Co je vodní elektrárna?

Co je vodní elektrárna?

Definice vodní elektrárny

Vodní elektrárna je definována jako zařízení, které vygeneruje elektrickou energii pomocí kinetické energie padající vody k otáčení turbíny.

V vodní elektrárně je kinetická energie vyvinutá díky gravitaci padající vody z vyšší na nižší úroveň využita k otáčení turbíny k produkci elektrické energie. Potenciální energie uložená ve vodě na horní hladině se uvolní jako kinetická energie, když voda spadne na nižší hladinu. Tato turbína se otáčí, když padající voda dopadá na lopatky turbíny. Aby byla dosažena rozdílná výšková úroveň vody, jsou vodní elektrárny obvykle stavěny v hornatých oblastech. Na řece v hornatých oblastech je postavena umělá přehrada, aby byla vytvořena požadovaná výšková úroveň vody. Z této přehrady je voda dovolena padnout směrem dolů k lopatkám turbíny kontrolovaným způsobem. V důsledku toho se turbína otáčí díky síle vody působící na její lopatky a tedy se otáčí i alternátor, protože hřídel turbíny je spojen s hřídelem alternátoru.

Hlavní výhodou vodní elektrárny je, že nepotřebuje žádné palivo. Potřebuje pouze výškovou úroveň vody, která je přirozeně dostupná, jakmile je postavena přehrada.

Žádné palivo znamená žádné náklady na palivo, žádnou spalování, žádné odpadní plyny a žádné znečištění. To dělá vodní elektrárny čistými a environmentálně přátelskými. Jsou také jednodušší k postavení než tepelné a jaderné elektrárny.

Stavba vodní elektrárny může být dražší než stavba tepelné elektrárny kvůli nákladům na výstavbu velké přehrady. Inženýrské náklady jsou také vysoké. Kromě toho nelze vodní elektrárny stavět kdekoli; potřebují specifická místa, často daleko od míst spotřeby.

Proto jsou potřebné dlouhé přenosové linky pro přenos vygenerované energie do míst spotřeby. Tedy náklady na přenos mohou být dostatečně vysoké.

Navzdory tomu může být uložená voda v přehradě využita také pro zavlažování a podobné účely. Někdy může vytvoření takové přehrady na řece významně ovlivnit řízení občasných povodní v dolním toku řeky.

Pro stavbu vodní elektrárny jsou potřeba pouze šest hlavních komponent. Jsou to přehrada, tlakový tunel, nádrž proti hydraulickému otřesu, budova s ventilací, penstock a budova s turbínami a alternátory.

Přehrada je umělá betonová bariéra postavená přes cestu řeky. Plocha zachycení za přehradou vytváří obrovskou vodní nádrž. Tlakový tunel vedoucí z přehrady k budově s ventilací.

V budově s ventilací jsou k dispozici dvě druhy ventilů. Prvním je hlavní spouštěcí ventil a druhým je automatický izolační ventil. Spouštěcí ventily ovládají proudění vody směrem dolů a automatické izolační ventily zastaví proudění vody, když je elektrické zatížení náhle odpojeno od elektrárny. Automatický izolační ventil je ochranný ventil, který nepřímo neovlivňuje proudění vody k turbíně. Funkcionuje pouze v nouzových situacích k ochraně systému před prasknutím.

Penstock je ocelový potrubí, který spojuje budovu s ventilací s budovou s turbínami a alternátory. Voda proudí skrz penstock z budovy s ventilací do budovy s turbínami a alternátory. V budově s turbínami a alternátory jsou vodní turbíny a alternátory s přidruženými transformátory a rozvodnými systémy k generování a následnému přenosu elektrické energie.

Nakonec se dostaneme k nádrži proti hydraulickému otřesu. Nádrž proti hydraulickému otřesu je také ochranný příslušenství spojené s vodní elektrárnou. Nachází se před budovou s ventilací. Výška nádrže musí být větší než výšková úroveň vody uložené v nádrži za přehradou. Jde o nádrž s otevřeným vrchem.

Účelem této nádrže je chránit penstock před prasknutím, když se turbína náhle odmítne brát vodu. Na vstupu do turbín jsou klapky turbín ovládané regulátorem. Regulátor otevírá nebo zavírá klapky turbín podle kolísání elektrického zatížení. Pokud je elektrické zatížení náhle odpojeno od elektrárny, regulátor zavře klapky turbín a voda je zablokována v penstocku. Náhlé zastavení vody může způsobit vážné prasknutí potrubí penstocku. Nádrž proti hydraulickému otřesu absorbuje tento zpětný tlak posouváním hladiny vody v této nádrži.

Stavba vodní elektrárny

Stavba vodní elektrárny zahrnuje vytvoření přehrady, tlakového tunelu, budovy s ventilací, penstocku, budovy s turbínami a alternátory a nádrže proti hydraulickému otřesu.

 Výhody vodní energie

Tyto elektrárny jsou ekonomické a environmentálně přátelské, protože nepotřebují palivo a nezpůsobují znečištění.

Nevýhody vodní energie

Vysoké náklady na stavbu a potřeba dlouhých přenosových linek k dodání elektřiny tam, kde je potřebná, mohou být nevýhody.

Doplňkové výhody přehrad

Přehrady používané v vodních elektrárnách mohou také poskytnout výhody, jako je podpora zavlažování a kontrola povodní.