Что такое гэс в географии

Практически каждый представляет себе предназначение гидроэлектростанций, однако лишь немногие достоверно понимают принцип работы ГЭС. Основная загадка для людей – каким образом вся эта огромная плотина без какого-либо топлива генерирует электрическую энергию. Об этом и поговорим.

Что такое ГЭС?

Гидроэлектростанция – это сложный комплекс, состоящий из разных сооружений и специального оборудования. Возводятся гидроэлектростанции на реках, где есть постоянный приток воды для наполнения плотины и водохранилища. Подобные сооружения (плотины), создаваемые при постройке гидроэлектростанции, необходимы для концентрации постоянного потока воды, который при помощи специального оборудования для ГЭС преобразовывается в электрическую энергию.

Отметим, что важную роль в плане эффективности работы ГЭС играет выбор места для строительства. Необходимо наличие двух условий: гарантированная неиссякаемая обеспеченность водой и высокий угол уклона реки.

Принцип работы ГЭС

Работа гидроэлектростанции достаточно проста. Возведенные гидротехнические сооружения обеспечивают стабильный напор воды, который поступает на лопасти турбины. Напор приводит турбину в движение, в результате чего она вращает генераторы. Последние и вырабатывают электроэнергию, которую затем по линиям высоковольтных передач доставляют потребителю.

Основная сложность подобного сооружения – обеспечение постоянного напора воды, что достигается путем возведения плотины. Благодаря ей большой объем воды концентрируется в одном месте. В некоторых случаях используют естественный ток воды, а иногда плотину и деривацию (естественное течение) применяют совместно.

В самом здании находится оборудование для ГЭС, основная задача которого заключается в преобразование механической энергии движения воды в электрическую. Эта задача возложена на генератор. Также используется и дополнительное оборудование для контроля работы станции, распределяющие устройства и трансформаторные станции.

Ниже на картинке показана принципиальная схема ГЭС.

Как видите, поток воды вращает турбину генератора, тот вырабатывает энергию, подает ее на трансформатор для преобразования, после чего она транспортируется по ЛЭП к поставщику.

Мощности

Есть разные гидроэлектростанции, которые можно поделить по вырабатываемой мощности:

  1. Очень мощные – с выработкой более 25 МВт.
  2. Средние – с выработкой до 25 МВт.
  3. Малые – с выработкой до 5 МВт.

Мощность ГЭС зависит от в первую очередь от потока воды и КПД самого генератора, который на ней применяется. Но даже самая эффективная установка не сможет производить большие объемы электроэнергии при слабом напоре воды. Также стоит учитывать, что мощность гидроэлектростанции не является постоянной. В силу естественных природных причин уровень воды в дамбе может увеличиваться или уменьшаться. Все это оказывает влияние на объемы производимой электроэнергии.

Роль плотины

Самый сложный, большой и вообще основной элемент любой ГЭС – плотина. Невозможно понять, что такое ГЭС, не разобравшись в сути работы плотины. Они представляют собой огромные перемычки, которые удерживают водный поток. В зависимости от конструкции они могут отличаться: есть гравитационные, арочные и другие сооружения, но их цель всегда одна – удержание большого объема воды. Именно благодаря плотине удается концентрировать стабильный и мощный поток воды, направляя его на лопасти турбины, которая вращает генератор. Он, в свою очередь, и производит электрическую энергию.

Читайте также:  Чем можно обложить камин

Технологии

Как мы уже знаем, принцип работы ГЭС основан на использовании механический энергии падающей воды, которая в дальнейшем с помощью турбины и генератора преобразуется в электрическую. Сами турбины могут быть установлены либо в дамбе, либо возле нее. В некоторых случаях применяют трубопровод, через который вода, находящаяся ниже уровня дамбы, проходит под высоким давлением.

Индикаторов мощности любой ГЭС несколько: расход воды и гидростатический напор. Последний показатель определяется разницей высот между начальной и конечной точкой свободного падения воды. При создании проекта станции на одном из этих показателей основывают всю конструкцию.

Известные сегодня технологии производства электричества позволяют получать высокий КПД при преобразовании механической энергии в электрическую. Иногда он в несколько раз превышает аналогичные показатели тепловых электростанций. Столь высокая эффективность достигается за счет применяемого на гидроэлектростанции оборудования. Оно надежное и относительно простое в использовании. К тому же за счет отсутствия топлива и выделения большого количества тепловой энергии срок службы подобного оборудования достаточно большой. Поломки здесь случаются крайне редко. Считается, что минимальный срок службы генераторных установок и вообще сооружений – около 50 лет. Хотя на самом деле даже сегодня вполне успешно функционируют гидроэлектростанции, которые были построены в тридцатых годах прошлого века.

Гидроэлектростанции России

На сегодняшний день на территории России действует около 100 гидроэлектростанций. Конечно, их мощность разная, и большая часть – это станции с установленной мощностью до 10 МВт. Есть также такие станции, как Пироговская или Акуловская, которые были введены в эксплуатацию еще в 1937 году, а их мощность составляет всего 0.28 МВт.

Самыми крупными являются Саяно-Шушенская и Красноярская ГЭС с мощностью 6400 и 6000 МВт соответственно. За ними следуют станции:

  1. Братская (4500 МВт).
  2. Усть-Илимская ГЭС (3840).
  3. Бочуганская (2997 МВт).
  4. Волжская (2660 МВт).
  5. Жигулевская (2450 МВт).

Несмотря на огромное количество подобных станций, они вырабатывают всего 47700 МВт, что равно 20% от суммарного объема всей производимой энергии в России.

В заключение

Теперь вы понимаете принцип работы ГЭС, преобразовывающих механическую энергию потока воды в электрическую. Несмотря на достаточно простую идею получения энергии, комплекс оборудования и новые технологии делают подобные сооружения сложными. Впрочем, по сравнению с атомными электростанциями они действительно являются примитивными.

Читайте также:  Установка пвх фартука на кухне своими руками
  • В книжной версии

    Том 7. Москва, 2007, стр. 112-116

    Скопировать библиографическую ссылку:

    ГИДРОЭЛЕКТРИ́ЧЕСКАЯ СТА́НЦИЯ (гид­ро­элек­тро­стан­ция, ГЭС), ком­плекс со­ору­же­ний и обо­ру­до­ва­ния для пре­об­ра­зо­ва­ния энер­гии по­то­ка во­ды (во­до­тока) в элек­трич. энер­гию. Гид­рав­лич. энер­гия от­но­сит­ся к во­зоб­нов­ляе­мым ис­точ­ни­кам энер­гии (ВИЭ), при­чём цик­лич­ность её вос­про­из­вод­ст­ва пол­но­стью за­ви­сит от по­то­ка во­ды, вслед­ст­вие че­го гид­ро­энер­го­ре­сур­сы не­рав­но­мер­но рас­пре­де­ля­ют­ся в те­че­ние го­да; кро­ме то­го, их ве­ли­чи­на ме­ня­ет­ся из го­да в год. Ха­рак­тер­ная осо­бен­ность ГЭС – пре­об­ра­зо­ва­ние ме­ха­ни­че­ской энер­гии во­ды в элек­три­че­скую про­ис­хо­дит без про­ме­жу­точ­но­го про­из-ва теп­ла. Для по­лу­че­ния элек­тро­энер­гии наи­бо­лее час­то ис­поль­зу­ют эф­фект «па­даю­щей» во­ды, ко­гда ес­те­ст­вен­ные или ис­кус­ст­вен­но соз­да­вае­мые пе­ре­па­ды уров­ней во­ды (с по­мо­щью пло­ти­ны и/или де­ри­вации ) фор­ми­ру­ют во­до­ток, на­прав­ляе­мый в гид­рав­ли­че­скую тур­би­ну .

    Значение Саратовской ГЭС в энергосистеме региона

    Переустройство Волги и Камы с комплексным решением народнохозяйственных проблем (ирригационной, транспортной и энергетической) началось в 1930-е годы. Проектированием комплексной реконструкции Волги занимались ведущие отечественные проектные организации: «Гидроэнергопроект», «Гидропроект» и ряд других. Инженерная схема Волжско-Камского каскада ГЭС предусматривала наиболее полное использование водно-энергетических ресурсов для получения большого количества дешевой электроэнергии; создание глубоководного пути в пределах основного течения Волги и Камы, а также соединения этих рек с Балтийским, Белым, Азовским и Каспийским морями; развитие сельского хозяйства в прилегающих к Волге районах путем орошения и обводнения больших массивов засушливых плодородных земель.

    В результате создания Саратовского водохранилища был зарегулирован водный режим реки Волги, в зоне его влияния созданы условия для стабильного и безопасного судоходства, создания круглогодичных запасов пресной воды, гарантирующих надежное хозяйственно-питьевое, промышленное, мелиоративное водоснабжение.

    Фото: служебно-производственный корпус Саратовской ГЭС

    По мнению ученых, водохранилища ГЭС, меняя облик ландшафта, приводят к формированию нового экологического баланса за 20-25 лет. И Саратовская ГЭС за десятки лет стабильной эксплуатации уже стала частью экосистемы.

    Водохранилища каскада также оказывают трансформирующее влияние на половодье. ГЭС сдерживают неконтролируемый ход паводков. Так, в половодье 1979 г. максимальный уровень Волги, по сравнению с возможным естественным, был снижен в створе Куйбышевского гидроузла — на 1,9 м, в створе Волгоградского гидроузла — на 1,3 м.

    Как известно, понижение урожаев, обусловленное недостатком осадков, происходит в Поволжье не менее 6 раз, а резкие недороды хлебов – приблизительно 3 раза в десятилетие. Водохранилища Волжско-Камского каскада позволили орошать в Поволжье и Прикаспийской низменности около 4 млн га и обводнять 10 млн га земель. В настоящее время площадь орошаемых земель в регионе составляет 2,1 млн га (для сравнения: всего в России орошаемые земли занимают около 5,7 млн га).

    Читайте также:  Амплитуда не является параметром электрического импульса

    За счет спрямлений трассы судового хода на водохранилищах возросла ее ширина и сократилась длина. Гарантированная глубина, образовавшаяся в результате подпора и навигационных попусков, на протяжении Камы и Волги от Твери до впадения в Каспий приблизилась к 4 м (до реконструкции в верховья Волги она составляла 0,4—0,5 м, в низовьях — до 2 м). Все это позволило эксплуатировать по Волге суда грузоподъемностью 2—5 тыс. т (до реконструкции 0,6—1,0 тыс. т), значительно увеличить грузооборот (с 1930 по 1990 гг. с 27,4 млн т до 300 млн т) и пассажирские перевозки (с 19 млн до 120 млн человек). За счет этого стоимость одного тонна-километра перевозок снизилась на 70 %.

    Фото: Правобережная русловая дамба Саратовской ГЭС

    Саратовская ГЭС — градообразующее предприятие, первая из пяти Всесоюзных ударных комсомольских строек в Балаково, которая дала городу невиданный силы импульс. Ежегодно возводилось по 20 и более современных многоэтажек, новых школ, детских садов, магазинов, кафе. Со времени строительства Саратовской ГЭС население города увеличилось почти в 8 раз — с 26 тысяч человек (1957 год) до 200 тысяч. Через плотину Саратовской ГЭС проходит железная дорога, связывающая левый и правый берега Волги.

    В течение всего нескольких минут мощность гидроэлектростанции может быть доведена от нуля до максимума и обратно. Поэтому ГЭС способны практически мгновенно принимать и сбрасывать нагрузки, покрывать кратковременные пики нагрузок, регулировать частоту тока в энергосистеме, а также выполнять в ней функции аварийного резерва. Именно гидравлические электростанции выдают необходимый объем регулируемых мощностей в часы максимальных нагрузок на энергосистему. ГЭС служат гарантом надежности функционирования Единой энергетической системы России. Мощность Саратовской ГЭС выдается в энергосистему Центра и Поволжья.

    С вводом Саратовской гидростанции Саратовская энергосистема (ранее дефицитная по мощности) стала выдавать мощность и электроэнергию в энергосистему Центра и Поволжья, повышая их надежность. Была повышена энергоотдача крупнейших гидростанций Европы — Жигулевской и Волжской ГЭС.

    Саратовская ГЭС является в регионе крупным энергетическим объектом с ежегодной выработкой более 5,4 млрд кВт·ч. Это примерно 13,2% от общей выработки в регионе. Для сравнения: доля Балаковской АЭС в структуре выработки составляет 77,8%, ТЭЦ-4 — 1,7% соответственно.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    Adblock detector