Dans une centrale hydroélectrique, l'énergie cinétique développée par la gravité de l'eau qui tombe d'un niveau plus élevé à un niveau plus bas est utilisée pour faire tourner une turbine afin de produire de l'électricité. L'énergie potentielle stockée dans l'eau au niveau supérieur se libère sous forme d'énergie cinétique lorsqu'elle tombe au niveau inférieur. Cette turbine tourne lorsque l'eau tombante frappe les pales de la turbine. Pour obtenir une différence de hauteur d'eau, les centrales hydroélectriques sont généralement construites dans des zones montagneuses. Sur le cours d'une rivière en zone montagneuse, un barrage artificiel est construit pour créer la hauteur d'eau nécessaire. De ce barrage, l'eau est laissée s'écouler vers l'aval de manière contrôlée jusqu'aux pales de la turbine. Ainsi, la turbine tourne en raison de la force de l'eau appliquée à ses pales et, par conséquent, l'alternateur tourne puisque l'arbre de la turbine est couplé à l'arbre de l'alternateur.
L'avantage principal d'une centrale électrique est qu'elle ne nécessite aucun carburant. Elle n'a besoin que d'une hauteur d'eau, qui est naturellement disponible après la construction du barrage nécessaire.
Pas de carburant signifie pas de coût de carburant, pas de combustion, pas de production de fumées, et pas de pollution atmosphérique. En l'absence de combustion de carburant, la centrale hydroélectrique elle-même est très propre. De plus, elle ne produit aucune pollution atmosphérique. D'un point de vue constructif, elle est plus simple qu'une centrale thermique ou nucléaire.
Le coût de construction d'une centrale hydroélectrique peut être plus élevé que celui d'autres centrales thermiques conventionnelles en raison de la construction d'un barrage massif sur une rivière. Les coûts d'ingénierie en plus des coûts de construction sont également élevés dans une centrale hydroélectrique. Un autre inconvénient de cette centrale est qu'elle ne peut pas être construite n'importe où selon les centres de charge.
Ainsi, des lignes de transport longues sont nécessaires pour transmettre l'électricité générée aux centres de charge.
Par conséquent, le coût de transport peut être assez élevé.
Malgré cela, l'eau stockée dans le barrage peut également être utilisée pour l'irrigation et d'autres usages similaires. Parfois, en créant un tel barrage sur le cours d'une rivière, on peut contrôler significativement les inondations occasionnelles en aval de la rivière.
Il n'y a que six composants principaux nécessaires pour construire une centrale hydroélectrique. Ce sont le barrage, le tunnel sous pression, la cuve de surpression, la maison des vannes, le tuyau penstock et le bâtiment de puissance.
Le barrage est une barrière artificielle en béton construite sur le parcours de la rivière. La zone de captage derrière le barrage crée un grand réservoir d'eau.
Le tunnel sous pression transporte l'eau du barrage à la maison des vannes.
Dans la maison des vannes, il existe deux types de vannes. La première est la vanne d'écluse principale et la seconde est une vanne d'isolement automatique. Les vannes d'écluse contrôlent l'eau s'écoulant vers l'aval et les vannes d'isolement automatiques arrêtent le flux d'eau lorsque la charge électrique est soudainement coupée de la centrale. La vanne d'isolement automatique est une vanne de protection qui ne joue aucun rôle direct dans le contrôle du flux d'eau vers la turbine. Elle ne fonctionne que pendant les urgences pour protéger le système d'une rupture.
Le tuyau penstock est un pipeline en acier de diamètre approprié connecté entre la maison des vannes et le bâtiment de puissance. L'eau s'écoule du haut de la maison des vannes au bas du bâtiment de puissance uniquement par ce tuyau penstock.
Dans le bâtiment de puissance, il y a des turbines hydrauliques et des alternateurs avec des transformateurs de montée de tension et des systèmes de commutation pour générer et faciliter la transmission d'électricité.
Enfin, nous arrivons à la cuve de surpression. La cuve de surpression est également un accessoire protecteur associé à une centrale hydroélectrique. Elle est située juste avant la maison des vannes. La hauteur de la cuve doit être supérieure à la hauteur de l'eau stockée dans le réservoir d'eau derrière le barrage. C'est un réservoir d'eau à toit ouvert.
Le but de ce réservoir est de protéger le tuyau penstock de la rupture lorsque la turbine refuse soudainement de prendre de l'eau. Au point d'entrée des turbines, il y a des portes de turbine contrôlées par des régulateurs. Le régulateur ouvre ou ferme les portes de turbine en fonction des fluctuations de la charge électrique. Si la charge électrique est soudainement coupée de la centrale, le régulateur ferme les portes de turbine et l'eau est bloquée dans le tuyau penstock. L'arrêt soudain de l'eau peut causer une rupture grave du pipeline penstock. La cuve de surpression absorbe cette surpression en faisant varier le niveau d'eau dans ce réservoir.
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