Jaké jsou základní komponenty a funkce vodní elektrárny?

1. Základní komponenty a funkce vodní elektrárny

Přehrada (barrandovská bariéra)

Funkce: Přehrada je klíčovou součástí vodní elektrárny. Její hlavní úlohou je zastavit řeku a vytvořit nádrž. Zvýšením hladiny vody uskladňuje velké množství vody, čímž zvyšuje potenciální energii vody. Přehrada může ovládat množství vody nadehradí a upravovat hladinu a odtok vody z nádrže podle požadavků na výrobu elektřiny a komplexních potřeb použití vody a ochrany před povodněmi níže.

Ústí a odvodňovací systém

Funkce: Ústí se nachází blízko dna přehrady v nádrži. Jeho úlohou je vést vodu z nádrže do systému pro výrobu elektřiny. Ústí obvykle obsahuje dveře a síta. Dveře umožňují ovládat přítok vody, a síta brání plavajícím se předmětům ve vodě (jako jsou větve, odpad, atd.) proniknutí do odvodňovacího systému, aby se zabránilo poškození zařízení, jako jsou turbíny. Odvodňovací systém zahrnuje tlakové tunely, vedení vody, atd. Voda je dopravována z ústí k turbíně a během tohoto procesu se využívá spád, aby voda měla dostatečný tlak a rychlost. Například v některých malých vodních elektrárnách v horských údolích se voda vedoucí z nádrže do elektrárny umístěné níže provádí pomocí dlouhých tlakových tunelů.

Turbína

Funkce: Turbína je jádrové zařízení, které převádí energii proudění vody na mechanickou energii. Když voda s určitým tlakem a rychlostí dopadne na lopatku turbíny, lopatka začne otáčet. Podle typu turbíny (např. Francisova turbína, Kaplanova turbína, trubková turbína, atd.) se struktura lopatky a způsob, jakým voda na ni působí, liší, ale základní princip spočívá v tom, že se využívá kinetická a potenciální energie vody k pohybu lopatky. Například Francisova turbína je vhodná pro střední a vysoké hlavy vodních elektráren. Její lopatka efektivně převádí energii vody na mechanickou energii pod vlivem proudění vody, což pohání generátor k výrobě elektřiny.

Generátor

Funkce: Generátor je přímo spojen s turbínou a jeho úlohou je převést mechanickou energii vyprodukovanou turbínou na elektrickou energii. Pracovní princip generátoru je založen na zákonu elektromagnetické indukce. Když turbína pohne rotorem generátoru v magnetickém poli, vyvolá se elektromotorická síla v statorových cevech, což vede ke generování střídavého proudu. Například v velkých vodních elektrárnách může kapacita jednotlivého generátoru dosahovat několika set tisíc kilowattů, efektivně převádějící mechanickou energii turbíny na vysokonapěťovou, velkokapacitní elektrickou energii pro vzdálený přenos elektřiny.

Odvod a výtok

Funkce: Odtok je kanál, přes který voda vyvedená z turbíny odtéká. Vede vodu do říčního koryta níže. Výtok je spojovací bod mezi odtokem a říčním korytem níže. Přes výtok se voda odvádí zpět do řeky. Během tohoto procesu je třeba zajistit, aby odtok nezpůsobil nepříznivé účinky, jako je eroze říčního koryta níže, a také by měly být zohledněny ekologické požadavky, aby byl udržen ekologický tok řeky. Například některé vodní elektrárny mají na výtoku instalovány energetické disipační zařízení, jako jsou klidové nádrže, které zpomalují rychlost vody a zabrání poškození říčního dna a břehů níže.

Vodní elektrárna Itaipu (Brazílie a Paraguay)

Vodní elektrárna Itaipu se nachází na řece Paraná a je velkou vodní elektrárnou postavenou společně Brazílií a Paraguayí. Přehrada je betonová dutá gravitační přehrada s výškou 196 metrů a celkovou kapacitou 290 miliard krychlových metrů. Vodní elektrárna Itaipu má 18 hydroelektrických jednotek s kapacitou 700 000 kilowattů každá, a její celková instalovaná kapacita činí 1 260 000 kilowattů. Poskytuje velké množství elektřiny pro Brazílii a Paraguay, hraje důležitou roli v dodávkách energie v Jižní Americe a také podporuje místní ekonomický rozvoj a infrastrukturní stavby.

Vodní elektrárna Aswan (Egypt)

Vodní elektrárna Aswan je postavena na Nilu a je důležitou energetickou infrastrukturou Egypta. Přehrada je hlínová jádrová balvanová hráz s výškou 111 metrů a kapacitou nádrže 1 689 miliard krychlových metrů. Vodní elektrárna Aswan má instalovanou kapacitu 2 100 000 kilowattů. Její výstavba má dalekosáhlý význam pro dodávky elektřiny, zemědělské zavlažování a ochranu před povodněmi v Egyptě. Tím, že kontroluje množství vody v Nilu, vodní elektrárna Aswan zajišťuje zemědělské zavlažovací vody pro Egypt a také poskytuje stabilní elektřinu pro egyptský průmysl a život obyvatel.