Planta de energía hidroeléctrica, principio de funcionamiento, diseño y componentes

Planta de energía hidroeléctrica, principio de funcionamiento, construcción y componentes.

Planta de energía hidroeléctrica (HPP) es un sistema tecnológico complejo, cuyo objetivo final es obtener energía del curso de agua del río.

La energía hidroeléctrica es una forma alternativa de obtener energía barata

La energía hidroeléctrica como estructura hidráulica

El principio de funcionamiento de la central eléctrica.

El diseño y componentes de la energía hidroeléctrica.

Clasificación de centrales hidroeléctricas

Los pros y los contras, Ventajas y desventajas de las centrales hidroeléctricas.

Perspectivas para el uso de centrales hidroeléctricas

La planta hidroeléctrica más grande del mundo

La mayor central hidroeléctrica de Rusia


La energía hidroeléctrica es una forma alternativa de obtener energía más barata:

En todas las etapas de su desarrollo, La civilización humana necesitaba desesperadamente fuentes de energíapara calentar casas y mantener una operación de producción simple. Las principales fuentes de energía energía térmica tratada obtenida de la combustión de madera, turba, carbón y derivados de hidrocarburos sin reciclar.

Sin embargo, para obtener termal energía Era necesario contar con suministros adecuados de materias primas.. En otras palabras, en la casa de un campesino que vivió en la edad media, el fuego estaba ardiendo, y en el horno de un artesano fue atendido por una fiebre, había que cosechar leña o tener el suministro necesario de carbón. La demanda de combustible siguió creciendo, necesitando la construcción de minas de carbón, ha llevado a la deforestación y a mejorar la producción de hidrocarburos.

A pesar de las nociones tradicionales, formado en la comunidad científica durante siglos, siempre hubo una alternativa real a las fuentes convencionales de energía. Estamos hablando de energía hidroeléctrica, que se esconde dentro de un flujo de agua en movimiento. De hecho, la cantidad de energía concentrada en los cursos de agua fluviales, y los movimientos de las mareas de las aguas naturales es inmenso. La opción más prometedora para obtener energía barata es la transformación del potencial interno en el recurso eléctrico., debido a la diferencia de niveles de flujo. Hasta mediados del siglo XIX gran difusión de ruedas hidráulicas, el poder transformador del agua que cae en energía mecánica del eje giratorio. El principio de funcionamiento de la rueda hidráulica se utilizó ampliamente en los molinos de agua., en el trabajo del martillo y el fuelle del herrero. En el siguiente, Las ruedas hidráulicas reemplazadas vinieron con una turbina más productiva con alta eficiencia..

En la primera mitad del siglo pasado, en muchos países desarrollados del mundo comienzan a construir una estructura hidráulica única: centrales hidroeléctricas. (HPP). Se cree que En Rusia, la primera central hidroeléctrica fue construido en el río Berezovka en Rudny Altai en 1892. Central hidroeléctrica de Berezovskaya 200 KW proporciona electricidad al sistema de agua de la mina de la mina Zyryanovsk.

Planta de energía hidroeléctrica (HPP) como estructura hidráulica:

Hoy, hay varias definiciones de una central hidroeléctrica (HPP). La redacción más común de esta definición debe incluir lo siguiente:

Planta de energía hidroeléctrica (HPP) es un sistema tecnológico complejo, cuyo objetivo final es obtener energía del curso de agua del río.

O, por ejemplo, es:

Planta de energía hidroeléctrica (HPP) y planta de energía, como fuente de energía utilizando la energía del flujo de agua.

Es obvio que la condición principal para el funcionamiento de la central eléctrica es el cumplimiento de varios factores.:

un) el flujo de grandes volúmenes de agua durante todo el año

segundo) la pendiente máxima del relieve del río para permitir que la masa de agua se tambalee y caiga.

Centrales hidroeléctricas (HPP) construido sobre los ríos para tener acceso a una fuente de agua renovable.

Para el funcionamiento suave y estable de la planta suministro de agua de reserva necesario, concentrado en el embalse. Gracias al depósito artificial con el volumen especificado de masa de agua, puede ajustar la potencia del flujo de agua.. Obtener un embalse con límites claramente definidos, erigir la presa, que bloquea el curso de agua.

Energía hidroeléctrica es uno de los tipos de estructuras hidráulicas que el hombre erige con el propósito de utilizar racionalmente los recursos hídricos. Las estructuras hidráulicas tienen un propósito funcional específico, sin embargo, todas las variedades servidas por corrientes de agua.

Los tipos de estructuras hidráulicas son numerosos: en realidad es una central hidroeléctrica, elevador de barcos, la salida, represa, sistema de drenaje, rompeolas, muelle, represa.

Así, la planta hidroeléctrica debe considerarse como uno de los tipos de estructuras erigidas por el hombre en el curso de agua del río.

Según su misión, planta de energía hidroeléctrica (HPP) es una estructura hidráulica que utiliza una gran masa de agua que cae para generar electricidad.

Al decidir sobre la construcción del HPP teniendo en cuenta el potencial de las corrientes fluviales naturales para el suministro de suficientes recursos hídricos. Adicionalmente, En esta etapa conviene estudiar a fondo las peculiaridades del relieve local., que puede afectar significativamente la capacidad de la estación.

El principio de funcionamiento de la central eléctrica.:

En una comprensión simplificada del principio de funcionamiento de la central hidroeléctrica se puede representar de la siguiente manera. Necesario para el funcionamiento de la central eléctrica, el caudal de agua es suministrado por varias obras hidráulicas. La presión de la masa de agua empuja las palas de las turbinas., que se ponen en movimiento de rotación. Desde el inicio de la rotación de las cuchillas, la energía mecánica se transmite a los generadores que a su vez producen electricidad.

Diseño y componentes de una central hidroeléctrica. La sala de máquinas. Turbinas. Los generadores de corriente. Hydro. Represa (represa). Tanque de compensación:

Una de las premisas centrales de la central eléctrica es la sala de turbinas, que alberga el equipo de potencia básico. Debajo de la sala de máquinas, una habitación grande, ubicado en la parte inferior del objeto. En la sala, sobre una base especial de hormigón, hay un sistema completo de generadores hidroeléctricos., que a su vez consisten en turbinas y generadores. El flujo de agua suministrado a la turbina, obligando a las cuchillas a girar, causando los generadores empezar a producir corriente.

La longitud de la sala de máquinas depende del número de turbinas ubicadas aquí. La sala está equipada con un puente grúa., debido a que hay un reemplazo periódico de equipos desgastados, es decir. turbinas y generadores Actual. Las turbinas, producido por la industria nacional, diseñado para diferentes presiones de agua, así seleccionado para una central hidroeléctrica en particular teniendo en cuenta la potencia calculada. El trabajo de turbinas y generadores controla un turno de trabajo de los operadores desde otras instalaciones, ubicado en la central eléctrica.

Analizando los muchos aspectos controvertidos de la central hidroeléctrica, no puede faltar a la cita de una depuradora separada, sin el cual el proceso de conversión de energía mecánica, en principio, imposible. Entre las estructuras hidráulicas más importantes conviene incluir una presa (la presa).

El objetivo principal de la presa: la superposición deliberada del canal del río con la desviación del curso de agua a través de un canal cerrado o un canal artificial en la dirección de la central hidroeléctrica.. La presa, junto con la planta forman una estructura hidráulica compleja: la presa. Como resultado de la represa del curso de agua del río se formó un depósito lo suficientemente grande, cuyo nivel se puede ajustar aumentando o disminuyendo la liberación de presión. En las zonas montañosas se construye una sólida presa que bloquea completamente el cauce del río.. A gran presión de las necesidades de agua que caen al peso de la presa, aumentando su fuerza. Es por eso que durante la construcción de presas de montaña se utiliza hormigón (concreto reforzado) Fundación. Presa de piedra característica de fiabilidad suficiente, construido de roca gruesa o ladrillos sólidos de alta resistencia.

Obviamente, para asegurar el buen funcionamiento de HPP es necesario mantener la presión dentro de los límites prescritos. Por lo tanto, el agua fluye hacia las turbinas, preconcentrado en un tanque de compensación. Este enfoque es relevante para las centrales eléctricas construidas en ríos con flujo natural de masas de agua que no cambian durante el año.. Para cuerpos de agua de río con caudal inestable, se requirió la construcción de una presa con la formación de límites claros del embalse, que se acompaña de un aumento del nivel del agua.

El funcionamiento continuo sin problemas del HPP proporciona dispositivo de control y control estación.

Igualmente importante es el equipo adicional la subestación transformadora y Subestación de control.

Del trabajo bien coordinado de todos los sistemas y dispositivos depende la operación de seguridad de la planta de energía. Debido a la complejidad iniciada por las operaciones y los programas de producción, aumenta la responsabilidad de la dirección aparato y personal de mantenimiento para un funcionamiento sin problemas de toda la instalación.

Clasificación de centrales hidroeléctricas. Tipos de centrales hidroeléctricas:

Dependiendo del grado de presión de las masas de agua se distinguen:

- central hidroeléctrica de baja presión (la altura de la presión aquí varía de 3 a 25 metros), esto establece la turbina Kaplan;

- central hidroeléctrica srednemotornoy (altura de presión que puede haber en el rango de 25-60 metros), en esta práctica la instalación de las turbinas tipo eje axial y radial y rotativo;

- central hidroeléctrica de alta presión (altura de poder más que 60 metros), utiliza un cubo de turbina y tipo radial-axial.

Dependiendo de la capacidad de electricidad generada se:

- HES una gran capacidad de más 25 MW;

- Central hidroeléctrica de capacidad media inferior a 25 MW;

- central hidroeléctrica de baja potencia cuya capacidad no supere 5 MW.

Dependiendo del uso principal del recurso hídrico, existen:

- generación de electricidad de la estación de represa. GES de este tipo es la opción más común. Represa (la presa) se está construyendo con el objetivo de dividir el lecho del río y elevar el nivel de agua para generar la presión requerida. El agua se suministra a la turbina directamente desde el depósito creado. Alcance: ríos abundantes en las llanuras y río de montaña con canal estrecho;

- estación de la presa. Los GES de este tipo se construyen con el objetivo de obtener alta presión. La presa bloquea completamente el lecho del río, y el agua se suministra a través de un canal especial a las turbinas hidráulicas ubicadas en la parte inferior de la HPP;

tipo derivado de estación, construido en zonas con alta pendiente del río. El agua se desvía a la casa de máquinas a través de los desagües.. La central hidroeléctrica derivada puede ser con la derivación de presión, ilimitado, o tipo mixto;

- plantas de almacenamiento por bombeo. La estación de este tipo en circunstancias normales puede acumular el electricidad, y en cargas máximas para dar al sistema para mantener la estación operativa.

- Estación de flujo libre Daisy. El principio de funcionamiento de dicha estación de la siguiente manera: en el flujo del río a través del canal (ángulo) cae una cuerda ensartada con rotores que están bajo la influencia de corrientes para producir electricidad. Este tipo de HPP es un ejemplo de la potencial transformación de la masa de agua en energía eléctrica sin la construcción de la presa..

Los pros y los contras, las ventajas y desventajas de las centrales hidroeléctricas. Impactos ambientales de las centrales hidroeléctricas:

Las ventajas de usar energía hidroeléctrica incluir:

el bajo costo del recurso energético recibido (El costo de la energía recibida en las centrales hidroeléctricas es significativamente menor que el de las centrales térmicas.);

- el uso de la energía verde inagotable de la naturaleza;

- ausencia de emisiones nocivas en la atmósfera;

- un conjunto rápido de energía después de la estación de lanzamiento;

aumentar las oportunidades para la cría industrial de pescado.

Las desventajas de la energía hidroeléctrica incluir:

- los riesgos de accidentes de estructuras hidráulicas construidas en zonas de montaña con alta sismicidad;

Problemas ecológicos específicos de los grandes embalses asociados con la disminución periódica del agua. (una disminución de las cadenas tróficas, contaminación del agua, agotamiento de la biomasa, desaparición de las zonas de anidación, migratorio aves, eliminación de invertebrados);

- la inundación de las zonas fértiles de las tierras bajas con la pérdida de oportunidades de explotación.

Perspectivas para el uso de centrales hidroeléctricas:

Hoy, la energía hidroeléctrica es una dirección de desarrollo muy prometedora del sector energético en los Estados. A diferencia de la energía nuclear, La energía hidroeléctrica es más preferible porque conlleva menos riesgo de accidentes y daños a todos los seres vivos.. Muchos países occidentales están cerrando proyectos nucleares, preferir las tecnologías más seguras y respetuosas con el medio ambiente para producir energía barata.

Sin embargo, El desarrollo hidroeléctrico se ha visto obstaculizado por varios factores.:

un) la necesidad de aumentar la producción de las turbinas;

segundo) la falta de financiamiento de proyectos hidroeléctricos;

C) la lejanía de las centrales hidroeléctricas de las ciudades y áreas pobladas, que afecta la eficiencia de transferencia del recurso energético.

El impulso para el desarrollo de la energía hidroeléctrica puede ser mejorar la acumulación de tecnología y la transferencia de electricidad a grandes distancias.

El más largo (largo) central hidroeléctrica en el mundo:

No. Nombre País Río Año de inicio / finalización (mejorando) Poder (MW) Salida por año, mil millones kWh El área del embalse. (km2)
1 Tres gargantas China Yangtze 2003/2007/2012 22 500 98,1 632
2 Baihetan (en construcción) China Yangtze 2021(?) 16 000* 60,24 ?
3 Itaipu Brasil

/ Paraguay

Paraná 1984/1991/2003 14 000 98,6] 1 350
4 Silado China Yangtze 2014 13 860 55,2 108
5 Belo Monty

(en construcción)

Brasil Shingu 2016/2019(?) 11 233* 39,5 448
6 Roca Venezuela Caroni 1978/1986 10 235 De 53.41 4 250
7 Uganda

(en construcción)

China Yangtze 2018/2020(?) 10 200* ? ?
8 Tucurui Brasil Tocantins 1984/2007 8 370 41,43 3 014
9 Tsang

(construcción detenida)

Myanmar El Salween ??? 7 110* 35,45 870
10 Grand Coulee Estados Unidos Colombia 1942/1980/1985 6 809 20 324
11 Hydase

(en construcción)

Etiopía Nilo azul 2018/2022(?) 6 450* 16,15 1 562
12 Sansaba China Yangtze 2012/2014 6 448 30,8 95,6
13 Longtan China Junsuina 2007/2009 6 426 18,7 ?
14 El Sayano-Shushenskaya Rusia Enisey 1985/1989 6 400 24 621
15 Tarbela (construido en la 4ta y 5ta etapa) Pakistán Indiana 1976/2018/2023 4 888

/ 6 298**

13 250
16 Krasnoyarsk Rusia Enisey 1967/1971 6 000 20,4 2 000
17 Mojado China Mekong 2012/2014 5 850 23,9 320
18 Robert-Bourassa Canadá

(Quebec)

El gran 1979/1981 5 616 26,5 2 835
19 Falls Churchill Canadá

(Terranova

y labrador)

Churchill 1971/1974 5 428 35 6 988
20 Jinping II China Luntzian 2012/2014 4 800 ? ?
21 Fraternal Rusia Hangar 1961/1966 4 530 22,6 5 426
22 Lugares-Bhasa

(en construcción)

Pakistán Indiana 2023(?) 4 500* 19,03 112
23 los

(en construcción)

Pakistán Indiana 2023(?) 4 320* ? ?
24 Vaso China Amarillo 2010 4 200 10,23 ?
25 Saawan China Mekong 2010 4 200 19 190
26 Yacyretá dam Argentina

/ Paraguay

Paraná 1998/2011 3 850 20,09 1 695
27 Ust-Ilimsk Rusia Hangar 1980 3 840 21,7 1 833
28 Jirau Brasil Madeira 2013/2016 3 750 19,2 258
29 Jinping-I China Luntzian 2014 3 600 16-18 ?
30 Rogun

(en construcción)

Tayikistán Vakhsh 2018/2024(?) 3 600* 13,8 ?
31 Myitsone

(construcción detenida)

Myanmar El Irrawaddy ??? 3 600* De 16.63 766
32 Santo Antonio Brasil Madeira 2012/2016 3 568,3 21,3 421
33 Isla única Brasil Paraná 1974 3 444 17,9 1 195
34 Artane China Luntzian 1999 3 300 17 101
35 Pubugou China Daduhe 2009/2010 3 300 14,6 ?
36 Macagua Venezuela Caroni 1961/1996/2015 3 245 15,2 47,4
37 Shingo Brasil San Francisco 1994/1997 3 162 18,7 60
38 Nurek Tayikistán Vakhsh 1979/1988 3 015 13,2 98
39 Goupitan China Wu 2009/2011 3 000 De 9.67 94,3
40 Guanyinyan China Yangtze 2014/2016 3 000 ? ?
41 Lianghekou

(en construcción)

China Luntzian 2021/2023(?) 3 000* ? ?
42 Boguchanskaya Rusia Hangar 2012/2014 2 997 17,6 2 326
43 Dam Bennett Canadá

(Columbia Británica)

IPR 1968/2012 2 917 13,1 1 761
44 Mika Canadá

(Columbia Británica)

Colombia 1973/2015 2 805 7,2 430
45 The Great-4 (El gran 4) Canadá

(Quebec)

El gran 1986 2 779 ? 765
46 Volga Rusia Volga 1961/2025 2 744,5 A 10.43 3 117
47 Imperial China Yangtze 1988 2 715 17,01 ?
48 Joseph jefe de presa Estados Unidos Colombia 1958/1973/1979 2 620 12,5 34
49 Comercio China Daduhe 2015/2016 2 600 11,43 ?
50 Changba China Daduhe 2016/2017 2 600 A 8.34 ?
51 Daniel-Johnson Canadá

(Quebec)

Manicouagan 1970/1989 2 592 ? 1 942
52 ellos. Robert Moses Estados Unidos Niágara 1961 2 525 ? -
53 Zhigulevsk Rusia Volga 1957/2018 2 488 11,7 6 450
54 Revelstoke Canadá

(Columbia Británica)

Colombia 1984/2011 2 480 ? 115
55 Paulo Afonso IV Brasil San Francisco 1979/1983 2 462 ? -
56 Ituango

(en construcción)

Colombia Cauca 2018(?) 2 456* 9,2 38
57 ellos. Manuel Torres

/ Chicoasen

México Grijalva

(Cañón del Sumidero)

1980/2005 2 430 ? ?
58 Los 3 grandes Canadá

(Quebec)

El gran 1984 2 418 ? 2 420
59 La presa de Ataturk Turquía El Eufrates 1993 2 400 8,9 817
60 Teri

(en construcción)

India Bhagirathi 2006/2018 2 400 6,53 52
61 Jinanqiao China Yangtze 2010 2 400 ? ?
62 Fin Vietnam si 2010/2012 2 400 10,25 440
63 Bakun Malasia La pelota 2011 2 400 ? 695
64 Liyuan China Yangtze 2014/2015 2 400 ? 14,7
65 Guandi China Luntzian 2012/2013 2 400 ? ?
66 Tacoma

(en construcción)

Venezuela Caroni 2016/2018(?) 2 320* 12,1 87
67 Karun-3 Iran Karun 2005 2 280 4,17 48
68 Puerta de Hierro-I Rumania

/ Serbia

El Danubio 1970/2013 2 254,8 11,3 104
69 Maerdang

(en construcción)

China Amarillo 2016/2018(?) 2 200* ? ?
70 Madre de john dey Estados Unidos Colombia 1971 2 160 A 8.41 ?
71 Karachi Venezuela Caroni 2006 2 160 12,95 238
72 Qué locura China Yangtze 2014 2 160 ? ?
73 La Grande-2-A Canadá

(Quebec)

El gran 1992 2 106 ? 2 835
74 Asuán Egipto Neil 1970 2 100 11 5 250
75 Itumbiara Brasil Paranaiba 1980 2 082 ? 778
76 La presa hoover Estados Unidos Colorado 1939/1961 2 080 4 639
77 De Kahor-Bass Mozambique Zambezi 1975/1977 2 075 ? 2 039
78 Laukaa

(en construcción)

Angola Kwanzaa 2018(?) 2 069,5* 8,64 188
79 Bureyskaya Rusia Bureya 2003/2009 2 010 5,07 740
80 Lizzara China Amarillo 1997/2000 2 000 ? 383
81 Karun-1 Iran Karun 1976/1995/2006 2 000 ? 54,8
82 Karun-2 Iran Karun 2002/2007 2 000 3.7 V 7,49
83 Ahai China Yangtze 2012/2014 2 000 De 8.89 23,4
84 Gotvand

(en construcción)

Iran Karun 2012/2018(?) 2 000* 4,5 96,5
85 Subansiri

(en construcción)

India Subansiri 2016/2018(?) 2 000* 7,42 33,5
86 Shuangjiangkou

(en construcción)

China Daduhe 2018(?) 2 000* A 8.34 ?

Nota:

* - capacidad de diseño especificada

** - potencia indicada después de la finalización.

La mayor central hidroeléctrica de Rusia:

A partir de 2017 en Rusia tienen 15 centrales hidroeléctricas existentes de más 1000 MW, y más de un centenar de centrales hidroeléctricas de menor capacidad.

Nombre Poder
GW
Promedio anual
Generacion, mil millones de kWh
Río
La CH de Sayano-Shushenskaya 6,40 23,50 Río Yenisei, la ciudad de Sayanogorsk
La central hidroeléctrica de Krasnoyarsk 6,00 20,40 el río Yenisei, Divnogorsk
La central hidroeléctrica de Bratsk De 4.52 De 22.60 Río angara, Bratsk
Central hidroeléctrica de Ust-Ilim 3,84 De 21.70 Río angara, Ust-Ilim
CH de Boguchanskaya De 3.00 17,60 Río angara, la ciudad de Kodinsk
La central hidroeléctrica del Volga De 2.66 11,63 el río Volga, Volgogrado y Volzhsky (presa hidroeléctrica ubicada entre las ciudades)
Central hidroeléctrica de Zhigulevskaya 2,46 10,34 el Volga, Zhigulevsk
Bureyskaya HPP 2,01 7,10 R. Bureya, pueblo de Talakan
HPP de Cheboksarskaya De 1.40 (0,8)* 3,50 (2,2)* el río Volga, la ciudad de Novocheboksarsk
La central hidroeléctrica de Saratov 1,40 5,7 el río Volga, Balakovo
La central hidroeléctrica de Zeya 1,33 De 4.91 R. Zee, GRAMO. ver
HPP de Nizhnekamsk 1,25 (0,45)* De 2.67 (1,8)* Río Kama, Naberezhnye Chelny
Zagorskaya GAES 1,20 1,95 R. Cunha, el asentamiento de Bogorodskoe
Votkinskaya GES De 1.04 2,28 R. Kama, Tchaikovsky
Central hidroeléctrica de Chirkey De 1.00 1,74 R. Acuoso, y P. robles

Nota:

* - proyecto listado (real) poder / generación media anual.

Nota: © Foto //www.pexels.com, //pixabay.com

Fuente: //ru.wikipedia.org/wiki/Крупнейшие_ГЭС_в_мире,

//ru.wikipedia.org/wiki/Гидроэлектростанция#Крупнейшие_ГЭС