ГЭС: виды, принципы работы, самые крупные электростанции на Земле

Гидроэлектростанция или ГЭС – сложное устройство, представленное различными конструкциями и специальным оборудованием для получения и передачи электроэнергии. Существует несколько видов гидроэлектростанций: деривационные, приливные, плотинного типа, а также аккумулирующие и волновые. У каждого вида свои особенности.

Немного истории

Первые упоминания о водяных конструкциях приходятся на 4 тысячелетие до нашей эры. Вплоть до девятнадцатого века на реках и озерах строились водяные мельницы. Они использовались для изготовления муки, бумаги. Эти конструкции помогали кузнецам обрабатывать железо. В 1834 году появилась первая гидротурбина. Спустя тридцать лет, англичанин У. Армстронг разработал первую систему электропитания. Она помогла создать уникальную ГЭС на Ниагарском водопаде. Она подпитывала несколько ламп. А через семь лет по США было свыше 200 гидроэлектростанций, обеспечивающих электричеством большое количество населенных пунктов.

С 1930-х гг. в мире начался настоящих гидроэнергетический бум: по всему миру стали появляться ГЭС разных мощностей.

В России первой ГЭС считается Березовская гидростанция (1892 г.), располагающаяся на Алтае. Она вырабатывала 200 кВт. Почти в то же время была построена Ныгринская станция в Иркутской области. К 1913 г. в России насчитывалось свыше 50 тысяч гидроустановок мощностью в миллион л. с. После разработки ГОЭЛРО, гидроэлектростанции стали более мощными. Эту установку использовали при строительстве Волховской ГЭС.

Виды ГЭС и как работают

Для получения электроэнергии применяют разные виды ГЭС. Самый распространенный вид – плотинный. Его основными элементами являются:

• дамба;
• задвижка и напорный трубопровод;
• водохранилище;
• турбина с линиями электропередач;
• генератор.

Принцип работы плотинной ГЭС основывается на формировании небольшого водоема, поднимающего уровень воды выше машинного зала. При открывании задвижки вода поступает к турбине, приводя ее в движение. Она связана с генератором электрического тока. Вся вырабатываемая электроэнергия передается по линиям электропередач.

На втором месте по популярности деривационные ГЭС. Их возводят в местах большого перепада рек. Подобные конструкции имеют следующие элементы:

• трубопровод водонапорный с заборным сооружением;
• турбина и генератор;
• приемная плотина;
• линии электропередачи.

Подобная электростанция вырабатывает электроэнергию при частичном заборе воды с реки. Потоки проходят по трубопроводу, приводя в движение турбину.

Аккумулирующие виды ГЭС применяются для выработки и накопления электроэнергии. Для этого применяется технология конвертации энергии реки. Такие станции выдерживают большие нагрузки. Они способны бесперебойно обеспечивать электроэнергией в экстремальных условиях, даже при больших нагрузках. Особенность функционирования ГЭС аккумуляторного типа в том, что они рассчитываются на работу в насосном и генераторном режимах.

ГЭС на Земле

На территории России насчитывается свыше двухсот ГЭС. Из них 14 вырабатывают свыше 1 000 МВт электроэнергии. Эти гиганты располагаются на Енисее, Ангаре, Волге, Бурее, Каме.

Самая крупная ГЭС построена в Китае. Дамба построена на реке Янцзы и считается самой крупной электростанцией в мире. Популярная плотина Гранд-Кули, расположенная в Вашингтоне на реке Колумбия, состоит из нескольких турбин и генераторов и вырабатывает 21 млрд кВт в год. ГЭС обеспечивает электроэнергией несколько штатов: Айдахо, Колорадо, Вайоминг, Неваду и другие. В России самой крупной считается Саяно-Шушенская ГЭС на реке Енисей. В 2009 г. здесь был взрыв, из-за которого рухнула часть строения зала с турбиной. Но в 2014 г. электростанцию восстановили.