Электростанция на воде: Электрогенератор водяной его преимущества и недостатки, обзор моделей

Содержание

Источник энергии воды гидроэлектростанции

Гидроэлектрические станции или в гидроэлектростанциях используется потенциальная энергия воды рек и является на сегодняшний день распространенным средством производства электроэнергии из возобновляемых источников.

Гидроэлектростанции поставляют более чем 16% мировой электроэнергии (99% в Норвегии, 58% в Канаде, 55% в Швейцарии, 45% в Швеции, 7% в США, 6% в Австралии) из более чем 1060 ГВт установленной мощности. Половина этих мощностей находится в пяти странах: Китай (212 ГВт), Бразилия (82,2 ГВт), США (79 ГВт), Канада (76,4 ГВт) и Россия (46 ГВт). Помимо этих четырех стран с относительным обилием (Норвегия, Канада, Швейцария и Швеция), гидропотенциал обычно применяется при пиковой нагрузке, потому что гидроэлектростанция легко может быть остановлена и запущена. Это также означает, что она является идеальным дополнением к энергии ветра в сетке системы и используется наиболее эффективно в Дании.

Гидроэлектростанции используют энергию падающей воды для выработки электроэнергии. Турбина преобразует кинетическую силу падающей h3O в механическую. Затем генератор преобразует механическую  из турбины в электроэнергию.энергия воды

энергия воды

Гидроэнергетика в мире

Гидроэнергетика использует большие площади и не является основным вариантом на будущее в развитых странах потому, что большинство крупных мест в этих странах, имеющих потенциал для освоения гидроэнергетики, либо уже эксплуатируются или недоступны по другим причинам, например из экологических соображений. Главным образом в Китае и Латинской Америке ожидается рост гидроэнергетики до 2030 года. Китай в последние годы ввел в эксплуатацию на $26 млрд гидроэлектростанций, которые производят 22,5 ГВт. Гидроэнергетика в Китае сыграла определенную роль переместив свыше 1,2 миллиона человек с мест расположения плотин.

Главным преимуществом гидросистем является их способность обрабатывать сезонные (а также ежедневные) высокие пиковые нагрузки. На практике использование хранимой энергии воды иногда осложняется требованиями для орошения, которые могут произойти в противофазе с пиком нагрузок.

Запуск из реки гидросистем обычно гораздо дешевле, чем создание плотин и имеет потенциально более широкое применение. Мелкие гидроэлектростанции под 10 МВт представляют около 10% мирового потенциала и большинство из них работают из реки.

Существует три типа гидроэнергетических сооружений: гидроэлектростанции, насосные станции, гидроаккумулирующие электростанции.

Принцип работы гидроэлектростанции

Принцип работы гидроэлектростанции когда  энергия воды  преобразуется в механическую  через гидравлические турбины. Генератор преобразует эту механическую энергию воды в электричество.

Работа генератора основана на принципах Фарадея: когда магнит перемещается мимо проводника то вырабатывается электроэнергия. В генераторе электромагниты созданы текущим постоянным током. Они создают поля полюсов и установлены по периметру ротора. Ротор присоединен к валу который вращают турбины на фиксированной скорости. Когда ротор вращается, это вызывает смену полюсов в проводнике, смонтированном в статоре. Это, в свою очередь, по закону Фарадея вырабатывает электричество на выводах генератора.

Состав гидроэлектростанции

Мощность гидроэлектростанций варьируется в размерах от «микро ГЭС» питающую несколько домов до гигантских плотин, которые обеспечивают электроэнергией миллионы людей.

Большинство обычных ГЭС включают в себя четыре основных компонента:

  1. Плотина. Поднимает уровень  реки для создания падающей воды. Также управляет потоком. Водохранилище, которое формируется, по сути, чтобы аккумулировать мощность.
  2. Турбина. Сила падающей воды толкает турбину во вращение. Турбина воды так же, как ветряная мельница, преобразует кинетическую мощность падающей воды в механическую.
  3. Генератор. Подключен к турбине через валы и шестерни редуктора для вращения генероатора. Преобразует механическую энергию турбины в электрическую энергию. Генераторов ГЭС работают так же, как генераторы в других типах электростанций.
  4. Линии электропередачи. Проводят электричество от ГЭС до потребителей.принцип гидроэлектростанциипринцип гидроэлектростанции

 

Использование гидроэнергии достигло пика в середине 20-го века, но идея использования h3O для выработки электроэнергии насчитывает тысячи лет. Более чем 2000 лет назад, греки использовали водяное колесо для помола пшеницы в муку. Эти древние колеса, как турбины сегодня, через которые идет поток воды.

Гидроэнергетические станции крупнейший источник возобновляемой энергии мира.

принцип работы, плюсы и минусы

Волновая электростанция — это электрическая станция, которая располагается в водной природной среде с целью получения электроэнергии из кинетической энергии водных масс. Океаны обладают колоссальной энергией, но человек пока только начинает ее осваивать. Именно эту задачу и выполняют волновые электростанции.

волновые электростанции

Принцип работы

Содержание статьи

Принцип работы волновой электростанции основан на преобразовании кинетической энергии волн в электрическую. Существует несколько способов устройства подобных станций различных по принципу работы и конструкции.

  1. Принцип «осциллирующего водяного столба». В этом конструктивном варианте волны,
    осуществляя толчковые движения, заполняют собой специально изготовленные камеры, в которых содержатся воздушные массы. Воздух сжимается, создается избыточное давление, под действием которого он поступает на турбину, вращая ее лопастные механизмы. Вращательное движение турбины передается на генератор, который вырабатывает электрический ток.принцип 1
  2. Принцип «колеблющегося тела». На принципе «колеблющегося тела» работают разнообразные буи, «морские змеи» и др. В этом варианте конструкции несколько секций соединяются в конвертер, между которыми на подвижных платформах монтируются гидравлические поршни. К поршню (группе поршней) подсоединён гидравлический двигатель, он приводит во вращательное движение электрический генератор. Под раскачивающимся действием волн конвертер приводит в движение поршни, а они, в свою очередь, приводят в работу гидравлический двигатель и соответственно генератор.
  3. Установка с «искусственным атоллом»
    . Это бетонное сооружение состоит из корпуса, на которомразмещается поверхность для наката волн. В средней части располагается накопительный резервуар (бассейн). Из него через приёмное отверстие вода поступает на гидротурбину. Генератор устанавливается в верхней части сооружения. Для поднятия воды в бассейн, который расположен выше уровня моря, используют эффект «набегания волны» на специальную наклонную поверхность.

волноваяВолновые электростанции в России

В России, как и во всех странах, имеющих выход к морскому побережью, после многих лет затишья, возвращается интерес к источникам энергии, способным восстанавливаться, к ним относятся и волновые электростанции.

Первая в нашей стране электростанция, основанная на преобразовании энергии волн, построена в 2014 году на Дальнем Востоке в Приморском крае на полуострове Гамова. Это универсальная станция, она способна преобразовывать не только энергию направленных водных масс, но и энергию природных приливов и отливов.

Профильные министерства нашей страны, совместно с руководством государства разработали план развития зеленой энергетики до 2020 года, в соответствии с которым альтернативные энергетические источники будут составлять до 5% от общего количества вырабатываемого электричества в стране. Этим планом предусмотрено и дальнейшее развитие волновых электрических станций.

приморье

Волновые электростанции в мире

Первая в мире электростанция на волнах появилась в 1985 году в Норвегии, ее мощность составляла 500 кВт.

океаникс

Первой в мире промышленной электрической станцией, использующей энергию волн для производства электрической энергии, принято считать Oceanlinx в Австралии. Она начала своё функционирование в 2005 году, потом была произведена ее реконструкция, и в 2009 году станция заработала вновь. Работа станции основана на принципе «осциллирующего водяного столба». Мощность установки сейчас составляет 450 кВт.

Первая коммерческая волновая электростанция начала работу в 2008 году в Агусадоре, Португалия. Это установка-пионер, которая использует непосредственно механическую энергию волны. Работа станции основана на принципе «колеблющегося тела». Разработала проект английская компания Pelamis Wave Power, мощность станции составила 2,3 МВт, и есть возможность увеличения мощности путем монтирования дополнительных секций.

В Великобритании построили самую большую в мире волновую электростанцию Wave Hub, она расположена у полуострова Корнуэлла. Электростанция оборудована 4-мя генераторами мощностью по 150 кВт каждый. Работа станции основана на принципе «колеблющегося тела».

Почему это выгодно?

В существующем мире человек все чаще задумывается о необходимости применения возобновляемых источников энергии при получении электроэнергии. Одним из таких вариантов является энергия морских волн. С учетом того, что мировой океан обладает огромным потенциалом, энергией которого можно обеспечить почти 20% от необходимого количества энергопотребления, то и развитие «зеленой»энергетики как нельзя актуально в наше время.

волновые электростанции

Это можно объяснить следующим причинами:

  1. Природные богатства планеты находятся на грани истощения, запасы традиционных источников энергии: угля, нефти и газа – подходят к концу.
  2. Атомная энергетика из-за своей потенциальной опасности не получила должного распространения.
  3. «Зеленая» энергетика не вредит окружающей среде и является возобновляемой.
  4. Потенциал волновых электростанций оценивается в 2,0 млн. МВт, что сравнимо по мощности с тысячей работающих атомных станций.

Ученые всего мира продолжают работы по совершенствованию способов преобразования энергии волн океана, и перечисленные выше причины являются важным аргументом для продолжения этих изысканий.

Плюсы и минусы использования

У любого агрегата всегда есть положительные и отрицательные аспекты его использования, и именно соотношение этих параметров определяет целесообразность его применения. Волновые электростанции не являются исключением, рассмотрим все за и против использования этого источника энергии.

К плюсам использования можно отнести:

  • Экологическая безопасность установок;
  • Волновые электростанции могут выполнять защитные функции, путем гашения волн вблизи портовых акваторий и прочей береговой линии;
  • Возобновляемый источник энергии;
  • Низкая себестоимость получаемой электроэнергии;
  • Продолжительный срок эксплуатации.

волновая электростанция

К минусам данного типа электростанций относятся:

  • Малая мощность вырабатываемой энергии;
  • Не стабильный характер работы, вызванный атмосферными явлениями в окружающей среде;
  • Может создавать опасность для хода судов и промышленного лова рыбы.

Приведенные выше «минусы» использования постепенно утрачивают свою актуальность, ученые и конструкторы продолжают свою работу. Разработка новых, более мощных генераторов, позволяет получать большее количество электрической энергии, при тех же исходных параметрах первичной энергии, которой является энергия волн. Решаются задачи по передаче полученной энергии на большие расстояния.

Посреди озера - солнечная электростанция на воде (фото) | Кадр дня | DW

Ренхен • Эта плавучая солнечная электростанция находится посреди карьерного озера около баден-вюртембергского города Ренхен. Большая часть вырабатываемой энергии идет на обеспечение работы здешнего предприятия по добыче песка и гравия. Мощность - 800 тысяч киловатт-часов в год. В выходные дни, когда карьер закрыт, электричество поступает отсюда в общую энергетическую сеть региона.

Понтоны, на которых установлены солнечные батареи, занимают всего два процента площади озера, то есть здесь достаточно места для расширения станции. Однако для этого нужно изменить порядок согласования и разные бюрократические процедуры на федеральном уровне, что сейчас и предлагают сделать здешние политики.

В одном только Бадене насчитывается около полутора сотен карьерных озер, на которых можно разместить такие станции. Обычно эти водоемы на месте бывших карьеров закрыты для свободного доступа по соображениям безопасности, то есть купаться и отдыхать здесь все равно нельзя. В свою очередь, для развития альтернативной энергетики необходимы обширные площади, которых уже не так много в густонаселенной Германии. Как отмечает агентство dpa со ссылкой на экспертов, так как солнечный свет отражается от воды, батареи плавучих станций могут давать примерно на 10 процентов больше энергии, чем установленные на крышах или полях.

Смотрите также:
Возобновляемые источники энергии в Германии

  • Дисен-ам-Аммерзе (Бавария)
    Альтернативные ландшафты Германии

    Дисен-ам-Аммерзе (Бавария) • На прошлой июльской неделе мы опубликовали этот снимок из Баварии в нашей рубрике "Кадр за кадром" - причем, руководствуясь чисто эстетическими соображениями: не смогли пройти мимо столь живописного ландшафта. Публикация этого пейзажа с солнечными батареями вызвала оживленное обсуждение в соцсетях - о пользе и вреде возобновляемых источников энергии.

  • Лемвердер (Нижней Саксония)
    Альтернативные ландшафты Германии

    Лемвердер (Нижней Саксония) • Поэтому сегодня продолжим тему солнечных панелей и ветряков на немецких просторах. На возобновляемые источники в Германии уже приходится более 40 процентов всего объема вырабатываемой электроэнергии.

  • Ульм (Баден-Вюртемберг)
    Альтернативные ландшафты Германии

    Ульм (Баден-Вюртемберг) • При этом официальная немецкая статистика в этих данных учитывает энергию ветра, солнца, воды, а также получаемую разными путями из биомассы и органической части домашних отходов.

  • Якобсдорф (Бранденбург)
    Альтернативные ландшафты Германии

    Якобсдорф (Бранденбург) • В 2018 году на наземные (оншорные) и морские (офшорные) ветроэнергетические установки и парки в Германии пришлась почти половина всего объема произведенной возобновляемой энергии - 41 % и 8 % соответственно.

  • Пайц (Бранденбург)
    Альтернативные ландшафты Германии

    Пайц (Бранденбург) • Доля солнечных электростанций в этом возобновляемом энергетическом "коктейле" достигла 20 %.

  • Юнде (Нижняя Саксония)
    Альтернативные ландшафты Германии

    Юнде (Нижняя Саксония) • Ровно столько же, то есть 20 % пришлось на использование биомассы в качестве альтернативного источника электрической энергии. Еще три процента дает использование органической части домашних отходов.

  • Хаймбах (Северный Рейн - Вестфалия)
    Альтернативные ландшафты Германии

    Хаймбах (Северный Рейн - Вестфалия) • Оставшиеся семь процентов возобновляемой энергии приходятся на ГЭС. Возможности для строительства гидроэлектростанций в Германии ограничены, но используются эти ресурсы уже очень давно. Эту электростанцию в регионе Айфель построили в 1905 году. Оснащенная современными турбинами, она исправно работает до сих пор.

  • Халлиг Хооге (Шлезвиг-Гольштейн)
    Альтернативные ландшафты Германии

    Халлиг Хооге (Шлезвиг-Гольштейн) • Для полноты картины приведем расклад по всем источникам в Германии за 2018 год: АЭС - 13,3 %, бурый уголь - 24,1 %, каменный уголь - 14,0 %, природный газ - 7,4 %, ГЭС - 3,2 %, ветер - 20,2%, солнце - 8,5 %, биомасса - 8,3 %.

  • Гарцвайлер (Северный Рейн - Вестфалия)
    Альтернативные ландшафты Германии

    Гарцвайлер (Северный Рейн - Вестфалия) • В 2038 году в Германии намерены полностью отказаться от сжигания бурого угля для получения электроэнергии. Последний атомный реактор, согласно решению федерального правительства, должны вывести из эксплуатации в 2022 году. В прошлом году на АЭС и бурый уголь пришлось более 37 %, которые необходимо будет чем-то замещать.

  • Сиверсдорф (Бранденбург)
    Альтернативные ландшафты Германии

    Сиверсдорф (Бранденбург) • По данным на конец 2018 года в Германии насчитывалось более 29 тысяч наземных ветроэнергетических турбин. В прибрежных морских водах Германии расположено еще около 1350 ветряков, однако более четырех десятков из них еще не были подключены в энергетическую сеть.

  • Северное море (Шлезвиг-Гольштейн)
    Альтернативные ландшафты Германии

    Северное море (Шлезвиг-Гольштейн) • Серьезную проблему представляет необходимость строительства новых энергетических трасс для транспортировки энергии из северных регионов, где ветер дует чаще и сильнее (здесь много таких турбин), к потребителям в западные и южные части Германии.

  • Лебус (Бранденбург)
    Альтернативные ландшафты Германии

    Лебус (Бранденбург) • Эти планы вызывают протесты жителей в тех густонаселенных регионах, по которым линии электропередач должны проходить. В некоторых местах люди требуют убирать высоковольтные ЛЭП под землю.

  • Рюген (Мекленбург - Передняя Померания)
    Альтернативные ландшафты Германии

    Рюген (Мекленбург - Передняя Померания) • Планы установки новых ветроэнергетических турбин в разных регионах все чаще наталкиваются в Германии на сопротивление со стороны населения. Соответствующие судебные иски часто имеют успех, что уже заметно сказывается на годовых показателях роста отрасли - тем более, что подходящие места становится находить все труднее.

  • Вормс (Рейнланд-Пфальц)
    Альтернативные ландшафты Германии

    Вормс (Рейнланд-Пфальц) • Согласно данным службы Deutsche WindGuard, в 2018 году в Германии было введено в эксплуатацию всего 743 новых ветряка. При этом предыдущий 2017 год оказался рекордным в истории развития этого вида возобновляемой энергии в ФРГ: почти 1849 новых установок.

  • Дассов (Мекленбург - Передняя Померания)
    Альтернативные ландшафты Германии

    Дассов (Мекленбург - Передняя Померания) • Всего в Германии сейчас насчитывается около тысячи гражданских инициатив, выступающих против строительства новых ветряков. Их сторонники считают, что эти установки разрушают жизненное пространство птиц и летучих мышей, уродуют ландшафты, а инфразвук и прочий постоянный шум этих установок вредит здоровью людей, живущих по соседству.

  • Восточная Фризия (Нижняя Саксония)
    Альтернативные ландшафты Германии

    Восточная Фризия (Нижняя Саксония) • Эти инициативы требуют, в частности, в качестве альтернативы рассматривать газовые и паровые электростанции, повышать эффективность угольных станций, а также пересмотреть решение парламента и правительства Германии об отказе от атомной энергии.

  • Зауэрланд (Северный Рейн - Вестфалия)
    Альтернативные ландшафты Германии

    Зауэрланд (Северный Рейн - Вестфалия) • Представители отрасли обычно указывают на недоказанность негативного влияния инфразвука на здоровье. Что касается гибели птиц из-за ветровых установок, специалисты называют разные цифры, максимум - до 200 тысяч в год в целом по Германии. Для сравнения: в результате столкновений со стеклами окон и фасадов погибает около 18 миллионов птиц в год.

  • Сиверсдорф (Бранденбург)
    Альтернативные ландшафты Германии

    Сиверсдорф (Бранденбург) • Летучих мышей гибнет более 100 тысяч в год (по некоторым оценкам, втрое больше) - не только от столкновений с лопастями, но и из-за травм, получаемых в результате завихрений воздуха, когда они пролетают рядом. Много гибнет во время сезонной миграции. Эксперты требуют учитывать эти факторы - в частности, отключать ветряки в часы особой активности летучих мышей.

  • Бедбург-Хау (Северный Рейн - Вестфалия)
    Альтернативные ландшафты Германии

    Бедбург-Хау (Северный Рейн - Вестфалия) • Правила выбора мест для ветряков регулируются земельными законами. Например, в Северном Рейне - Вестфалии минимальное расстояние до жилых построек составляет 1500 метров, в Тюрингии - 750 метров. В Баварии это расстояние вычисляется по формуле "Высота установки х 10", то есть, например, два километра между жилыми зданиями и двухсотметровым ветряком.

  • Ренцов (Мекленбург - Передняя Померания)
    Альтернативные ландшафты Германии

    Ренцов (Мекленбург - Передняя Померания) • Дискуссии о развитии возобновляемых источников энергии часто ведутся в Германии эмоционально и будут продолжаться в обозримом будущем. Чтобы повысить готовность населения видеть в окрестностях такие установки, предлагается, в частности, отчислять дополнительную часть доходов конкретным регионам на различные нужные и полезные для местных жителей проекты.

    Автор: Максим Нелюбин


______________

Хотите читать нас регулярно? Подписывайтесь на наши VK-сообщества "DW на русском" и "DW Учеба и работа" и на Telegram-канал "Что там у немцев?" 

Минигидроэлектростанции - пример возобновляемых источников энергии

В одном из сел на Алтае местные жители, однажды, в выходной день, встали как вкопанные у привычной дороге от дома до реки. Что-то невиданное доселе поразило их воображение: еще вчера река была себе «ничего особенного». Бежит водичка себе и бежит, никого не трогает. А тут… То ли ночью, то ли с первыми лучами солнца, пока в деревне спали, некие пришельцы установили колесо с лопастями поперек водного потока и теперь вот длиннющий провод тянется в сторону деревни.

Когда бабушка Софья Аркадьевна предположила, что ночью прилетали «пришельцы в тарелках», умный мужик, работающий на лесопилке, сразу отсек данную экзотическую версию. Если то были пришельцы, то почему у них такое ржавое и кривоватое оборудование? Действительно, в потоки реки уходили лопасти кривые, сам корпус сооружения из металла выглядел пошарпанным, кое-где ржавым, и все это имело явное земное происхождение. «Не летают пришельцы на таких ржавых консервных банках! У них звездолеты, сделанные своими щупальцами имеются!» – логично заключил мужик.

Провод от сооружения вел в дом местного изобретателя Николая Петровича. Этот человек слыл по деревне странным, но ученым, ибо всегда что-то мастерил в мини-мастерской. Что-то «варил», стучал молотками, пилил, то есть работал руками. Двое сыновей ему всегда помогали. «Опять наш Петрович чего-то надумал!» — заключил умный сотрудник лесопилки.

Выяснилось, что по первой зорьке изобретатель установил в реку поперек потока колесо с лопастями. На изготовление чудо-колеса ушло немного времени, гидропривод, старый электрический мини-генератор, пару подшипников и неказистое б\у колесо. Что же за чудо-юдо аппарат встал на пути привычного речного потока? Ответ: простейшая гидроэлектростанция, придуманная и собранная своими руками. Да еще сыновья помогли, как обычно. Но даже мини размер колеса несколько пугал жителей: что-то тут нечисто!

Мини гидроэлектростанция. Причины роста популярности

Мини ГЭСМини ГЭС Небольшая гидроэлектростанция не является таким уж сложнейшим сооружением. Напротив, состав необходимого оборудования, принцип работы ее незамысловаты. Чем проще механизм, тем дольше он, как правило, служит, и наоборот, сложные приборы ломаются куда чаще, а починить их своими руками непросто. В нашем случае изобретатель использует силу водного потока обычной быстрой алтайской реки, энергия воды передается на лопасти мини-турбины, затем на гидропривод и на генератор. Вот уже мы и получаем электроэнергию.

С каждым годом заветные киловатты стоят для конечного потребителя все дороже и дороже. Вот поэтому некоторые рачительные хозяева домов стали присматриваться к альтернативным способам получения электрического тока. Кто-то ставит генераторы на дизеле, если имеет выход на дешевую солярку. Кто- то использует энергию ветра, а кто-то, кто живет на быстрой воде, догадался пустить в дело небольшую гидроэлектростанцию.

С чего начать?

Мы уже упомянули о необходимости быстрой воды рядом с домом для того, чтобы использовать небольшую гидроэлектростанцию. Своими лопастями она будет захватывать речной поток, давать людям свет. Сейчас в России не проблема купить подобную продукцию, из Китая например. Есть в ограниченной продаже и отечественные мини-образцы. Но с чего следует начать? Нужно знать скорость потока. Рек в России великое множество, но далеко не везде можно будет установить гидроэлектростанцию для своего дома.

Существуют специальные приборчики для измерения скорости потока, но чаще всего у обычного человека, не специалиста, этой машинки нет. Не беда! На помощь придет обычная смекалка и математика со своими точными вычислениями.

Отмеряем десять метров по течению реки вверх. Ставим метки. Дальше нам потребуется секундомер (есть сейчас почти в каждом телефоне), помощник (подойдёт даже «сопливый» пацан\девчонка), да кусочек деревяшки. Просим помощника взять в руки кусочек деревяшки (отломать заранее от доски щепку) и пройти вверх по реке до отметки. Сами становитесь где-то посередине, говорите помощнику опустить деревяшку в воду ровно на уровне верхней метки в 10 метров. По вашей команде «Отпускай!» помощник выпускает щепку, а вы тут же включаете секундомер.

Деревяшка плывет по течению реки вниз, вы ее сопровождаете. Руками крепко держите секундомер и когда деревяшка достигает нижней отметки пути в 10 метров, нажимаете «отбой» отсчета. Щепка плывет себе дальше, она своим примером оказала нам содействие в научном эксперименте, а у вас теперь есть нужные данные для математических расчетов: 10 метров делим на то количество секунд, которое показал секундомер. В итоге и получаем искомую СКОРОСТЬ потока.

Тут уж как повезет. Но если скорость потока менее 1 метра\сек., то игра не стоит свеч. Конечно, есть пути, как увеличить скорость и использовать энергию падающей воды, но для этого придется создавать своими руками мини-плотину, перекрывать поток, а это уже большие затраты и, мягко скажем, недовольство соседей, да и живности в самой реке. Надо помнить, что вода – среда агрессивная, и подвергает коррозии и разрушению любой металл. Так что чем больше оборудования используется, тем дороже выйдет гидроэлектростанция. А значит, придется чаще ремонт делать собственными руками или звать специалистов со стороны, да и сама энергия выйдет дорогой.

Варианты миниГЭС

Как же тогда быть? Как использовать течение реки без масштабных вложений? Тогда нам нужен обычный проточный аппарат. В настоящее время разработано четыре типа компактных гидроэлектростанций, не требующих перекрывания рек.

Пропеллер

Пропеллер для миниГЭСПропеллер для миниГЭСУ Карлосона мини-пропеллер был на спине, и он прекрасно справлялся со своими обязанностями. Поправит толстячок своими небольшими руками свой костюмчик, и летит на крышу. Пропеллер – как разновидность гидроэлектростанции — тоже хорошо работает и представляет собой вертикальный ротор, с лопастями в два сантиметра примерно. Если увеличить ширину лопастей, то сопротивление возрастет, и нужная скорость вращения не будет достигнута.

Ротор помещают под воду. Пропеллер рассчитан на скорость воды в реке до 2 метра/секунду. Гидроэлектростанция на основе пропеллера – одна из доступнейших разновидностей альтернативной гидроэнергетики в условиях личного домохозяйства. Однако, нужно помнить, что своими пусть и небольшими «руками – лопастями» пропеллер может нанести вред животному миру реки.

Дардье — ротор

Этот ротор также помещается под воду, но на сей раз используется сила разности давлений на различных его лопастях. Рельеф ротора Дардье сложен, вода его обтекает по-особому, за счет этого и происходит его вращение. Жорж Дардье — французский изобретатель, он и изобрел этот аппарат. Изготовить ротор Дардье сложнее, чем пропеллер, но зато он выдает довольно высокую мощность.

Гирлянда

МиниГЭС-гирляндаМиниГЭС-гирляндаНебольшая гидроэлектростанция с гирляндой – это не новогодняя шутка, хотя скоро Новый Год. Гирлянда в нашем случае — длинный трос, с нанизанными на него роторами. Вся конструкция опускается в поток воды полностью, и роторы начинают крутиться. При этом они же вращают сам трос, который с одного конца закреплен в подшипнике, а с другого подсоединен к генератору. Вот вам и электричество.
Но есть и минус: гирлянда перекрывает всю реку, с одного ее берега до другого, а значит, может покалечить ребенка, к примеру, если тот полезет руками в воду в поисках красивого камешка. Гирляндная гидроэлектростанция весьма опасна! Место ее размещения желательно как то обозначить, огородить.

Водяное колесо

Водяное колесоВодяное колесоЗдесь мы говорим о мини — варианте электростанции, использующей энергию проточной воды. Именно такое колесо и установил Николай Петрович из Алтая в начале нашего повествования. Колесо не утопают под воду полностью, оно возвышается над ней, а лопасти погружены частично, до половины. Сооружение ставится поперёк течения и за счет энергии потока колесо вращается, оно соединено с мини – генератором и… Вот вам и электричество! Сделать такое водное колесо своими руками не столь сложно.

В целом у данного типа гидроэлектростанций небольшого размера для бытовых нужд имеется хорошее будущее. Небольшие габариты и относительная легкость развертывания позволят использовать их почти везде, где есть река и достаточный по силе водный поток. Эти аппараты способны давать чуть ли не бесплатное электричество для конечного потребителя. Однако, пока массового производства таких гидроэлектростанций в РФ не налажено, хотя интерес к ним все возрастает и возрастает.

М. Берсенев

Сорокалетний житель одного из районов северного Таджикистана изобрел Мини-ГЭС. Теперь 20 дворов получают электричество бесплатно:

Трекеры - системы ориентации солнечных батарей

Вода это неиссякаемый источник энергии наиболее подходящий для получения электрической энергии.

В настоящее время компания «Стройимпекс Плюс» осуществляет поставки электрических мини гидроэлектростанций (Микро ГРЭС) специально разработанных для людей, живущих в отдаленных районах с отсутствием качественного электроснабжения или вовсе его отсутствие. 

 

Такого рода Мини-Генераторы состоят из наклонной турбины и альтернатора переменного тока (однофазного или трехфазного электрогенератора). Такие устройства характеризуются малым весом, и небольшими размерами.

Термин «Микро ГРЭС» обычно используется для гидроагрегатов мощностью до 100 КВт. Такой мощности бывает достаточно, чтобы дать свет в личное хозяйство или небольшой посёлок, а так же для электроснабжения небольших предприятий. Микро-ГРЭС использует энергию воды, и не требует строительства дорогостоящих плотинных сооружений.  

 

Электрогенератор, приводимый в движение силой воды, позволяет получить абсолютно бесплатную энергию. Затраты на обслуживание такого гидрогенератора минимальны, как правило все они заключаются в периодической (один раз за несколько месяцев) смазке подшипников на валу турбины.
Миниатюрные гидроэлектростанции оказались настолько популярны, что теперь их используют тысячи семей и небольших предприятий по всему миру.

Основное развитие Микро-ГРЭС получили в горных районах развивающихся стран, таких как Непал (где эксплуатируется около 2000 систем), в Гималаях, в Южной Америке, в странах вдоль Анд, таких как Перу и Боливии. Мелкие программы использования Микро ГРЭС внедрялись в холмистых районах Шри-Ланки, на Филиппинах, в Китае и в других странах мира.
В глобальном масштабе, гидроэнергетика во всем мире является самым крупным источником электроэнергии из возобновляемых источников, обеспечивающей около 16% мировой электроэнергии (3,040 ТВт*ч в 2006 году). В 1995 году, общая мощность Микро-ГРЭС в мире оценивается в 28 ГВТ, поставляя около 115 млрд. КВт электроэнергии, из которых 40% приходится на развивающиеся страны.
Большое число Малых ГРЭС систем имеют гораздо меньшее воздействие на окружающую среду, чем одна большая гидроэлектростанция.

Микро ГРЭС не нарушают экологию, так как не требуют строительства крупных платин и затопления водой значительных площадей, что неизбежно связано с возведением крупных ГРЭС. В большинстве случаев установка такой генераторной установки вообще не требует создания плотины. Миниатюрные гидроэлектростанции выпускаются в однофазном исполнении 110В-220В., и трехфазном 380В.
Для эффективной работы такой турбины необходим очень малый поток воды (от 6 до 12 литров в секунду) при этом на выходе можно получать мощность для питаний небольшого предприятия. Мощность однофазных гидрогенераторов включает модели от 500 Вт до 10 кВт, трехфазных от 6 до 50 кВт. Устанавливаются такие генераторы, как правило, в районах, где протекают небольшие реки, или имеются водопады или плотины.

 Для обеспечения привода генератора на горной реке необходимо обеспечить забор воды выше по течению с помощью трубопровода. Диаметр водопровода зависит от мощности гидротурбины, как правило, от 50 до 300 мм. Сама турбина устанавливается ниже водозабора. При таком варианте установки гидроэлектростанции вода собирается по течению, и, направляясь по трубе, вниз служит приводом для водяной турбины.

 

В турбину вода попадает через специальное сопло, где попадает на лопасти турбины связанной с генератором переменного тока. Конструкция турбины имеет спиральный корпус, который направляет поток воды через лопасти на ротор.
Вес таких гидрогенератов в снаряженном состоянии составляет от 28 до 500 кг.
Установка подобных электростанций необычайно проста. Единственно важным критерием при установке является соблюдение перепада высот водяного гидропровода. После установки нет эксплуатационных затрат и затрат на техническое обслуживание.
Гидротурбина выполнена в одном корпусе с безщеточным генератором и блоком автоматической регулировки выходного напряжения.
Эксплуатация гидрогенератора вырабатывающего электричество не предусматривает необходимость использования в составе такой электростанции источников бесперебойного питания или аккумуляторных батарей.

elsip.ru
Как работает гидроэлектростанция? Это понятно даже детям!

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. И к концу XIX в. началось сооружение гидроэлектрических станций — ГЭС.

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.

Потоки воды для электростанций ⋆ Geoenergetics.ru

Потоки воды для электростанций ⋆ Geoenergetics.ru

Аналитический онлайн-журнал

Гидроэнергетика факты и информация

Люди веками использовали энергию речных течений, используя водяные колеса, вращающиеся у рек, для обработки зерна и ткани. Сегодня гидроэнергетика обеспечивает около 16 процентов мировой электроэнергии, вырабатывая электроэнергию во всех штатах США, кроме двух.

Гидроэнергетика стала источником электричества в конце 19-го века, спустя несколько десятилетий после того, как британо-американский инженер Джеймс Фрэнсис разработал первую современную водяную турбину.В 1882 году в США начала действовать первая в мире гидроэлектростанция вдоль реки Фокс в Эпплтоне, штат Висконсин.

Как работает гидроэнергетика

Типичная гидроэлектростанция - это система, состоящая из трех частей: электростанции, на которой производится электроэнергия, плотины, которую можно открывать или закрывать для контроля потока воды, и резервуара, в котором хранится вода. Вода за плотиной протекает через воздухозаборник и давит на лопасти турбины, заставляя их вращаться.Турбина вращает генератор для производства электроэнергии.

Количество вырабатываемой электроэнергии зависит от того, как далеко вода падает и сколько воды проходит через систему. Электричество может транспортироваться по междугородним линиям электропередачи к домам, фабрикам и предприятиям. Другие типы гидроэлектростанций используют поток через водный путь без плотины.

Крупнейшие гидроэлектростанции

Китай, Бразилия, Канада, США и Россия являются пятью крупнейшими производителями гидроэнергии.Крупнейшая в мире гидроэлектростанция по установленной мощности - это Три ущелья (Санся) на реке Янцзы в Китае, ширина которой составляет 1,4 мили (2,3 километра), а высота - 607 футов (185 метров). Объектом, который фактически генерирует наибольшее количество электроэнергии в год, является завод Итайпу, расположенный на реке Парана между Бразилией и Парагваем.

Самая большая гидроэлектростанция в Соединенных Штатах находится на плотине Гранд-Кули на реке Колумбия в Вашингтоне, штат, который получает около двух третей своей электроэнергии от гидроэнергетики.

Гидроэнергетика за и против

Гидроэнергетика

имеет несколько преимуществ. После строительства плотины и установки оборудования источник энергии - текущая вода - становится свободным. Это чистый источник топлива, возобновляемый снегом и дождями. Гидроэлектростанции могут поставлять большое количество электроэнергии, и их относительно легко регулировать по требованию, контролируя поток воды через турбины.

Но большие проекты плотин могут разрушить речные экосистемы и окружающие сообщества, нанести ущерб дикой природе и вытеснить жителей.Например, плотина Трех ущелий вытеснила примерно 1,2 миллиона человек и затопила сотни деревень.

,
типов гидроэлектростанций | Министерство энергетики

Вы здесь

Главная »Типы гидроэлектростанций

Существует три типа гидроэнергетических сооружений: отстойник, отвод и откачка.Некоторые гидроэлектростанции используют плотины, а некоторые нет. Изображения ниже показывают оба типа гидроэлектростанций.

Многие плотины были построены для других целей, а гидроэлектростанция была добавлена ​​позже. В Соединенных Штатах насчитывается около 80 000 плотин, из которых только 2400 вырабатывают энергию. Другие плотины предназначены для отдыха, для хранения скота / прудов на фермах, борьбы с наводнениями, водоснабжения и ирригации.

Размеры гидроэлектростанций варьируются от небольших систем для дома или деревни до крупных проектов по производству электроэнергии для коммунальных служб.Размеры гидроэлектростанций описаны ниже.

Водоем

Самым распространенным типом гидроэлектростанции является водохранилище. Заливное сооружение, обычно крупная гидроэнергетическая система, использует плотину для хранения речной воды в водохранилище. Вода, выпущенная из резервуара, течет через турбину, вращая ее, что, в свою очередь, приводит в действие генератор для выработки электроэнергии. Вода может быть выпущена либо для удовлетворения меняющихся потребностей в электроэнергии, либо для поддержания постоянного уровня в резервуаре.

ДИВЕРСИЯ

Диверсия, иногда называемая руслом реки, сооружает часть реки через канал или водосток.Это может не потребовать использования плотины.

НАСОСНОЕ ХРАНИЛИЩЕ

Другой тип гидроэлектростанции, называемый насосным хранилищем, работает как батарея, храня электроэнергию, вырабатываемую другими источниками энергии, такими как солнечная, ветровая и ядерная энергия, для последующего использования.Он накапливает энергию, перекачивая воду в гору в резервуар на более высоком уровне от второго резервуара на более низком уровне. Когда потребность в электричестве низкая, перекачиваемое хранилище запасает энергию, перекачивая воду из нижнего резервуара в верхний резервуар. В периоды высокой потребности в электроэнергии вода поступает обратно в нижний резервуар и вращает турбину, вырабатывая электроэнергию.

РАЗМЕРЫ ГИДРОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Размеры установок варьируются от крупных электростанций, которые снабжают многих потребителей электроэнергией, до небольших и микроэлектростанций, которые люди используют для своих собственных потребностей в энергии или для продажи электроэнергии коммунальным предприятиям.

Большая гидроэлектростанция

Хотя определения различаются, Министерство энергетики определяет большую гидроэлектростанцию ​​как объекты, которые имеют мощность более 30 мегаватт (МВт).

Малая гидроэлектростанция

Хотя определения различаются, Министерство энергетики определяет малую гидроэлектростанцию ​​как проекты, которые вырабатывают 10 МВт или меньше энергии.

Микро ГЭС

Микро ГЭС имеет мощность до 100 киловатт. Небольшая или микро-гидроэнергетическая система может производить достаточно электричества для дома, фермы, ранчо или деревни.

УЗНАЙТЕ БОЛЬШЕ О ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Подпишитесь на наши последние новости

Отправьте свой адрес электронной почты, чтобы получать наши новости.

,

Сила Воды - Детали ГЭС

Наблюдая за рекой, трудно представить, какую силу она несет. Если вы когда-либо занимались рафтингом, то чувствовали небольшую часть силы реки. Белые пороги создаются в виде реки, несущей большое количество воды под гору, узкие места через узкий проход. Когда река проходит через это отверстие, ее поток ускоряется. Наводнения - еще один пример того, сколько силы может иметь огромный объем воды.

Гидроэлектростанции используют энергию воды и используют простую механику для преобразования этой энергии в электричество. Гидроэлектростанции фактически основаны на довольно простой концепции - вода, протекающая через плотину, вращает турбину, которая вращает генератор.

Вот основные компоненты обычной гидроэлектростанции:

  • Дамба - Большинство гидроэлектростанций используют плотину, которая задерживает воду, создавая большое водохранилище .Часто это водохранилище используется как рекреационное озеро, например озеро Рузвельт на плотине Гранд-Кули в штате Вашингтон.
  • Водозаборник - Ворота на плотине открыты, и гравитация протягивает воду через стояк , трубопровод, ведущий к турбине Вода создает давление при прохождении через эту трубу.
  • Турбина - Вода ударяет и вращает большие лопасти турбины, которая прикреплена к генератору над ней при помощи вала. Самым распространенным типом турбины для гидроэлектростанций является турбина Фрэнсиса, которая выглядит как большой диск с изогнутыми лопастями.По данным Фонда образования в области водных ресурсов и энергетики (FWEE), турбина может весить до 172 тонн и вращаться со скоростью 90 оборотов в минуту (об / мин).
  • Генераторы - Как вращаются лопасти турбины, так и серия магнитов внутри генератора. Гигантские магниты вращаются мимо медных катушек, производя переменный ток (AC) при движении электронов. (Вы узнаете больше о том, как работает генератор позже.)
  • Трансформатор - Трансформатор внутри силовой установки принимает переменный ток и преобразует его в ток более высокого напряжения.
  • Линии электропередачи - Из каждой электростанции идет четыре провода: три фазы энергии, которые вырабатываются одновременно, плюс нейтраль или заземление, общее для всех трех. (Прочтите, как распределительные электросети работают, чтобы узнать больше о передаче по линии электропередачи.)
  • Отток - Использованная вода подается по трубопроводам, называемым , отводом и вновь поступает в реку вниз по течению.

Вода в резервуаре считается накопленной энергии .Когда ворота открываются, вода, протекающая через затвор, приобретает кинетической энергии , потому что она находится в движении. Количество вырабатываемой электроэнергии определяется несколькими факторами. Двумя из этих факторов являются объем потока воды и объем гидравлической головки . Голова относится к расстоянию между поверхностью воды и турбинами. По мере увеличения напора и потока вырабатывается электричество. Голова обычно зависит от количества воды в резервуаре.

,
Гидроэнергетика объяснена - Управление энергетической информации США (EIA)

Гидроэнергетика - это энергия в движущейся воде

Люди имеют долгую историю использования силы воды, текущей в ручьях и реках, для производства механической энергии. Гидроэнергетика была одним из первых источников энергии, используемой для производства электроэнергии, и до 2019 года гидроэлектроэнергия являлась крупнейшим источником общего годового производства электроэнергии из возобновляемых источников в США.

В 2019 году гидроэлектроэнергия составляла около 6.6% от общего объема выработки электроэнергии в США 1 и 38% от общего объема выработки электроэнергии из возобновляемых источников. Доля гидроэлектроэнергии в общем объеме производства электроэнергии в США со временем уменьшилась, главным образом из-за увеличения выработки электроэнергии из других источников.

Гидроэнергетика опирается на водный цикл

  • Солнечная энергия нагревает воду на поверхности рек, озер и океанов, в результате чего вода испаряется.
  • Водяной пар конденсируется в облака и выпадает в виде осадков - дождя и снега.
  • Осадки накапливаются в ручьях и реках, которые впадают в океаны и озера, где испаряются и снова начинают цикл.

Количество осадков, которые стекают в реки и ручьи в географической области, определяет количество воды, доступной для производства гидроэнергии. Сезонные колебания осадков и долгосрочные изменения в характере осадков, такие как засухи, могут оказать большое влияние на доступность производства гидроэлектроэнергии.

Image of the water cycle. Solar energy heats water on the surface, causing it to evaporate. This water vapor condenses into clouds and falls back onto the surface as precipitation. The water flows through rivers back into the oceans, where it can evaporate and begin the cycle over again.

Источник: по материалам Национального проекта развития энергетического образования (общественное достояние)

Image of how a hydropower plant works. The water flows from behind the dam through penstocks, turns the turbines, and causes the generators to generate electricity. The electricity is carried to users by a transmission line. Other water flows from behind the dam over spillways and into the river below.

Источник: Администрация долины Теннесси (общественное достояние)

Гидроэлектроэнергия вырабатывается с помощью движущейся воды

Поскольку источником гидроэлектроэнергии является вода, гидроэлектростанции обычно расположены на или рядом с источником воды.Объем потока воды и изменение высоты или падения, часто называемое головкой , из одной точки в другую определяют количество доступной энергии в движущейся воде. В целом, чем больше поток воды и чем выше напор, тем больше электроэнергии может производить гидроэлектростанция.

На гидроэлектростанциях вода протекает по трубе или заглушке , затем толкает и вращает лопасти турбины, чтобы вращать генератор для производства электроэнергии.

Обычные гидроэлектростанции включают

  • Русловые системы , где сила тока реки оказывает давление на турбину. Оборудование может иметь плотину в водном русле для отвода потока воды в гидротурбины.
  • Системы хранения , где вода накапливается в водохранилищах, образованных плотинами на ручьях и реках, и выпускается через гидротурбины по мере необходимости для выработки электроэнергии.Большинство гидроэлектростанций США имеют плотины и водохранилища.

Гидроэнергетические установки с насосным накопителем представляют собой тип гидроаккумулирующей системы, в которой вода перекачивается из источника воды в водохранилище на более высоком уровне и выпускается из верхнего резервуара для питания гидротурбин, расположенных ниже верхнего резервуара. Электричество для перекачки может поставляться гидротурбинами или другими типами электростанций, включая ископаемое топливо или атомные электростанции.Они обычно закачивают воду в хранилище, когда спрос на электроэнергию и затраты на ее производство и / или когда оптовые цены на электроэнергию являются относительно низкими, и высвобождают накопленную воду для выработки электроэнергии в периоды пикового спроса на электроэнергию, когда оптовые цены на электроэнергию относительно высоки. Гидроэлектрические системы с насосным накопителем обычно используют больше электроэнергии для перекачки воды в верхние резервуары для хранения воды, чем они производят с помощью хранимой воды. Таким образом, насосные хранилища имеют чистые отрицательные балансы выработки электроэнергии.Управление энергетической информации США публикует информацию о выработке электроэнергии на гидроаккумулирующих электростанциях с насосом-накопителем как негативную.

История гидроэнергетики

Гидроэнергетика является одним из старейших источников энергии для производства механической и электрической энергии, и до 2019 года она была крупнейшим источником общего годового производства электроэнергии из возобновляемых источников в США. Тысячи лет назад люди использовали гидроэнергию, чтобы вращать гребные колеса на реках, чтобы перемалывать зерно.До того, как в Соединенных Штатах были доступны паровая энергия и электричество, мельницы для зерна и пиломатериалов работали на гидроэлектростанциях. Первое промышленное использование гидроэлектроэнергии для производства электроэнергии в Соединенных Штатах было в 1880 году для питания 16 ламп дуговой щетки на фабрике по производству стульев Росомахи в Гранд-Рапидсе, штат Мичиган. Первая гидроэлектростанция США для продажи электроэнергии была открыта на реке Фокс около Аплтона, штат Висконсин, 30 сентября 1882 года.

В Соединенных Штатах работает около 1460 обычных и 40 насосных гидроэлектростанций.Самым старым действующим гидроэнергетическим сооружением США является Уайтингский завод в Уайтинге, штат Висконсин, который начал свою работу в 1891 году и имеет общую генерирующую мощность около 4 мегаватт (МВт). Большая часть гидроэлектроэнергии в США производится на крупных плотинах на крупных реках, и большинство этих гидроэлектростанций было построено до середины 1970-х годов федеральными государственными органами. Крупнейшая гидроэлектростанция США и крупнейшая в США электростанция по выработке электроэнергии - это гидроэлектростанция Гранд-Кули на реке Колумбия на границе Вашингтона и Орегона с общей мощностью генерации 7070 МВт.

1 Электростанции общего назначения имеют как минимум 1 мегаватт общей мощности выработки электроэнергии.

Последнее обновление: 30 марта 2020 г.

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о