HPP: اصل عملیات، طرح، تجهیزات، قدرت

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

تقریباً همه هدف نیروگاه های برق آبی را تصور می کنند، اما فقط تعداد کمی از آنها اصل عملکرد نیروگاه های برق آبی را به درستی درک می کنند. معمای اصلی مردم این است که چگونه کل این سد عظیم بدون هیچ سوختی انرژی الکتریکی تولید می کند. بیایید در مورد آن صحبت کنیم.

نیروگاه آبی چیست؟

نیروگاه آبی مجموعه ای پیچیده است که از سازه های مختلف و تجهیزات ویژه تشکیل شده است. نیروگاه های برق آبی بر روی رودخانه ها ساخته می شوند، جایی که جریان دائمی آب برای پر کردن سد و مخزن وجود دارد. سازه های مشابه (سدها) ایجاد شده در طول ساخت یک نیروگاه برق آبی برای متمرکز کردن جریان ثابت آب ضروری است که با استفاده از تجهیزات ویژه برای نیروگاه های برق آبی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.

توجه داشته باشید که انتخاب مکان برای ساخت و ساز نقش مهمی در کارایی نیروگاه دارد. دو شرط لازم است: تامین آب تمام نشدنی تضمین شده و شیب زیاد رودخانه.

اصل عملیات HPP

کارکرد نیروگاه برق آبی بسیار ساده است. سازه های هیدرولیکی ساخته شدهفشار پایدار آبی را که وارد پره های توربین می شود فراهم می کند. فشار توربین را به حرکت در می آورد و در نتیجه ژنراتورها را می چرخاند. دومی برق تولید می کند که سپس از طریق خطوط انتقال فشار قوی به مصرف کننده می رسد.

مشکل اصلی چنین سازه ای اطمینان از فشار ثابت آب است که با ساختن سد حاصل می شود. به لطف آن، مقدار زیادی آب در یک مکان متمرکز می شود. در برخی موارد از جریان طبیعی آب و گاهی از سد و انحراف (جریان طبیعی) با هم استفاده می شود.

در خود ساختمان تجهیزاتی برای نیروگاه برق آبی وجود دارد که وظیفه اصلی آن تبدیل انرژی مکانیکی حرکت آب به انرژی الکتریکی است. این وظیفه به ژنراتور محول می شود. تجهیزات اضافی نیز برای کنترل عملکرد ایستگاه، دستگاه های توزیع و ایستگاه های ترانسفورماتور استفاده می شود.

تصویر زیر یک نمودار شماتیک از HPP را نشان می دهد.

همانطور که می بینید، جریان آب توربین ژنراتور را می چرخاند، که انرژی تولید می کند، آن را برای تبدیل به ترانسفورماتور می رساند و پس از آن از طریق خطوط برق به تامین کننده منتقل می شود.

قدرت

نیروگاه های برق آبی مختلفی وجود دارد که می توان آنها را بر اساس توان تولیدی تقسیم کرد:

1. بسیار قدرتمند - بیش از 25 مگاوات.
2. متوسط - تا 25 مگاوات.
3. کوچک - با تولید تا 5 مگاوات.

قدرت یک نیروگاه برق آبی در درجه اول به جریان آب و راندمان خود ژنراتور بستگی دارد که روی آن استفاده می شود. اما حتی بیشتریک تاسیسات کارآمد قادر به تولید مقادیر زیادی برق با فشار ضعیف آب نخواهد بود. همچنین قابل توجه است که توان یک نیروگاه برق آبی ثابت نیست. به دلایل طبیعی، سطح آب در سد می تواند افزایش یا کاهش یابد. همه اینها بر حجم برق تولیدی تأثیر دارد.

نقش سد

پیچیده ترین، بزرگترین و به طور کلی عنصر اصلی هر نیروگاه برق آبی یک سد است. درک اینکه یک نیروگاه برق آبی بدون درک ماهیت چگونگی عملکرد یک سد غیرممکن است. آنها پل های بزرگی هستند که جریان آب را نگه می دارند. بسته به طرح، آنها ممکن است متفاوت باشند: ساختارهای گرانشی، قوسی و دیگر وجود دارد، اما هدف آنها همیشه یکسان است - حفظ مقدار زیادی آب. به لطف سد است که می توان جریان پایدار و قدرتمندی از آب را متمرکز کرد و آن را به سمت پره های یک توربین هدایت کرد که یک ژنراتور را می چرخاند. این به نوبه خود انرژی الکتریکی تولید می کند.

فناوری

همانطور که قبلاً می دانیم، اصل کار یک نیروگاه برق آبی مبتنی بر استفاده از انرژی مکانیکی آب در حال سقوط است که بعداً با کمک یک توربین و یک ژنراتور به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. خود توربین ها را می توان یا در سد یا نزدیک آن نصب کرد. در برخی موارد از خط لوله ای استفاده می شود که آب زیر سطح سد تحت فشار زیاد از طریق آن عبور می کند.

چندین نشانگر قدرت هر نیروگاه برق آبی وجود دارد: جریان آب و هد هیدرواستاتیک. آخرین نشانگر با اختلاف ارتفاع بین نقطه شروع و پایان تعیین می شود.سقوط آزاد آب هنگام ایجاد یک طرح ایستگاه، کل طراحی بر اساس یکی از این شاخص ها است.

تکنولوژی های شناخته شده امروزی برای تولید الکتریسیته، دستیابی به راندمان بالا را هنگام تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی ممکن می سازد. گاهی اوقات چندین برابر نیروگاه های حرارتی است. چنین راندمان بالایی به دلیل تجهیزات مورد استفاده در نیروگاه برق آبی به دست می آید. قابل اعتماد است و استفاده از آن نسبتاً آسان است. علاوه بر این، به دلیل کمبود سوخت و آزاد شدن مقدار زیادی انرژی حرارتی، عمر مفید چنین تجهیزاتی بسیار طولانی است. خرابی در اینجا بسیار نادر است. اعتقاد بر این است که حداقل عمر مفید مجموعه ها و سازه های ژنراتور به طور کلی حدود 50 سال است. اگرچه در واقع، حتی امروزه، نیروگاه های برق آبی که در دهه سی قرن گذشته ساخته شده بودند، کاملاً با موفقیت کار می کنند.

نیروگاه برق آبی روسیه

امروزه حدود 100 نیروگاه برق آبی در روسیه کار می کنند. البته ظرفیت آنها متفاوت است و اکثر آنها ایستگاه هایی با ظرفیت نصب شده تا 10 مگاوات هستند. همچنین ایستگاه هایی مانند Pirogovskaya یا Akulovskaya وجود دارند که در سال 1937 به بهره برداری رسیدند و ظرفیت آنها فقط 0.28 مگاوات است.

بزرگترین نیروگاه های سایانو-شوشنسکایا و کراسنویارسک به ترتیب با ظرفیت 6400 و 6000 مگاوات هستند. ایستگاه‌ها دنبال می‌شوند:

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

با وجود تعداد زیاد این نیروگاه ها، آنها تنها 47700 مگاوات تولید می کنند که معادل 20 درصد از کل حجم کل انرژی تولید شده در روسیه است.

در پایان

اکنون اصل عملکرد نیروگاه های برق آبی را درک می کنید که انرژی مکانیکی جریان آب را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. علیرغم ایده نسبتاً ساده به دست آوردن انرژی، مجموعه تجهیزات و فناوری های جدید چنین سازه هایی را پیچیده می کند. با این حال، در مقایسه با نیروگاه های هسته ای، آنها واقعا ابتدایی هستند.