Quels sont les composants et fonctions de base d'une centrale hydroélectrique?

1. Composants et fonctions de base d'une centrale hydroélectrique

Barrage (barrière fluviale)

Fonction : Le barrage est un composant crucial d'une centrale hydroélectrique. Sa fonction principale est de bloquer la rivière et de former un réservoir. En augmentant le niveau d'eau, il stocke une grande quantité d'eau, augmentant ainsi l'énergie potentielle de l'eau. Le barrage peut contrôler la quantité d'eau en amont et réguler le niveau d'eau et le débit du réservoir en fonction des besoins de production d'électricité ainsi que des besoins globaux en eau et de protection contre les inondations en aval.

Système d'amenée et de dérivation

Fonction : L'amenée est située près du fond du barrage dans le réservoir. Son rôle est d'introduire l'eau du réservoir dans le système de production d'électricité. L'amenée a généralement des vannes et des grilles de refoulement. Les vannes peuvent contrôler l'entrée d'eau, et les grilles de refoulement peuvent empêcher les objets flottants dans l'eau (tels que des branches, des déchets, etc.) d'entrer dans le système de dérivation pour éviter d'endommager les équipements tels que les turbines. Le système de dérivation comprend des tunnels sous pression, des conduites forcées, etc. Il transporte l'eau de l'amenée à la turbine et, au cours de ce processus, utilise la chute pour faire en sorte que l'eau ait une pression et une vitesse suffisantes. Par exemple, dans certaines petites centrales hydroélectriques dans les vallées de montagne, l'eau est amenée du réservoir à la centrale électrique située en aval par des tunnels sous pression sur de longues distances.

Turbine

Fonction : La turbine est l'équipement central qui convertit l'énergie du flux d'eau en énergie mécanique. Lorsque l'eau avec une certaine pression et une certaine vitesse impacte la roue de la turbine, la roue commence à tourner. Selon le type de turbine (comme la turbine Francis, la turbine Kaplan, la turbine tubulaire, etc.), la structure de la roue et la manière dont l'eau agit dessus sont différentes, mais le principe de base est d'utiliser l'énergie cinétique et potentielle de l'eau pour faire tourner la roue. Par exemple, la turbine Francis est adaptée aux centrales hydroélectriques de moyenne et haute chute. Sa roue peut efficacement convertir l'énergie de l'eau en énergie mécanique sous l'action du flux d'eau, entraînant le générateur pour produire de l'électricité.

Générateur

Fonction : Le générateur est directement connecté à la turbine, et sa fonction est de convertir l'énergie mécanique produite par la turbine en énergie électrique. Le principe de fonctionnement du générateur est basé sur la loi de l'induction électromagnétique. Lorsque la turbine entraîne le rotor du générateur à tourner dans un champ magnétique, un potentiel électrique est induit dans les bobinages du stator, générant ainsi un courant alternatif. Par exemple, dans les grandes centrales hydroélectriques, la capacité unitaire du générateur peut atteindre plusieurs centaines de milliers de kilowatts, convertissant efficacement l'énergie mécanique de la turbine en énergie électrique haute tension et grande capacité pour la transmission de l'électricité sur de longues distances.

Déversoir et exutoire

Fonction : Le déversoir est le canal par lequel l'eau rejetée par la turbine s'écoule. Il guide l'eau vers le lit de la rivière en aval. L'exutoire est le point de connexion entre le déversoir et le lit de la rivière en aval. Par l'exutoire, l'eau est drainée vers la rivière. Au cours de ce processus, il est nécessaire de s'assurer que le drainage ne cause pas d'effets négatifs tels que l'érosion du lit de la rivière en aval, et les exigences environnementales doivent également être prises en compte pour maintenir l'écoulement écologique de la rivière. Par exemple, certaines centrales hydroélectriques mettent en place des installations de dissipation d'énergie, telles que des bassins d'apaisement, à l'exutoire pour ralentir la vitesse de l'eau et éviter d'endommager le lit et les berges de la rivière en aval.

Centrale hydroélectrique d'Itaipu (Brésil et Paraguay)

La centrale hydroélectrique d'Itaipu est située sur le fleuve Paraná et est une grande centrale hydroélectrique construite conjointement par le Brésil et le Paraguay. Le barrage est un barrage-gravité en béton creux avec une hauteur de 196 mètres et une capacité totale de stockage de 290 milliards de mètres cubes. La centrale hydroélectrique d'Itaipu dispose de 18 unités de production hydroélectrique avec une capacité unitaire de 700 000 kilowatts, et sa capacité installée totale est de 1 260 000 kilowatts. Elle fournit une grande quantité d'électricité au Brésil et au Paraguay, jouant un rôle important dans l'approvisionnement en énergie de l'Amérique du Sud et favorisant également le développement économique local et la construction d'infrastructures.

Centrale hydroélectrique d'Assouan (Égypte)

La centrale hydroélectrique d'Assouan est construite sur le Nil et est une infrastructure énergétique importante de l'Égypte. Le barrage est un barrage en remblai à noyau argileux avec une hauteur de 111 mètres et une capacité de stockage du réservoir de 1 689 milliards de mètres cubes. La centrale hydroélectrique d'Assouan a une capacité installée de 2 100 000 kilowatts. Sa construction a une signification profonde pour l'approvisionnement en électricité, l'irrigation agricole et la protection contre les inondations en Égypte. En contrôlant la quantité d'eau du Nil, la centrale hydroélectrique d'Assouan assure l'eau d'irrigation agricole pour l'Égypte et fournit également une électricité stable pour l'industrie et la vie des habitants de l'Égypte.