Как устроена гидроэлектростанция. Какие основные элементы входят в состав ГЭС. Как происходит преобразование энергии воды в электричество на ГЭС. Какие виды гидротурбин используются на гидроэлектростанциях. В чем преимущества и недостатки гидроэнергетики.
Основные элементы гидроэлектростанции
Гидроэлектростанция (ГЭС) — это комплекс сложных гидротехнических сооружений и оборудования, предназначенный для преобразования энергии падающей воды в электрическую энергию. Основными элементами ГЭС являются:
- Плотина — создает напор воды и образует водохранилище
- Водоприемник — забирает воду из водохранилища
- Водоводы — подводят воду к турбинам
- Здание ГЭС — в нем размещаются гидроагрегаты
- Гидротурбины — преобразуют энергию падающей воды во вращательное движение
- Генераторы — вырабатывают электрический ток
- Трансформаторная подстанция — повышает напряжение для передачи электроэнергии
Как происходит выработка электроэнергии на ГЭС
Принцип работы гидроэлектростанции основан на преобразовании потенциальной энергии воды, накопленной в водохранилище, в кинетическую энергию падающего потока, а затем в электрическую энергию. Этот процесс включает следующие основные этапы:
- Создание напора воды с помощью плотины
- Подача воды по водоводам к гидротурбинам
- Вращение лопастей турбины под напором воды
- Передача вращения от турбины к генератору
- Выработка электрического тока в генераторе
- Повышение напряжения на трансформаторной подстанции
- Передача электроэнергии в энергосистему
Виды гидротурбин, используемых на ГЭС
Гидротурбины являются ключевым элементом гидроэлектростанции, непосредственно преобразующим энергию воды во вращательное движение. На ГЭС применяются различные типы гидротурбин в зависимости от напора воды:
- Ковшовые турбины — для очень высоких напоров (более 300 м)
- Радиально-осевые турбины — для высоких и средних напоров (от 60 до 700 м)
- Поворотно-лопастные турбины — для средних и низких напоров (до 150 м)
- Пропеллерные турбины — для низких напоров (до 30 м)
Классификация гидроэлектростанций
Гидроэлектростанции классифицируют по различным признакам:
По мощности:
- Мощные — более 25 МВт
- Средние — от 5 до 25 МВт
- Малые — до 5 МВт
По напору воды:
- Высоконапорные — более 60 м
- Средненапорные — от 25 до 60 м
- Низконапорные — менее 25 м
По способу создания напора:
- Плотинные
- Деривационные
- Смешанного типа
Преимущества гидроэлектростанций
Гидроэнергетика имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с другими способами получения электроэнергии:
- Использование возобновляемого источника энергии
- Отсутствие вредных выбросов в атмосферу
- Низкая себестоимость электроэнергии
- Высокий КПД (до 95%)
- Быстрый выход на режим выдачи мощности
- Возможность регулирования частоты в энергосистеме
Недостатки и экологические проблемы ГЭС
Однако строительство и эксплуатация крупных гидроэлектростанций сопряжены с рядом проблем:
- Затопление больших территорий при создании водохранилищ
- Изменение климата в районе водохранилищ
- Влияние на речные экосистемы и рыбные ресурсы
- Высокие капитальные затраты на строительство
- Зависимость выработки от водности года
- Риск катастрофических последствий при разрушении плотины
Крупнейшие гидроэлектростанции мира
По состоянию на 2024 год крупнейшими ГЭС в мире по установленной мощности являются:
- ГЭС «Три ущелья» (Китай) — 22,5 ГВт
- ГЭС «Итайпу» (Бразилия/Парагвай) — 14 ГВт
- ГЭС «Силоду» (Китай) — 13,86 ГВт
- ГЭС «Бэло-Монте» (Бразилия) — 11,2 ГВт
- ГЭС «Сянцзяба» (Китай) — 6,4 ГВт
Перспективы развития гидроэнергетики
Несмотря на определенные экологические проблемы, гидроэнергетика остается важным источником экологически чистой энергии. Основные направления развития отрасли включают:
- Модернизацию и повышение эффективности существующих ГЭС
- Строительство гидроаккумулирующих электростанций
- Развитие малой гидроэнергетики
- Внедрение инновационных технологий (например, бесплотинных ГЭС)
- Повышение экологической безопасности гидросооружений
Таким образом, гидроэлектростанции играют важную роль в мировой энергетике, обеспечивая производство экологически чистой и дешевой электроэнергии. При грамотном проектировании и эксплуатации ГЭС могут стать основой устойчивого энергетического развития многих регионов мира.
Как работает гидроэлектростанция? Это понятно даже детям!
Комсомольская правда
Богучанская ГЭС: Как это устроено?
24 октября 2012 12:31
Технологии меняются, но суть остается. Чтобы объяснить принцип работы ГЭС, мы решили использовать в нашем разделе выдержку из книги, вышедшей еще в 1965 году. В ней буквально на пальцах объясняется, как с помощью энергии воды вырабатывается ток
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.
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.
Возрастная категория сайта 18+
Сетевое издание (сайт) зарегистрировано Роскомнадзором, свидетельство Эл № ФС77-80505 от 15 марта 2021 г.
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР — НОСОВА ОЛЕСЯ ВЯЧЕСЛАВОВНА.
ШЕФ-РЕДАКТОР САЙТА — КАНСКИЙ ВИКТОР ФЕДОРОВИЧ.
АВТОР СОВРЕМЕННОЙ ВЕРСИИ ИЗДАНИЯ — СУНГОРКИН ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ.
Сообщения и комментарии читателей сайта размещаются без
предварительного редактирования.
Редакция оставляет за собой
право удалить их с сайта или отредактировать, если указанные
сообщения и комментарии являются злоупотреблением свободой
массовой информации или нарушением иных требований закона.
АО «ИД «Комсомольская правда». ИНН: 7714037217 ОГРН: 1027739295781 127015, Москва, Новодмитровская д. 2Б, Тел. +7 (495) 777-02-82.
Исключительные права на материалы, размещённые на интернет-сайте www.kp.ru, в соответствии с законодательством Российской Федерации об охране результатов интеллектуальной деятельности принадлежат АО «Издательский дом «Комсомольская правда», и не подлежат использованию другими лицами в какой бы то ни было форме без письменного разрешения правообладателя.
Приобретение авторских прав и связь с редакцией: [email protected]
Гидроэлектростанция | это… Что такое Гидроэлектростанция?
Запрос «ГЭС» перенаправляется сюда; см. также другие значения.
Одна из самых крупных по выработке российская ГЭС — Братская
Плотина Серрон Гранде в Сальвадоре, вогнутая для увеличения прочности тела плотины
Гидроэлектроста́нция (ГЭС) — электростанция, в качестве источника энергии использующая энергию водного потока.
Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища.
Для эффективного производства электроэнергии на ГЭС необходимы два основных фактора: гарантированная обеспеченность водой круглый год и возможно большие уклоны реки, благоприятствуют гидростроительству каньонобразные виды рельефа.
Содержание
|
Особенности
- Себестоимость электроэнергии на российских ГЭС более чем в два раза ниже, чем на тепловых электростанциях.[1]
- Турбины ГЭС допускают работу во всех режимах от нулевой до максимальной мощности и позволяют медленно изменять мощность при необходимости, выступая в качестве регулятора выработки электроэнергии.
- Сток реки является возобновляемым источником энергии.
- Строительство ГЭС обычно более капиталоёмкое, чем тепловых станций.
- Часто эффективные ГЭС более удалены от потребителей, чем тепловые станции.
- Водохранилища часто занимают значительные территории, но примерно с 1963 г. начали использоваться защитные сооружения (Киевская ГЭС), которые ограничивали площадь водохранилища, и, как следствие, ограничивали площадь затопляемой поверхности (поля, луга, поселки).
- Плотины зачастую изменяют характер рыбного хозяйства, поскольку перекрывают путь к нерестилищам проходным рыбам, однако часто благоприятствуют увеличению запасов рыбы в самом водохранилище и осуществлению рыбоводства.
- Водохранилища ГЭС, с одной стороны, улучшают судоходство, но с другой — требуют применения шлюзов для перевода судов с одного бьефа на другой.
- Водохранилища делают климат более умеренным.
Принцип работы
Схема плотины гидроэлектростанции
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 посредством строительства плотины, и как следствие концентрации реки в определенном месте, или деривацией — естественным током воды. В некоторых случаях для получения необходимого напора воды используют совместно и плотину, и деривацию.
Непосредственно в самом здании гидроэлектростанции располагается все энергетическое оборудование. В зависимости от назначения, оно имеет свое определенное деление. В машинном зале расположены гидроагрегаты, непосредственно преобразующие энергию тока воды в электрическую энергию. Есть еще всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля над работой ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое.
Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности:
- мощные — вырабатывают от 25 МВт и выше;
- средние — до 25 МВт;
- малые гидроэлектростанции — до 5 МВт.
Мощность ГЭС зависит от напора и расхода воды, а также от КПД используемых турбин и генераторов. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также еще по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции.
Типичная для горных районов Китая малая ГЭС (ГЭС Хоуцзыбао, уезд Синшань округа Ичан, пров. Хубэй). Вода поступает с горы по чёрному трубопроводу
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 поворотнолопастные и радиально-осевые турбины, на низконапорных — поворотнолопастные турбины в железобетонных камерах. Принцип работы всех видов турбин схож — вода, находящаяся под давлением (напор воды) поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия, таким образом, передается на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. Турбины отличаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами — стальными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды.
Гидроэлектрические станции также разделяются в зависимости от принципа использования природных ресурсов, и, соответственно, образующейся концентрации воды. Здесь можно выделить следующие ГЭС:
- русловые и плотинные ГЭС. Это наиболее распространенные виды гидроэлектрических станций. Напор воды в них создается посредством установки плотины, полностью перегораживающей реку, или поднимающей уровень воды в ней на необходимую отметку. Такие гидроэлектростанции строят на многоводных равнинных реках, а также на горных реках, в местах, где русло реки более узкое, сжатое.
- приплотинные ГЭС. Строятся при более высоких напорах воды. В этом случае река полностью перегораживается плотиной, а само здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней её 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. Последние — спрямлены, и их уклон значительно меньший, нежели средний уклон реки. В итоге вода подводится непосредственно к зданию ГЭС. Деривационные ГЭС могут быть разного вида — безнапорные или с напорной деривацией. В случае с напорной деривацией, водовод прокладывается с большим продольным уклоном. В другом случае в начале деривации на реке создается более высокая плотина, и создается водохранилище — такая схема еще называется смешанной деривацией, так как используются оба метода создания необходимой концентрации воды.
- гидроаккумулирующие электростанции. Такие ГАЭС способны аккумулировать вырабатываемую электроэнергию, и пускать её в ход в моменты пиковых нагрузок. Принцип работы таких электростанций следующий: в определенные периоды (не пиковой нагрузки), агрегаты ГАЭС работают как насосы от внешних источников энергии и закачивают воду в специально оборудованные верхние бассейны. Когда возникает потребность, вода из них поступает в напорный трубопровод и приводит в действие турбины.
Такие гидроэлектростанции строят на многоводных равнинных реках, а также на горных реках, в местах, где русло реки более узкое, сжатое.
В состав гидроэлектрических станций, в зависимости от их назначения, также могут входить дополнительные сооружения, такие как шлюзы или судоподъемники, способствующие навигации по водоему, рыбопропускные, водозаборные сооружения, используемые для ирригации, и многое другое.
Ценность гидроэлектрической станции состоит в том, что для производства электрической энергии они используют возобновляемые природные ресурсы. Ввиду того, что потребности в дополнительном топливе для ГЭС нет, конечная стоимость получаемой электроэнергии значительно ниже, чем при использовании других видов электростанций.
[2]
Крупнейшие ГЭС в мире
Основная статья: Крупнейшие ГЭС в мире
| Наименование | Мощность, ГВт | Среднегодовая выработка, млрд кВт·ч | Собственник | География |
|---|---|---|---|---|
| Три ущелья | 22,40 | 100,00 | р. Янцзы, г. Сандоупин, Китай | |
| Итайпу | 14,00 | 100,00 | Итайпу-Бинасионал | р. Парана, г. Фос-ду-Игуасу, Бразилия/Парагвай |
| Гури | 10,30 | 40,00 | р. Карони, Венесуэла | |
| Черчилл-Фолс | 5,43 | 35,00 | Newfoundland and Labrador Hydro | р. Черчилл, Канада |
| Тукуруи | 8,30 | 21,00 | Eletrobrás | р. Токантинс, Бразилия |
Гидроэлектростанции России
По состоянию на 2009 год в России имеется 15 гидроэлектростанций свыше 1000 МВт (действующих, достраиваемых или находящихся в замороженном строительстве), и более сотни гидроэлектростанций меньшей мощности.
Крупнейшие гидроэлектростанции России
| Наименование | Мощность, ГВт | Среднегодовая выработка, млрд кВт·ч | Собственник | География |
|---|---|---|---|---|
| Саяно-Шушенская ГЭС | 2,56 (6,40)[сн 1] | 23,50[сн 1] | ОАО РусГидро | р. Енисей, г. Саяногорск |
| Красноярская ГЭС | 6,00 | 20,40 | ОАО «Красноярская ГЭС» | р. Енисей, г. Дивногорск |
| Братская ГЭС | 4,52 | 22,60 | ОАО Иркутскэнерго, РФФИ | р. Ангара, г. Братск |
| Усть-Илимская ГЭС | 3,84 | 21,70 | ОАО Иркутскэнерго, РФФИ | р. Ангара, г. Усть-Илимск |
| Богучанская ГЭС[сн 2] | 3,00 | 17,60 | ОАО «Богучанская ГЭС», ОАО РусГидро | р. Ангара, г. Кодинск |
| Волжская ГЭС | 2,58 | 12,30 | ОАО РусГидро | р. Волга, г. Волжский |
| Жигулёвская ГЭС | 2,32 | 10,50 | ОАО РусГидро | р. Волга, г. Жигулевск |
| Бурейская ГЭС | 2,01 | 7,10 | ОАО РусГидро | р. Бурея, пос. Талакан |
| Чебоксарская ГЭС | 1,40 (0,8)[сн 3] | 3,31 (2,2)[сн 3] | ОАО РусГидро | р. Волга, г. Новочебоксарск |
| Саратовская ГЭС | 1,36 | 5,7 | ОАО РусГидро | р. Волга, г. Балаково |
| Зейская ГЭС | 1,33 | 4,91 | ОАО РусГидро | р. Зея, г. Зея |
| Нижнекамская ГЭС | 1,25 (0,45)[сн 3] | 2,67 (1,8)[сн 3] | ОАО «Генерирующая компания», ОАО «Татэнерго» | р. Кама, г. Набережные Челны |
| Загорская ГАЭС | 1,20 | 1,95 | ОАО РусГидро | р. Кунья, пос. Богородское |
| Воткинская ГЭС | 1,02 | 2,60 | ОАО РусГидро | р. Кама, г. Чайковский |
| Чиркейская ГЭС | 1,00 | 2,47 | ОАО РусГидро | р. Сулак, п. Дубки |
Примечания:
- ↑ 1 2 Восстанавливается после аварии (2009 год), в скобках указано доаварийное значение.
- ↑ Строящиеся объекты.
- ↑ 1 2 3 4 Мощность и выработка при проектном уровне водохранилища; в настоящее время фактическая мощность и выработка значительно ниже, указаны в скобках.
Другие гидроэлектростанции России
Основная статья: Список гидроэлектростанций России
Предыстория развития гидростроения в России
[3]Первая очередь строительства ГЭС:[4][источник не указан 1200 дней]
| Район | Название | Мощность, тыс.  кВт |
|---|---|---|
| Северный | Волховская | 30 |
| Нижнесвирская | 110 | |
| Верхнесвирская | 140 | |
| Южный | Александровская | 200 |
| Уральский | Чусовая | 25 |
| Кавказский | Кубанская | 40 |
| Краснодарская | 20 | |
| Терская | 40 | |
| Сибирь | Алтайская | 40 |
| Туркестан | Туркестанская | 40 |
В Советский период развития энергетики упор делался на особую роль единого народнохозяйственного плана электрификации страны — ГОЭЛРО, который был утвержден 22 декабря 1920 года. Этот день был объявлен в СССР профессиональным праздником — Днём энергетика. Глава плана, посвященная гидроэнергетике — называлась «Электрификация и водная энергия».
В ней указывалось, что гидроэлектростанции могут быть экономически выгодными, главным образом, в случае комплексного использования: для выработки электроэнергии, улучшения условий судоходства или мелиорации. Предполагалось, что в течение 10-15 лет в стране можно соорудить ГЭС общей мощностью 21 254 тыс. лошадиных сил (около 15 млн кВт), в том числе в европейской части России — мощностью 7394, в Туркестане — 3020, в Сибири — 10 840 тыс. л.с. На ближайшие 10 лет намечалось сооружение ГЭС мощностью 950 тыс. кВт, однако в последующем было запланировано сооружение десяти ГЭС общей рабочей мощностью первых очередей 535 тыс. кВт.
Хотя уже за год до этого в 1919 году Совет труда и обороны признал строительства Волховской и Свирской гидростанций объектами, имеющими оборонное значение. В том же году началась подготовка к возведению Волховской ГЭС, первой из гидроэлектростанций возведенных по плану ГОЭЛРО.
Однако и до начала строительства Волховской ГЭС Россия имела достаточно богатый опыт промышленного гидростроительства, в основном, частными компаниями и концессиями.
Информация об этих ГЭС, построенных в России за последнее десятилетие 19-го века и первые 20 лет двадцатого столетия достаточно разрознена, противоречива и требует специальных исторических исследований.
Наиболее достоверным считается, что первой гидроэлектростанцией в России была Березовская (Зыряновская) ГЭС, построенная в Рудном Алтае на реке Березовка (приток р. Бухтармы) в 1892 году. Она была четырехтурбинная общей мощностью 200 кВт и предназначалась для обеспечения электричеством шахтного водоотлива из Зыряновского рудника.[5]
На роль первой также претендует Ныгринская ГЭС, которая появилась в Иркутской губернии на реке Ныгри (приток р. Вачи) в 1896 году. Энергетическое оборудование станции состояло из двух турбин с общим горизонтальным валом, вращавшим три динамо—машины мощностью по 100 кВт. Первичное напряжение преобразовывалось четырьмя трансформаторами трехфазного тока до 10 кВ и передавалось по двум высоковольтным линиям на соседние прииски. Это были первые в России высоковольтные ЛЭП.
Одну линию (длиной 9 км) проложили через гольцы к прииску Негаданному, другую (14 км) — вверх по долине Ныгри до устья ключа Сухой Лог, где в те годы действовал прииск Ивановский. На приисках напряжение трансформировалось до 220 В. Благодаря электроэнергии Ныгринской ГЭС в шахтах установили электрические подъемники. Кроме того, электрифицировали приисковую железную дорогу, служившую для вывоза отработанной породы, которая стала первой в России электрифицированной железной дорогой.[6]
Преимущества
| В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. |
- использование возобновляемой энергии.
- очень дешевая электроэнергия.
- работа не сопровождается вредными выбросами в атмосферу.
- быстрый (относительно ТЭЦ/ТЭС) выход на режим выдачи рабочей мощности после включения станции.
Недостатки
- затопление пахотных земель
- строительство ведется только там, где есть большие запасы энергии воды
- на горных реках опасны из-за высокой сейсмичности районов
- сокращенные и нерегулируемые попуски воды из водохранилищ по 10-15 дней (вплоть до их отсутствия), приводят к перестройке уникальных пойменных экосистем по всему руслу рек, как следствие, загрязнение рек, сокращение трофических цепей, снижение численности рыб, элиминация беспозвоночных водных животных, повышение агрессивности компонентов гнуса (мошки) из-за недоедания на личиночных стадиях, исчезновение мест гнездования многих видов перелетных птиц, недостаточное увлажнение пойменной почвы, негативные растительные сукцессии (обеднение фитомассы), сокращение потока биогенных веществ в океаны.
Крупнейшие аварии и происшествия
- Крупнейшей аварией за всю историю ГЭС является прорыв плотины китайского водохранилища Баньцяо на реке Жухэ в провинции Хэнань в результате тайфуна Нина 1975 года. Число погибших более 170 000 человек, пострадало 11 млн.[7]
- 17 мая 1943 года — подрыв британскими войсками по операции Chastise плотин на реках Мёне (водохранилище Мёнезее) и Эдер (водохранилище Эдерзее), повлекшие за собой гибель 1268 человек, в том числе около 700 советских военнопленных.
- 9 октября 1963 года — одна из крупнейших гидротехнических аварий на плотине Вайонт в северной Италии.
- В ночь на 11 февраля 2005 года в провинции Белуджистан на юго-западе Пакистана из-за мощных ливней произошел прорыв 150-метровой плотины ГЭС у города Пасни. В результате было затоплено несколько деревень, более 135 человек погибли.
- 5 октября 2007 года на реке Чу во вьетнамской провинции Тханьхоа после резкого подъема уровня воды прорвало плотину строящейся ГЭС Кыадат. В зоне затопления оказалось около 5 тысяч домов, 35 человек погибли.
- 17 августа 2009 года — крупная авария на Саяно-Шушенской ГЭС (Саяно-Шушенская ГЭС — самая мощная электростанция России). В результате аварии погибло 75 человек, оборудованию и помещениям станции был нанесён серьёзный ущерб.
Число погибших более 170 000 человек, пострадало 11 млн.[7]
В результате аварии погибло 75 человек, оборудованию и помещениям станции был нанесён серьёзный ущерб.Примечания
- ↑ Интервью профессора Дмитрия Селютина.22.08.2009, «ВЕСТИ»
- ↑ Гидроэлектрическая станция (ГЭС)
- ↑ «Электроэнергетика. Строители России. XX век.» М.: Мастер, 2003. С.193. ISBN 5-9207-0002-5
- ↑ По материалам Комиссии ГОЭЛРО
- ↑ Березовская ГЭС
- ↑ Электроэнергетика Иркутской области. Газета «Наука в Сибири» № 3-4 (2139—2140) 23 января 1998 г.
- ↑ ГЭС как оружие — Технологии : Hi-Tech / infox.ru
См. также
- Гидроэнергия
- Гидротехническое сооружение
- Гидроузел
- Список гидроэлектростанций России
- Гидроаккумулирующая электростанция
- Приливная электростанция
- Список самых высоких плотин в мире
- Малая гидроэлектростанция
- Крупнейшие ГЭС в мире
Ссылки
Крупнейшие ГЭС мира Google Maps KMZ (файл меток KMZ для Google Earth)
- Карта крупнейших ГЭС России (GIF, данные 2003 года)
Как работает гидроэнергетика | Департамент энергетики
Управление гидроэнергетических технологий
Учить больше
Программа гидроэнергетики
Основы гидроэнергетики
Зачем использовать гидроэнергетику?
История гидроэнергетики
Турбины гидроэнергетики
Аккумулирующие гидроэлектростанции
Глоссарий гидроэнергетики
Портал STEM гидроэнергетики
Отчет о рынке гидроэнергетики 2021
КАК МЫ ПОЛУЧАЕМ ЭНЕРГИЮ ИЗ ВОДЫ?
Гидроэнергетика, или гидроэлектроэнергия, представляет собой возобновляемый источник энергии, который вырабатывает энергию за счет использования плотины или отводной конструкции для изменения естественного течения реки или другого водоема.
Гидроэнергетика опирается на бесконечную, постоянно перезаряжаемую систему водного цикла для производства электроэнергии с использованием топлива — воды, которое не уменьшается и не устраняется в процессе. Существует множество типов гидроэнергетических сооружений, хотя все они питаются от кинетической энергии текущей воды, движущейся вниз по течению. Гидроэнергетика использует турбины и генераторы для преобразования этой кинетической энергии в электричество, которое затем подается в электрическую сеть для питания домов, предприятий и промышленности.
КАК ИМЕННО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ ПРОИЗВОДИТСЯ НА ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ?
Поскольку гидроэнергетика использует воду для выработки электроэнергии, станции обычно располагаются на источнике воды или рядом с ним. Энергия, доступная от движущейся воды, зависит как от объема водного потока, так и от изменения высоты — также известного как напор — от одной точки к другой. Чем больше поток и выше напор, тем больше электроэнергии можно произвести.
На уровне завода вода течет по трубе, также известной как водовод, и затем вращает лопасти в турбине, которая, в свою очередь, вращает генератор, который в конечном итоге производит электричество. Так работает большинство обычных гидроэлектростанций, включая системы русла реки и гидроаккумулирующие системы.
ПОСМОТРЕТЬ ВСЕ
Центр лосося на Аляске и Министерство энергетики изучают потенциал гидроэнергетики для удовлетворения потребностей региона в энергии и устойчивости
При технической поддержке Партнерского проекта Министерства энергетики США по переходу к энергетике город Диллингем, Аляска, рассматривает возможность реализации гидроэнергетического проекта, чтобы помочь его энергетическая устойчивость и экологические цели.
Учить больше
успеха гидроэнергетики в 2022 году помогут в достижении целей в области экологически чистой энергии
Управление гидроэнергетических технологий Министерства энергетики США делится некоторыми из многочисленных успехов, достигнутых его экспертами, лабораториями и партнерами в прошлом году, когда они размышляли о 2022 году и заглядывали в будущее на 2023 год.
Учить больше
Волновой эффект: почему научный сотрудник WPTO Сара Мур считает, что для решения таких проблем, как изменение климата, нам нужно нечто большее, чем математика и наука
В 2015 году Сара Мур отправилась в сельскую боливийскую общину, чтобы установить душевые и уборные, работающие на солнечной энергии. В настоящее время она является научным сотрудником Американской ассоциации развития науки и технологий 2021 года и работает над водными системами других сообществ.
Учить больше
WPTO объявляет о выделении более 16 миллионов долларов на новые национальные гидроэнергетические и морские проекты под руководством лабораторий
Сегодня WPTO объявила о новых проектах на сумму более 16 миллионов долларов, направленных на дальнейшие исследования и разработки в области гидроэнергетики и морской энергетики. Эти награды включают 5,6 млн долларов на гидроэнергетику и 10,5 млн долларов на проекты морской энергетики в шести национальных лабораториях.
Учить больше
Основные возможности финансирования обсуждены в Отделе технологий гидроэнергетики Полугодовой вебинар 9 для заинтересованных сторон0003
9 ноября 2022 года WPTO провела свой последний полугодовой вебинар для заинтересованных сторон и поделилась подробностями с заинтересованными сторонами в области гидроэнергетики и морской энергетики из промышленности, научных кругов и правительства о последних возможностях финансирования, достижениях и проектах офиса.
Учить больше
Победители премии продолжают продвигать инновационные гидроаккумулирующие технологии, три команды продолжили тестирование, завершили дальнейший анализ и определили потенциальные площадки для своих технологий.
Учить больше
Веб-семинар WPTO для обсуждения тем гидроэнергетики в предстоящей программе финансирования малого бизнеса
1 декабря 2022 г.
WPTO проведет вебинар для изучения тем гидроэнергетики на первом этапе 2023 финансового года. Инновационные исследования и технологии малого бизнеса. Трансферная программа. Спикеры обсудят эти темы и ответят на вопросы.
Учить больше
Министерство энергетики США объявляет о технической помощи для развития технологий гидроэнергетики
WPTO объявило о возможности для разработчиков гидроэнергетики и других заинтересованных сторон получить техническую помощь для преодоления препятствий оценки при разработке гидроаккумулирующих гидроэнергетических проектов и проблем, связанных с миссией HydroWIRES.
Учить больше
Интересуетесь карьерой в гидроэнергетике?
В этот национальный день STEM Управление технологий гидроэнергетики представляет ресурсы, инструменты и возможности, которые могут помочь вам сделать карьеру в области экологически чистой энергии в гидроэнергетике.
Учить больше
WPTO предоставляет возможность финансирования в размере 4 миллионов долларов США для продвижения технологий прохода и защиты рыбы
Возможность финансирования в размере 4 миллионов долларов США направлена на снижение воздействия гидроэнергетики на окружающую среду с помощью исследований для продвижения инновационных технологий прохода и защиты рыбы.
Учить больше
Преобразует механическую энергию турбины в электрическую энергию. Генераторы на гидроэлектростанциях работают так же, как генераторы на других типах электростанций.
Количество доступной воды зависит от количества воды, стекающей по реке. Большие реки имеют больше проточной воды и могут производить больше энергии. Мощность также «прямо пропорциональна» стоку реки. Река с вдвое большим объемом проточной воды, чем в другой реке, может производить в два раза больше энергии.
Мы связываемся с Геологической службой США, агентством в США, которое измеряет речной сток, и узнаем, что среднее количество воды, протекающей в нашей реке, составляет 500 кубических футов в секунду.
Для старых, плохо обслуживаемых гидроэлектростанций этот показатель может составлять 60% (0,60), а для новых, хорошо эксплуатируемых гидроэлектростанций этот показатель может достигать 90% (0,90).
