25 МВт) могут создаваться в короткие сроки с использованием унифицированных гидроагрегатов и строительных конструкций с высоким уровнем автоматизации систем управления. Экономическая эффективность их использования существенно возрастает при комплексном использовании малых водохранилищ (рекреация, рыбоводство, водозаборы для систем орошения и водоснабжения и т.п.).

Гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС) предназначена для перераспределения во времени энергии и мощности в энергосистеме. В часы пониженных нагрузок ГАЭС работает как насосная станция. Она за счет потребляемой энергии перекачивает воду из нижнего бьефа в верхний и создает запасы гидроэнергии. В часы максимальной нагрузки ГАЭС работает как гидроэлектростанция. Вода из верхнего бьефа пропускается через турбины в нижний бьеф, и ГАЭС вырабатывает и выдает электроэнергию в энергосистему. ГАЭС потребляет дешевую электроэнергию, а выдает более дорогую энергию в период пика нагрузки, заполняет провалы нагрузки и снижает пики нагрузки в энергосистеме, позволяет работать агрегатам атомных и тепловых электростанций в наиболее экономичном и безопасном равномерном режиме, резко снижая при этом удельный расход топлива на производство 1 кВт · ч электроэнергии в энергосистеме. В России, особенно в европейской части, остро стоит проблема создания маневренных электростанций, в том числе ГАЭС.

ГЭС—ГАЭС вырабатывает электроэнергию в период пика нагрузки за счет притока воды в верхний бьеф и за счет перекаченной из нижнего бьефа в верхний в период провалов нагрузки в энергосистеме. Реконструкция ГЭС в ГЭС—ГАЭС, как показывает зарубежный опыт, весьма эффективна в энергосистемах, где мала доля ГЭС и ГАЭС.

Основными препятствиями для создания новых гидроэлектростанций и, прежде всего, крупных ГЭС являются несовершенство законодательной и нормативной базы, необходимость в большинстве случаев вывода из оборота земель и переселения жителей, сложность проектирования (географические и геологические условия в каждом случае уникальны), масштабные риски проектных и строительных ошибок, длительные сроки строительства, необходимость безусловного учета на всех этапах (от проектирования до эксплуатации) современных требований, касающихся охраны окружающей среды. В то же время безусловным достоинством гидроэнергетики является улучшения экологической обстановки и значительное снижение (на 20-40 %) выбросов углекислого газа в атмосферу.

Литература:

Основы современной энергетики. Курс лекций для менеджеров энергетических компаний Под общей редакцией чл.-корр. РАН Е. В. Аметистова, Издательство МЭИ, 2004

Hydropower status report 2018. Sector trends and insights. International Hydropower Association (IHA)

Все о ГЭС: как это работает, крупнейшие ГЭС, экология проектов

Что это?

Три большие буквы ГЭС означают “гидроэлектростанцию”. Как следует из первой части слова – “гидро”, для получения электричества она использует энергию воды и при этом не требует дополнительных ресурсов, поэтому часто ее называют экологически чистым источником энергии или даже возобновляемым.

Обычно ГЭС выглядит внушительно. Например, так, как на картинке ниже.

Дело в том, что ГЭС, как правило, строят на руслах рек с хорошей скоростью водяного потока. Самая большая в мире ГЭС находится в Китае на реке Янцзы и называется «Три ущелья». Она имеет общую установленную мощностью около 22 500 МВт и годовую выработку около 100 млрд кВт⋅ч. Если верить данным Минэнерго КНР, то эта гидростанция способна обеспечивать большую часть жителей страны, что составляет примерно пятую часть всего населения планеты.

Источник: Wikipedia

Как это работает?

С точки зрения физики, принцип преобразования энергии падающей воды в электроэнергию довольно прост, но воплотить этот процесс в жизнь не так легко.

Вода под напором, создаваемым плотиной, направляется в специальный водовод, в конце которого находится гидротурбина. Под сильным напором воды турбина, к которой присоединен ротор гидрогенератора, начинает вращаться.

Гидрогенератор – это синхронная электрическая машина трёхфазного тока, задача которой преобразовывать механическую энергию турбины в электрическую. Количество выработанной энергии зависит от мощностей гидрогенератора и водяного напора. После того, как механический ток был преобразован в электрический, его отправляют на открытые распределительные устройства, которые, в свою очередь, передают электроэнергию потребителям.

Впрочем, стандартным шаблоном при проектировке ГЭС не обойтись. Каждая гидроэлектростанция по-своему уникальна. При ее постройке учитываются географические особенности, гидропотенциал водоема и инфраструктура региона.

ГЭС бывают разные, да?

Две полностью совпадающие по конструкции ГЭС найти очень сложно. Однако типовое сходство между ними определяется исходя из четырех видов. Специалисты выделяют русловую (обыкновенную), деривационную (на горных реках), гидроаккумулирующую (служат для накопления электроэнергии во время низкого потребления) и приливную (имеет цикличный характер, зависящий от периодичности приливов и отливов) гидроэлектростанции.

Также ГЭС отличаются по своему строению в зависимости от величины напора воды, конструкции плоатины, расположения машинного зала, зарегулированности стока реки и установленной мощности станции.

Что с гидроэнергетикой в России

Во всем мире последние десять лет наблюдается бурный рост возобновляемых источников энергии. В России с 2003 года доля ВИЭ в производстве электроэнергии выросла с 2% до 10% в 2018 году, а к 2020 году ожидается 11,2%. Конечно, такие показатели ничтожны по сравнению с показателями европейских стран. Так, например, у Германии в планах до 2050 года производить 80% электроэнергии в стране за счет ВИЭ.

Что касается конкретно гидроэнергетики, то в России объём производства ГЭС составляет лишь 7% на 2018 год от всей энергии, получаемой с помощью ВИЭ. По прогнозам в 2019 и 2020 годах ее позиции сохранятся. Отметим, что гидроэнергетика включает в себя не только работу гидроэлектростанций, но и использование энергии волн, приливов и термоградиентов в океане.

Самой большой в России остается знаменитая Саяно-Шушенская ГЭС (мощность — 6400 МВт), построенная на реке Енисей неподалеку от границы между Хакасией и Красноярским краем. Ее строительство началось в 1963 году, а закончилось лишь в 2000-х. Естественно, такое крупное сооружение не смогло обойтись без происшествий. Еще во время полувекового строительства появились трещины в плотине, водосбросные сооружения начали разрушаться. А 17 августа 2009 года случилась катастрофа – внезапно разрушился один из гидрогенераторов, вода под сильным напором буквально затопила машинный зал и помещения, находившиеся под ним, погибло 75 человек.  В 2014 году Саяно-Шушенскую ГЭС восстановили, и она продолжает работать по сей день.

Экологичны ли ГЭС

Как уже было сказано в начале, ГЭС по сравнению с другими электростанциями, наносит наименьший вред окружающей среде. Для работы электростанции топливо не нужно, что значительно удешевляет стоимость вырабатываемого электричества и не привязывает его к ценам на нефть и уголь. Но и здесь не без недостатков.

Строительство больших плотин препятствует нормальному течению реки, а значит существенно снижает уровень растворенного в воде кислорода, что, в свою очередь, приводит к гибели рыб, мешает их нересту. А сооружение специальных рыбоходов и рыбоподъемников в плотине приводит к удорожанию эксплуатации гидроэлектростанции.

Большие водохранилища, как правило, не являются причиной ухудшения качества воды, а наоборот позволяют разбавлять загрязнения, поступающие из сточных вод промышленных предприятий, изымая и переводя их в донные отложения. Но, если на ГЭС случается авария, например, разрушается плотина, то это может привести к катастрофическому наводнению в близлежащих территориях.

Валерия Кузнецова

10 причин, почему крупные ГЭС опасны для экологии и общества: Статьи экологии ➕1, 06.04.2020

Богучанская ГЭС на реке Ангара в Красноярском крае

Фото: makhorov / prmira.ru

От 40 до 80 млн человек по всему миру были принудительно переселены для строительства 48 тыс. больших плотин, при котором прежние места жительства попадали в зону затопления. Целые города уходили под воду. Например, Корчева и Молога в Тверской области, старый Пучеж в Ивановской (новый Пучеж восстановлен «с нуля»).

Два миллиарда человек живут в странах с высоким уровнем нагрузки на водные ресурсы, в том числе из-за ГЭС. Это приводит к неравномерному распределению водных ресурсов: некоторые реки и ручьи осушают, огромные территории затапливают. Строительство крупных ГЭС нарушает установившийся баланс экосистем. Так, Иркутская ГЭС, сооруженная на Ангаре в 65 км от ее истока, спровоцировала повышение уровня воды озера Байкал в среднем на один метр. Это привело к разрушению берегов, оползням и обвалам. Под воду ушло 600 кв. км земель, было затоплено 127 населенных пунктов и переселено 17 тыс. человек.

К 2030 году из-за острой нехватки воды до 700 млн человек могут вынужденно покинуть свои жилища. Сегодня использование пресной воды значительно опережает возможности естественного восстановления ее запасов. Дефицит ценнейшего для жизни ресурса увеличивается из-за неудержимого роста потребления по всему миру.

Кариба — одно из трех крупнейших водохранилищ Африки — заполнено лишь на 16%. Образующая его ГЭС поставляет большую часть электроэнергии Замбии и Зимбабве. Существует высокая вероятность того, что если водохранилище, созданное в 1950-е годы, заполнится снова, плотина обрушится. В случае аварии большинство из трех миллионов человек, живущих неподалеку от водохранилища, погибнет или лишится имущества и урожая. Катастрофа выведет из строя около 40% генерирующих мощностей в 12 странах, расположенных на юге Африки.

Крупные ГЭС — затратные, медленно строятся, зависимы от крупных источников спроса — производств и городов — и не могут решать задачи мобильного обеспечения электричеством бедных регионов и труднодоступных поселений.

Несмотря на десятки тысяч ГЭС по всему миру, почти миллиард человек не имеет доступа к электричеству. В России, по данным за 2013 год, его были лишены 1,5 млн домохозяйств. Без электроэнергии бедные регионы и малообеспеченные слои населения не получат доступа к качественному здравоохранению, образованию, рабочим местам. Объекты солнечной и ветряной генерации (а также малые ГЭС) могут находиться вблизи от предприятия или небольшого поселения. Они способны обеспечить электричеством удаленные сельские районы, особенно — в развивающихся странах.

При строительстве плотин и наполнении водохранилищ происходит разрушение среды обитания растений и животных, вызванное обезвоживанием или пересыханием притоков рек и ручьев. Происходит и разрушение русла, связанное с избыточной подачей воды в период регулирования стока. Гидроэлектростанции наносят огромный урон популяциям рыб.

Климатические катаклизмы разрушают противопаводковые дамбы. Самые разрушительные паводковые наводнения последнего времени в России: Крымск — 2012 год; бассейн реки Амур — 2013-й; Амурская область, Еврейская АО, Хабаровский край — 2019 год.

Гидроэлектростанции вносят вклад в изменения климата. Водохранилища задерживают органику, приносимую водными потоками. При ее разложении выделяются значительные объемы парниковых газов. Источниками выбросов также выступают затапливаемые растения и почва.

Себестоимость производства на ГЭС во много раз выше, так как в нее заложены издержки, связанные со строительством плотины и закупкой оборудования. С 2010 по 2018 годы себестоимость «водного» киловатта в мире в среднем выросла на 25%, в то время как «ветряного» — снизилась на 25%, а «солнечного» — на 76%.

По состоянию на июнь 2019 года, ГЭС угрожали 42 из 250 объектов Всемирного природного наследия.

Иркутская ГЭС и три планируемые плотины в Монголии угрожают экосистеме озера Байкал. Работа планируемой правительством Камчатского края Жупановской ГЭС может негативно повлиять на состояние природного парка «Вулканы Камчатки».

Реализация плотинных мегапроектов идет вразрез с выводами доклада Всемирной комиссии по плотинам. В документе подробно разбиралось «богатое наследие» построенных гидроэлектростанций: экологические катастрофы и масштабная коррупция. В докладе говорилось, что строительство больших плотин следует планировать лишь в случаях, когда отсутствуют альтернативные варианты решения важных социально-экономических задач.

71% возобновляемой электроэнергии во всем мире вырабатывается ГЭС. В развивающихся странах в процессе строительства сейчас находятся около 3700 крупных и средних гидроэлектростанций.

ГЭС вырабатывают около 17% всей электроэнергии России. Согласно справочнику «Возобновляемая энергия. Гидроэлектростанции России», в РФ работают 193 ГЭС. Из них 15 — с установленной мощностью свыше 1000 МВт. Крупными считаются 86 объектов — их мощность превышает 25 МВт. В ряде регионов — Магаданской области и большинстве республик Северного Кавказа — гидроэнергетика обеспечивает более 90% всей вырабатываемой электроэнергии. Почти половина всех ГЭС в России располагается на реках Сибири, в первую очередь — на Енисее и его крупнейшем притоке — Ангаре.

Мировыми лидерами по выработке гидроэнергии являются Китай, Канада и Бразилия. Сейчас наиболее активно строит ГЭС КНР. Для Китая гидроэнергия — основной потенциальный источник энергии. В стране размещено до половины малых гидроэлектростанций мира и крупнейшая на планете ГЭС «Три ущелья» на реке Янцзы, мощностью около 22,5 тыс. МВт. Кроме того, в КНР возводится каскад ГЭС совокупной мощностью более 97 тыс. МВт.

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен.

Дарья Бекетова

Павловская ГЭС затопит Уфу? На гидроэлектростанции развеяли мифы и страхи жителей столицы

Фото: Валерий Шахов | Видео: Ксения Калинина, Мирон Доровских, Валерий Шахов

Павловская ГЭС затопит Уфу? На гидроэлектростанции развеяли мифы и страхи жителей столицы Фото: Валерий Шахов | Видео: Ксения Калинина, Мирон Доровских, Валерий Шахов

Павловская ГЭС не затопит столицу Башкортостана. Об этом 20 апреля во время пресс-тура специальному корреспонденту «Башинформа» сообщил начальник гидроэлектростанции Александр Иванов.

«Очень много читаю СМИ, смотрю Instagram – пишут следующее: «Если Павловская ГЭС откроет затворы, то затопит всю Уфу». Также говорят, что «Павловка переполнена, и вот-вот нас смоет», но такого, к счастью, нет. У нас, как минимум, запаса еще пять метров – это только по уровню. А по разовому объему мы можем принять 800 млн кубометров воды, на данный момент у нас, предварительно, хранилище заполнено процентов на 30-40», — сказал начальник Павловской ГЭС.

Александр Иванов также добавил, что, в целом, «ситуация по паводку на водохранилище контролируемая, предсказуемая, и какого-то коллапса не будет».

В предпаводковый маловодный период энергетики проводят сработку Павловского водохранилища, опуская уровень воды в нем почти на 10 метров, а весной за счет большого притока реки Уфы заполняют освободившуюся емкость гидроузла. Это помогает срезать пик половодья и снизить риск подтопления крупных территорий ниже плотины, в том числе в окрестностях Уфы.

МОЩЬ ВОДЫ

Журналистам республиканских СМИ показали, как работает Павловская ГЭС. Начальник производственного отдела Сергей Жеребкин объяснил принцип холостого сброса, показал «сердце» гидроэлектростанции, а также рассказал об особенностях паводка-2021.

При этом сразу предупредили особо не хайповать, не зависать над сбрасываемой водой, не пытаться делать селфи над пропастью, а в машинном зале, где работают четыре гидрогенератора, не трогать многочисленные кнопки и рычажки. Все надели каски и пошли на «экскурсию» по Павловской ГЭС.

Уровень имеет значение

Сначала мы посетили место, где видно уровень воды со стороны водохранилища. Здесь вода медленно, но верно текла в сторону сброса, куски льда наслаивались друг на друга.

«Здесь установлена измерительная аппаратура контроля уровня верхнего бьефа по датчикам. В режиме реального времени оперативный персонал видит уровень бьефа. Показания приборов ежедневно сверяются по водонапорной рейке», — пояснил Сергей Жеребкин.

К началу весны уровень воды в водохранилище снижается примерно до 130 метров по балтийской системе, при этом объем свободной емкости в этот период составляет 0,8 куб. км. Во время паводка водохранилище постепенно заполняется водой. Уровень воды к завершению паводка, примерно во второй половине мая, достигает отметки в 140 метров. Сейчас она находится на уровне чуть больше 135 метров.

«То есть мы сейчас искусственно водохранилище перед паводком спустили для того, чтобы можно было принять огромные притоки воды за короткий промежуток времени, и не допустить резкого сброса воды через тело плотины, через гидротурбины и предотвратить затопление населенных пунктов, которые находятся внизу по течению», — отметил Александр Иванов.

Холостой сброс

Вода сбрасывается постоянно – через плотину уходит чуть больше 2000 кубометров в секунду, из них 800 кубометров проходит через гидротурбины, более тысячи – через паводковые водосливы. Сброс воды – зрелищный процесс. Стоя на дребезжащем мостике, ощущаешь всю мощь стихии, вода бурным потоком вырывается из преграды и стремительно несется по течению. Смотришь на этот яростный поток, и становится немного страшно: а вдруг вода окажется сильнее построенной еще в советские времена плотины. Плюсом для участников «экскурсии» стала яркая радуга на фоне коричневой воды и обледеневшей проволоки.

«Наличие этого водохранилища позволяет не бороться с паводками, а «срезать» пики паводков в районе города Уфы», — сказал сотрудник ГЭС.

Он также отметил, что паводок в этом году начался немного раньше – 9 апреля (среднее значение начала паводка – 15 апреля). Холостой сброс начался 14 апреля. Сейчас приток водохранилища составляет 2250 кубометров в секунду, расход в нижнее течение реки Уфы – 2000 кубометров в секунду. Паводок в этом году обычный, уровень воды не выше средних многолетних значений: среднее многолетнее значение притока – 2740 кубических метров в секунду. На сегодня максимальный приток – не более 2350 кубометров в секунду.

В «сердце» гидроэлектростанции

После всех впечатлений от бурлящего водопада, мы погрузились под воду – спустились на 30 метров, в «сердце» ГЭС, к мощным водяным турбинам и «капитанскому» мостику. Тут было также шумно, гулко, уши закладывало. Стройными рядами расположились разноцветные кнопки и рычаги, о которых нас предупреждали заранее – в итоге, ни одна кнопка не пострадала.

«В машинном зале Павловской ГЭС находятся четыре гидроагрегата. Они нужны для выработки электрической энергии – 170 МВт в час. Энергия идет в единую энергосистему. Сотрудники здесь следят за работой гидроагрегатов. Сюда стекается вся информация о работе оборудования. Здесь внедрена система автоматического управления технологическим процессом», — объяснил начальник производственного отдела.

ДЛЯ ЧЕГО НУЖНА ПАВЛОВСКАЯ ГЭС?

По словам начальника ГЭС, через «тело» плотины, через гидротурбины проходит вода. Во-первых, ГЭС является «краном», регулирующим уровень воды. Во-вторых, ГЭС механическую энергию превращает в электрическую.

«Мы должны поддерживать параметры как по объему спуска воды, так и по поддержанию верхнего уровня для того, чтобы, если пойдет нарастание паводка, мы могли эту ситуацию контролировать, уменьшить площадь подтопления ниже по течению реки Уфы», — пояснил Александр Иванов.

На гидроэлектростанции трудится 61 сотрудник. C 2000 года началась модернизация как основного оборудования, так и вспомогательного, а также системы управления. В главном щите сидит работник, который управляет автоматизированной системой с помощью компьютерной мыши. Но есть определенная доля оборудования, которая обслуживается персоналом вручную.

ЕСЛИ БЫ НЕ БЫЛО ПЛОТИНЫ…

Тогда бы весенний сток реки прямиком доходил до Уфы и вообще трудно было бы предугадать площадь затоплений. В силу ограниченности объема водохранилища гидроузел физически не может принять весь объем паводка. Большую часть воды он вынужден пропустить транзитом – это как раз и называется холостой сброс через водосливы. Причем, когда и какой объем сбрасывать, определяет не гидроэлектростанция.

«Режим работы водохранилищ на территории республики устанавливается Камским бассейновым водным управлением согласно рекомендациям Межведомственной рабочей группы по регулированию режимов работы водохранилищ бассейна реки Белой. ГЭС работает строго по заданным графикам», — заявил начальник производственного отдела.

Станция закрывает ход для воды один раз в пять лет, когда проводятся водолазные обследования отводящего канала.

«Останавливаемся на «ноль» на несколько часов, проводим обследования, чтобы убедиться в надежности конструкции», — добавил Сергей Жеребкин.

ВНЕ ПАВОДКА

В засушливые летние и осенние месяцы водохранилище продолжает выполнять свою регулирующую функцию. Оно постепенно сбрасывает воду, помогая избежать обмеления реки ниже по течению, что тоже имеет большое значение, а именно, для водоснабжения Уфы, сельского хозяйства и судоходства.

САМАЯ МОЩНАЯ ГЭС В БАШКИРИИ

Павловская ГЭС расположена около села Павловка Нуримановского района на реке Уфе. Является русловой гидроэлектростанцией с совмещенным с плотиной зданием ГЭС. Самая мощная ГЭС в Башкирии: ее установленная электрическая мощность – 166,4 МВт. Напорные сооружения ГЭС образуют Павловское водохранилище площадью 116 кв. км, полный объем – 1,41 кубический км.

Гидроэнергия. Как работает ГЭС

Одним из альтернативных источников энергии есть вода, а если точнее, то водные ресурсы в водоемах. Гидроэнергетика является безопасной для экологической ситуации в определенном регионе. Поэтому многие развитые страны переходят на этот вид энергетики. Мы расскажем о принципе работы ГЭС и использования воды для получения электроэнергии.

Как работает ГЭС

Принцип работы ГЭС прост. Используется энергия падающей воды. Она под напором поступает на лопасти турбины, вращает их. Турбина приводит в действие генераторы. Они в свою очередь вырабатывают энергию, которая используется в быту и в промышленных масштабах. На этом принципе работают все «традиционные» гидроэлектростанции. ГЭС обычно строят в горной местности. Поскольку это оптимальный вариант для получения достаточного напора воды. Равнинная река не способна вращать лопасти с той же силой, что и горная. Но некоторые проектировщики так не считают.

ГЭС на Днепре

На Днепре сейчас функционирует 6 ГЭС. Но эта река равнинная. При строительстве в советские времена ориентировались на мощность, а не на целесообразность постройки. Что в итоге? При аварии на одной из выше расположенных дамб затапливаются остальные станции. Также меняется направление течения. Весенние наводнения могут спровоцировать неожиданные изменения потока воды. К слову, процент от ГЭС в энергетике страны — 7-8%.

Гидроэнергетика в мире

Наиболее «популярен» этот вид возобновляемой энергетики в развитых странах. Лидером в области гидроэнергетики выступает Исландия. После неё идет Норвегия, где на ГЭС припадает целых 98% от всей выработки энергии человеком. Сейчас в лидеры пробился Китай, который строит ГЭС на больших полноводных реках. Гидроэлектростанции дают очень дешевую электроэнергию без вреда окружающей среде, без выбросов газа в атмосферу. Также ГЭС быстро выходит на разные уровни выдачи рабочей мощности (после включения станции).

Виды ГЭС

Выделяют несколько видов ГЭС. В зависимости от максимального использования напора воды выделяют такие ГЭС:

• Низконапорные (3-25 м).
• Средненапорные (от 25м).
• Высоконапорные (от 60м).

Чем больше эта высота, тем мощнее будет гидроэлектростанция. Поскольку вода падает с большей высоты и имеет большее ускорение. Этим же снова можно объяснить не рациональность строительства ГЭС в степной или равнинной местности.

Крупнейшие ГЭС

Самые мощные и эффективные ГЭС располагаются в странах, где их строительство принесло больше всего пользы для промышленности и потребителей.

1. Три ущелья, Китай. Станцию строили с 1992 до 2012 года на реке Янцзы. В год вырабатывает 98.1 млрд КВт/ч. ГЭС покрывает годовое потребление энергии. Также станция развязала проблему затопления. Теперь от наводнений не гибнут люли, живущие ниже станции. Для справки: в 20 веке от наводнений в долине реки погибло полмиллиона человек.
2. Итапу (Итайпу), Бразилия, Парагвай. ГЭС располагается на р. Парана, которая протекает территориями 2 стран Латинской Америки. Заявленная мощность — 16 тыс. МВт. Недавно из-за грозы нарушилась работа ГЭС и треть населения стран осталась без электричества.
3. Гури, Венесуэла. Построена на реке Карони. 65% от общей выработки электроэнергии зависит от это гидроэлектростанции

Как работает гидроэлектростанция? Аня на Нижегородской ГЭС!

Гидроэлектростанция — наверное, самая интуитивно понятная из всех электростанций: вода падает, турбина вращается, от нее работает генератор, вырабатывается электроэнергия, профит. Собственно, водяная мельница. Но, понимая принцип работы в теории, все же круто увидеть весь экшн. Впрочем, если с электростанцией все в порядке, то как раз экшена-то никакого и нету: тишина, чистота, благолепные виды на воду. Именно такой оказалась Нижегородская ГЭС.

Нижегородская ГЭС находится между Городцом (Городецкая роспись, слыхали?) и Заволжьем (о котором сказать особо нечего) на Горьковском водохранилище. Это станция с самой длинной действующей плотиной (сайт РусГидро говорит, что какие-то невероятные 13 км. По верху проходит дорога между Городцом и Заволлжьем) и еще с парой интересностей, заценить которые смогла даже я.

Под катом — еще больше видов и подробности про работу станции.

1. Само здание — бодрая сталинка с новым логотипом РусГидро.

2. Нижегородская ГЭС — часть Волжко-Камского каскада. Чем ниже по течению — тем мощнее.

3. Нижний Новгород на этой карте поставили что-то уж совсем на Оку 🙂 Хэй, мы все-таки на слиянии рек стоим 🙂

4. Главные герои ГЭС — гидроагрегаты. На Нижегородской ГЭС их восемь. Одновременно работают от одного до четырех, в этот день — два. Мы находимся примерно на уровне слов «Сливное кольцо» (вон серым нарисован верхний этаж). При этом нет никакого, собственно, «экшена»: ни грохота, ни вибрации, ни видимых водопадов, ни (у меня богатая фантазия и мало опыта) огромных лопастей, который вращаются у тебя над головой.

5. Вот они, котики. По горящим лампочкам видно, какие гидроагрегаты работают (в этот раз Один и Три). Чтобы выйти на режим выдачи рабочей мощности, гидроагрегату нужно четыре минуты. А за шесть минут от состояния полного покоя все восемь агрегатов станции могут перейти в режим «фигачим по полной» (ТЭЦ, например, требуется почти двое суток, чтобы раскочегариться). Поэтому гидроэлектростанции отлично справляются с задачей регулирования выработки электричества и помогают обеспечивать общую плавность подачи: в пиковые нагрузки — добавят, а то — стоят смирно.

6. Местная легенда утверждает, что фурнитуру Нижегородской ГЭС изначально сделали для одной из станций московского метро, но в итоге решили, что там нужно что-то более вычурное, и железки сослали в Горький.

7.

8. Количество датчиков, кнопочек, переключателей и окошечек зашкаливает.

9. А также количество труб и вентилей. Ну да, по мне, достаточно двух труб: In и Out, Втёк и Вытек.

10. Впрочем, где-то все просто: трубы Откр и Закр 🙂

11. Комнатные растения на режимных объектах — это так мило.

12. А вот и центр управления водопадами. Нужно больше лампочек! И окошечек! И датчиков!

13.

14. И в компьютере то же!

15.

16. Инструкции-инструкции-инструкции и Стандарты.

17. KPI гидроагрегатов в реальном времени 🙂 Нижегородская ГЭС обеспечивает около 15% всех энергозатрат региона. При этом гидроэнергия — экологически чистая, получается из возобновляемого источника и реально очень дешево стоит. Конфета, а не электричество.

18. Доктор у больного

19. Вообще непонятных надписей очень много. Вот очень подробный «Щит возбуждения» (что-то с подъемом воды?).

20. Спускаемся вниз, к самой турбине. Она в темноте, в особой комнате, за дверью. И фото вам ничего не скажет. Там очень шумно, всё вращается с сумасшедшей скоростью, очень сильный ветер. Это духовный опыт, серьезно. Святая святых ГЭС.

21. Такой ветер, что надо каски держать, чтобы не унесло.

22. Еще уровнем ниже. Здесь мы совсем близко к лопастям.

23. Всё аккуратно подписано на птичьем языке

24. Производитель турбины, «металли — ЛМЗ — ческий» завод.

25. На Нижегородской ГЭС началась реконструкция с большим размахом, в ходе которой заменят большую часть оборудования. У гидроагрегатов уже сейчас вся начинка современная, он разве что в твиттер сам не постит: «Сегодня день отдыха. Смотрел, как надрываются Первый и Третий. Вода уже притомила, а на чужой труд все-таки можно смотреть бесконечно. Как бы еще попробовать с огнем?».

26. Вид сверху.

27. Масштаб

28. yaroslav_gunin сфоткал меня на котике №5

29. Игровые автоматы (мне не дали)

30. Вид на море. Отличная архитектура, все-таки (#умелижестроить), какая замечательная идея с окном и выходом.

31. И с другой стороны. Одна из фишек этой ГЭС — ж/д пути, которые заканчиваются прямо в машинном зале. Это тупиковая ветка из Нижнего до Заволжья, очень круто подвозить оборудование и детали прямо на место.

32. Кстати, о деталях. Вот одна-единственная лопасть турбины.

33. Виды, конечно, бомба (конкретно этот снят из центра управления, вот уж действительно office with a view).

34. Плотина со стороны нижнего бьефа.

35. Желтые домики — это не домики, а краны.

36. Створ, через который сбрасывают воду, если вдруг в водохранилище ее слишком много и есть риск затопления прибрежных районов. Вообще, стараются просто так не сбрасывать, а в этом году и подавно: снега меньше нормы, а значит, меньше воды в Волге — и серьезные проблемы для речного судоходства.

37. Еще одна особенность Нижегородской ГЭС — открытое распределительное устройство. Станция не является гидроаккумулирующей (это более круто), а значит, не может накапливать энергию. Все, что не использовано — сгорает.

38. Самый главный кран, который помогает разбирать и собирать гидроагрегаты, тоже снаружи (а обычно на ГЭС он внутри). Через решетки, как выше на фотке 6, он как раз и запускает свой крюк.

39. Не удержалась.

40.

А вы знаете, с какой электростанции вам приходит энергия? Бывали когда-нибудь у источника?

Как работает гидроэнергетика | Компания по благоустройству долины Висконсин

Гидроэлектростанции улавливают энергию падающей воды для производства электроэнергии. Турбина преобразует кинетическую энергию падающей воды в механическую. Затем генератор преобразует механическую энергию турбины в электрическую.

Гидравлические станции различаются по размеру от «микрогидро», питающих лишь несколько домов, до гигантских плотин, таких как плотина Гувера, которые обеспечивают электричеством миллионы людей.

На фотографии справа показана Александровская гидроэлектростанция на реке Висконсин, электростанция среднего размера, которая производит достаточно электроэнергии, чтобы обслуживать около 8000 человек.

Части гидроэлектростанции

Большинство традиционных гидроэлектростанций состоит из четырех основных компонентов (см. Рисунок ниже):

1. Плотина. Повышает уровень воды в реке для создания падающей воды.Также контролирует поток воды. Образующийся резервуар — это, по сути, запасенная энергия.
2. Турбина. Сила падающей воды, толкающей лопасти турбины, заставляет турбину вращаться. Водяная турбина очень похожа на ветряную мельницу, за исключением того, что энергия вырабатывается падающей водой, а не ветром. Турбина преобразует кинетическую энергию падающей воды в механическую.
3. Генератор. Соединен с турбиной валами и, возможно, шестернями, поэтому, когда турбина вращается, она заставляет вращаться и генератор.Преобразует механическую энергию турбины в электрическую. Генераторы на гидроэлектростанциях работают так же, как генераторы на других типах электростанций.
4. Линии передачи . Проведите электричество от гидроэлектростанции до домов и предприятий.

Сколько электроэнергии может производить гидроэлектростанция?

Количество электроэнергии, производимой гидроэлектростанцией, зависит от двух факторов:

1. Как далеко падает вода. Чем дальше падает вода, тем больше у нее силы. Как правило, расстояние, на которое падает вода, зависит от размера плотины. Чем выше плотина, тем дальше падает вода и тем больше у нее мощности. Ученые сказали бы, что сила падающей воды «прямо пропорциональна» расстоянию, на которое она падает. Другими словами, вода, падающая вдвое дальше, имеет в два раза больше энергии.
2. Количество падающей воды. Больше воды, попадающей через турбину, дает больше энергии.Количество доступной воды зависит от количества воды, текущей по реке. В больших реках больше проточной воды, и они могут производить больше энергии. Мощность также «прямо пропорциональна» расходу реки. Река с вдвое большим количеством проточной воды, чем другая река, может производить вдвое больше энергии.

Могу ли я определить, сколько энергии может производить плотина в моем районе?

Конечно. Это не так уж и сложно.

Допустим, в вашем районе есть небольшая плотина, которая не используется для производства электроэнергии.Возможно, плотина используется для обеспечения водой для орошения сельскохозяйственных угодий, а может быть, она была построена для создания озера для отдыха. Как мы объясняли выше, вам нужно знать две вещи:

1. Как далеко падает вода. Из разговора с человеком, который управляет плотиной, мы узнаем, что высота плотины 10 футов, поэтому вода падает на 10 футов.
2. Количество воды, протекающей в реке. Мы связываемся с Геологической службой США, агентством в США, которое измеряет речной сток, и узнаем, что средний объем воды, протекающей в нашей реке, составляет 500 кубических футов в секунду.

Теперь все, что нам нужно сделать, это немного математики. Инженеры выяснили, что мощность плотины можно рассчитать по следующей формуле:

Мощность = (высота плотины) x (сток реки) x (эффективность) / 11,8

Допустим, для плотины в нашем районе мы покупаем турбину и генератор с КПД 80%.

Тогда мощность нашей плотины будет:

Мощность = (10 футов) x (500 кубических футов в секунду) x (0,80) / 11,8 = 339 киловатт

Чтобы понять, что такое 339 киловатт, давайте посмотрим, сколько электроэнергии мы можем произвести за год.

Поскольку электрическая энергия обычно измеряется в киловатт-часах, мы умножаем мощность нашей плотины на количество часов в году.

Электроэнергия = (339 киловатт) x (24 часа в сутки) x (365 дней в году) = 2 969 000 киловатт-часов.

Среднее годовое потребление энергии в жилых домах в США составляет около 3000 киловатт-часов на каждого человека. Таким образом, мы можем вычислить, сколько людей могла бы обслуживать наша плотина, разделив годовое производство энергии на 3000.

Обслужено человек = 2 969 000 киловатт-часов / 3000 киловатт-часов на человека) = 990 человек.

Таким образом, наша местная ирригационная или рекреационная плотина могла бы обеспечить достаточно возобновляемой энергии для удовлетворения жилищных потребностей 990 человек, если бы мы добавили турбину и генератор.

Примечание. Прежде чем вы решите добавить гидроэнергетику к плотине, попросите инженера-гидроэнергетика проверить ваши расчеты и проконсультироваться с местными агентствами ресурсов, чтобы убедиться, что вы можете получить любые необходимые разрешения.

Как работает гидроэлектростанция? Краткая история и основы механики

Современная гидроэлектростанция — удивительное новшество, основанное на тысячелетней человеческой изобретательности. В этой статье, первой из серии из трех частей, исследуется история этой технологии и основные принципы работы гидроэлектростанции.

Люди давно используют энергию воды для работы машин. По сей день гидроэнергетика остается важным источником электроэнергии во всем мире.Для обеспечения безопасности и эффективности современные гидроэлектростанции полагаются на набор измерительных приборов для контроля уровня, расхода, давления и температуры на протяжении всех процессов.

На протяжении тысячелетий вода была основным источником энергии для работы систем измельчения зерна, орошения полей и обработки древесины. В конце 1800-х годов люди начали использовать гидроэнергию для производства электроэнергии. Первая коммерческая гидроэлектростанция в США была построена на Ниагарском водопаде в 1879 году. Постоянные усовершенствования сделали гидроэлектростанции более безопасными и эффективными, чем когда-либо.

Плотина «Три ущелья» на реке Янцзы в центрально-восточном Китае — крупнейшая в мире электростанция.

Сегодня гидроэнергетика является крупным и надежным источником электроэнергии. Более того, он чистый и возобновляемый. Поскольку они не зависят от погодных условий (кроме засухи), гидроэлектростанции могут обеспечить более надежное обслуживание, чем солнечные или ветряные электростанции. Кроме того, возможность управлять потоком позволяет каждому предприятию адаптировать свою производительность в соответствии с требованиями рынка. Неудивительно, что 9 из 10 крупнейших энергетических предприятий мира работают на энергии воды.(Кашивадзаки-Карива в Японии, шестая по величине, является атомной электростанцией.)

Как работает гидроэлектростанция

Схема плотины гидроэлектростанции

По сути, современная гидроэлектростанция состоит из водохранилища, плотина, водозаборники, турбины и генераторы. Резервуар хранит «топливо» и позволяет операторам контролировать, сколько воды подается в турбины. Он также служит в качестве декантера: большая часть грязи и мусора в воде оседает на его дне, вдали от зоны забора.

Вода из водохранилища подается на турбины через водозабор (затворы плотины) и напорный трубопровод . Система фильтрации на входе дополнительно очищает воду, чтобы гарантировать, что она относительно свободна от взвешенных твердых частиц, которые могут повредить лопасти турбины. Гидравлические системы — регулятор, тормоза, органы управления заслонками и т. Д. — работают вместе, открывая и закрывая отверстия, которые позволяют воде течь вниз по потоку от резервуара.

Гидравлическое колесо прошлого превратилось в современную турбину . Три основных типа, различающиеся в основном формой и конфигурацией лопастей, — это турбина Фрэнсиса, турбина Каплана и турбина Пелтона, названные в честь своих изобретателей. Независимо от конструкции турбина преобразует кинетическую энергию движущейся или падающей воды в механическую. Турбина соединена валом с ротором генератора , который преобразует механическую энергию в электричество.Для максимальной эффективности турбины изготавливаются индивидуально для каждой гидроэлектростанции.

В то время как концепции гидроэнергетики просты и понятны, операции совсем не такие. Каждая современная гидроэлектростанция опирается на множество сложных систем, которые отслеживают, контролируют и улучшают условия для обеспечения надлежащей работы. Подшипники и системы смазки сводят к минимуму трение и износ движущихся частей. Фильтры задерживают частицы, которые могут истирать лопатки турбины. Мощные гидравлические системы открывают и закрывают ворота напорного водовода.Системы охлаждения поддерживают контроль температуры, чтобы предотвратить перегрев и возгорание трансформаторов, кабелей, распределительных устройств и других электрических и механических механизмов.

Не пропустите следующую статью: Как контролировать и поддерживать гидроэлектростанцию ​​для обеспечения оптимальной эффективности.

Что такое гидроэлектростанция и как она работает?

Гидроэлектроэнергия получается из потенциальной энергии водоема, расположенного на определенной высоте над руслом реки, которая преобразуется в кинетическую энергию и, наконец, в электрическую энергию в самой низкой точке русла реки.

1. Гидроэлектростанция

Гидроэлектростанция состоит из комплекса сооружений и электромеханического оборудования, используемых для преобразования потенциальной энергии воды в электрическую, и может работать постоянно. Доступная электрическая энергия пропорциональна расходу и перепаду высоты.

2. Детали гидроэлектростанции

Гидроэлектростанция состоит из следующих частей:

• Плотина или плотина : она содержит речную воду, образуя за ней резервуар и тем самым создавая каплю воды, которая используется для производства энергии.Плотины могут быть земляными или бетонными (последний — самый распространенный).

• Водосливы : они сбрасывают часть скопившейся воды, не проходя через турбины; затем воду можно использовать для орошения. Они расположены на главной стене плотины и могут быть вверху или внизу. Большая часть воды уходит в бассейн у подножия дамбы, чтобы предотвратить размытие падающей водой.

• Водозаборники : через напорный водопровод впускают скопившуюся воду к турбинам.Водозаборники имеют ворота для контроля количества воды, попадающей в турбины и решетки, для фильтрации любого мусора, такого как стволы, ветви и т. Д.

• Электростанция : в нем находится гидравлическое и электрическое оборудование (турбины, генераторы, трансформаторы), а также служебная зона с контрольными и испытательными помещениями. Он имеет входные и выходные заслонки для обеспечения того, чтобы зона оборудования оставалась сухой в случае ремонта или разборки оборудования.

• Турбины : они используют энергию воды, которая проходит через них, для вращения вокруг вала.Существует три основных типа турбин: турбины Пелтона, Фрэнсиса и Каплана (пропеллерного типа).

• Трансформаторы : электрические устройства для повышения или понижения напряжения в цепи переменного тока при сохранении электрической мощности.

• Линии электропередачи : кабели для передачи вырабатываемой электроэнергии.

Д. Канакараджа. AITS. Титупати.

3.Типы гидроэлектростанций

Есть три типа гидроэлектростанций:

• Русловые электростанции : эти гидроэлектростанции забирают воду из реки в зависимости от имеющегося потока воды, который зависит от условий окружающей среды, и пропускают ее через турбины. Перепад высот небольшой, и этим электростанциям требуется постоянный поток воды.

• Гидроэлектростанции с водохранилищем : это гидроэлектростанции, использующие водохранилище вверх по течению с плотиной.Водохранилище регулирует количество воды, проходящей через турбины и производящей электроэнергию круглый год, независимо от расхода воды в реке. Этот тип установок позволяет использовать большую часть производимой энергии, а киловатт-час обычно дешевле.

• Гидроэлектростанции с гидроаккумулятором : это гидроэлектростанции с двумя водохранилищами на разных высотах, которые эксплуатируются, когда возникает дополнительная потребность в электроэнергии.Вода из верхнего резервуара проходит через турбину и течет в нижний резервуар, а затем перекачивается обратно в верхний резервуар в то время суток, когда потребность в энергии не столь высока.

Как вырабатывается гидроэлектроэнергия? — Enbridge Inc.

НАЗАД К ВОПРОСАМ ЭНЕРГЕТИКИ

Гидроэлектроэнергия — это возобновляемый источник энергии, который использует энергию движущейся воды для производства электроэнергии.

Гидроэлектрический процесс начинается задолго до того, как вы включите свет дома или на работе.

Крупномасштабные гидроэнергетические проекты обычно связаны с плотинами. Реочные и приливные проекты также используют силу движущейся воды для производства возобновляемой электроэнергии.

Плотина гидроэлектростанции преобразует потенциальную энергию, накопленную в водоеме за плотиной, в механическую энергию — механическую энергию также называют кинетической энергией. Когда вода течет через плотину, ее кинетическая энергия используется для вращения турбины.

Генератор преобразует механическую энергию турбины в электричество.

Эта электрическая энергия затем проходит через различные процессы передачи, прежде чем достигнет вас.

Посмотрите это видео от Министерства энергетики США для получения дополнительной информации о том, как генерируется гидроэлектроэнергия:

Вам интересно узнать об энергетической терминологии, используемой в этом произведении? На веб-сайте Управления энергетической информации США есть простой для понимания обзор энергетических терминов, таких как потенциальная энергия и механическая / кинетическая энергия.

Вот несколько ссылок на дополнительные ресурсы, чтобы узнать больше о гидроэнергетике:

г. до н. Э. Гидроэнергетика: как вырабатывается гидроэлектроэнергия

Министерство энергетики США: как работает гидроэнергетика

Ontario Power Generation: гидроэлектроэнергия

Движущаяся вода может дать вам энергию, необходимую для освещения вашей комнаты и зарядки вашего мобильного телефона.

В мировом разговоре об энергии один момент не подлежит обсуждению: энергия вносит жизненно важный вклад в качество жизни людей, в общество и в человеческий прогресс.Это верно сегодня и останется верным в будущем. Вот почему была создана Energy Matters. Мы считаем важным снабдить людей беспристрастной информацией, чтобы они могли сформировать свое мнение, присоединиться к беседе и почувствовать уверенность в работе и достижениях энергетического сектора. Energy Matters — это инициатива, которая предоставляет прозрачную информацию и перспективы в области энергетики. Здесь мы рассмотрим ряд тем: масштабы мировой энергетики; способы получения и производства энергии; современные энергетические технологии; грядущие нововведения; будущие потребности мира в энергии; и устойчивые источники энергии, которые их восполнят.Поскольку энергия важна для всех, мы надеемся, что вы будете полагаться на Energy Matters как на постоянный источник сбалансированной информации.

Гидроэнергетика | Национальное географическое общество

Гидроэнергетика, также называемая гидроэлектростанцией или гидроэлектроэнергией, представляет собой форму энергии, которая использует энергию движения воды, например, воды, текущей по водопаду, для выработки электроэнергии. Люди использовали эту силу тысячелетиями. Более двух тысяч лет назад люди в Греции использовали проточную воду, чтобы превратить колесо своей мельницы, чтобы перемолоть пшеницу в муку.

Как работает гидроэнергетика?

Большинство гидроэлектростанций имеют резервуар с водой, задвижку или клапан для контроля количества воды, вытекающей из резервуара, а также выпускное отверстие или место, куда вода попадает после стекания вниз. Вода приобретает потенциальную энергию непосредственно перед тем, как переливается через вершину плотины или стекает с холма. Потенциальная энергия преобразуется в кинетическую, когда вода течет вниз. Воду можно использовать для вращения лопастей турбины для выработки электроэнергии, которая распределяется среди потребителей электростанции.

Типы гидроэлектростанций

Существует три различных типа гидроэлектростанций, наиболее распространенным из которых является водохранилище. В водохранилище плотина используется для управления потоком воды, хранящейся в бассейне или резервуаре. Когда требуется больше энергии, из плотины сбрасывается вода. Как только вода выпускается, сила тяжести берет верх, и вода течет вниз через турбину. Когда лопасти турбины вращаются, они приводят в действие генератор.

Другой тип гидроэлектростанции — водозаборное сооружение. Этот вид растений уникален тем, что не использует плотину. Вместо этого он использует серию каналов для направления текущей речной воды к турбинам, приводящим в действие генераторы.

Третий тип установок называется гидроаккумулирующим. Эта установка собирает энергию, произведенную из солнечной, ветровой и ядерной энергии, и хранит ее для будущего использования. Станция накапливает энергию, перекачивая воду из бассейна на более низкой высоте в резервуар, расположенный на более высокой высоте.Когда есть высокий спрос на электричество, сбрасывается вода, находящаяся в верхнем бассейне. Когда эта вода стекает обратно в нижний резервуар, она вращает турбину для выработки большего количества электроэнергии.

Насколько широко в мире используется гидроэнергетика?

Гидроэнергетика — наиболее часто используемый возобновляемый источник электроэнергии. Китай — крупнейший производитель гидроэлектроэнергии. Другие ведущие производители гидроэнергии по всему миру включают США, Бразилию, Канаду, Индию и Россию.Примерно 71 процент всей возобновляемой электроэнергии, производимой на Земле, вырабатывается гидроэнергетикой.

Какая самая большая гидроэлектростанция в мире?

Плотина «Три ущелья» в Китае, сдерживающая реку Янцзы, является крупнейшей гидроэлектростанцией в мире с точки зрения производства электроэнергии. Плотина имеет длину 2335 метров (7660 футов) и высоту 185 метров (607 футов) и имеет достаточно генераторов, чтобы производить 22 500 мегаватт энергии.

Факты и информация о гидроэнергетике

Люди веками использовали энергию речных течений, используя водяные колеса, вращаемые реками, первоначально для обработки зерна и ткани.Сегодня гидроэнергетика обеспечивает около 16 процентов мировой электроэнергии, производя электроэнергию во всех штатах США, кроме двух.

Гидроэнергетика стала источником электроэнергии в конце 19 века, через несколько десятилетий после того, как британско-американский инженер Джеймс Фрэнсис разработал первую современную водяную турбину. В 1882 году первая в мире гидроэлектростанция начала работать в Соединенных Штатах вдоль реки Фокс в Аплтоне, штат Висконсин.

Как работает гидроэнергетика

Типичная гидроэлектростанция — это система, состоящая из трех частей: электростанции, на которой вырабатывается электричество, плотины, которую можно открывать или закрывать для управления потоком воды, и резервуара, в котором хранится вода.Вода за плотиной проходит через водозабор и толкает лопасти турбины, заставляя их вращаться. Турбина вращает генератор для производства электроэнергии.

Количество электроэнергии, которое может быть произведено, зависит от того, как далеко падает вода и сколько воды проходит через систему. Электроэнергия может транспортироваться по дальним линиям электропередачи в дома, фабрики и предприятия. Другие типы гидроэлектростанций используют сток через водный путь без плотины.

Крупнейшие гидроэлектростанции

Китай, Бразилия, Канада, США и Россия входят в пятерку крупнейших производителей гидроэнергии. Самая крупная гидроэлектростанция в мире с точки зрения установленной мощности — Три ущелья (Санся) на реке Янцзы в Китае, ширина которой 1,4 мили (2,3 километра), а высота 607 футов (185 метров). Объект, который фактически вырабатывает больше всего электроэнергии в год, — это завод Итайпу, расположенный на реке Парана между Бразилией и Парагваем.

Самая большая гидроэлектростанция в Соединенных Штатах находится на плотине Гранд-Кули на реке Колумбия в Вашингтоне, штате, который получает около двух третей электроэнергии за счет гидроэнергетики.

Гидроэнергетика за и против

Гидроэнергетика имеет несколько преимуществ. После того, как плотина построена и оборудование установлено, источник энергии — проточная вода — становится бесплатным. Это чистый источник топлива, возобновляемый снегом и дождями. Гидроэлектростанции могут поставлять большие объемы электроэнергии, и их относительно легко настроить в соответствии с потребностями, контролируя поток воды через турбины.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права.Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

1/10

1/10

Река Хила извивается через национальный лес Гила в штате Нью-Мексико. Эта свободно текущая река высыхает из-за чрезмерного использования и изменения климата снежного покрова. Он сталкивается с потенциально масштабным проектом, который отвлечет воду от верхней части реки Нью-Мексико.

Река Хила извивается через национальный лес Гила в Нью-Мексико. Эта свободно текущая река высыхает из-за чрезмерного использования и изменения климата снежного покрова. Он сталкивается с потенциально масштабным проектом, который отвлечет воду от верхней части реки Нью-Мексико.

Фотография Майкла Мелфорда, Nat Geo Image Collection

Но проекты крупных плотин могут разрушить речные экосистемы и окружающие сообщества, нанося вред дикой природе и вытесняя жителей. Например, плотина «Три ущелья» сместила примерно 1.2 миллиона человек и затоплены сотни деревень.

Плотины также не позволяют рыбе, такой как лосось, плавать вверх по течению и нереститься. Хотя такое оборудование, как рыболовные лестницы, предназначено для того, чтобы лосось мог подниматься и преодолевать плотины и заходить в нерестилища вверх по течению, такие меры не всегда эффективны. В некоторых случаях рыбу собирают и возят на грузовиках вокруг препятствий. Тем не менее, наличие плотин гидроэлектростанций часто может изменить характер миграции и нанести ущерб популяциям рыб. Например, в бассейне реки Колумбия на северо-западе Тихого океана лосось и стальной лосось потеряли доступ к примерно 40 процентам своей исторической среды обитания из-за плотин.

Гидроэлектростанции также могут вызывать низкий уровень растворенного кислорода в воде, что вредно для речной среды обитания. Также могут пострадать и другие дикие животные: в Индонезии гидроэнергетический проект угрожает редким орангутанам тапанули, поскольку он может разрушить их среду обитания.

Изменение климата и повышенный риск засухи также влияют на гидроэлектростанции мира. Согласно исследованию 2018 года, в западной части США выбросы углекислого газа за 15-летний период были на 100 мегатонн выше, чем обычно, поскольку коммунальные предприятия обратились к углю и газу для замены гидроэнергетики, потерянной из-за засухи.

Даже перспектива получения безуглеродной электроэнергии от гидроэнергетики была подорвана открытиями о том, что разлагающийся органический материал в водохранилищах высвобождает метан, мощный парниковый газ, который способствует глобальному потеплению.

Однако некоторые утверждают, что воздействие гидроэнергетики на окружающую среду может быть смягчено и оставаться низким по сравнению со сжиганием ископаемого топлива. В некоторых местах проекты малых гидроэлектростанций могут использовать преимущества существующих водных потоков или инфраструктуры. Специальные водозаборники и турбины могут помочь обеспечить лучшую аэрацию воды, сбрасываемой из плотины, для решения проблемы низкого растворенного кислорода.Плотины можно планировать более стратегически, чтобы, например, пропустить рыбу, в то время как потоки воды у существующих плотин можно калибровать, чтобы дать экосистемам больше времени на восстановление после циклов наводнений. И продолжаются исследования способов сделать проекты гидроэнергетики более дружественными по отношению к окружающим их экосистемам.

Растущее движение также работает над сносом плотин, которые больше не функционируют или не нужны по всему миру, с целью восстановления большего количества естественных рек и многих благ, которые они приносят дикой природе и людям, включая отдых.

Производство электроэнергии: гидроэлектроэнергия | Давайте поговорим о науке

AB
Наука о знаниях и трудоустройстве 10-4 (2006)
10
Блок B: Понимание технологий передачи энергии

AB
Наука о знаниях и возможности трудоустройства 8, 9 (пересмотрено в 2009 г.)
9
Модуль D: Принципы и технологии электрооборудования

AB
Наука 10 (2005 г., обновлено в 2015 г.)
10
Блок B: Поток энергии в технологических системах

AB
Наука 14 (2003 г., обновлено 2014 г.)
10
Блок B: Понимание технологий передачи энергии

AB
Наука 24 (2003 г., обновлено 2014 г.)
11
Блок B: Общие сведения о системах преобразования энергии

AB
Наука 30 (2007 г., обновлено 2014 г.)
12
Блок D: Энергия и окружающая среда

AB
Наука 7-8-9 (2003 г., обновлено в 2014 г.)
9
Модуль D: Принципы и технологии электрооборудования

До нашей эры
Физика 11 (июнь 2018)
11
Большая идея: энергия находится в разных формах, сохраняется и способна выполнять работу.

До нашей эры
Science Grade 10 (март 2018 г.)
10
Большая идея: энергия сохраняется, и ее преобразование может повлиять на живые существа и окружающую среду.

До нашей эры
Естественные науки 7 класс (июнь 2016 г.)
7
Большая идея: электромагнитная сила производит как электричество, так и магнетизм.

МБ
12 класс химии (2013)
12
Тема 3: Химическая кинетика

МБ
Старший 4-й по физике (2005)
12
Тема 1: Механика

NB
Физика 11 (2003)
11
Импульс и энергия

NB
Физика 12 (2003)
12
Поля

NB
6 класс естественных наук (2002)
6
Физические науки: электричество

NB
Естественные науки 9 класс (2002)
9
Характеристики электричества

NL
6 класс естествознания (2018)
6
Блок 3: Электричество

NL
9 класс естествознания
9
Блок 3: Электричество (в редакции 2011 г.)

NL
Физика 2204 (2018)
11
Блок 2: Динамика

NL
Физика 2204 (2018)
11
Раздел 3: Работа и энергия

NS
Структура результатов обучения: естественные науки 9 класс (2014 г.)
9
Характеристики электричества

NS
Физика 11 (2002)
11
Импульс и энергия

NS
Наука P-6 (2019)
6
Физические науки: электричество

NT
Учебная программа K-6 по науке и технологиям (NWT, 2004)
6
Энергия и контроль: электричество

NT
Наука о знаниях и трудоустройстве 10-4 (Альберта, 2006 г.)
10
Блок B: Понимание технологий передачи энергии

NT
Наука о знаниях и возможностях трудоустройства 9 (Альберта, редакция 2009 г.)
9
Модуль D: Принципы и технологии электрооборудования

NT
Наука 10 (Альберта, 2005 г., обновлено в 2015 г.)
10
Блок B: Поток энергии в технологических системах

NT
Наука 14 (Альберта, 2003 г., обновлено 2014 г.)
10
Блок B: Понимание технологий передачи энергии

NT
Наука 24 (Альберта, 2003 г., обновлено 2014 г.)
11
Блок B: Общие сведения о системах преобразования энергии

NT
Наука 30 (Альберта, 2007 г., обновлено 2014 г.)
12
Блок D: Энергия и окружающая среда

NT
Наука 9 (Альберта, 2003 г., обновлено в 2014 г.)
9
Модуль D: Принципы и технологии электрооборудования

НУ
Учебная программа K-6 по науке и технологиям (NWT, 2004)
6
Энергия и контроль: электричество

НУ
Наука о знаниях и трудоустройстве 10-4 (2006)
10
Блок B: Понимание технологий передачи энергии

НУ
Наука о знаниях и возможностях трудоустройства 9 (Альберта, редакция 2009 г.)
9
Модуль D: Принципы и технологии электрооборудования

НУ
Наука 10 (2005 г., обновлено в 2015 г.)
10
Блок B: Поток энергии в технологических системах

НУ
Наука 14 (2003 г., обновлено 2014 г.)
10
Блок B: Понимание технологий передачи энергии

НУ
Наука 24 (Альберта, 2003 г., обновлено 2014 г.)
11
Блок B: Общие сведения о системах преобразования энергии

НУ
Наука 30 (Альберта, 2007 г., обновлено 2014 г.)
12
Блок D: Энергия и окружающая среда

НУ
Наука 9 (Альберта, 2003 г., обновлено в 2014 г.)
9
Модуль D: Принципы и технологии электрооборудования

НА
Химия, 12 класс, ВУЗ (СЧ5У)
12
Нить D: изменение энергии и скорость реакции

НА
Экология, 11 класс, рабочее место (SVN3E)
11
Strand D: Энергосбережение

НА
Физика, 11 класс, Университет (СПх4У)
11
Strand D: Энергия и общество

НА
Физика, 11 класс, Университет (СПх4У)
11
Направление F: электричество и магнетизм

НА
Физика, 12 класс, Колледж (СПх5С)
12
Strand E: преобразования энергии

НА
Физика, 12 класс, Университет (СПх5У)
12
Нить C: энергия и импульс

НА
Наука и технологии, 1–8 классы (2007 г.)
6
Электричество и электрические устройства

НА
Академический 9 класс (SNC1D) (2008)
9
Strand E: Характеристики электричества

НА
Прикладная наука 9 класс (SNC1P)
9
Strand E: электрические приложения

НА
Естественные науки, 12 класс, рабочее место (SNC4E)
12
Strand E: Электричество дома и на работе

PE
Физика 521А (2009)
11
Импульс и энергия

PE
Science 421A (проект, 2018 г.)
10
СК 3.2 Проанализировать преобразования энергии в механических системах.

PE
6 класс естественных наук (2012 г.)
6
Физические науки: электричество

PE
Естественные науки 9 класс (2018)
9
Блок 3: Характеристики электроэнергии

КК
Прикладная наука и технологии
Раздел IV
Материальный мир

КК
Экологическая наука и технологии
Раздел IV
Материальный мир

КК
Наука и технология
Секция I
Технологический мир: технологические системы

КК
Наука и технология
Раздел II
Технологический мир: технологические системы

КК
Наука и окружающая среда
Раздел IV
Материальный мир

SK
Наука 9 (2009)
9
Физические науки — Характеристики электричества (CE)

YT
Science Grade 10 (Британская Колумбия, июнь 2016 г.)
10
Большая идея: энергия сохраняется, и ее преобразование может повлиять на живые существа и окружающую среду.

YT
Science Grade 7 (Британская Колумбия, июнь 2016 г.)
7
Большая идея: эволюция путем естественного отбора дает объяснение разнообразию и выживанию живых существ.