HPP: مبدأ التشغيل ، المخطط ، المعدات ، القوة

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

يتخيل الجميع تقريبًا الغرض من محطات الطاقة الكهرومائية ، لكن القليل منهم فقط يفهم حقًا مبدأ تشغيل محطات الطاقة الكهرومائية. اللغز الرئيسي للناس هو كيف يولد هذا السد الضخم طاقة كهربائية بدون أي وقود. فلنتحدث عن ذلك

ما هي محطة الطاقة الكهرومائية؟

محطة الطاقة الكهرومائية عبارة عن مجمع معقد يتكون من هياكل مختلفة ومعدات خاصة. يتم بناء محطات الطاقة الكهرومائية على الأنهار ، حيث يوجد تدفق مستمر للمياه لملء السد والخزان. الهياكل المماثلة (السدود) التي تم إنشاؤها أثناء إنشاء محطة لتوليد الطاقة الكهرومائية ضرورية لتركيز التدفق المستمر للمياه ، والتي يتم تحويلها إلى طاقة كهربائية باستخدام معدات خاصة لمحطات الطاقة الكهرومائية.

لاحظ أن اختيار مكان للبناء يلعب دورًا مهمًا من حيث كفاءة HPP. شرطان ضروريان: إمداد مياه لا ينضب مضمون ومنحدر مرتفع للنهر.

مبدأ تشغيل HPP

تشغيل محطة الطاقة الكهرومائية بسيط للغاية. نصب الهياكل الهيدروليكيةتوفر ضغطًا ثابتًا للماء الذي يدخل ريش التوربينات. يعمل الضغط على تحريك التوربين ، ونتيجة لذلك تقوم بتدوير المولدات. يقوم الأخير بتوليد الكهرباء ، والتي يتم تسليمها بعد ذلك إلى المستهلك من خلال خطوط نقل الجهد العالي.

الصعوبة الرئيسية لمثل هذا الهيكل هو ضمان ضغط مستمر للمياه ، والذي يتحقق من خلال بناء سد. بفضله ، تتركز كمية كبيرة من الماء في مكان واحد. في بعض الحالات ، يتم استخدام التدفق الطبيعي للمياه ، وأحيانًا يتم استخدام السد والتحويل (التدفق الطبيعي) معًا.

يوجد في المبنى نفسه معدات لمحطة الطاقة الكهرومائية ، وتتمثل مهمتها الرئيسية في تحويل الطاقة الميكانيكية لحركة المياه إلى طاقة كهربائية. تم تعيين هذه المهمة للمولد. كما تستخدم معدات إضافية للتحكم في تشغيل المحطة وأجهزة التوزيع ومحطات المحولات.

الصورة أدناه توضح رسم تخطيطي لـ HPP.

كما ترى فإن تدفق المياه يقوم بتدوير توربين المولد الذي يولد الطاقة ويزودها بالمحول للتحويل وبعد ذلك يتم نقلها عبر خطوط الكهرباء إلى المورد

القوة

هناك محطات مختلفة لتوليد الطاقة الكهرومائية يمكن تقسيمها حسب الطاقة المولدة:

1. قوي جدا - أكثر من 25 ميغاواط
2. متوسط - حتى 25 ميغاواط.
3. صغير - بتوليد يصل إلى 5 ميغاواط.

تعتمد طاقة محطة الطاقة الكهرومائية بشكل أساسي على تدفق المياه وكفاءة المولد نفسه الذي يستخدم فيه. ولكن حتى أكثرلن يتمكن التركيب الفعال من إنتاج كميات كبيرة من الكهرباء بضغط ماء ضعيف. يجدر أيضًا مراعاة أن طاقة محطة الطاقة الكهرومائية ليست ثابتة. لأسباب طبيعية ، يمكن أن يرتفع منسوب المياه في السد أو ينقص. كل هذا له تأثير على حجم الكهرباء المنتجة

دور السد

السد هو العنصر الأكثر تعقيدًا والأكبر والأكثر عمومًا في أي محطة لتوليد الطاقة الكهرومائية. من المستحيل فهم ماهية محطة الطاقة الكهرومائية دون فهم جوهر كيفية عمل السد. إنها جسور ضخمة تحافظ على تدفق المياه. اعتمادًا على التصميم ، قد تختلف: هناك هياكل جاذبية ، مقوسة وغيرها ، لكن هدفها دائمًا واحد - الاحتفاظ بكمية كبيرة من الماء. بفضل السد ، من الممكن تركيز تدفق ثابت وقوي للمياه ، وتوجيهه إلى شفرات التوربينات التي تقوم بتدوير المولد. وهي بدورها تنتج طاقة كهربائية

تكنولوجيا

كما نعلم بالفعل ، يعتمد مبدأ تشغيل محطة الطاقة الكهرومائية على استخدام الطاقة الميكانيكية للمياه المتساقطة ، والتي يتم تحويلها لاحقًا إلى طاقة كهربائية بمساعدة توربين ومولد. يمكن تركيب التوربينات نفسها إما في السد أو بالقرب منه. في بعض الحالات ، يتم استخدام خط أنابيب يمر من خلاله الماء تحت مستوى السد تحت ضغط مرتفع.

هناك العديد من مؤشرات الطاقة لأي محطة طاقة كهرومائية: تدفق المياه والرأس الهيدروستاتيكي. يتم تحديد المؤشر الأخير من خلال فرق الارتفاع بين نقطتي البداية والنهاية.السقوط الحر للمياه. عند إنشاء تصميم محطة ، يعتمد التصميم بالكامل على أحد هذه المؤشرات.

التقنيات المعروفة اليوم لإنتاج الكهرباء تجعل من الممكن الحصول على كفاءة عالية عند تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. في بعض الأحيان يكون أعلى بعدة مرات من محطات الطاقة الحرارية. يتم تحقيق هذه الكفاءة العالية بسبب المعدات المستخدمة في محطة الطاقة الكهرومائية. إنه موثوق وسهل الاستخدام نسبيًا. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لنقص الوقود وإطلاق كمية كبيرة من الطاقة الحرارية ، فإن عمر خدمة هذه المعدات طويل جدًا. الأعطال نادرة للغاية هنا. يُعتقد أن الحد الأدنى لعمر الخدمة لمجموعات المولدات والهياكل بشكل عام حوالي 50 عامًا. على الرغم من أنه في الواقع ، حتى اليوم ، فإن محطات الطاقة الكهرومائية التي تم بناؤها في الثلاثينيات من القرن الماضي تعمل بنجاح كبير.

محطات الطاقة الكهرمائية الروسية

اليوم ، تعمل حوالي 100 محطة لتوليد الطاقة الكهرومائية في روسيا. بالطبع تختلف سعتها ، ومعظمها محطات بقدرة مركبة تصل إلى 10 ميغاواط. هناك أيضًا محطات مثل Pirogovskaya أو Akulovskaya ، والتي تم تشغيلها في عام 1937 ، وتبلغ سعتها 0.28 ميجاوات فقط.

أكبرها هي Sayano-Shushenskaya و Krasnoyarsk HPPs بسعة 6400 و 6000 ميغاواط ، على التوالي. المحطات تتبع:

1. براتسكايا (4500 ميغاواط).
2. Ust-Ilimskaya HPP (3840).
3. Bochuganskaya (2997 ميغاواط).
4. Volzhskaya (2660 ميغاواط).
5. Zhigulevskaya (2450 ميغاواط).

على الرغم من العدد الهائل لهذه المحطات ، فإنها تولد فقط 47700 ميغاواط ، أي ما يعادل 20٪ من إجمالي حجم الطاقة المنتجة في روسيا.

في الختام

الآن فهمت مبدأ تشغيل محطات الطاقة الكهرومائية ، والتي تحول الطاقة الميكانيكية لتدفق المياه إلى طاقة كهربائية. على الرغم من الفكرة البسيطة المتمثلة في الحصول على الطاقة ، فإن مجمع المعدات والتقنيات الجديدة يجعل مثل هذه الهياكل معقدة. ومع ذلك ، بالمقارنة مع محطات الطاقة النووية ، فهي بدائية حقًا.