Ως η μεγαλύτερη πηγή ανανεώσιμης ενέργειας, η υδροηλεκτρική ενέργεια αντιπροσωπεύει το 22% της παγκόσμιας ηλεκτρικής ενέργειας και παράγει περισσότερη ενέργεια από άλλες ανανεώσιμες πηγές όπως συστήματα ηλιακής ενέργειας , αιολικές, γεωθερμικές πηγές.
Είναι οι δεύτερες μεγαλύτερες μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας μετά τις εγκαταστάσεις καύσης. Η υδροηλεκτρική μονάδα κατασκευάζεται για να παράγει ηλεκτρική ενέργεια για φορτία βάσης ή αιχμής και σε ορισμένες περιπτώσεις, μεταφέρει και τα δύο φορτία.
Αυτές οι μονάδες παραγωγής ενέργειας παρέχουν αξιόπιστη ηλεκτρική ενέργεια λόγω της μεγάλης ποικιλίας χαρακτηριστικών, όπως η ικανότητα παρακολούθησης φορτίου, μέγιστης τροφοδοσίας φορτίου, ταχύτερης λειτουργίας από την εκκίνηση κ.λπ.
Εργασία υδροηλεκτρικού σταθμού
Η υδροηλεκτρική ενέργεια παράγεται από νερό που ρέει από τα ποτάμια ή από τεχνητές κατασκευές στις οποίες το νερό είναι διαθέσιμο ή αποθηκεύεται. Οι υδροηλεκτρικές εγκαταστάσεις περιλαμβάνουν τη δεξαμενή με φράγμα, πένα, στρόβιλο, γεννήτρια και γραμμές μεταφοράς.
Ένα φράγμα είναι χτισμένο κοντά σε μια λίμνη ή ένα μεγάλο ποτάμι για να αποθηκεύει νερό σε μια δεξαμενή. Το φράγμα συγκρατεί το νερό και αυξάνει την πίεση του νερού στο κάτω επίπεδο. Είναι κατασκευασμένο σε υψηλότερα ύψη για να αυξήσει το ρυθμό ροής.
εργασία υδροηλεκτρικού σταθμού
Το νερό από τις δεξαμενές μεταφέρεται μέσω πένας που είναι τεράστιες σήραγγες για τη μεταφορά νερού. Σε αυτά τα φυτά, η πτώση του νερού χρησιμοποιείται για την περιστροφή του άξονα του κινητήρα.
Όταν τροφοδοτείται νερό από τη δεξαμενή μέσω σηράγγων σε πτερύγια στροβίλου, η τουρμπίνα αρχίζει να περιστρέφεται προς την κατεύθυνση της δύναμης του νερού. Δεδομένου ότι αυτός ο στρόβιλος συνδέεται με τον άξονα του εναλλάκτη, ηλεκτρική ενέργεια παράγεται από τον εναλλάκτη.
Εδώ η κινητική ενέργεια του ρέοντος νερού μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια η οποία μεταδίδεται περαιτέρω σε υποσταθμούς μέσω γραμμών μεταφοράς όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα.
Η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας εξαρτάται από δύο παράγοντες που είναι
1. Κεφαλή νερού
2. Ρυθμός ροής νερού απόρριψης του νερού
Η κεφαλή του νερού υποδεικνύει την απόσταση μεταξύ της επιφάνειας του νερού και της επιφάνειας του στροβίλου και εξαρτάται από το διαθέσιμο νερό στη δεξαμενή και το μέγεθος της δεξαμενής. Εάν η κεφαλή είναι μεγαλύτερη, το νερό από μεγαλύτερο ύψος πέφτει με περισσότερη δύναμη, προκαλώντας αυξήσεις στην περιστροφή του στροβίλου.
Αυτό έχει ως αποτέλεσμα περισσότερα αποτελέσματα σε περισσότερα παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Παρομοίως, εάν ο ρυθμός απόρριψης του νερού είναι μεγαλύτερος, παράγεται υψηλή ισχύς καθώς η ποσότητα του νερού που πέφτει είναι μεγαλύτερη και ο ρυθμός του νερού εξαρτάται από την χωρητικότητα του ποταμού, όπως τεράστιο νερό ή περισσότερο νερό που ρέει σε μεγαλύτερα ποτάμια.
Μέρη / εξαρτήματα υδροηλεκτρικού σταθμού
Η κατασκευή υδροηλεκτρικού σταθμού χρειάζεται υψηλό αρχικό κόστος για την κατασκευή φράγματος, δεξαμενών και ηλεκτροπαραγωγής. Αλλά μόλις ξεκινήσει χρειάζεται λιγότερα έξοδα συντήρησης σε σύγκριση με τα εργοστάσια με καύσιμα.
Μερικά από τα κύρια μέρη ή συστατικά των υδροηλεκτρικών εγκαταστάσεων περιγράφονται παρακάτω.
Φράγμα :
Φράγμα
Αυτές είναι οι κατασκευές που χτίστηκαν πάνω σε ποτάμια για να σταματήσουν τη ροή του νερού και να αποθηκεύσουν το νερό στη δεξαμενή. Το φράγμα συλλέγει και αποθηκεύει το νερό σε περιόδους βροχών και επιτρέπει τη συνεχή λειτουργία του εργοστασίου ακόμη και κατά τις καλοκαιρινές περιόδους. Σηκώνει το κεφάλι του νερού, έτσι αυξάνεται το ύψος του νερού που πέφτει.
Πύλες εισαγωγής ή ελέγχου :
Αυτά χρησιμοποιούνται για την απελευθέρωση ή τη διακοπή του νερού από το φράγμα. Το νερό από τη δεξαμενή απελευθερώνεται μέσω αυτών των πυλών στη μονάδα στροβίλων. Το νερό παίρνει δυναμικό καθώς και κινητικές ενέργειες ενώ ρέει μέσω των πυλών ελέγχου.
Υδατοφράκτης :
Penstocks
Βοηθά στην αύξηση της ταχύτητας του νερού σε υψηλότερο ρυθμό για την οδήγηση στροβίλων. Πρόκειται για μεγάλους σωλήνες που μεταφέρουν το νερό από τη δεξαμενή στο σπίτι τουρμπίνας.
Νερό στροβίλων:
στρόβιλος νερού
Η δυναμική και κινητική ενέργεια του νερού από τη δεξαμενή που τροφοδοτείται με υδροστρόβιλο μετατρέπεται σε περιστροφική κίνηση. Όταν το νερό χτυπά τις λεπίδες του στροβίλου, αρχίζει να περιστρέφεται προς την κατεύθυνση της καθαρής δύναμης του νερού.
Διαφορετικοί τύποι στροβίλων περιλαμβάνουν τους στροβίλους Kaplan, Francis και Pelton. Ο στρόβιλος Francis είναι ο συνηθέστερος στρόβιλος που χρησιμοποιείται σε διάφορα υδροηλεκτρικά εργοστάσια. Ο τύπος του στροβίλου εξαρτάται από την κεφαλή ή την ποσότητα του νερού και την ικανότητα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
Γεννήτριες:
Αυτοί καλούνται επίσης εναλλάκτες όπου ο άξονας του ρότορα συνδέεται με τον άξονα τουρμπίνας. Επομένως, ενώ ο στρόβιλος περιστρέφεται, προκαλεί περιστρέψτε τη γεννήτρια άξονας. Αυτή η περιστροφή παράγει την ηλεκτρική ισχύ που μεταδίδεται περαιτέρω στους υποσταθμούς μέσω γραμμών μεταφοράς.
Τύποι υδροηλεκτρικών φυτών
Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής ταξινομούνται σε τρεις βασικούς τύπους ανάλογα με τον τρόπο λειτουργίας τους. Αυτά τα μέθοδοι παραγωγής είναι οι εγκαταστάσεις αποθήκευσης Run-of-River, αποθήκευσης και άντλησης και εξηγούνται εν συντομία παρακάτω.
Υδροηλεκτρικές εγκαταστάσεις Run-of-River
Ονομάζεται επίσης είδος εκτροπής φυτού. Σε αυτό, ένα μέρος του νερού εκτρέπεται σε κανάλια από τον ποταμό. Αυτοί οι τύποι φυτών μπορεί να μην απαιτούν φράγμα για την αποθήκευση νερού. Ο σχεδιασμός και η εμφάνιση αυτών των εγκαταστάσεων διαφέρουν από τους συμβατικούς υδροηλεκτρικούς σταθμούς. Αυτά χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία της βασικής φόρτωσης.
Λειτουργία υδροηλεκτρικής μονάδας ποταμού
Αυτά τα φυτά χρησιμοποιούν μια μικρή λίμνη νερού που ονομάζεται Forebay για να καλύψουν τα άμεσα φορτία για λιγότερες περιόδους. Το Forebay ρυθμίζει τη ροή του νερού στη μονάδα τουρμπίνας, έτσι η καθαρή ισχύς που παράγεται ποικίλλει επίσης. Μειώνει την ανάγκη κατασκευής μεγάλων δεξαμενών για υψηλή κεφαλή ή υπερχείλιση νερού, έτσι το αρχικό κόστος μειώνεται σε σύγκριση με τις εγκαταστάσεις αποθήκευσης.
Υδροηλεκτρικές εγκαταστάσεις αποθήκευσης
Αυτός είναι ο πιο κοινός τύπος υδροηλεκτρικής εγκατάστασης που απαιτεί φράγμα για την αποθήκευση του νερού στη δεξαμενή. Το φράγμα διευκολύνει την αύξηση της κεφαλής καθώς και την ταχύτητα του νερού.
Το Penstocks μεταφέρει νερό από το φράγμα στη μονάδα τουρμπίνας, ώστε η παραγόμενη ενέργεια να εξαρτάται από την παροχή νερού από τη δεξαμενή. Αυτά χρησιμοποιούνται τόσο ως βάση όσο και ως εγκαταστάσεις αιχμής. Η καθαρή ισχύς που παράγεται είναι κάτι περισσότερο από το ρεύμα των ποταμών.
Εργοστάσια αποθήκευσης με αντλία
Σε αυτό, η αναστρέψιμη διάταξη αντλίας-στροβίλου και πένας ανταλλάσσει το νερό μεταξύ της κεφαλής (άνω δεξαμενή) και των δεξαμενών ουράς. Στην περίπτωση χαμηλής ηλεκτρικής ενέργειας, το νερό ζήτησης αντλείται στην υδραυλική μηχανή στην δεξαμενή της ουράς προς τη δεξαμενή κεφαλής. Αυτό γίνεται χρησιμοποιώντας την ισχύ που παράγεται από μονάδες που λειτουργούν με καύσιμο.
Εργοστάσιο αποθήκευσης με αντλία
Κατά τη διάρκεια των ωρών αιχμής ή των φορτίων, το νερό απελευθερώνεται πίσω από τη δεξαμενή κεφαλής στη λίμνη ουράς μέσω πένας. Η ενεργειακή απόδοση αυτών των εγκαταστάσεων κυμαίνεται από 70 έως 80%. Λόγω της μέγιστης ισχύος τροφοδοσίας με χαμηλό κόστος, τα έσοδα αυξάνονται.
Πλεονεκτήματα των υδροηλεκτρικών σταθμών
• Χαμηλό λειτουργικό κόστος : Μόλις κατασκευαστεί το φράγμα, η ηλεκτρική ενέργεια παράγεται με σταθερό ρυθμό επειδή δεν απαιτείται καύσιμο.
• Χωρίς ρύπανση: Ένα εργοστάσιο υδροηλεκτρικής ενέργειας δεν παράγει επιβλαβή απόβλητα ή αέρια θερμοκηπίου, επομένως η ρύπανση της ατμόσφαιρας είναι μικρότερη σε σύγκριση με τις θερμικές και πυρηνικές εγκαταστάσεις.
• Οικονομική δύναμη : η ενέργεια παράγεται με ανανεώσιμη ενέργεια, οπότε δεν απαιτείται κόστος καυσίμου κατά την παραγωγή του. Αυτό καθιστά το χαμηλό κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας σε σύγκριση με τις τιμές πεζοπορίας των ορυκτών καυσίμων.
• Αποθήκευση νερού: Η κατασκευή αυτού του φυτού διευκολύνει επίσης το νερό για αρδευτικούς σκοπούς και μειώνει τις πλημμύρες, τις ξηρασίες αποθηκεύοντας το νερό. Αυτό είναι πολύ χρήσιμο γιατί ξεπερνά την περιττή σπατάλη νερού.
Ελπίζω να έχετε σαφή κατανόηση των βασικών γνώσεων σχετικά με την υδροηλεκτρική ενέργεια και τη λειτουργία της. Επιπλέον, τυχόν απορίες σχετικά με ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά έργα, παρακαλώ γράψτε τις προτάσεις και τα σχόλιά σας σχετικά με αυτό το άρθρο στην ενότητα σχολίων παρακάτω. Και απαντήστε σε αυτήν την ερώτηση εάν σας ενδιαφέρει - Με βάση την ικανότητα πώς ταξινομούνται τα υδροηλεκτρικά εργοστάσια;
Φωτογραφικές μονάδες:
Φράγμα στον ποταμό από wikimedia
Penstocks από wikimedia
Κατασκευή στροβίλων νερού από χιονισμένο υδρο
Ρυθμίσεις φυτών από το wikimedia
Αντλία αντλίας αποθήκευσης από ΔΕΞΑΜΕΝΗ
