Гидроэлектростанции
В гидростанциях (ГЭС) для производства электроэнергии используется энергия движущейся воды (рис. 4.4). Первичными двигателями электрогенераторов являются гидротурбины, в которых потенциальная и кинетическая энергия воды преобразуется в механическую энергию для вращения ротора генератора [30, 31].
Гидротурбина состоит из рабочего колеса и направляющего устройства. Рабочее колесо жестко закреплено на валу турбины, имеет на своем ободе по всему периметру ряд особо изогнутых лопаток.
Направляющее устройство придает движению воды нужное направление и регулирует количество воды, поступающее в турбину с помощью поворотных лопаток. Механизм разворота направляющих лопаток связан с регулятором турбины, поддерживающим постоянное число оборотов турбины и тем самым частоту тока. Из рабочего колеса вода отводится через всасывающую трубу в нижний бьеф гидростанции.
Мощность Рт, развиваемая турбиной на валу, зависит от расхода воды Q, м /с, напора воды Н, м (т. е. от разности высот воды между верхним и нижним бьефом реки), и коэффициента полезного действия к гидротурбины:
Гидроэнергетика России характеризуется высокой степенью концентрации мощностей. Крупнейшие российские ГЭС приведены в табл. 4.1.
На рис. 4.5 показан вид Саяно-Шушенской ГЭС, высота ее плотины - 245 м.
В 60-80-е гг. XX в. во многих странах наметился некоторый спад в строительстве крупных гидроузлов. Однако в 1990-е он был преодолен. Например, в Китае в настоящее время строятся 70 плотин высотой более 15 м и сооружается самая крупная в мире ГЭС «Три ущелья» мощностью 18,2 млн. кВт. В табл. 4.2 представлены крупнейшие электростанции мира.
Советский Союз долгие годы занимал лидирующее положение в мировой гидроэнергетике. В свое время Красноярская и Саяно-Шушенская ГЭС были самыми мощными в мире. После распада СССР лидирующие позиции России и стран СНГ в этой области были утрачены.
