HPP: werkingsprincipe, schema, uitrusting, vermogen

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Bijna iedereen stelt zich het doel van waterkrachtcentrales voor, maar slechts enkelen begrijpen het werkingsprincipe van waterkrachtcentrales echt. Het grootste mysterie voor mensen is hoe deze hele enorme dam elektrische energie opwekt zonder brandstof. Laten we het daar eens over hebben.

Wat is een waterkrachtcentrale?

Hydro-elektrische centrale is een complex complex dat bestaat uit verschillende constructies en speciale apparatuur. Waterkrachtcentrales worden gebouwd op rivieren, waar een constante stroom van water is om de dam en het reservoir te vullen. Soortgelijke constructies (dammen) die tijdens de bouw van een waterkrachtcentrale zijn gemaakt, zijn nodig om een constante waterstroom te concentreren, die wordt omgezet in elektrische energie met behulp van speciale apparatuur voor waterkrachtcentrales.

Merk op dat de keuze van een bouwplaats een belangrijke rol speelt in termen van de efficiëntie van het HPP. Er zijn twee voorwaarden nodig: gegarandeerde onuitputtelijke toevoer van water en een hoge helling van de rivier.

HPP-werkingsprincipe

De werking van een waterkrachtcentrale is vrij eenvoudig. Opgebouwde waterbouwkundige constructieszorgen voor een stabiele waterdruk die de turbinebladen binnenkomt. De druk zet de turbine in beweging, waardoor deze de generatoren laat draaien. Deze laatste wekken elektriciteit op, die vervolgens via hoogspanningslijnen aan de consument wordt geleverd.

De grootste moeilijkheid van een dergelijke constructie is om een constante waterdruk te garanderen, wat wordt bereikt door een dam te bouwen. Hierdoor wordt een grote hoeveelheid water op één plek geconcentreerd. In sommige gevallen wordt een natuurlijke stroom van water gebruikt, en soms worden een dam en omleiding (natuurlijke stroom) samen gebruikt.

In het gebouw zelf is apparatuur voor een waterkrachtcentrale, waarvan de belangrijkste taak is om de mechanische energie van waterbeweging om te zetten in elektrische energie. Deze taak is toegewezen aan de generator. Er wordt ook extra apparatuur gebruikt om de werking van het station, de verdeelinrichtingen en de transformatorstations te regelen.

De onderstaande afbeelding toont een schematisch diagram van de HPP.

Zoals je kunt zien, roteert de waterstroom de turbine van de generator, die energie opwekt, deze aan de transformator levert voor conversie, waarna deze via hoogspanningsleidingen naar de leverancier wordt getransporteerd.

Kracht

Er zijn verschillende waterkrachtcentrales die kunnen worden onderverdeeld op basis van het opgewekte vermogen:

1. Zeer krachtig - meer dan 25 MW.
2. Medium – tot 25 MW.
3. Klein - met opwekking tot 5 MW.

Het vermogen van een waterkrachtcentrale hangt voornamelijk af van de waterstroom en de efficiëntie van de generator zelf, die erop wordt gebruikt. Maar zelfs de meesteeen efficiënte installatie zal bij een zwakke waterdruk geen grote hoeveelheden elektriciteit kunnen produceren. Het is ook de moeite waard om te overwegen dat het vermogen van een waterkrachtcentrale niet constant is. Door natuurlijke oorzaken kan het waterpeil in de dam stijgen of dalen. Dit alles heeft een impact op de hoeveelheid geproduceerde elektriciteit.

De rol van de dam

Het meest complexe, grootste en over het algemeen het belangrijkste element van een waterkrachtcentrale is een dam. Het is onmogelijk om te begrijpen wat een waterkrachtcentrale is zonder de essentie te begrijpen van hoe een dam werkt. Het zijn enorme bruggen die de waterstroom tegenhouden. Afhankelijk van het ontwerp kunnen ze verschillen: er zijn zwaartekracht-, gebogen en andere constructies, maar hun doel is altijd hetzelfde: een grote hoeveelheid water vasthouden. Dankzij de dam is het mogelijk om een stabiele en krachtige waterstroom te concentreren en deze naar de bladen van een turbine te leiden die een generator laat draaien. Het produceert op zijn beurt elektrische energie.

Technologie

Zoals we al weten, is het werkingsprincipe van een waterkrachtcentrale gebaseerd op het gebruik van de mechanische energie van vallend water, dat later wordt omgezet in elektrische energie met behulp van een turbine en een generator. De turbines zelf kunnen zowel in de dam als in de buurt ervan worden geïnstalleerd. In sommige gevallen wordt een pijpleiding gebruikt waardoor water onder het niveau van de dam onder hoge druk stroomt.

Er zijn verschillende vermogensindicatoren van elke waterkrachtcentrale: waterstroom en waterkolom. De laatste indicator wordt bepaald door het hoogteverschil tussen het begin- en eindpunt.vrije val van water. Bij het maken van een stationsontwerp is het hele ontwerp gebaseerd op een van deze indicatoren.

De huidige bekende technologieën voor de productie van elektriciteit maken het mogelijk om een hoog rendement te behalen bij het omzetten van mechanische energie in elektrische energie. Soms is het meerdere malen hoger dan dat van thermische centrales. Een dergelijk hoog rendement wordt bereikt door de apparatuur die in de waterkrachtcentrale wordt gebruikt. Het is betrouwbaar en relatief eenvoudig te gebruiken. Bovendien is de levensduur van dergelijke apparatuur vrij lang vanwege het gebrek aan brandstof en het vrijkomen van een grote hoeveelheid thermische energie. Storingen zijn hier uiterst zeldzaam. Er wordt aangenomen dat de minimale levensduur van generatorsets en constructies in het algemeen ongeveer 50 jaar is. Hoewel in feite, zelfs vandaag nog, waterkrachtcentrales die in de jaren dertig van de vorige eeuw werden gebouwd, behoorlijk succesvol functioneren.

Russische waterkrachtcentrales

Vandaag de dag zijn er ongeveer 100 waterkrachtcentrales actief in Rusland. Natuurlijk is hun capaciteit anders, en de meeste van hen zijn stations met een geïnstalleerd vermogen tot 10 MW. Er zijn ook stations als Pirogovskaya of Akulovskaya, die in 1937 in gebruik werden genomen, en hun capaciteit is slechts 0,28 MW.

De grootste zijn de Sayano-Shushenskaya en Krasnoyarsk HPP's met een capaciteit van respectievelijk 6400 en 6000 MW. Stations volgen:

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

Ondanks het enorme aantal van dergelijke centrales, wekken ze slechts 47.700 MW op, wat gelijk is aan 20% van het totale volume van alle energie die in Rusland wordt geproduceerd.

Tot slot

Nu begrijp je het werkingsprincipe van waterkrachtcentrales, die de mechanische energie van de waterstroom omzetten in elektrische energie. Ondanks het vrij eenvoudige idee om energie te verkrijgen, maakt het complex van apparatuur en nieuwe technologieën dergelijke structuren complex. In vergelijking met kerncentrales zijn ze echter erg primitief.