HPP: çalışma prensibi, şema, ekipman, güç

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

Hemen hemen herkes hidroelektrik santrallerin amacını hayal eder, ancak yalnızca birkaçı hidroelektrik santrallerin çalışma prensibini gerçekten anlar. İnsanlar için asıl gizem, bu devasa barajın hiç yakıt kullanmadan nasıl elektrik enerjisi ürettiğidir. Bunun hakkında konuşalım.

Hidroelektrik santral nedir?

Hidroelektrik santral, çeşitli yapılardan ve özel ekipmanlardan oluşan karmaşık bir komplekstir. Hidroelektrik santraller, barajı ve rezervuarı doldurmak için sürekli bir su akışının olduğu nehirler üzerine inşa ediliyor. Bir hidroelektrik santralinin inşası sırasında oluşturulan benzer yapılar (barajlar), hidroelektrik santraller için özel ekipman kullanılarak elektrik enerjisine dönüştürülen sabit bir su akışını yoğunlaştırmak için gereklidir.

İnşaat için yer seçiminin HES'in verimliliği açısından önemli bir rol oynadığını unutmayın. İki koşul gereklidir: garantili tükenmez su kaynağı ve nehrin yüksek eğimi.

HPP çalışma prensibi

Hidroelektrik santralin çalışması oldukça basittir. dikilmiş hidrolik yapılartürbin kanatlarına giren sabit bir su basıncı sağlar. Basınç, türbini harekete geçirir ve bunun sonucunda jeneratörleri döndürür. İkincisi, daha sonra yüksek voltajlı iletim hatları aracılığıyla tüketiciye iletilen elektrik üretir.

Böyle bir yapının temel zorluğu, bir baraj inşa ederek elde edilen sabit bir su basıncını sağlamaktır. Bu sayede tek bir yerde büyük miktarda su konsantre edilir. Bazı durumlarda suyun doğal akışı bazen de baraj ve derivasyon (doğal akış) birlikte kullanılır.

Binanın kendisinde, asıl görevi su hareketinin mekanik enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmek olan bir hidroelektrik santrali için ekipman var. Bu görev jeneratöre atanmıştır. İstasyonun, dağıtım cihazlarının ve trafo istasyonlarının çalışmasını kontrol etmek için ek ekipman da kullanılır.

Aşağıdaki resim HES'in şematik bir diyagramını göstermektedir.

Gördüğünüz gibi, su akışı, enerji üreten jeneratörün türbinini döndürür, dönüşüm için trafoya besler, ardından elektrik hatları aracılığıyla tedarikçiye taşınır.

Güç

Üretilen güce göre bölünebilecek farklı hidroelektrik santralleri vardır:

1. Çok güçlü - 25 MW'ın üzerinde.
2. Orta – 25 MW'a kadar.
3. Küçük - 5 MW'a kadar üretimle.

Bir hidroelektrik santralinin gücü, öncelikle su akışına ve üzerinde kullanılan jeneratörün kendisinin verimliliğine bağlıdır. Ama hatta enverimli bir kurulum, zayıf bir su basıncı ile büyük miktarlarda elektrik üretemez. Bir hidroelektrik santralinin gücünün sabit olmadığını da dikkate almaya değer. Doğal sebeplerden dolayı barajdaki su seviyesi artabilir veya azalabilir. Tüm bunların üretilen elektrik hacmi üzerinde etkisi vardır.

Barajın rolü

Herhangi bir hidroelektrik santralinin en karmaşık, en büyük ve genellikle ana unsuru bir barajdır. Bir barajın nasıl çalıştığının özünü anlamadan hidroelektrik santralinin ne olduğunu anlamak imkansızdır. Su akışını tutan devasa köprülerdir. Tasarıma bağlı olarak farklılık gösterebilirler: yerçekimi, kemerli ve diğer yapılar vardır, ancak amaçları her zaman aynıdır - büyük miktarda su tutmak. Baraj sayesinde, sabit ve güçlü bir su akışını yoğunlaştırmak, onu bir jeneratörü döndüren bir türbinin kanatlarına yönlendirmek mümkündür. O da elektrik enerjisi üretir.

Teknoloji

Bildiğimiz gibi, bir hidroelektrik santralinin çalışma prensibi, düşen suyun mekanik enerjisinin kullanılmasına dayanır, bu daha sonra bir türbin ve bir jeneratör yardımıyla elektrik enerjisine dönüştürülür. Türbinlerin kendileri ya barajın içine ya da yakınına kurulabilir. Bazı durumlarda, baraj seviyesinin altındaki suyun yüksek basınç altında geçtiği bir boru hattı kullanılır.

Herhangi bir hidroelektrik santralinin birkaç güç göstergesi vardır: su akışı ve hidrostatik yük. Son gösterge, başlangıç ve bitiş noktaları arasındaki yükseklik farkı ile belirlenir.serbest su düşüşü. Bir istasyon tasarımı oluştururken, tasarımın tamamı bu göstergelerden birine dayalıdır.

Günümüzün elektrik üretimi için bilinen teknolojileri, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürürken yüksek verim elde etmeyi mümkün kılmaktadır. Bazen termik santrallerden birkaç kat daha yüksektir. Bu yüksek verim, hidroelektrik santralinde kullanılan ekipman sayesinde elde edilmektedir. Güvenilir ve kullanımı nispeten kolaydır. Ek olarak, yakıt eksikliği ve büyük miktarda termal enerjinin salınması nedeniyle, bu tür ekipmanın hizmet ömrü oldukça uzundur. Arızalar burada son derece nadirdir. Jeneratör setlerinin ve yapıların genel olarak minimum hizmet ömrünün yaklaşık 50 yıl olduğuna inanılmaktadır. Aslında bugün bile geçen yüzyılın otuzlu yıllarında inşa edilen hidroelektrik santralleri oldukça başarılı bir şekilde çalışıyor.

Rus hidroelektrik santralleri

Bugün Rusya'da yaklaşık 100 hidroelektrik santrali faaliyet gösteriyor. Tabii kapasiteleri farklıdır ve çoğu 10 MW'a kadar kurulu güce sahip istasyonlardır. 1937'de işletmeye alınan Pirogovskaya veya Akulovskaya gibi istasyonlar da var ve kapasiteleri sadece 0,28 MW.

En büyükleri sırasıyla 6400 ve 6000 MW kapasiteli Sayano-Shushenskaya ve Krasnoyarsk HES'leridir. İstasyonlar takip eder:

1. Bratskaya (4500 MW).
2. Ust-Ilimskaya HES (3840).
3. Bochuganskaya (2997 MW).
4. Volzhskaya (2660 MW).
5. Zhigulevskaya (2450 MW).

Bu tür santrallerin çok sayıda olmasına rağmen, sadece 47.700 MW üretiyorlar, bu da Rusya'da üretilen tüm enerjinin toplam hacminin %20'sine eşit.

Kapanışta

Artık su akışının mekanik enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren hidroelektrik santrallerinin çalışma prensibini anladınız. Oldukça basit bir enerji elde etme fikrine rağmen, ekipman kompleksi ve yeni teknolojiler bu tür yapıları karmaşık hale getiriyor. Ancak nükleer santrallere kıyasla gerçekten ilkel.