Τι είναι ένας υδροηλεκτρικός σταθμός;

Τι είναι ένας υδροηλεκτρικός σταθμός;

Ορισμός υδροηλεκτρικού σταθμού

Ένας υδροηλεκτρικός σταθμός ορίζεται ως εγκατάσταση που παράγει ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιώντας τη κινητική ενέργεια του πέφτοντος νερού για να περιστρέψει μια τουρμπίνα.

Σε έναν υδροηλεκτρικό σταθμό, η κινητική ενέργεια που αναπτύσσεται λόγω της βαρύτητας στο πέφτον από ψηλότερο σε χαμηλότερο επίπεδο νερό, χρησιμοποιείται για να περιστρέψει μια τουρμπίνα προκειμένου να παραχθεί ηλεκτρική ενέργεια. Η δυναμική ενέργεια που αποθηκεύεται στο νερό στο υψηλότερο επίπεδο νερού θα απελευθερωθεί ως κινητική ενέργεια όταν πέσει στο χαμηλότερο επίπεδο. Αυτή η τουρμπίνα περιστρέφεται όταν το πέφτον νερό πλήττει τις πτέρυγες της τουρμπίνας. Για να επιτευχθεί η διαφορά υψομέτρου του νερού, οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί συνήθως κατασκευάζονται σε ορεινές περιοχές. Στην πορεία του ποταμού σε ορεινές περιοχές, κατασκευάζεται ένα τεχνητό φράγμα για να δημιουργηθεί το απαραίτητο υψομέτρου νερού. Από αυτό το φράγμα, το νερό επιτρέπεται να πέσει προς τα κάτω με ελεγχόμενο τρόπο προς τις πτέρυγες της τουρμπίνας. Ως αποτέλεσμα, η τουρμπίνα περιστρέφεται λόγω της δύναμης του νερού που εφαρμόζεται στις πτέρυγες της, και άρα ο αλτερνάτορας περιστρέφεται, καθώς το πλάτος της τουρμπίνας είναι συνδεδεμένο με το πλάτος του αλτερνάτορα.

Η κύρια πλεονέκτημα ενός υδροηλεκτρικού σταθμού είναι ότι δεν χρειάζεται καύσιμα. Χρειάζεται μόνο ένα υψομέτρου νερού, το οποίο είναι φυσικά διαθέσιμο μόλις κατασκευαστεί το φράγμα.

Χωρίς καύσιμα, δεν υπάρχουν δαπάνες καυσίμων, ούτε καύση, ούτε ατμοί, ούτε ρύπανση. Αυτό κάνει τους υδροηλεκτρικούς σταθμούς καθαρούς και φιλικούς προς το περιβάλλον. Είναι επίσης απλούστεροι να κατασκευαστούν σε σύγκριση με θερμοηλεκτρικούς και πυρηνικούς σταθμούς.

Η κατασκευή ενός υδροηλεκτρικού σταθμού μπορεί να είναι πιο δαπανηρή από έναν θερμοηλεκτρικό σταθμό λόγω του κόστους της κατασκευής ενός μεγάλου φράγματος. Τα κόστη μηχανικής είναι επίσης υψηλά. Επιπλέον, οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί δεν μπορούν να κατασκευαστούν οπουδήποτε, χρειάζονται συγκεκριμένες τοποθεσίες, συχνά μακριά από τους κέντρους φορτίου.

Άρα, απαιτούνται μακρές γραμμές μεταφοράς για να μεταφερθεί η παραγόμενη ενέργεια στα κέντρα φορτίου. Έτσι, το κόστος μεταφοράς μπορεί να είναι αρκετά υψηλό.

Παρ' όλα αυτά, το αποθηκευμένο νερό στο φράγμα μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για στοματοδότηση και άλλους παρόμοιους σκοπούς. Κάποιες φορές, με τη δημιουργία τέτοιου φράγματος στην πορεία του ποταμού, οι περιοδικές πλημμύρες στην προς τα κάτω πλευρά του ποταμού μπορούν να ελεγχθούν σημαντικά.

Υπάρχουν μόνο έξι βασικά συστατικά που απαιτούνται για την κατασκευή ενός υδροηλεκτρικού σταθμού. Αυτά είναι το φράγμα, η πίεσης σήραγγα, το σκάλα πίεσης, το κτίριο των βαλβίδων, η πίπα πίεσης (πενστόκ) και το κτίριο της δύναμης.

Το φράγμα είναι ένα τεχνητό κατασκευή που χτίζεται με βετόνια στην πορεία του ποταμού. Η συλλέκτρια περιοχή πίσω από το φράγμα δημιουργεί ένα μεγάλο αποθεματικό νερού. Η σήραγγα πίεσης μεταφέρει νερό από το φράγμα στο κτίριο των βαλβίδων.

Στο κτίριο των βαλβίδων, υπάρχουν δύο τύποι βαλβίδων. Ο πρώτος είναι η κύρια βαλβίδα στρόβιλου και ο δεύτερος είναι η αυτόματη απομονωτική βαλβίδα. Οι βαλβίδες στρόβιλου ελέγχουν το νερό που ρέει προς τα κάτω και οι αυτόματες απομονωτικές βαλβίδες σταματούν τη ροή νερού όταν το ηλεκτρικό φορτίο απορρίπτεται ξαφνικά από τον σταθμό. Η αυτόματη απομονωτική βαλβίδα είναι μια προστατευτική βαλβίδα που δεν παίζει άμεσο ρόλο στον έλεγχο της ροής νερού προς την τουρμπίνα. Λειτουργεί μόνο κατά τη διάρκεια επικίνδυνων καταστάσεων για να προστατεύσει το σύστημα από έκρηξη.

Η πίπα πίεσης (πενστόκ) είναι μια χάλυβινη αγωγός που συνδέει το κτίριο των βαλβίδων με το κτίριο της δύναμης. Το νερό ρέει μέσω της πίπας πίεσης από το κτίριο των βαλβίδων στο κτίριο της δύναμης. Στο κτίριο της δύναμης, υπάρχουν υδραυλικές τουρμπίνες και αλτερνάτορες με συναφή συστήματα ανελικτικών μετατροπέας και στροβίλια για την παραγωγή και μετά την ευκολία της μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας.

Τελικά, θα φτάσουμε στο σκάλα πίεσης. Το σκάλα πίεσης είναι επίσης ένα προστατευτικό αξεσουάρ που συνδέεται με τον υδροηλεκτρικό σταθμό. Βρίσκεται ακριβώς πριν από το κτίριο των βαλβίδων. Το ύψος του σκάλα πίεσης πρέπει να είναι μεγαλύτερο από το υψομέτρου του νερού που αποθηκεύεται στο αποθεματικό νερού πίσω από το φράγμα. Πρόκειται για ένα ανοιχτό σκάλα πίεσης.

Ο σκοπός αυτού του σκάλα πίεσης είναι να προστατεύσει την πίπα πίεσης από την έκρηξη όταν ξαφνικά η τουρμπίνα πάψει να παίρνει νερό. Στην είσοδο των τουρμπίνων, υπάρχουν πύλες τουρμπίνας που ελέγχονται από γυβερνή. Ο γυβερνή ανοίγει ή κλείνει τις πύλες τουρμπίνας ανάλογα με την ταλάντωση του ηλεκτρικού φορτίου. Εάν το ηλεκτρικό φορτίο απορρίπτεται ξαφνικά από τον σταθμό, ο γυβερνή κλείνει τις πύλες τουρμπίνας και το νερό εμποδίζεται στην πίπα πίεσης. Η ξαφνική σταματήση του νερού μπορεί να προκαλέσει σοβαρή έκρηξη της αγωγού πίπα πίεσης. Το σκάλα πίεσης απορροφά αυτή την αντίστροφη πίεση με την κυμαίνουσα επίπεδο νερού σε αυτό το σκάλα.

Κατασκευή υδροηλεκτρικού σταθμού

Η κατασκευή ενός υδροηλεκτρικού σταθμού περιλαμβάνει τη δημιουργία ενός φράγματος, μιας σήραγγας πίεσης, ενός κτιρίου βαλβίδων, μιας πίπας πίεσης, ενός κτιρίου δύναμης και ενός σκάλα πίεσης.

 Πλεονεκτήματα της υδροηλεκτρικής ενέργειας

Αυτοί οι σταθμοί είναι οικονομικά αποδοτικοί και φιλικοί προς το περιβάλλον, καθώς δεν χρειάζονται καύσιμα και δεν παράγουν ρύπανση.

Μειονεκτήματα της υδροηλεκτρικής ενέργειας

Τα υψηλά κόστη κατασκευής και η ανάγκη για μακρές γραμμές μεταφοράς για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε τοποθεσίες που χρειάζεται μπορεί να είναι αδύναμα σημεία.

Επιπλέον οφέλη των φραγμάτων

Τα φράγματα που χρησιμοποιούνται σε υδροηλεκτρικούς σταθμούς μπορούν επίσης να παρέχουν οφέλη όπως η υποστήριξη στη στοματοδότηση και ο έλεγχος πλημμυρών.