1. 수력발전소의 기본 구성 요소와 기능
댐 (강 차단)
기능: 댐은 수력발전소의 중요한 구성 요소입니다. 주요 기능은 강을 막아 저수지를 형성하는 것입니다. 수위를 높여 많은 양의 물을 저장함으로써 물의 위치 에너지를 증가시킵니다. 댐은 상류의 물량을 제어하고 발전 요구 사항 및 하류의 종합적인 물 사용과 홍수 방지에 따른 저수지의 수위와 방류량을 조절할 수 있습니다.
취수 및 유도 시스템
기능: 취수구는 저수지의 댐 근처 바닥에 위치해 있습니다. 그 역할은 저수지의 물을 발전 시스템으로 유입시키는 것입니다. 취수구에는 일반적으로 게이트와 쓰레기 망이 있습니다. 게이트는 물의 유입을 제어하고 쓰레기 망은 물 속의 부유물 (예: 가지, 쓰레기 등)이 유도 시스템으로 들어가 터빈 등의 장비를 손상시키는 것을 방지합니다. 유도 시스템은 압력 터널, 수로 등을 포함하며, 취수구에서 터빈까지 물을 운반하며 이 과정에서 물이 충분한 압력과 속도를 가지도록 합니다. 예를 들어, 고산 계곡의 일부 소규모 수력발전소에서는 저수지에서 하류에 위치한 발전소로 긴 압력 터널을 통해 물을 유입시킵니다.
터빈
기능: 터빈은 물의 에너지를 기계 에너지로 변환하는 핵심 장비입니다. 특정 압력과 속도를 가진 물이 터빈의 러너에 충돌하면 러너가 회전하기 시작합니다. 터빈의 종류 (프랜시스 터빈, 카플란 터빈, 튜브형 터빈 등)에 따라 러너의 구조와 물이 작용하는 방식이 다릅니다. 하지만 기본 원리는 물의 운동 에너지와 위치 에너지를 이용하여 러너를 회전시키는 것입니다. 예를 들어, 프랜시스 터빈은 중간에서 높은 수두의 수력발전소에 적합하며, 물의 에너지를 효율적으로 기계 에너지로 변환하여 발전기를 구동하여 전기를 생산합니다.
발전기
기능: 발전기는 터빈과 직접 연결되어 있으며, 그 기능은 터빈이 출력하는 기계 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것입니다. 발전기의 작동 원리는 전자기 유도 법칙에 기반합니다. 터빈이 발전기의 로터를 자기장 내에서 회전시키면 스태터 코일에서 전동력이 유도되어 교류 전기가 생성됩니다. 예를 들어, 대형 수력발전소에서는 발전기의 단일 기체 용량이 수십만 킬로와트에 달할 수 있으며, 터빈의 기계 에너지를 고압, 대용량 전기 에너지로 효율적으로 변환하여 장거리 전력 송전에 사용됩니다.
하류 채널 및 배수구
기능: 하류 채널은 터빈에서 방출된 물이 흘러나가는 통로입니다. 이는 물을 하류 강으로 안내합니다. 배수구는 하류 채널과 하류 강 사이의 연결점입니다. 배수구를 통해 물이 강으로 배수되며, 이 과정에서 하류 강의 침식 등의 부정적인 영향을 피해야 하며, 생태 환경 요구 사항을 고려하여 강의 생태 흐름을 유지해야 합니다. 예를 들어, 일부 수력발전소는 배수구에 에너지 소산 시설인 정지 연못을 설치하여 물의 속도를 줄이고 하류 강저와 강둑의 손상을 방지합니다.
이타이푸 수력발전소 (브라질과 파라과이)
이타이푸 수력발전소는 파라나 강에 위치하며, 브라질과 파라과이가 공동으로 건설한 대형 수력발전소입니다. 댐은 높이 196미터, 총 저수 용량 290억 입방미터의 콘크리트 공극 중력댐입니다. 이타이푸 수력발전소는 18개의 수력 발전 설비를 보유하고 있으며, 단일 설비 용량은 700,000킬로와트, 총 설치 용량은 1,260,000킬로와트입니다. 이 발전소는 브라질과 파라과이에 많은 전력을 제공하며, 남아메리카의 에너지 공급에 중요한 역할을 하고 있으며, 지역 경제 발전과 인프라 건설에도 기여하고 있습니다.
아스완 수력발전소 (이집트)
아스완 수력발전소는 나이르 강에 건설되어 있으며, 이집트의 중요한 에너지 인프라입니다. 댐은 높이 111미터, 저수 용량 1,689억 입방미터의 점토 핵 암석 충전댐입니다. 아스완 수력발전소의 설치 용량은 2,100,000킬로와트입니다. 이 발전소의 건설은 이집트의 전력 공급, 농업 관개, 그리고 홍수 방지에 있어 깊은 의미가 있으며, 나이르 강의 물량을 제어하여 이집트의 농업 관개용수를 보장하고, 이집트의 산업과 주민들의 생활에 안정적인 전력을 제공합니다.
