Гидроэлектростанция

Братская ГЭС на Ангаре

Гидроэлектростанция (ГЭС) - электростанция, которая с помощью гидротурбины превращает кинетическую энергию воды в электроэнергию.

ГЭС, здание которой является частью плотины, называется русловой (например, Кременчугская, Киевская ГЭС).

Если здание расположено отдельно, у основания плотины на противоположном от водохранилища стороне, то такая ГЭС называется приплотинного (например, ДнепроГЭС).

ГЭС, в которой вода подается по трубам, называется деривационной (например, Ингурской каскад на Кавказе).

Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) с оборотными гидроагрегатами (работающих как генераторы тока или водяные помпы) в часы малого потребления электроэнергии перекачивают воду из водохранилища в верхний бассейн, а в часы пиковых нагрузок производят энергию как обычные ГЭС (например, Киевская ГЭС, Днестровская ГАЭС).

ГЭС с использованием энергии приливов называют приливными (например, ГЭС в Франции на реке Ранс).

Принцип работы

Принцип работы ГЭС достаточно прост. Цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию.

Необходимый напор воды образуется за счет строительства дамбы, и как следствие концентрации реки в определенном месте, или деривации - естественным током воды. В некоторых случаях для получения необходимого напора воды используют совместно и плотину, и деривации.

Непосредственно в самом здании гидроэлектростанции располагается все энергетическое оборудование. В зависимости от назначения, оно имеет свой определенный раздел. В машинном зале расположены гидроагрегаты, непосредственно преобразующие энергию тока воды в электрическую энергию. Есть еще всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля за работой ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое.

Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности:

• мощные - вырабатывают от 25 МВт до 250 МВт и выше;
• средние - до 25 МВт;
• малые гидроэлектростанции - до 5 МВт (в некоторых странах (в том числе и Украина) малыми признаются гидроэлектростанции с мощностью до 10 МВт. (примечание: установлен Законом Украины "Об электроэнергетике"))

Мощность ГЭС напрямую зависит от напора воды, а также от КПД используемого генератора. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также еще от ряда причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. Например, различают летний, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции.

Типичная для горных районов Китая малая ГЭС (ГЭС Хоуцзибао, уезд Синшань округа Ичан, ул. Хубэй). Вода поступает с горы по черному трубопровода

Гидроэлектростанции также делятся в зависимости от максимального использования напора воды:

• высоконапорные - более 60 м;
• средненапорные - от 25 м;
• низконапорные - от 3 до 25 м.

В зависимости от напора воды, в гидроэлектростанциях применяются различные виды турбин. Для высоконапорных - ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами. На средненапорных ГЭС устанавливаются поворотнолопатни и радиально-осевые турбины, на низконапорных - поворотнолопастни турбины в железобетонных камерах. Принцип работы всех видов турбин схож - вода подается под давлением (напор воды), поступающей на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия, таким образом, передается на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. Турбины различаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами - железными или железобетонными, и рассчитаны на разное давление воды.

Гидроэлектрические станции также разделяются в зависимости от принципа использования природных ресурсов, и соответственно создание концентрации воды. Здесь можно выделить следующие ГЭС

русловые и приплотинные ГЭС.

Это самые распространенные виды гидроэлектрических станций. Напор воды в них создается посредством установки плотины, полностью перегородка реку, или поднимает уровень воды в ней на необходимую отметку. Такие гидроэлектростанции строят на многоводных равнинных реках, а также на горных реках, в местах, где русло реки узкое, сжатое.

плотины ГЭС.

Строятся при больших напорах воды. В этом случае река полностью перегораживается плотиной, а само здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней ее части. Вода, в этом случае, подводится к турбинам через специальные напорные тоннели, а не непосредственно, как в русловых ГЭС.

деривационные гидроэлектростанции.

Такие электростанции строят в тех местах, где велик уклон реки. Необходимая концентрация воды в ГЭС такого типа создается посредством деривации. Вода отводится из речного русла через специальные водоотводы. Спрямлены, и их уклон значительно меньше, чем средний уклон реки. В итоге вода подводится непосредственно к зданию ГЭС. Деривационные ГЭС могут быть разного вида - безнапорные или с напорной деривации. В случае напорной деривации, водовод прокладывается с большим продольным уклоном. В противном случае в начале деривации на реке создается высокая плотина и создается водохранилище - такая схема еще называется смешанной деривации, потому что используются оба метода создания необходимой концентрации воды.

гидроаккумулирующие электростанции.

Такие ГАЭС способны аккумулировать вырабатываемую электроэнергию, и пускать ее в ход в моменты пиковых нагрузок. Принцип работы таких электростанций следующий: в определенные моменты (времена не пиковой нагрузки), агрегаты ГАЭС работают как насосы, и закачивают воду в специально оборудованные верхние бассейны. Когда возникает потребность, вода из них поступает в напорный трубопровод и, соответственно, приводит в действие дополнительные турбины.

В гидроэлектрических станциях, в зависимости от их назначения, могут входить дополнительные постройки, такие как шлюзы или суднопидйомникы, способствующих навигации по водоему, рыбопропускные, водозаборные сооружения, которые используются для ирригации и многое другое.

Ценность гидроэлектрической станции заключается в том, что для производства электрической энергии они используют возобновляемые источники энергии. Учитывая то, что потребности в дополнительном топливе для ГЭС нет, конечная стоимость получаемой электроэнергии значительно ниже, чем при использовании других видов электростанций.

Смотри также

• Каскад гидроэлектростанций на Днепре
• Список гидроэлектростанций Украины
• Сайт "Мельницы Украина"