HPP: principio di funzionamento, schema, equipaggiamento, potenza

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Quasi tutti immaginano lo scopo delle centrali idroelettriche, ma solo pochi comprendono veramente il principio di funzionamento delle centrali idroelettriche. Il mistero principale per le persone è come tutta questa enorme diga generi energia elettrica senza alcun combustibile. Parliamo di questo.

Cos'è una centrale idroelettrica?

La centrale idroelettrica è un complesso complesso costituito da varie strutture e attrezzature speciali. Le centrali idroelettriche sono in costruzione sui fiumi, dove c'è un flusso d'acqua costante per riempire la diga e il bacino idrico. Strutture simili (dighe) realizzate durante la costruzione di una centrale idroelettrica sono necessarie per concentrare un flusso costante di acqua, che viene convertita in energia elettrica mediante attrezzature speciali per centrali idroelettriche.

Si noti che la scelta di un luogo per la costruzione gioca un ruolo importante in termini di efficienza dell'HPP. Sono necessarie due condizioni: approvvigionamento idrico inesauribile garantito e un'elevata pendenza del fiume.

Principio di funzionamento HPP

Il funzionamento di una centrale idroelettrica è abbastanza semplice. Strutture idrauliche erettefornire una pressione stabile dell'acqua che entra nelle pale della turbina. La pressione mette in moto la turbina, per cui fa ruotare i generatori. Questi ultimi generano elettricità, che viene poi consegnata al consumatore attraverso linee di trasmissione ad alta tensione.

La principale difficoltà di una tale struttura è garantire una pressione costante dell'acqua, che si ottiene costruendo una diga. Grazie ad esso, una grande quantità di acqua è concentrata in un unico luogo. In alcuni casi viene utilizzato un flusso d'acqua naturale e talvolta vengono utilizzati insieme una diga e una deviazione (flusso naturale).

Nell'edificio stesso sono presenti le apparecchiature per una centrale idroelettrica, il cui compito principale è convertire l'energia meccanica del movimento dell'acqua in energia elettrica. Questo compito è assegnato al generatore. Ulteriori apparecchiature vengono utilizzate anche per controllare il funzionamento della stazione, i dispositivi di distribuzione e le stazioni di trasformazione.

L'immagine sotto mostra un diagramma schematico dell'HPP.

Come puoi vedere, il flusso d'acqua fa ruotare la turbina del generatore, che genera energia, la fornisce al trasformatore per la conversione, dopodiché viene trasportata attraverso le linee elettriche al fornitore.

Potenza

Ci sono diversi impianti idroelettrici che possono essere suddivisi in base alla potenza generata:

1. Molto potente - oltre 25 MW.
2. Medio – fino a 25 MW.
3. Piccolo - con generazione fino a 5 MW.

La potenza di una centrale idroelettrica dipende principalmente dalla portata dell'acqua e dall'efficienza del generatore stesso, che viene utilizzato su di essa. Ma anche il piùun'installazione efficiente non sarà in grado di produrre grandi quantità di elettricità con una pressione dell'acqua debole. Vale anche la pena considerare che la potenza di una centrale idroelettrica non è costante. Per cause naturali, il livello dell'acqua nella diga può aumentare o diminuire. Tutto ciò ha un impatto sul volume di elettricità prodotta.

Il ruolo della diga

L'elemento più complesso, più grande e generalmente principale di qualsiasi centrale idroelettrica è una diga. È impossibile capire cosa sia una centrale idroelettrica senza comprendere l'essenza del funzionamento di una diga. Sono enormi ponti che trattengono il flusso d'acqua. A seconda del design, possono differire: ci sono strutture gravitazionali, ad arco e di altro tipo, ma il loro obiettivo è sempre lo stesso: trattenere una grande quantità di acqua. È grazie alla diga che è possibile concentrare un flusso d'acqua stabile e potente, indirizzandolo alle pale di una turbina che fa ruotare un generatore. A sua volta, produce energia elettrica.

Tecnologia

Come già sappiamo, il principio di funzionamento di una centrale idroelettrica si basa sull'utilizzo dell'energia meccanica dell'acqua in caduta, che viene poi convertita in energia elettrica con l'ausilio di una turbina e di un generatore. Le turbine stesse possono essere installate sia nella diga che vicino ad essa. In alcuni casi, viene utilizzata una conduttura attraverso la quale l'acqua al di sotto del livello della diga passa ad alta pressione.

Ci sono diversi indicatori di potenza di qualsiasi centrale idroelettrica: flusso d'acqua e prevalenza idrostatica. L'ultimo indicatore è determinato dalla differenza di altezza tra il punto iniziale e quello finale.caduta libera dell'acqua. Quando si crea un progetto di stazione, l'intero progetto si basa su uno di questi indicatori.

Le tecnologie oggi note per la produzione di energia elettrica consentono di ottenere un'elevata efficienza nella conversione dell'energia meccanica in energia elettrica. A volte è parecchie volte superiore a quello delle centrali termoelettriche. Tale alta efficienza è ottenuta grazie alle apparecchiature utilizzate presso la centrale idroelettrica. È affidabile e relativamente facile da usare. Inoltre, a causa della mancanza di carburante e del rilascio di una grande quantità di energia termica, la durata di tali apparecchiature è piuttosto lunga. I guasti sono estremamente rari qui. Si ritiene che la vita utile minima dei gruppi elettrogeni e delle strutture in generale sia di circa 50 anni. Anche se in effetti, ancora oggi, le centrali idroelettriche costruite negli anni Trenta del secolo scorso funzionano abbastanza bene.

Centrali idroelettriche russe

Oggi in Russia operano circa 100 centrali idroelettriche. Naturalmente, la loro capacità è diversa e la maggior parte di esse sono stazioni con una capacità installata fino a 10 MW. Ci sono anche stazioni come Pirogovskaya o Akulovskaya, che furono messe in funzione nel 1937, e la loro capacità è di soli 0,28 MW.

I più grandi sono gli HPP Sayano-Shushenskaya e Krasnoyarsk con una capacità rispettivamente di 6400 e 6000 MW. Seguono le stazioni:

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

Nonostante l'enorme numero di tali impianti, generano solo 47.700 MW, pari al 20% del volume totale di tutta l'energia prodotta in Russia.

In chiusura

Ora hai compreso il principio di funzionamento delle centrali idroelettriche, che convertono l'energia meccanica del flusso d'acqua in energia elettrica. Nonostante l'idea piuttosto semplice di ottenere energia, il complesso di apparecchiature e nuove tecnologie rendono complesse tali strutture. Tuttavia, rispetto alle centrali nucleari, sono davvero primitive.