Гидроэнергетика - Конспект Лекций, раздел Энергетика, Конспект лекций по курсу НиВИЭ Грибанов А.И. 1 ЗАПАСЫ И РЕСУРСЫ ТРАДИЦИОННЫХ И НЕТРАДИЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ3 Гэс В Качестве Источника Энергии Использует Энергию Водного Потока. Гэс Строя...
ГЭС в качестве источника энергии использует энергию водного потока. ГЭС строят на реках, сооружая плотины и водохранилища. Для эффективного производства энергии на ГЭС необходимы 2 основных фактора: гарантированное обеспечение водой в течение всего года и возможно больший уклон реки. Сток реки является возобновляемым источником энергии.
Принцип работы ГЭС простой. Цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый напор воды, поступающей на лопатки гидротурбины, которая приводит в действие электрогенератор. Напор воды создается или платиной или естественным потоком воды. В машинном зале станции расположены гидроагрегаты, преобразующие энергию потока воды в электрическую энергию. Также в здании станции существует большое количество дополнительного оборудования, устройств управления и контроля за работой ГЭС, трансформаторная станция, распределительное устройство. В состав ГЭС в зависимости от ее назначения могут входить дополнительные сооружения, например, шлюзы и судоподъемники.
В зависимости от вырабатываемой мощности ГЭС делятся на: мощные – от 25МВт и выше; средние – до 25МВт; малые – до 5МВт. Мощность ГЭС зависит от напора и расхода воды, а также от КПД турбины и электрогенераторов. Так как уровень воды в зависимости от сезона постоянно меняется, принято брать цикличную мощность. Различают годичные, месячные, недельные и суточные циклы работы ГЭС.
В зависимости от величины напора воды, ГЭС делят на: высоконапорные – напор>60м; средненапорные – от 25 м; низконапорные – от 3 до 25 м.
Плотинная схема создания напора предусматривает подпор уровня водотока путем сооружения плотины. При этом образуется водохранилище, которое можно использовать в качестве регулируемой емкости, которая дает возможность периодически накапливать запасы воды и более полно использовать энергию водотока.
В гидроузлах, выполненных по плотинной схеме создания напора, различают русловые и приплотинные здания. ГЭС с русловыми зданиями характеризуется тем, что здание входит в состав водоотпорных сооружений и воспринимает давление воды со стороны верхнего боефа. Боеф – часть водоема, расположенная по течению выше или ниже водонапорных сооружений. В этом случае конструкция здания должна удовлетворять всем требованиям устойчивости и прочности, которое предъявляются к самой плотине. Размеры здания и в частности его высота определяется создаваемым напором, поэтому ГЭС с русловыми зданиями строятся при сравнительно небольших напорах – до 30-40 м. ГЭС с приплотинным зданием характеризуется тем, что здание находится за плотиной и не воспринимает давление воды. На крупных современных ГЭС такого типа напор доходит до 300м.
Естественная схема создания напора позволяет получить перепад воды путем отвода части воды из естественного русла по искусственному водотоку, имеющему меньший продольный уклон. Благодаря этому уровень воды в конце водовода оказывается выше уровня воды в реке. Эта разность уровней создает напор ГЭС.
Деривационная (естественная) схема создания напора
Сооружение деривационной ГЭС целесообразно в горных условиях при больших уклонах реки и относительно малых расходах воды. На таких сооружениях можно получить большой напор – до 1000м и более и, соответственно, большую мощность.
Существуют комбинированные схемы, которые предусматривают создание напора с помощью плотин и деривационных сооружений.
Гидравлическая турбина. Гидравлическая турбина преобразует энергию воды в механическую энергию вращения вала. Существуют различные конструкции гидротурбин, но все эти турбины имеют только два лопастных венца. Лопасти 1-го венца позволяют регулировать расход воды через турбину. Второй венец образует лопасти рабочего колеса турбины. Два последовательно расположенных венца турбины составляют ступень турбины, т.е. все гидротурбины являются одноступенчатыми. Ось вращения большинства гидротурбин расположена вертикально. КПД современных гидротурбин и электрогенераторов не превышает 86%.
Вклад гидроэнергетики в мировое производство электроэнергии составляет 5%. Но в ряде стран гидроэнергетика занимает ведущее место. Например, на долю ГЭС в Бразилии, Канаде и Швеции приходится более 50% производства электроэнергии. В России – около 20%.
К положительным сторонам гидроэнергетики можно отнести отсутствие газообразных выбросов, которое имеют место при работе ТЭС, и сравнительно невысокую стоимость получаемой энергии. Наиболее выгодно строить ГЭС на горных реках. При строительстве ГЭС на равнинных реках возникают негативные экономические и экологические последствия.
Влияние ГЭС на окружающую среду
Создание водохранилищ приводит к затоплению больших территорий. В зону затопления может попасть с/х угодья, месторождения полезных ископаемых, промышленные и гражданские сооружении и т.д. Происходит подтопление прилегающих к водохранилищам прилегающих земель. Из-за подъема и снижения уровня воды в водохранилищах происходит разлив и разрушения берегов. В следствии снижения скорости течения и уменьшения перемещения воды по глубине изменяются физико-химические характеристики воды. Качество воды ухудшается. Водохранилища повышают влажность воздуха, изменяют ветровой режим водотока, это приводит к изменению природных условий, поэтому ГЭС необходимо проектировать с минимальным ущербом природе.
Кафедра Промышленная теплоэнергетика... Конспект лекций по курсу НиВИЭ Грибанов А И... Текст напечатали...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Гидроэнергетика
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Энергоресурсы планеты
Энергоресурсы – материальные объекты, в которых сосредоточена энергия. Энергию условно можно разделить на виды: химическую, механическую, тепловую, электрическую и т.д. К основным энергоресурсам от
Возможности использования энергоресурсов
Термоядерная энергия
Термоядерная энергия – это энергия синтеза гелия из дейтерия. Дейтерий – атом водорода, ядро которого состоит из одного протона и одного нейтро
Энергоресурсы России
Россия имеет огромные запасы энергоресурсов и, особенно, угля.
Теоретический потенциал – это запасы топлива, которые конкретно не подверждены.
Технический потенциа
Получение энергии на ТЭС
Как и в большинстве стран мира большая часть электроэнергии в России вырабатывается на ТЭС, сжигающих органическое топливо. В качестве топлива на ТЭС используют твердое, жидкое и газообразное топли
Переменный график электропотребления
В течении суток потребление электроэнергии не одинаково. В часы пик оно резко возрастает, а ночью значительно уменьшается. Следовательно, энергосистема должна иметь базовые мощности, работающие в п
Проблемы передачи электроэнергии
Передача электрической энергии на большие расстояния связана с потерями в ЛЭП. Теряется электрическая энергия равная произведению силы тока на эл. сопротивление провода. Передаваемая по проводам мо
Газотурбинные и парогазовые установки (ГТУ и ПГУ)
В настоящее время газотурбинные и парогазовые установки являютсяся самыми перспективными из всех установок для пр-ва тепловой и электрической энергии. Применение этих установок во многих странах ми
Магнитно-гидродинамические установки (МГДУ)
Перспективным также является использование электростанций на базе магнитогидродинамического генератора. Цикл МГДУ такой же как ГТУ, т.е адиабатное сжатие и расширение рабочего тела, изобарный подво
Топливные элементы
В настоящее время для выработки электрической энергии для выработки электроэнергии используют топливные элементы. Эти элементы преобразуют энергию химических реакций в электрическую энергию. Химиче
Тепловые насосы
ТН называют устройства, работающие по обратному термодинамическому циклу и предназначены для передачи тепла от низкопотенциального источника энергии к высокопотенциальному.
Второй закон
Место малой энергетики в энергетике России
К нетрадиционным источникам энергии можно отнести малые гидроэлектростанции, дизельные электростанции, газо-поршневые электростанции, малые АЭС.
Гарантом надежного электроснабжения, теплос
Газотурбинные и парогазовые малые электростанции
Газотурбинные электростанции малой мощности – компактные установки, изготовленные по блочно-контейнерному принципу. Составные части ГТЭС дают возможность вырабатывать не только электроэнергию, но и
Мини ТЭЦ
В настоящее время повысился интерес к комбинированной выработке тепла и электроэнергии с помощью небольших установок с помощью небольших установок с мощностью от нескольких десятков кВт до нескольк
Дизельные электростанции
В отдельных труднодоступных районах России куда невыгодно проводить ЛЭП для энергоснабжения населения этих районов используют бензиновые и дизельные электростанции. В районах крайнего севера число
Газопоршневые электростанции
Т.к. цены на дизельное топливо постоянно растут, то использование дизельных электростанций на дизельном топливе становятся дорогостоящим, поэтому в настоящее время в мире большой интерес проявляют
Малые гибридные электростанции
Для повышения надежности и эффективности систем электроснабжения требуется создание многофункциональной энергетических комплексов (МЭК). Также комплексы могут быть созданы на базе малых гибридных э
Малые АЭС
В последнее время значительный интерес проявляют к АЭС малой мощности. Это станции блочного испонения, они позволяют унифицировать оборудование и работу автономно. Такие станции могут быть надежные
Малая гидроэнергетика
Лидером в развитии малой гидроэнергетики является Китай. Мощность малых ГЭС (МГЭС) в Китае превышает 20 тыс. МВт. В индии установленная мощность МГЭС превышает 200 МВт. Широкое распространение МГЭС
Проблемы использования возобновляемых источников энергии
Основные невозобновляемые энергоресурсы рано или поздно будут исчерпаны. Сейчас около 80% энергопотребления на планете обеспечивается за счет органического топлива. При таком использовании органиче
Солнечная энергия
Солнечная энергия является результатом реакции синтеза ядер легких элементов дейтерия, трития и гелия, которые сопровождаются огромным количеством энергии. Источником всей энергии, за исключением т
Преобразование солнечной энергии в тепловую энергию
Солнечную энергию можно превратить в тепловую с помощью коллектора. Все солнечные коллекторы имеют поверхностный или объемный поглотитель тепла. Тепло может отводится из коллектора или аккумулирова
Фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии
Фотоэлектрический метод преобразования солнечной энергии в электрическую основан на явлении фотоэлектрического эффекта – освобождения электронов проводимости в приемнике излучения под действием ква
Перспективы развития солнечной энергетики в России
В 1985 г. в п. Щелкино Крымской области была введена в эксплуатацию первая в СССР солнечная электростанция башенного типа СЭС-5 электрической мощностью 5 МВт.
1600 гелиостатов (плоских зер
Особенности использования энергии ветра
Основной причиной возникновения ветра является неравномерное нагревание солнцем земной поверхности. Энергия ветра очень велика. По оценкам Всемирной метеорологической организации запасы энергии вет
Производство электроэнергии с помощью ВЭУ
Использование ветроустановок для производства электроэнергии является наиболее эффективным способом преобразования энергии ветра. При проектировании ВЭУ необходимо учитывать их следующие особенност
Ветроэнергетика России
Энергетический ветропотенциал России оценивается в 40 млрд. кВт. ч электроэнергии в год, то есть около 20000 МВт [1].
ВЭС мощностью 1 МВт при среднегодовой скорости ветра 6 м/с экономит 1
Происхождение геотермальной энергии
В ядре Земли температура достигает 4000 °C. Выход тепла через твердые породы суши и океанского дна происходит в основном за счет теплопроводности и реже – в виде конвективных потоков расплавленной
Техника извлечения геотермального тепла
Источники геотермальной энергии можно разделить на пять типов.
1. Источники геотермального сухого пара. Они довольно редки, но наиболее удобны для строительства ГеоТЭС.
2. Источни
Электроэнергии
Превращение геотермальной энергии в электрическую осуществляется на основе использования машинного способа с помощью термодинамического цикла на ГеоТЭС.
Для строительства ГеоТЭС наиболее б
Использование геотермальных источников для теплоснабжения
Более значительны масштабы использования геотермальной теплоты для отопления и горячего водоснабжения. В зависимости от качества и температуры термальной воды существуют различные схемы геотермальн
Влияние геотермальной энергетики на окружающую среду
Основное воздействие на окружающую среду ГеоТЭС связано с разработкой месторождения, строительством зданий и паропроводов. Для обеспечения ГеоТЭС необходимым количеством пара или горячей воды требу
Геотермальная энергетика России
В России разведано 47 геотермальных месторождений с запасами термальных вод, которые позволяют получить более 240×103 м3/сут. термальных вод, и парогидротерм производите
Причины возникновения приливов
Приливы – это результат гравитационного взаимодействия Земли с Луной и Солнцем. Приливообразующая сила Луны в данной точке земной поверхности определяется как разность местного значения силы притяж
Приливные электростанции (ПЭС)
Поднятую во время прилива на максимальную высоту воду можно отделить от моря плотиной. В результате образуется приливный бассейн.
Максимальная мощность, которую можно получить, пропуская в
Влияние ПЭС на окружающую среду
Возможное воздействие приливных электростанций на окружающую среду может быть связано с увеличением амплитуды приливов на океанской стороне плотины. Это может приводить к затоплению суши и сооружен
Приливная энергетика России
В России использование приливной энергии в прибрежных зонах морей Северного Ледовитого и Тихого океанов связано с большими капиталовложениями.
Первая в нашей стране Кислогубская ПЭС мощнос
Энергия волн
От морских волн можно получить огромное количество энергии. Мощность, переносимая волнами по глубокой воде, пропорциональна квадрату их амплитуды и периоду. Наибольший интерес представляют длиннопе
Энергия океанических течений
Всю акваторию Мирового океана пересекают поверхностные и глубинные течения. Запас кинетической энергии этих течений составляет порядка 7,2∙1012 кВт∙ч/год. Эту энергию с помощ
Ресурсы тепловой энергии океана
Мировой океан является естественным аккумулятором солнечной энергии. В тропических морях верхний слой воды толщиной несколько метров имеет температуру 25…30 °С. На глубине 1000 м температура воды н
Океанические тепловые электростанции
Для преобразования энергии перепада температур в океане предлагается несколько типов устройств. Наибольший интерес представляет преобразование тепловой энергии в электрическую с помощью термодинами
Ресурсы биомассы
Под термином «биомасса» понимается органическое вещество растительного или животного происхождения, которое может быть использовано для получения энергии или технически удобных видов топлива путем
Биотехнологическая конверсия биомассы
При биотехнологической конверсии используются различные органические отходы с влажностью не менее 75 %. Биологическая конверсия биомассы развивается по двум основным направлениям:
1) ферме
Экологические проблемы биоэнергетики
Биоэнергетические установки способствуют снижению загрязнения окружающей среды всевозможными отходами. Анаэробная ферментация является не только эффективным средством использования отходов животнов
Характеристика твердых бытовых отходов (ТБО)
На городских свалках ежегодно скапливаются сотни тысяч тонн бытовых отходов. Удельный годовой выход ТБО на одного жителя современного города составляет 250…700 кг. В развитых странах эта величина е
Переработка ТБО на полигонах
В настоящее время ТБО городов как правило вывозятся на полигоны для захоронения с расчетом на их последующую минерализацию. Желательно, чтобы перед захоронением ТБО прессовали. Это не только снижае
Компостирование ТБО
Вторым направлением утилизации ТБО является переработка в органическое удобрение (компост). Можно компостировать до 60 % общей массы бытовых отходов. Процесс компостирования осуществляется во враща
Сжигание ТБО в специальных мусоросжигательных установках
В экономически развитых странах все больше количество ТБО перерабатывается промышленными способами. Наиболее эффективным из них является термический. Он позволяет почти в 10 раз снизить объем отход
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов