Co to jest elektrownia wodna?

Co to jest elektrownia wodna?

Definicja elektrowni wodnej

Elektrownia wodna definiuje się jako obiekt, który generuje energię elektryczną, wykorzystując kinetyczną energię spadającej wody do obracania turbiny.

W elektrowni wodnej kinetyczna energia powstająca z grawitacji spadającej wody z wyższego na niższy poziom jest wykorzystywana do obracania turbiny, aby produkować energię elektryczną. Energia potencjalna przechowywana w wodzie na wyższym poziomie zostanie uwolniona jako energia kinetyczna, gdy woda spadnie na niższy poziom. Turbina obraca się, gdy spadająca woda uderza w łopatki turbiny. Aby osiągnąć różnicę wysokości wody, elektrownie wodne są zwykle budowane w terenach górskich. Na drodze rzeki w terenach górskich buduje się sztuczny zapór, aby stworzyć wymaganą wysokość wody. Z tego zapory woda jest dopuszczana do spadania w kontrolowany sposób na łopatki turbiny. W rezultacie turbina obraca się pod wpływem siły wody działającej na jej łopatki, a więc alternator również obraca się, ponieważ wał turbiny jest połączony z wałem alternatora.

Główną zaletą elektrowni wodnej jest fakt, że nie potrzebuje żadnego paliwa. Potrzebuje tylko różnicy poziomów wody, która jest naturalnie dostępna, gdy zapora jest zbudowana.

Brak paliwa oznacza brak kosztów paliwa, brak spalania, brak gazów spalinowych i brak zanieczyszczeń. To sprawia, że elektrownie wodne są czyste i przyjazne dla środowiska. Są one także prostsze w budowie w porównaniu do elektrowni cieplnych i jądrowych.

Budowa elektrowni wodnej może być bardziej kosztowna niż budowa elektrowni cieplnej ze względu na koszty budowy dużego zapory. Koszty inżynieryjne są również wysokie. Ponadto, elektrownie wodne nie mogą być budowane gdziekolwiek; potrzebują określonych lokalizacji, często daleko od centrów zużycia.

Dlatego wymagane są długie linie przesyłowe, aby przekazać wygenerowaną energię do centrów zużycia.Koszty przesyłu mogą być wystarczająco wysokie.

Ponadto, woda zgromadzona w zaporze może być również wykorzystywana do nawadniania i podobnych celów. Czasami poprzez stworzenie takiego zapory na drodze rzeki, można znacznie kontrolować okresowe powodzie w dolnym biegu rzeki.

Do budowy elektrowni wodnej potrzebne są tylko sześć podstawowych komponentów. Są to: zapora, tunel ciśnieniowy, zbiornik amortyzacyjny, dom zaworów, przewód penstock i elektrownia.

Zapora to sztuczna betonowa bariera zbudowana na drodze rzeki. Obszar zlewni za zaporą tworzy ogromny zbiornik wodny.Tunel ciśnieniowy transportuje wodę z zapory do domu zaworów.

W domu zaworów są dostępne dwa rodzaje zaworów. Pierwszym jest główny zawór spustowy, a drugim jest automatyczny zawór izolacyjny. Zawory spustowe kontrolują przepływ wody do dolnego biegu, a automatyczne zawory izolacyjne zatrzymują przepływ wody, gdy nagle obciążenie elektryczne jest wyłączone z elektrowni. Automatyczny zawór izolacyjny to zawór ochronny, który nie odgrywa bezpośredniej roli w kontroli przepływu wody do turbiny. Działa jedynie w sytuacjach awaryjnych, aby chronić system przed wybuchem.

Przewód penstock to stalowy rurociąg łączący dom zaworów z elektrownią. Woda płynie przez przewód penstock z domu zaworów do elektrowni.W elektrowni znajdują się turbiny wodne i alternatory z powiązanymi transformatorami wzmacniającymi i systemami przełączników, które generują i umożliwiają transmisję energii elektrycznej.

Na końcu dotrzemy do zbiornika amortyzacyjnego. Zbiornik amortyzacyjny to również akcesorium ochronne związane z elektrownią wodną. Znajduje się on tuż przed domem zaworów. Wysokość zbiornika musi być większa niż wysokość wody przechowywanej w zbiorniku wodnym za zapora. Jest to otwarty zbiornik wodny.

Celem tego zbiornika jest ochrona przewodu penstock przed pęknięciem, gdy nagle turbina przestaje pobierać wodę. W punkcie wejściowym turbin są bramki turbin sterowane regulatorem. Regulator otwiera lub zamyka bramki turbin w zależności od fluktuacji obciążenia elektrycznego. Jeśli obciążenie elektryczne nagle zostanie wyłączone z elektrowni, regulator zamyka bramki turbin, a woda jest blokowana w przewodzie penstock. Nagłe zatrzymanie wody może spowodować poważne pęknięcie przewodu penstock. Zbiornik amortyzacyjny absorbuje to ciśnienie zwrotne, zmieniając poziom wody w tym zbiorniku.

Budowa elektrowni wodnej

Budowa elektrowni wodnej obejmuje tworzenie zapory, tunelu ciśnieniowego, domu zaworów, przewodu penstock, elektrowni i zbiornika amortyzacyjnego.

 Zalety energii wodnej

Te elektrownie są ekonomiczne i przyjazne dla środowiska, ponieważ nie potrzebują paliwa i nie powodują zanieczyszczeń.

Wady energii wodnej

Wysokie koszty budowy i konieczność długich linii przesyłowych do dostarczenia energii tam, gdzie jest potrzebna, mogą być wadami.

Dodatkowe korzyści z zapór

Zapory używane w elektrowniach wodnych mogą również przynosić korzyści, takie jak wsparcie nawadniania i kontrola powodzi.