Гидроэлектростанции: что это такое и как работают

Гидроэлектростанции сейчас используются также активно, как и остальные элементы промышленного прогресса. Их работа настолько ценится, что изображения этих установок появляются на деньгах, марках, даже составляются списки самых крупных предприятий. 

Что такое ГЭС 

Для начала стоит рассмотреть, как расшифровывается эта аббревиатура. ГЭС — это место, где с помощью водного потока получают электроэнергию. Человечество стало использовать воду в качестве источника задолго до появления первых станций. Раньше реки и водоёмы использовались для работы мельниц, транспортировки тяжёлых деревьев или товаров. 

Электрофикация началась в XIX веке. Сначала с помощью движущей силы воды работала только одна дуговая лампа, но всего через 10 лет после этого появилось более 200 гидроэлектростанций. 

В сравнении с другими способами получения энергии, есть определённые особенности ГЭС:

• стоимость энергии выходит в 2 раза ниже, чем получаемое сырье на тепловых установках;
• природные источники являются возобновляемым ресурсом;
• для постройки гидроэлектростанции требуется больше времени, чем для создания остальных установок;
• мощность турбин регулируется, поэтому человек может контролировать количество вырабатываемой энергии;
• для развития оборотов и работы на полной мощности ГЭС требуется не более 2 минут;
• для эффективной работы станции располагают максимально удалённо от потребителей;
• ГЭС занимают много места, поэтому при их сооружении стали использовать защитные установки, которые ограничивают размер затопляемой поверхности. 

Несмотря на свои преимущества, в мировых масштабах размер получаемой таким образом электроэнергии не превышает 20%, поскольку установки влияют на экосистему, русло реки и сказываются на состоянии прилегающих территорий. Гидроузел вместе с водохранилищем достигает 100 тысяч гектар, при этом комплексного метода для оценки влияния ГЭС на местность так и не выявлено. 

Как работает гидроэлектростанция? 

Станции ставят возле рек или крупных искусственных водоёмов, которые способны обеспечить достаточное давление. Также для этого используется энергия падающей воды, но возле водопадов трудно разместить все оборудование. Для решения этой проблемы используют установки для контролируемого сброса воды. 

Из водной энергии получается механическая после того, как источник контактирует с лопастями. Идущая под наклоном вода направляется к основному элементу системы. Количество получаемой энергии на этом этапе зависит от напора и образованного перепада высот. 

После вращения турбин включается гидрогенератор, который является основным элементом установки. Пропущенная через него жидкость идёт на нижний бьеф (часть реки, примыкающую к станции). Полученная энергия переводится с помощью трансформаторов, затем она поступает в сеть, её протяжённость составляет сотни километров. 

Виды ГЭС в России 

Установки отличаются по принципу использования ресурсов и концентрации источника:

1) Плотинные. Этот вид встречается чаще всего. В этом случае строят плотины, которые перегораживают реку или поднимают в ней уровень для создания напора. Их устанавливают в местах с узким руслом.

2) Деривационные. Их ставят в местах с большим уклоном. Источник попадает в установку через водоотвод. Если этот способ не подходит, то устанавливают плотину, чтобы создать смешанный тип установки.

3) Приплотинные. Устанавливаются только при наличии высокого напора. ГЭС при этом ставится за плотиной. Вода проходит к лопастям через туннели.

4) Гидроаккумулирующие. Установки аккумулируют энергию и используют её при сильных нагрузках. Такие станции работают как насосы, закачивая воду в один из бассейнов. При пиковой нагрузке жидкость из этих участков идёт в трубу и поступает к турбинам. 

ГЭС классифицируют ещё в зависимости от того, сколько мощности они выделяют. Самые слабые вырабатывают до 5 МВт, а сильные — более 25 МВт.