Энергетика Урала

Гидроэнергетика

Гидроэлектростанция

Гидроэлектростанция

Россия имеет огромный гидроэнергетический потенциал, но использует его не полностью.

Гидроэнергетика занимает сравнительно небольшое место во всей энергетической отрасли страны. Основная ее часть сосредоточена в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке.

Электроэнергия вырабатывается на гидроэлектростанциях (ГЭС). Для работы ГЭС применяют энергию водных потоков. Их мощность напрямую зависит от количества протекающей через них воды и высоты ее падения, поэтому гидроэлектростанции строят на больших реках и водоемах.


Принцип работы ГЭС

Главной составляющей гидроэлектростанций являются гидравлические турбины. Они преобразуют энергию воды, текущей под напором, в механическую энергию вращения вала. Турбины бывают разных видов и зависят от скорости течения и напора воды.

Осевые или пропеллерные турбины рассчитаны на большой расход и малый напор. Ось вращения в таких турбинах чаще всего располагают горизонтально, а саму турбину вертикально, вал выводят из полого водяного канала через уплотнение к внешнему гидрогенератору. Лопасти рабочего колеса турбины могут поворачиваться в соответствии с изменениями напора.

Радиально-осевые турбины используют при повышенных напорах. Вода, в таких турбинах входя по радиусу, выходит в осевом направлении. Отличаются они лопатками большого диаметра, жестко закрепленными на рабочем колесе.

Ковшовые гидротурбины используют при очень больших напорах. Их отличает наличие от одного до шести сопел кругового сечения, создающих водяные струи, падающие на лопасти рабочего колеса. Перекрыванием проходного сечения сопел можно регулировать расход воды. Лопасть рабочего колеса имеет форму двойного ковша, а само колесо работает в воздухе. Такую турбину называют свободноструйной или активной, потому что в соплах напор падает до нуля и сила, действующая на лопасти, создается ударом струи.

Конструкция гидрогенератора зависит от частоты вращения и мощности гидротурбины. Его устанавливают вертикально на подпятниках с соответствующими направляющими подшипниками. В него также входит замкнутая система воздушного охлаждения с теплообменниками и возбудитель.

Искусственные водохранилища, необходимые для работы гидравлических турбин, создают с помощью перекрытия рек плотинами. Плотины увеличивают напор воды, этим повышают мощность гидроэлектростанций. Еще плотины позволяют предотвратить паводковые затопления и создают запас воды для населения.


Преимущества ГЭС

Гидроэнергоресурсы считаются возобновляемым источником энергии, благодаря этому гидроэлектростанции производят наиболее дешевую электроэнергию. Достоинствами ГЭС можно считать экономию топлива, снижение загрязнения окружающей среды.

Для того чтобы наиболее полно использовать весь потенциал гидроэлектростанций, в общую энергосистему зачастую включают тепловые электростанции. Это позволяет переводить ГЭС в режим пиковой мощности при меньшей нагрузке.

Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) имеют массу преимуществ. Они могут работать в насосном и турбинном режимах. Насосный режим позволяет перекачивать воду из низового водоема в верховой, тем самым, запасая ее на случай повышенных нагрузок. Для ГАЭС проще выбрать место размещения, потому что они требуют меньше воды. На них есть возможность использовать более крупные и эффективные гидрогенераторы.

Смешанный тип гидроэлектростанций ГЭС с ГАЭС позволяет накапливать больше воды и вырабатывать больше энергии за более длительный период.


Недостатки ГЭС

К недостаткам гидроэлектростанций можно отнести то, что их строительство занимает очень длительный период и стоит очень дорого. Создание крупных водохранилищ ведет к затоплению ценных земель, а строительство плотин препятствует естественной миграции рыб. Вода, использованная в турбинах гидроэлектростанций, становится «мертвой», в ней погибают все микроорганизмы.


Крупнейшие гидроэлектростанции России

Название Мощность, ГВт Среднегодовая выработка, ТВт/ч Расположение
Саяно-Шушенская 6,40 23,50 р. Енисей, г. Саяногорск
Красноярская 6,0 20,40 р. Енисей, г. Дивногорск
Братская 4,50 22,60 р. Ангара, г. Братск
Усть-Илимская 4,32 21,70 р. Ангара, г. Усть-Илимск
Богучанская 3,00 17,60 р. Ангара, г. Кодинск
Волжская 2,54 12,30 р. Волга, г. Волжский
Жигулёвская 2,30 10,50 р. Волга, г. Жигулевск
Бурейская 2,00 7,10 р. Бурея, пос. Талакан
Чебоксарская 1,40 3,31 р. Волга, г. Новочебоксарск
Саратовская 1,36 5,35 р. Волга, г. Балаково
Зейская 1,33 4,91 р. Зея, г. Зея
Нижнекамская 1,25 2,67 р. Кама, г. Набережные Челны
Загорская 1,20 1,95 р. Кунья, пос. Богородское
Воткинская 1,02 2,60 р. Кама, г. Чайковский
Чиркейская 1,00 2,47 р. Сулак