Hvad er en vandkraftværk?

Hvad er en vandkraftværk?

Definition af vandkraftværk

Et vandkraftværk defineres som en anlæg, der producerer elektricitet ved at bruge den kinetiske energi i faldende vand til at dreje en turbine.

I et vandkraftværk udnyttes den kinetiske energi, der opstår på grund af tyngdekraften i det faldende vand fra et højere til et lavere niveau, for at dreje en turbine og producere elektricitet. Den potentielle energi, der er lagret i vandet på det øvre vandniveau, frigives som kinetisk energi, når det falder ned til det lavere vandniveau. Turbinen drejer, når det faldende vand rammer turbinens blænder. For at opnå en højdeforskel i vandet, bygges vandkraftværker generelt i bjergområder. I flodens vej i bjergområder konstrueres en kunstig dæmning for at skabe den nødvendige vandhøjde. Fra denne dæmning tillades det, at vandet falder styrket ned mod nedenfor i en kontrolleret måde til turbinens blænder. Som resultat drejer turbinen på grund af vandets kraft, der påvirker dens blænder, og dermed drejer alternatoren, da turbinens akse er forbundet med alternatoraksen.

Den største fordel ved et vandkraftværk er, at det ikke har brug for noget brændsel. Det har kun brug for en vandhøjde, som naturligt er tilgængelig, når dæmningen er bygget.

Ingen brændstof betyder ingen brændstofomkostninger, ingen forbrænding, ingen roggasser og ingen forurening. Dette gør vandkraftværker rene og miljøvenlige. De er også lettere at bygge sammenlignet med termiske og atomkraftværker.

At bygge et vandkraftværk kan være mere dyrt end et termisk kraftværk på grund af omkostningerne ved at bygge en stor dæmning. Ingeniørarbejdets omkostninger er også høje. Desuden kan vandkraftværker ikke bygges overalt; de har brug for specifikke placeringer, ofte langt fra belastningscentre.

Derfor er lange transmissionslinjer nødvendige for at transmittere den producerede strøm til belastningscentrene. Dermed kan transmissionsomkostningerne være betydelige.

Til trods herfor kan det opbevarede vand i dæmningen også anvendes til irrigation og lignende formål. Nogle gange kan opførelsen af en sådan dæmning i flodens vej betydeligt kontrollere udbredte overskvemmelsesulykker nedenfor floden.

Der er kun seks primære komponenter, der kræves for at bygge et vandkraftværk. Disse er dæmning, trykstollen, surgetank, ventilhus, penstock og kraftstation.

Dæmningen er en kunstig betonbarriere, der er konstrueret tværs over flodens vej. Indsamlingsområdet bag dæmningen skaber et stort vandreservoir. Trykstollen tager vand fra dæmningen til ventilhuset.

I ventilhuset findes der to typer ventil. Den første er hovedslukventilen, og den anden er en automatisk isoleringsventil. Slukventilerne kontrollerer vandet, der flyder nedover, og de automatiske isoleringsventiler stopper vandflyden, når elektrisk belastning pludselig fjernes fra anlægget. Den automatiske isoleringsventil er en beskyttelsesventil, der ikke spiller nogen direkte rolle i kontrollen af vandflyden til turbinen. Den fungerer kun under nødsituationer for at beskytte systemet mod brud.

Penstock er en stålledning, der forbinder ventilhuset med kraftstationen. Vand flyder gennem penstock fra ventilhuset til kraftstationen. I kraftstationen findes der vandturbiner og alternatorer med tilhørende step-up-transformatorer og brydesystemer for at generere og derefter lette transmission af elektricitet.

Til sidst kommer vi til surgetanken. Surgetanken er også en beskyttelsesudrustning, der er forbundet med vandkraftværket. Den ligger lige før ventilhuset. Tankens højde skal være større end højden af vandet, der er opbevaret i vandreservoaret bag dæmningen. Dette er en åben topvandtank.

Formålet med denne tank er at beskytte penstock mod brud, når turbinen pludselig nægter at tage vand. Ved indgangspunktet til turbinerne findes der turbingater, der styres af regulatoren. Regulatoren åbner eller lukker turbingaterne i henhold til fluktuationer i elektrisk belastning. Hvis elektrisk belastning pludselig fjernes fra anlægget, lukker regulatoren turbingaterne, og vandet blokeres i penstock. Pludselig stop af vand kan forårsage alvorlig brud i penstock-ledningen. Surgetanken absorberer denne tilbagepressning ved at svinge vandniveauet i denne tank.

Opførelse af vandkraftværk

At bygge et vandkraftværk indebærer at oprette en dæmning, trykstolle, ventilhus, penstock, kraftstation og surgetank.

 Fordele ved vandkraft

Disse anlæg er kostnadseffektive og miljøvenlige, da de ikke har brug for brændstof og ikke producerer forurening.

Ulemper ved vandkraft

De høje bygningsomkostninger og behovet for lange transmissionslinjer for at levere elektricitet, hvor den er nødvendig, kan være ulemper.

Yderligere fordele ved dæmninger

Dæmninger, der anvendes i vandkraftværker, kan også give fordele som irrigationsstøtte og overskvemmelseskontrol.