מה הם המרכיבים והפונקציות הבסיסיים של תחנת כוח הידרואלקטרית?

1. המרכיבים הבסיסיים והפונקציות של תחנת הכוח ההידרואלקטרית

סכר (מחסום נהר)

תפקיד: הסכר הוא מרכיב קריטי בתחנת כוח הידרואלקטרית. התפקיד העיקרי שלו הוא לחסום את הנהר וליצור מאגר מים. על ידי הגבהה של רמת המים, הוא מאחסן כמות גדולה של מים, ובכך מגביר את האנרגיה הפוטנציאלית של המים. הסכר יכול לשלוט בכמות המים למעלה ולחזק את רמת המים ואת זרימת המים מהמאגר בהתאם לצרכים של ייצור חשמל וכן הצרכים השולבים של שימוש במים ושימור מבצעי נגד שיטפונות.

מערכת הזינוק וההפניה

תפקיד: נקודת הזינוק ממוקמת קרוב לקצהו התחתון של הסכר במאגר המים. תפקידו להכניס את המים מהמאגר למערכת הייצור החשמלי. נקודת הזינוק בדרך כלל כוללת שערים ורשתות סינון. השערים יכולים לשלוט בהזרמת המים, ורשתות הסינון יכולות למנוע אובייקטים צפים במים (כמו ענפים, פסולת, וכו') מלהיכנס למערכת ההפניה כדי למנוע נזק לערכות כמו טורבינות. מערכת ההפניה כוללתفاقעים תחת לחץ, צינורות דחיפה, ועוד. היא מעבירה את המים מנקודת הזינוק לטורבינה, ובמהלך התהליך, משתמשת בנפילה כדי שהמים ישיגו לחץ ומהירות מספיקים. למשל, בחלק מהתחנות ההידרואלקטריות הקטנות בעמקי הרים גבוהים, המים מועברים מהמאגר לתחנת הייצור הנמצאת למטה דרך פקעים ארוכים תחת לחץ.

טורבינה

תפקיד: הטורבינה היא הציוד המרכזי הממיר את אנרגיית זרימת המים לאנרגיה מכנית. כאשר המים עם לחץ ומגמה מסוימים פוגעים ברוטור הטורבינה, הרוטור מתחיל לסובב. בהתאם לסוג הטורבינה (כמו טורבינת פרנסיס, טורבינת קפלן, טורבינת צינורית, וכו'), המבנה של הרוטור והדרך שבה המים פועלים עליו שונים, אך העיקרון הבסיסי הוא להשתמש באנרגיה הקינטית והפוטנציאלית של המים כדי לדרבן את הרוטור לסובב. למשל, טורבינת פרנסיס מתאימה לתחנות הידרואלקטריות עם גובה נפילה בינוני עד גבוה. הרוטור שלה יכול להמיר באופן יעיל את אנרגיית המים לאנרגיה מכנית תחת פעולת זרימת המים, ומדרבן את המנדט לייצר חשמל.

מנדט

תפקיד: המנדט מחובר ישירות לטורבינה, ותפקידו להמיר את האנרגיה המכנית המשוחררת מהטורבינה לאנרגיה חשמלית. עקרון העבודה של המנדט מבוסס על חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית. כאשר הטורבינה מדרבנת את הרוטור של המנדט לסובב בשדה מגנטי, ייווצר כוח חשמלי בתיליות הסטטור, ובכך ייווצר זרם חילופין. למשל, בתחנות הידרואלקטריות גדולות, יכולת הייצור של המנדט היחיד יכולה להגיע לכמה מאות אלפי קילוואט, וממירה בצורה יעילה את האנרגיה המכנית של הטורבינה לאנרגיה חשמלית בעלת מתח גבוה וכמות גדולה עבור העברת חשמל למרחקים ארוכים.

תעלה סופית ויציאה

תפקיד: התעלה הסופית היא המעבר בו זורמים המים שנשפכים מהטורבינה. היא מדריכה את המים לערוץ הנהר למטה. היציאה היא נקודת החיבור בין התעלה הסופית לערוץ הנהר למטה. דרך היציאה, המים נשפכים חזרה לנהר. במהלך זה, יש להבטיח שהשפיקה לא תגרום להשפעות שליליות כגון שחיקה על ערוץ הנהר למטה, וצריך גם לקחת בחשבון את הדרישות הסביבתיות כדי לשמור על זרימת המים האקולוגית של הנהר. למשל, חלק מתחנות הכוח ההידרואלקטריות מתקינים מתקנים לשחרור אנרגיה, כמו בריכות המתנה, ביציאה כדי להאט את מהירות המים ולהימנע מנזק לגדות הנהר ולערוך הנהר למטה.

תחנת הכוח ההידרואלקטרית איטאיפו (ברזיל ופרגוואי)

תחנת הכוח ההידרואלקטרית איטאיפו ממוקמת על נהר פראנה והיא תחנת כוח הידרואלקטרית גדולה שנבנתה משותף על ידי ברזיל ופרגוואי. הסכר הוא סכר כבד בטון עם חלל פנימי בגובה של 196 מטרים וקיבולת אחסון כוללת של 290 מיליארד מ"ק. תחנת הכוח ההידרואלקטרית איטאיפו כוללת 18 יחידות ייצור חשמל עם יכולת ייצור של 700,000 קילוואט לכל יחידה, וקיבולת התקנה כוללת של 1,260,000 קילוואט. היא מספקת כמות גדולה של חשמל לברזיל ופרגוואי, משחקת תפקיד חשוב באספקת החשמל של דרום אמריקה ומסייעת לפיתוח כלכלי מקומי ובינוי תשתיות.

תחנת הכוח ההידרואלקטרית אסואן (מצרים)

תחנת הכוח ההידרואלקטרית אסואן נבנתה על נהר הנילוס והיא תשתית אנרגיה חשובה של מצרים. הסכר הוא סכר מלא בסלע עם גרעין חימר בגובה של 111 מטרים וקיבולת אחסון של 1,689 מיליארד מ"ק. תחנת הכוח ההידרואלקטרית אסואן כוללת קיבולת התקנה של 2,100,000 קילוואט. בנייתו הייתה משמעותית עבור אספקת החשמל של מצרים, השקיה חקלאית ושימור מבצעי נגד שיטפונות. באמצעות שליטה בכמות המים בנהר הנילוס, תחנת הכוח ההידרואלקטרית אסואן מבטיחה מים להשקיה חקלאית למצרים ומספקת חשמל יציב לתעשייה ולחיי התושבים.