HPP: עקרון הפעולה, תוכנית, ציוד, כוח

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

כמעט כולם מדמיינים את המטרה של תחנות כוח הידרואלקטריות, אבל רק מעטים מבינים באמת את עקרון הפעולה של תחנות כוח הידרואלקטריות. התעלומה העיקרית עבור אנשים היא איך כל הסכר הענק הזה מייצר אנרגיה חשמלית ללא דלק. בוא נדבר על זה.

מהי תחנת כוח הידרו?

תחנת כוח הידרואלקטרית היא מתחם מורכב המורכב ממבנים שונים וציוד מיוחד. תחנות כוח הידרואלקטריות נבנות על נהרות, שם יש זרימה קבועה של מים למילוי הסכר והמאגר. מבנים דומים (סכרים) שנוצרו במהלך הקמת תחנת כוח הידרואלקטרית נחוצים כדי לרכז זרימה קבועה של מים, המומרת לאנרגיה חשמלית באמצעות ציוד מיוחד לתחנות כוח הידרואלקטריות.

שימו לב שלבחירת מקום בנייה יש תפקיד חשוב מבחינת יעילות ה-HPP. נדרשים שני תנאים: אספקה בלתי נדלית מובטחת של מים ומדרון גבוה של הנהר.

עקרון הפעולה של HPP

ההפעלה של תחנת כוח הידרואלקטרית היא פשוטה למדי. הוקמו מבנים הידראולייםלספק לחץ יציב של מים שנכנס ללהבי הטורבינה. הלחץ מניע את הטורבינה, וכתוצאה מכך היא מסובבת את הגנרטורים. האחרונים מייצרים חשמל, שמועבר לצרכן דרך קווי הולכה במתח גבוה.

הקושי העיקרי של מבנה כזה הוא להבטיח לחץ מים קבוע, אשר מושג על ידי בניית סכר. הודות לו, כמות גדולה של מים מתרכזת במקום אחד. במקרים מסוימים משתמשים בזרימה טבעית של מים ולעיתים משתמשים בסכר והסטה (זרימה טבעית) ביחד.

במבנה עצמו יש ציוד לתחנת כוח הידרואלקטרית, שעיקר תפקידה הוא להמיר את האנרגיה המכנית של תנועת המים לאנרגיה חשמלית. משימה זו מוקצית על המחולל. ציוד נוסף משמש גם לשליטה על פעולת התחנה, התקני החלוקה ותחנות שנאים.

התמונה למטה מציגה תרשים סכמטי של ה-HPP.

כפי שניתן לראות, זרימת המים מסובבת את הטורבינה של הגנרטור, המייצרת אנרגיה, מספקת אותה לשנאי להמרה, ולאחר מכן היא מועברת דרך קווי חשמל לספק.

Power

ישנם מפעלים הידרו-אלקטריים שונים שניתן לחלק לפי ההספק המופק:

1. חזק מאוד - מעל 25 MW.
2. בינוני – עד 25 MW.
3. Small - עם ייצור של עד 5 MW.

הספק של תחנת כוח הידרואלקטרית תלוי בעיקר בזרימת המים וביעילות הגנרטור עצמו, המשמש בה. אבל אפילו הכי הרבההתקנה יעילה לא תוכל לייצר כמויות גדולות של חשמל בלחץ מים חלש. כדאי גם לקחת בחשבון שההספק של תחנת כוח הידרואלקטרית אינו קבוע. בשל סיבות טבעיות, מפלס המים בסכר יכול לעלות או לרדת. לכל זה יש השפעה על נפח החשמל המיוצר.

תפקיד הסכר

המרכיב המורכב, הגדול ביותר ובאופן כללי העיקרי של כל תחנת כוח הידרואלקטרית הוא סכר. אי אפשר להבין מהי תחנת כוח הידרואלקטרית בלי להבין את המהות של איך עובד סכר. הם גשרים ענקיים שמחזיקים את זרימת המים. בהתאם לעיצוב, הם עשויים להיות שונים: ישנם מבנים כבידה, מקושתים ואחרים, אך המטרה שלהם היא תמיד זהה - לשמור על כמות גדולה של מים. בזכות הסכר ניתן לרכז זרימת מים יציבה ועוצמתית, לכוון אותה ללהבים של טורבינה המסובבת גנרטור. הוא, בתורו, מייצר אנרגיה חשמלית.

Technology

כפי שאנו כבר יודעים, עקרון הפעולה של תחנת כוח הידרואלקטרית מבוסס על שימוש באנרגיה המכנית של מים נופלים, המומרת מאוחר יותר לאנרגיה חשמלית בעזרת טורבינה וגנרטור. ניתן להתקין את הטורבינות עצמן בסכר או בקרבתו. במקרים מסוימים, נעשה שימוש בצינור שדרכו עוברים מים מתחת למפלס הסכר בלחץ גבוה.

ישנם מספר מחווני הספק של כל תחנת כוח הידרואלקטרית: זרימת מים וראש הידרוסטטי. המחוון האחרון נקבע על פי הפרש הגובה בין נקודות ההתחלה והסיום.נפילה חופשית של מים. בעת יצירת עיצוב תחנה, העיצוב כולו מבוסס על אחד מהאינדיקטורים הללו.

הטכנולוגיות המוכרות כיום לייצור חשמל מאפשרות להשיג יעילות גבוהה בהמרת אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית. לפעמים הוא גבוה פי כמה מזה של תחנות כוח תרמיות. יעילות גבוהה כזו מושגת הודות לציוד המשמש בתחנת הכוח ההידרואלקטרית. זה אמין וקל יחסית לשימוש. בנוסף, בשל המחסור בדלק ושחרור כמות גדולה של אנרגיה תרמית, חיי השירות של ציוד כזה הם די ארוכים. תקלות הן נדירות ביותר כאן. הוא האמין כי חיי השירות המינימליים של ערכות גנרטורים ומבנים באופן כללי הוא כ -50 שנה. למרות שלמעשה, גם היום, תחנות כוח הידרואלקטריות שנבנו בשנות השלושים של המאה הקודמת פועלות די בהצלחה.

תחנות כוח מים רוסיות

היום פועלות ברוסיה כ-100 תחנות כוח הידרואלקטריות. כמובן שההספק שלהן שונה, ורובם תחנות בעלות הספק מותקן של עד 10 מגוואט. ישנן גם תחנות כמו Pirogovskaya או Akulovskaya, שהופעלו בשנת 1937, וההספק שלהן הוא רק 0.28 MW.

הגדולים הם ה-Syano-Shushenskaya ו-Krasnoyarsk HPPs עם קיבולת של 6400 ו-6000 MW, בהתאמה. תחנות עוקבות אחרי:

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

למרות המספר העצום של מפעלים כאלה, הם מייצרים רק 47,700 מגוואט, השווים ל-20% מהנפח הכולל של כל האנרגיה המיוצרת ברוסיה.

לסיכום

עכשיו אתה מבין את עקרון הפעולה של תחנות כוח הידרואלקטריות, הממירות את האנרגיה המכנית של זרימת המים לאנרגיה חשמלית. למרות הרעיון הפשוט למדי של השגת אנרגיה, מכלול הציוד והטכנולוגיות החדשות הופכים מבנים כאלה למורכבים. עם זאת, בהשוואה לתחנות כוח גרעיניות, הן ממש פרימיטיביות.