Πώς παράγεται ηλεκτρική ενέργεια σε έναν υδροηλεκτρικό σταθμό. Χαρακτηριστικά της λειτουργίας ενός υδροηλεκτρικού σταθμού. Υδραυλικοί σταθμοί

Υδροηλεκτρικός Σταθμός (HPP)- ένα σύνολο κατασκευών και εξοπλισμού μέσω των οποίων η ενέργεια της ροής του νερού μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια. Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί χτίζονται συνήθως σε ποτάμια με την κατασκευή φραγμάτων και δεξαμενών. Για την αποτελεσματική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε υδροηλεκτρικούς σταθμούς, απαιτούνται δύο βασικοί παράγοντες: η εγγυημένη παροχή νερού όλο το χρόνο και πιθανώς οι μεγάλες πλαγιές ποταμών. Το έδαφος που μοιάζει με φαράγγι είναι ευνοϊκό για υδραυλική κατασκευή.

Το υδροηλεκτρικό συγκρότημα σε επίπεδο ποτάμι περιλαμβάνει: φράγμα, κτίριο σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, υπερχειλιστές, πύλες ναυσιπλοΐας (κλειδαριές), κατασκευές ιχθυόδρομων κ.λπ.

Αρχή λειτουργίας. Η αρχή λειτουργίας ενός υδροηλεκτρικού σταθμού είναι αρκετά απλή (Εικ. Ε.1). Μια αλυσίδα υδραυλικών κατασκευών παρέχει την απαραίτητη πίεση νερού και ο εξοπλισμός ισχύος μετατρέπει την ενέργεια του νερού που κινείται υπό πίεση στη μηχανική ενέργεια της κίνησης του στροβίλου, η οποία οδηγεί τις γεννήτριες που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια.

Σχήμα Δ.1 - Διάγραμμα υδροηλεκτρικού σταθμού

Η ισχύς ενός υδροηλεκτρικού σταθμού καθορίζεται από τη ροή και την πίεση του νερού. Σε έναν υδροηλεκτρικό σταθμό, κατά κανόνα, η πίεση του νερού δημιουργείται μέσω της κατασκευής ενός φράγματος ή εκτροπής - η φυσική ροή του νερού. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τόσο ένα φράγμα όσο και μια εκτροπή χρησιμοποιούνται μαζί για να επιτευχθεί η απαιτούμενη πίεση νερού. Η υδάτινη περιοχή μπροστά από το φράγμα ονομάζεται ανάντη και κάτω από το φράγμα ονομάζεται κατάντη. Η διαφορά μεταξύ των επιπέδων της πάνω πισίνας (UWB) και της κάτω πισίνας (UNB) καθορίζει την πίεση N. Η πάνω πισίνα σχηματίζει μια δεξαμενή στην οποία συσσωρεύεται νερό, που χρησιμοποιείται όπως απαιτείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Όλος ο εξοπλισμός ενέργειας βρίσκεται απευθείας στο ίδιο το κτίριο του υδροηλεκτρικού σταθμού. Ανάλογα με τον σκοπό, έχει τη δική του συγκεκριμένη διαίρεση. Στο μηχανοστάσιο υπάρχουν υδραυλικές μονάδες που μετατρέπουν άμεσα την ενέργεια της ροής του νερού σε ηλεκτρική ενέργεια. Υπάρχει επίσης κάθε είδους πρόσθετος εξοπλισμός, συσκευές ελέγχου και παρακολούθησης για τη λειτουργία υδροηλεκτρικών σταθμών, σταθμό μετασχηματιστή, διακόπτες και πολλά άλλα.

Ταξινόμηση υδροηλεκτρικών σταθμών . Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί χωρίζονται ανάλογα με:

1) παραγόμενη ισχύς:

ισχυρό - παραγωγή από 25 MW και άνω.

μεσαίο - έως 25 MW.

μικροί υδροηλεκτρικοί σταθμοί - έως 5 MW.

2) μέγιστη χρήση της πίεσης του νερού:

υψηλής πίεσης - πάνω από 60 m.

μέσης πίεσης - από 25 m.

χαμηλή πίεση - από 3 έως 25 m.

3) η αρχή της χρήσης των φυσικών πόρωνκαι, κατά συνέπεια, η προκύπτουσα συγκέντρωση νερού:

Υδροηλεκτρικοί σταθμοί ροής και φράγματος. Αυτοί είναι οι πιο συνηθισμένοι τύποι υδροηλεκτρικών σταθμών. Η πίεση του νερού σε αυτά δημιουργείται με την εγκατάσταση ενός φράγματος που φράζει εντελώς τον ποταμό ή ανεβάζει τη στάθμη του νερού σε αυτό στο απαιτούμενο επίπεδο. Ταυτόχρονα, ορισμένες πλημμύρες της κοιλάδας του ποταμού είναι αναπόφευκτες. Τέτοιοι υδροηλεκτρικοί σταθμοί κατασκευάζονται σε πεδινούς ποταμούς υψηλής στάθμης, καθώς και σε ορεινά ποτάμια, σε μέρη όπου η κοίτη του ποταμού είναι στενότερη και πιο συμπιεσμένη.

Υδροηλεκτρικοί σταθμοί φραγμάτων. Κατασκευάζονται σε υψηλότερες πιέσεις νερού. Σε αυτή την περίπτωση, ο ποταμός είναι εντελώς αποκλεισμένος από ένα φράγμα και το ίδιο το κτίριο του υδροηλεκτρικού σταθμού βρίσκεται πίσω από το φράγμα, στο κάτω μέρος του. Το νερό, σε αυτή την περίπτωση, τροφοδοτείται στις τουρμπίνες μέσω ειδικών σηράγγων πίεσης, και όχι απευθείας, όπως σε υδροηλεκτρικούς σταθμούς ροής του ποταμού.

Υδροηλεκτρικοί σταθμοί εκτροπής. Τέτοιοι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής κατασκευάζονται σε μέρη όπου η κλίση του ποταμού είναι υψηλή. Η απαιτούμενη συγκέντρωση νερού σε υδροηλεκτρικό σταθμό αυτού του τύπου δημιουργείται μέσω εκτροπής. Το νερό απομακρύνεται από την κοίτη του ποταμού μέσω ειδικών συστημάτων αποστράγγισης. Τα τελευταία είναι ευθυγραμμισμένα και η κλίση τους είναι σημαντικά μικρότερη από τη μέση κλίση του ποταμού. Ως αποτέλεσμα, το νερό παρέχεται απευθείας στο κτίριο του υδροηλεκτρικού σταθμού. Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί εκτροπής μπορούν να είναι διαφορετικών τύπων - ελεύθερης ροής ή με εκτροπή πίεσης. Σε περίπτωση εκτροπής πίεσης, ο αγωγός νερού τοποθετείται με μεγάλη διαμήκη κλίση. Σε άλλη περίπτωση, στην αρχή της εκτροπής, δημιουργείται ένα υψηλότερο φράγμα στον ποταμό και δημιουργείται μια δεξαμενή - αυτό το σχήμα ονομάζεται επίσης μικτή εκτροπή, καθώς χρησιμοποιούνται και οι δύο μέθοδοι δημιουργίας της απαιτούμενης συγκέντρωσης νερού.

Σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής με αντλία αποθήκευσης. Τέτοιες μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με αντλία αποθήκευσης είναι ικανές να συσσωρεύουν την παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια και να την χρησιμοποιούν σε περιόδους φορτίων αιχμής. Η αρχή λειτουργίας τέτοιων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής είναι η εξής: κατά τη διάρκεια ορισμένων περιόδων (όχι φορτίου αιχμής), οι μονάδες παραγωγής ενέργειας με αντλία αποθήκευσης λειτουργούν ως αντλίες από εξωτερικές πηγές ενέργειας και αντλούν νερό σε ειδικά εξοπλισμένες επάνω δεξαμενές. Όταν προκύπτει ζήτηση, το νερό από αυτά εισέρχεται στον αγωγό πίεσης και οδηγεί τους στρόβιλους.

Τουρμπίνα. Ανάλογα με την πίεση του νερού, χρησιμοποιούνται διαφορετικοί τύποι στροβίλων σε υδροηλεκτρικούς σταθμούς. Για υψηλής πίεσης - bucket και ακτινωτές-αξονικές τουρμπίνες με μεταλλικούς σπειροειδείς θαλάμους. Σε υδροηλεκτρικούς σταθμούς μέσης πίεσης, εγκαθίστανται στρόβιλοι περιστροφικών πτερυγίων και ακτινωτών-αξονικών, σε υδροηλεκτρικούς σταθμούς χαμηλής πίεσης, στρόβιλοι με περιστροφικές λεπίδες τοποθετούνται σε θαλάμους οπλισμένου σκυροδέματος. Η αρχή λειτουργίας όλων των τύπων στροβίλων είναι παρόμοια - το νερό υπό πίεση (πίεση νερού) εισέρχεται στα πτερύγια του στροβίλου, τα οποία αρχίζουν να περιστρέφονται. Η μηχανική ενέργεια μεταφέρεται έτσι σε μια υδρογεννήτρια, η οποία παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Οι τουρμπίνες διαφέρουν σε ορισμένα τεχνικά χαρακτηριστικά, καθώς και σε θαλάμους - χάλυβα ή οπλισμένο σκυρόδεμα, και έχουν σχεδιαστεί για διαφορετικές πιέσεις νερού.

Η ισχύς που αναπτύσσεται από την υδραυλική μονάδα είναι ανάλογη της πίεσης H και της ροής νερού Q:

Οι τουρμπίνες και οι γεννήτριες μπορούν να εγκατασταθούν απευθείας μέσα ή κοντά στο φράγμα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, χρησιμοποιείται αγωγός μέσω του οποίου τροφοδοτείται νερό υπό πίεση κάτω από το επίπεδο του φράγματος ή στη μονάδα υδροληψίας ενός υδροηλεκτρικού σταθμού.

Φράγμα . Ένα φράγμα είναι μια υδραυλική κατασκευή που φράζει ένα υδάτινο ρεύμα ή μια δεξαμενή για να αυξήσει τη στάθμη του νερού. Χρησιμεύει επίσης για τη συγκέντρωση της πίεσης στη θέση της κατασκευής και τη δημιουργία μιας δεξαμενής.

Τα φράγματα μπορεί να διαφέρουν ανάλογα με το σχέδιο και χωρίζονται σε βαρύτητα, τόξο κ.λπ. Τα φράγματα βαρύτητας μοιάζουν με πέτρινα ή τσιμεντένια φράγματα. Κατασκευές αυτού του τύπου εμποδίζουν τη ροή του νερού με το βάρος τους. Τα τοξωτά εκπληρώνουν τα καθήκοντά τους χάρη σε ένα ειδικό σχέδιο. Η επιτυχής λειτουργία των φραγμάτων εξαρτάται από τρεις δείκτες: την αντίσταση των κατακόρυφων στοιχείων της κατασκευής, τη μάζα και τα χαρακτηριστικά της τοξωτής κατασκευής, η οποία στηρίζεται στα παράκτια κολοβώματα. Κατά την κατασκευή ενός φράγματος, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η επίδραση ορισμένων εξωτερικών παραγόντων. Αυτές είναι οι λεγόμενες δυνάμεις διάτμησης, η εμφάνιση των οποίων προκαλείται από την επίδραση του νερού, του ανέμου, των κρούσεων των κυμάτων και των μεταβολών της θερμοκρασίας. Η παραμέληση από τους κατασκευαστές των παραπάνω παραγόντων μπορεί να οδηγήσει στην καταστροφή του φράγματος. Επομένως, γίνονται ορισμένοι υπολογισμοί για την αποφυγή των αρνητικών επιπτώσεων των δυνάμεων διάτμησης.

Απόβλητα . Πηγές παραγωγής απορριμμάτων είναι τα κτίρια και οι κατασκευές του υδροηλεκτρικού σταθμού, οι δραστηριότητες των τμημάτων του σταθμού, καθώς και οι συναφείς δραστηριότητες που στοχεύουν στη διασφάλιση άλλων οικονομικών δραστηριοτήτων. Κατά κανόνα, οι θυγατρικές που εκτελούν εργασίες επισκευής και υποστήριξης βρίσκονται επίσης στην επικράτεια των σταθμών.

Τα κύρια απόβλητα (4-5 τάξεις κινδύνου) είναι απόβλητα (λάσπη) που παράγονται κατά τη μηχανική και βιολογική επεξεργασία λυμάτων, υφάσματα, οικοδομικά και άλλα απόβλητα, ετερογενή απόβλητα χαρτιού και χαρτονιού, γυαλί, ασφαλτικό σκυρόδεμα ή ασφαλτικό σκυρόδεμα, οπλισμένο σκυρόδεμα, όπως καθώς και σπασμένα οικοδομικά τούβλα και προϊόντα οπλισμένου σκυροδέματος, πριονίδια και υπολείμματα ξύλου, απόβλητα από προστατευτικές γρίλιες σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας κ.λπ. Ο κύριος τρόπος διαχείρισης των απορριμμάτων αυτών των κατηγοριών είναι η μεταφορά τους σε άλλους οργανισμούς για απόρριψη.

Τα απόβλητα των κατηγοριών κινδύνου 1 και 2 (λαμπτήρες υδραργύρου, λάμπες φθορισμού που περιέχουν υδράργυρο που έχουν λήξει και έχουν αντικατασταθεί με εξοικονόμηση ενέργειας) μεταφέρονται σε εξειδικευμένους οργανισμούς για απόρριψη.

Η αρχή λειτουργίας ενός υδροηλεκτρικού σταθμού είναι αρκετά απλή. Οι υδραυλικές δομές ενός υδροηλεκτρικού σταθμού παρέχουν την απαραίτητη ροή νερού στα πτερύγια ενός υδραυλικού στροβίλου, η οποία οδηγεί σε μια γεννήτρια που παράγει ηλεκτρική ενέργεια.

Εικ.1. Διάγραμμα ενός από τους τύπους υδραυλικών στροβίλων

Η απαιτούμενη πίεση νερού παράγεται από ένα φράγμα (στην περίπτωση υδροηλεκτρικού σταθμού τύπου φράγματος) ή από εκτροπή - τη φυσική ροή του νερού (εκτροπείς υδροηλεκτρικοί σταθμοί). Σε ορισμένες περιπτώσεις, για να επιτευχθεί η απαιτούμενη πίεση νερού, χρησιμοποιούνται ταυτόχρονα και φράγμα και εκτροπή:

• υδροηλεκτρικοί σταθμοί φράγματος (Εικ. 2). Αυτοί είναι οι πιο συνηθισμένοι τύποι μεγάλων υδροηλεκτρικών σταθμών στο Κιργιστάν. Η πίεση του νερού σε αυτά δημιουργείται με την εγκατάσταση ενός φράγματος που φράζει εντελώς τον ποταμό και ανεβάζει τη στάθμη του νερού σε αυτό στο απαιτούμενο ύψος. Στην περίπτωση αυτή, το ίδιο το κτίριο του υδροηλεκτρικού σταθμού βρίσκεται πίσω από το φράγμα, στο κάτω μέρος του. Το νερό, σε αυτή την περίπτωση, τροφοδοτείται στις τουρμπίνες μέσω ειδικών σηράγγων πίεσης.
• υδροηλεκτρικοί σταθμοί εκτροπής (Εικ. 3). Τέτοιοι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής κατασκευάζονται σε μέρη όπου υπάρχει κλίση ποταμού. Η απαιτούμενη ποσότητα νερού για τη δημιουργία πίεσης απομακρύνεται από την κοίτη του ποταμού μέσω ειδικών συστημάτων αποστράγγισης (κανάλια, κλαδιά, τάφροι). Η κλίση τους είναι σημαντικά μικρότερη από τη μέση κλίση του ποταμού. Ως αποτέλεσμα, το νερό, μετά από μια ορισμένη απόσταση, ανεβαίνει στο απαιτούμενο ύψος και συλλέγεται σε μια πισίνα πίεσης. Από εκεί, μέσω ενός αγωγού πίεσης, το νερό εισέρχεται στον στρόβιλο και, τελικά, καταλήγει ξανά στο ίδιο ποτάμι. Σε ορισμένες περιπτώσεις δημιουργείται φράγμα και μικρή δεξαμενή στην αρχή του καναλιού εκτροπής.

Ρύζι. 2. Υδροηλεκτρικός σταθμός τύπου φράγματος

Ρύζι. 3. Υδροηλεκτρικός σταθμός εκτροπής τύπου

Όλος ο εξοπλισμός ενέργειας βρίσκεται απευθείας στο ίδιο το κτίριο του υδροηλεκτρικού σταθμού. Ανάλογα με τον σκοπό, έχει τη δική του συγκεκριμένη διαίρεση. Οι υδρογεννήτριες βρίσκονται στο δωμάτιο του στροβίλου, μετατρέποντας απευθείας την ενέργεια του νερού σε ηλεκτρική ενέργεια. Υπάρχει επίσης ηλεκτρικός εξοπλισμός, ο οποίος περιλαμβάνει συσκευές ελέγχου και παρακολούθησης για τη λειτουργία υδροηλεκτρικών σταθμών, σταθμό μετασχηματιστή, διακόπτες και πολλά άλλα.

Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί χωρίζονται ανάλογα με την παραγόμενη ισχύ:

• ισχυρό - παραγωγή από 30 MW και άνω.
• μικροί υδροηλεκτρικοί σταθμοί - από 1 MW έως 30 MW.
• μίνι υδροηλεκτρικός σταθμός παραγωγής ενέργειας - από 100 kW έως 1 MW.
• μικρο υδροηλεκτρικός σταθμός παραγωγής ενέργειας - από 5 kW έως 100 kW.
• υδροηλεκτρικός σταθμός pico - έως 5 kW.

Η ισχύς ενός υδροηλεκτρικού σταθμού εξαρτάται από την πίεση και τη ροή του νερού, καθώς και από την απόδοση (συντελεστής απόδοσης) των στροβίλων και των γεννητριών που χρησιμοποιούνται. Λόγω του γεγονότος ότι, για φυσικούς λόγους, η ροή του νερού αλλάζει συνεχώς, ανάλογα με την εποχή, καθώς και για διάφορους άλλους λόγους, συνηθίζεται να λαμβάνεται η κυκλική ενέργεια ως έκφραση της ισχύος ενός υδροηλεκτρικού σταθμού. Για παράδειγμα, υπάρχουν ετήσιοι, μηνιαίοι, εβδομαδιαίοι ή ημερήσιοι κύκλοι λειτουργίας ενός υδροηλεκτρικού σταθμού.

Ανάλογα με τη ροή και την πίεση του νερού, χρησιμοποιούνται διαφορετικοί τύποι στροβίλων σε υδροηλεκτρικούς σταθμούς. Για υψηλής πίεσης - bucket και ακτινωτές-αξονικές τουρμπίνες με μεταλλικούς σπειροειδείς θαλάμους. Σε υδροηλεκτρικούς σταθμούς μέσης πίεσης, εγκαθίστανται στρόβιλοι με περιστροφικό πτερύγιο και ακτινωτό-αξονικό, σε υδροηλεκτρικούς σταθμούς χαμηλής πίεσης, οι τουρμπίνες με περιστροφικές λεπίδες τοποθετούνται σε θαλάμους οπλισμένου σκυροδέματος ή χάλυβα. Η αρχή λειτουργίας όλων των τύπων στροβίλων είναι η ίδια - το νερό υπό πίεση (πίεση νερού) εισέρχεται στα πτερύγια του στροβίλου, τα οποία αρχίζουν να περιστρέφονται. Η μηχανική ενέργεια μεταφέρεται έτσι στη γεννήτρια, η οποία παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Οι τουρμπίνες διαφέρουν σε ορισμένα τεχνικά χαρακτηριστικά, καθώς και σε θαλάμους - χάλυβα ή οπλισμένο σκυρόδεμα, και έχουν σχεδιαστεί για διαφορετικές πιέσεις νερού.

Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί, ανάλογα με τον σκοπό τους, μπορεί επίσης να περιλαμβάνουν πρόσθετες κατασκευές, όπως κλειδαριές, περάσματα ψαριών, κατασκευές πρόσληψης νερού που χρησιμοποιούνται για άρδευση και πολλά άλλα.

Η αξία των υδροηλεκτρικών σταθμών έγκειται στο γεγονός ότι χρησιμοποιούν ανανεώσιμους φυσικούς πόρους για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Λόγω του γεγονότος ότι δεν υπάρχει ανάγκη για πρόσθετο καύσιμο για υδροηλεκτρικούς σταθμούς, το τελικό κόστος της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας είναι σημαντικά χαμηλότερο από ό,τι όταν χρησιμοποιούνται άλλοι τύποι σταθμών ηλεκτροπαραγωγής.

Χαρακτηριστικά των υδροηλεκτρικών σταθμών (πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα)

• (+) το κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας στους υδροηλεκτρικούς σταθμούς είναι υπερδιπλάσιο από ό,τι στους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς.
• (+) οι υδροηλεκτρικοί στρόβιλοι επιτρέπουν τη λειτουργία σε όλους τους τρόπους λειτουργίας από το μηδέν έως τη μέγιστη ισχύ και σας επιτρέπουν να αλλάζετε γρήγορα την ισχύ εάν είναι απαραίτητο, ενεργώντας ως ρυθμιστής της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
• (+) η ροή του ποταμού είναι μια ανανεώσιμη πηγή ενέργειας
• (+) σημαντικά μικρότερο αντίκτυπο στον αέρα και τους παγετώνες από άλλους τύπους σταθμών παραγωγής ενέργειας.
• (-) οι συχνά αποδοτικοί υδροηλεκτρικοί σταθμοί είναι πιο απομακρυσμένοι από τους καταναλωτές και απαιτούν την κατασκευή ακριβών γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας (PTL).
• (-) Οι δεξαμενές καταλαμβάνουν συχνά μεγάλες εκτάσεις.
• (-) Τα φράγματα συχνά αλλάζουν τη φύση της αλιείας, καθώς εμποδίζουν τον δρόμο προς τις περιοχές ωοτοκίας για τα μεταναστευτικά ψάρια, αλλά συχνά ευνοούν την αύξηση των ιχθυαποθεμάτων στην ίδια τη δεξαμενή και την εφαρμογή της ιχθυοκαλλιέργειας.

Οι άνθρωποι έχουν μάθει από καιρό να χρησιμοποιούν την ενέργεια του νερού για να περιστρέφουν τις πτερωτές των μύλων, των εργαλειομηχανών και των πριονιστηρίων. Αλλά σταδιακά το μερίδιο της υδροηλεκτρικής ενέργειας στη συνολική ποσότητα ενέργειας που χρησιμοποιήθηκε από τον άνθρωπο μειώθηκε. Αυτό οφείλεται στην περιορισμένη ικανότητα μεταφοράς ενέργειας του νερού σε μεγάλες αποστάσεις. Με την εμφάνιση του ηλεκτρικού στροβίλου που κινείται από νερό, η υδροηλεκτρική ενέργεια έχει νέες προοπτικές.

Ένας υδροηλεκτρικός σταθμός είναι ένα συγκρότημα από διάφορες δομές και εξοπλισμό, η χρήση των οποίων καθιστά δυνατή τη μετατροπή της ενέργειας του νερού σε ηλεκτρική ενέργεια. Οι υδραυλικές κατασκευές παρέχουν την απαραίτητη συγκέντρωση ροής νερού και περαιτέρω διεργασίες πραγματοποιούνται με τη χρήση κατάλληλου εξοπλισμού.

Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί χτίζονται πάνω σε ποτάμια με την κατασκευή φραγμάτων και δεξαμενών. Η επιλογή της τοποθεσίας έχει μεγάλη σημασία για την αποτελεσματικότητα του σταθμού. Δύο παράγοντες είναι απαραίτητοι: η εγγυημένη παροχή νερού όλο το χρόνο και η μεγαλύτερη δυνατή κλίση του ποταμού. Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί χωρίζονται σε φράγμα (η απαιτούμενη στάθμη του ποταμού εξασφαλίζεται μέσω της κατασκευής φράγματος) και εκτροπή (το νερό εκτρέπεται από την κοίτη του ποταμού σε μέρος με μεγάλη διαφορά στάθμης).

Η θέση των δομών του σταθμού μπορεί επίσης να διαφέρει. Για παράδειγμα, ένα κτίριο σταθμού μπορεί να είναι μέρος μιας δομής υπό πίεση νερού (οι λεγόμενοι σταθμοί ροής του ποταμού) ή να βρίσκεται πίσω από ένα φράγμα (σταθμοί στην πλευρά του φράγματος).

Ορισμός υδροηλεκτρικού σταθμού

Ο υδροηλεκτρικός σταθμός παραγωγής ενέργειας (HPP) είναι ένας σταθμός παραγωγής ενέργειας που χρησιμοποιεί την ενέργεια της ροής του νερού ως πηγή ενέργειας. Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί χτίζονται συνήθως σε ποτάμια με την κατασκευή φραγμάτων και δεξαμενών.

Για την αποτελεσματική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε έναν υδροηλεκτρικό σταθμό, απαιτούνται δύο βασικοί παράγοντες: η εγγυημένη παροχή νερού όλο το χρόνο και πιθανώς οι μεγάλες πλαγιές του ποταμού· οι τύποι εδάφους που μοιάζουν με φαράγγι είναι ευνοϊκοί για υδραυλική κατασκευή.

τεχνολογίες

Η λειτουργία των υδροηλεκτρικών σταθμών βασίζεται στη χρήση της κινητικής ενέργειας του νερού που πέφτει. Ένας στρόβιλος και μια γεννήτρια χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή αυτής της ενέργειας. Πρώτα, αυτές οι συσκευές παράγουν μηχανική ενέργεια και μετά ηλεκτρική ενέργεια. Οι τουρμπίνες και οι γεννήτριες μπορούν να εγκατασταθούν απευθείας μέσα ή κοντά στο φράγμα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, χρησιμοποιείται αγωγός μέσω του οποίου τροφοδοτείται νερό υπό πίεση κάτω από το επίπεδο του φράγματος ή στη μονάδα υδροληψίας ενός υδροηλεκτρικού σταθμού.

Οι δείκτες της ισχύος των υδροηλεκτρικών σταθμών είναι δύο μεταβλητές: η ροή του νερού, η οποία μετράται σε κυβικά μέτρα και η υδροστατική κεφαλή. Ο τελευταίος δείκτης είναι η διαφορά ύψους μεταξύ των σημείων έναρξης και λήξης της πτώσης του νερού. Ο σχεδιασμός της εγκατάστασης μπορεί να βασίζεται σε έναν ή και στους δύο από αυτούς τους δείκτες.

Οι σύγχρονες τεχνολογίες για την παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας καθιστούν δυνατή την επίτευξη αρκετά υψηλής απόδοσης. Μερικές φορές είναι διπλάσιο από αυτό των συμβατικών θερμοηλεκτρικών σταθμών. Με πολλούς τρόπους, αυτή η απόδοση εξασφαλίζεται από τα χαρακτηριστικά του εξοπλισμού των υδροηλεκτρικών σταθμών. Είναι πολύ αξιόπιστο και εύκολο στη χρήση.

Επιπλέον, όλος ο εξοπλισμός που χρησιμοποιείται έχει ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα. Έχει μεγάλη διάρκεια ζωής, η οποία οφείλεται στην έλλειψη θερμότητας κατά τη διαδικασία κατασκευής. Και πράγματι, δεν χρειάζεται να αλλάζετε συχνά εξοπλισμό· οι βλάβες είναι εξαιρετικά σπάνιες. Η ελάχιστη διάρκεια ζωής των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής είναι περίπου πενήντα χρόνια. Και στις τεράστιες εκτάσεις της πρώην Σοβιετικής Ένωσης, λειτουργούν με επιτυχία σταθμοί που κατασκευάστηκαν στη δεκαετία του '20 ή του '30 του περασμένου αιώνα. Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί ελέγχονται μέσω ενός κεντρικού κόμβου και ως αποτέλεσμα, στις περισσότερες περιπτώσεις, έχουν μικρό προσωπικό.

Σχέδιο:

Εισαγωγή

• 1 Χαρακτηριστικά
• 2 Αρχή λειτουργίας
• 3 Η υδροηλεκτρική ενέργεια στον κόσμο
  • 3.1 Οι μεγαλύτεροι υδροηλεκτρικοί σταθμοί στον κόσμο
• 4 Υδροηλεκτρικοί σταθμοί της Ρωσίας
  • 4.1 Οι μεγαλύτεροι υδροηλεκτρικοί σταθμοί στη Ρωσία
  • 4.2 Άλλοι υδροηλεκτρικοί σταθμοί στη Ρωσία
  • 4.3 Ιστορικό για την ανάπτυξη της υδραυλικής μηχανικής στη Ρωσία
• 5 Οφέλη
• 6 Μειονεκτήματα
• 7 Μεγάλα ατυχήματα και περιστατικά
Σημειώσεις

Εισαγωγή

Ένας από τους μεγαλύτερους ρωσικούς υδροηλεκτρικούς σταθμούς από άποψη παραγωγής είναι η Bratskaya.

Το φράγμα Serron Grande στο Ελ Σαλβαδόρ, κοίλο για να αυξήσει την αντοχή του σώματος του φράγματος

Υδροηλεκτρικός Σταθμός (HPP)- μια μονάδα παραγωγής ενέργειας που χρησιμοποιεί την ενέργεια της ροής του νερού ως πηγή ενέργειας. Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί χτίζονται συνήθως σε ποτάμια με την κατασκευή φραγμάτων και δεξαμενών.

Για την αποτελεσματική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε έναν υδροηλεκτρικό σταθμό, απαιτούνται δύο βασικοί παράγοντες: η εγγυημένη παροχή νερού όλο το χρόνο και πιθανώς οι μεγάλες πλαγιές του ποταμού· οι τύποι εδάφους που μοιάζουν με φαράγγι είναι ευνοϊκοί για υδραυλική κατασκευή.

1. Χαρακτηριστικά

• Το κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας στους ρωσικούς υδροηλεκτρικούς σταθμούς είναι δύο φορές χαμηλότερο από ό,τι στους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς.
• Οι υδροηλεκτρικοί στρόβιλοι επιτρέπουν τη λειτουργία σε όλους τους τρόπους λειτουργίας από το μηδέν έως τη μέγιστη ισχύ και σας επιτρέπουν να αλλάζετε γρήγορα την ισχύ εάν είναι απαραίτητο, ενεργώντας ως ρυθμιστής της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
• Η ροή του ποταμού είναι μια ανανεώσιμη πηγή ενέργειας.
• Ο υδροηλεκτρικός σταθμός δεν έχει επιβλαβείς επιπτώσεις στο περιβάλλον.
• Η κατασκευή υδροηλεκτρικών σταθμών είναι συνήθως μεγαλύτερης έντασης κεφαλαίου από τους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς.
• Συχνά οι αποδοτικοί υδροηλεκτρικοί σταθμοί είναι πιο απομακρυσμένοι από τους καταναλωτές παρά οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί.
• Οι δεξαμενές καταλαμβάνουν συχνά μεγάλες εκτάσεις, αλλά από το 1963 περίπου, άρχισαν να χρησιμοποιούνται προστατευτικές κατασκευές (υδροηλεκτρικός σταθμός Κιέβου), ο οποίος περιόρισε την περιοχή της δεξαμενής και, ως εκ τούτου, περιόρισε την περιοχή της πλημμυρισμένης επιφάνειας ( χωράφια, λιβάδια, χωριά).
• Τα φράγματα συχνά αλλάζουν τη φύση της αλιείας επειδή εμποδίζουν τη διέλευση των αποδημητικών ψαριών στις περιοχές αναπαραγωγής, αλλά συχνά συμβάλλουν στην αύξηση των ιχθυαποθεμάτων στην ίδια τη δεξαμενή και στην εφαρμογή της ιχθυοκαλλιέργειας.
• Οι δεξαμενές υδροηλεκτρικής ενέργειας, αφενός, βελτιώνουν τη ναυσιπλοΐα, αλλά από την άλλη, απαιτούν τη χρήση κλειδαριών για τη μεταφορά πλοίων από τη μια πισίνα στην άλλη.
• Οι δεξαμενές κάνουν το κλίμα πιο εύκρατο.

2. Αρχή λειτουργίας

Διάγραμμα υδροηλεκτρικού φράγματος

Η αρχή λειτουργίας ενός υδροηλεκτρικού σταθμού είναι αρκετά απλή. Μια αλυσίδα υδραυλικών κατασκευών παρέχει την απαραίτητη πίεση του νερού που ρέει στα πτερύγια ενός υδραυλικού στροβίλου, η οποία οδηγεί τις γεννήτριες που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια.

Η απαιτούμενη πίεση νερού σχηματίζεται μέσω της κατασκευής ενός φράγματος, και ως αποτέλεσμα της συγκέντρωσης του ποταμού σε ένα συγκεκριμένο μέρος, ή με εκτροπή - τη φυσική ροή του νερού. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τόσο ένα φράγμα όσο και μια εκτροπή χρησιμοποιούνται μαζί για να επιτευχθεί η απαιτούμενη πίεση νερού.

Όλος ο εξοπλισμός ενέργειας βρίσκεται απευθείας στο ίδιο το κτίριο του υδροηλεκτρικού σταθμού. Ανάλογα με τον σκοπό, έχει τη δική του συγκεκριμένη διαίρεση. Στο μηχανοστάσιο υπάρχουν υδραυλικές μονάδες που μετατρέπουν άμεσα την ενέργεια της ροής του νερού σε ηλεκτρική ενέργεια. Υπάρχει επίσης κάθε είδους πρόσθετος εξοπλισμός, συσκευές ελέγχου και παρακολούθησης για τη λειτουργία υδροηλεκτρικών σταθμών, σταθμό μετασχηματιστή, διακόπτες και πολλά άλλα.

Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί χωρίζονται ανάλογα με παραγόμενη ισχύς:

• ισχυρό - παραγωγή από 25 MW και άνω.
• μεσαίο - έως 25 MW.
• μικροί υδροηλεκτρικοί σταθμοί - έως 5 MW.

Η ισχύς ενός υδροηλεκτρικού σταθμού εξαρτάται από την πίεση και τη ροή του νερού, καθώς και από την απόδοση των στροβίλων και των γεννητριών που χρησιμοποιούνται. Λόγω του γεγονότος ότι, σύμφωνα με τους φυσικούς νόμους, η στάθμη του νερού αλλάζει συνεχώς, ανάλογα με την εποχή, καθώς και για διάφορους άλλους λόγους, συνηθίζεται να λαμβάνεται η κυκλική ενέργεια ως έκφραση της ισχύος ενός υδροηλεκτρικού σταθμού . Για παράδειγμα, υπάρχουν ετήσιοι, μηνιαίοι, εβδομαδιαίοι ή ημερήσιοι κύκλοι λειτουργίας ενός υδροηλεκτρικού σταθμού.

Ένας μικρός υδροηλεκτρικός σταθμός παραγωγής ενέργειας τυπικός για τις ορεινές περιοχές της Κίνας (υδροηλεκτρικός σταθμός Houzibao, κομητεία Xingshan, περιοχή Yichang, επαρχία Hubei). Το νερό έρχεται από το βουνό μέσω ενός μαύρου αγωγού

Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί χωρίζονται επίσης ανάλογα με τη μέγιστη χρήση πίεση νερού:

• υψηλής πίεσης - πάνω από 60 m.
• μέσης πίεσης - από 25 m.
• χαμηλή πίεση - από 3 έως 25 m.

Ανάλογα με την πίεση του νερού, χρησιμοποιούνται διαφορετικοί τύποι στροβίλων σε υδροηλεκτρικούς σταθμούς. Για υψηλής πίεσης - bucket και ακτινωτές-αξονικές τουρμπίνες με μεταλλικούς σπειροειδείς θαλάμους. Σε υδροηλεκτρικούς σταθμούς μέσης πίεσης, εγκαθίστανται στρόβιλοι περιστροφικών πτερυγίων και ακτινωτών-αξονικών, σε υδροηλεκτρικούς σταθμούς χαμηλής πίεσης, στρόβιλοι με περιστροφικές λεπίδες τοποθετούνται σε θαλάμους οπλισμένου σκυροδέματος. Η αρχή λειτουργίας όλων των τύπων στροβίλων είναι παρόμοια - το νερό υπό πίεση (πίεση νερού) εισέρχεται στα πτερύγια του στροβίλου, τα οποία αρχίζουν να περιστρέφονται. Η μηχανική ενέργεια μεταφέρεται έτσι σε μια υδρογεννήτρια, η οποία παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Οι τουρμπίνες διαφέρουν σε ορισμένα τεχνικά χαρακτηριστικά, καθώς και σε θαλάμους - χάλυβα ή οπλισμένο σκυρόδεμα, και έχουν σχεδιαστεί για διαφορετικές πιέσεις νερού.

Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί χωρίζονται επίσης ανάλογα με αρχήχρήση των φυσικών πόρων και, κατά συνέπεια, η προκύπτουσα συγκέντρωση νερού. Εδώ διακρίνονται οι ακόλουθοι υδροηλεκτρικοί σταθμοί:

• υδροηλεκτρικοί σταθμοί ροής ποταμού και φράγματος. Αυτοί είναι οι πιο συνηθισμένοι τύποι υδροηλεκτρικών σταθμών. Η πίεση του νερού σε αυτά δημιουργείται με την εγκατάσταση ενός φράγματος που φράζει εντελώς τον ποταμό ή ανεβάζει τη στάθμη του νερού σε αυτό στο απαιτούμενο επίπεδο. Τέτοιοι υδροηλεκτρικοί σταθμοί κατασκευάζονται σε πεδινούς ποταμούς υψηλής στάθμης, καθώς και σε ορεινά ποτάμια, σε μέρη όπου η κοίτη του ποταμού είναι στενότερη και πιο συμπιεσμένη.
• υδροηλεκτρικοί σταθμοί φράγματος. Κατασκευάζονται σε υψηλότερες πιέσεις νερού. Σε αυτή την περίπτωση, ο ποταμός είναι εντελώς αποκλεισμένος από ένα φράγμα και το ίδιο το κτίριο του υδροηλεκτρικού σταθμού βρίσκεται πίσω από το φράγμα, στο κάτω μέρος του. Το νερό, σε αυτή την περίπτωση, τροφοδοτείται στις τουρμπίνες μέσω ειδικών σηράγγων πίεσης, και όχι απευθείας, όπως σε υδροηλεκτρικούς σταθμούς ροής του ποταμού.
• υδροηλεκτρικούς σταθμούς εκτροπής. Τέτοιοι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής κατασκευάζονται σε μέρη όπου η κλίση του ποταμού είναι υψηλή. Η απαιτούμενη συγκέντρωση νερού σε υδροηλεκτρικό σταθμό αυτού του τύπου δημιουργείται μέσω εκτροπής. Το νερό απομακρύνεται από την κοίτη του ποταμού μέσω ειδικών συστημάτων αποστράγγισης. Τα τελευταία είναι ευθυγραμμισμένα και η κλίση τους είναι σημαντικά μικρότερη από τη μέση κλίση του ποταμού. Ως αποτέλεσμα, το νερό παρέχεται απευθείας στο κτίριο του υδροηλεκτρικού σταθμού. Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί εκτροπής μπορούν να είναι διαφορετικών τύπων - ελεύθερης ροής ή με εκτροπή πίεσης. Σε περίπτωση εκτροπής πίεσης, ο αγωγός νερού τοποθετείται με μεγάλη διαμήκη κλίση. Σε άλλη περίπτωση, στην αρχή της εκτροπής, δημιουργείται ένα υψηλότερο φράγμα στον ποταμό και δημιουργείται μια δεξαμενή - αυτό το σχήμα ονομάζεται επίσης μικτή εκτροπή, καθώς χρησιμοποιούνται και οι δύο μέθοδοι δημιουργίας της απαιτούμενης συγκέντρωσης νερού.
• αντλιοστάσια αποθήκευσης ηλεκτροπαραγωγής. Τέτοιες μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με αντλία αποθήκευσης είναι ικανές να συσσωρεύουν την παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια και να την χρησιμοποιούν σε περιόδους φορτίων αιχμής. Η αρχή λειτουργίας τέτοιων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής είναι η εξής: κατά τη διάρκεια ορισμένων περιόδων (όχι φορτίου αιχμής), οι μονάδες παραγωγής ενέργειας με αντλία αποθήκευσης λειτουργούν ως αντλίες από εξωτερικές πηγές ενέργειας και αντλούν νερό σε ειδικά εξοπλισμένες επάνω δεξαμενές. Όταν προκύπτει ζήτηση, το νερό από αυτά εισέρχεται στον αγωγό πίεσης και οδηγεί τους στρόβιλους.

Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί, ανάλογα με τον σκοπό τους, μπορεί επίσης να περιλαμβάνουν πρόσθετες κατασκευές, όπως κλειδαριές ή ανελκυστήρες πλοίων που διευκολύνουν την πλοήγηση μέσω δεξαμενής, διόδους ψαριών, κατασκευές πρόσληψης νερού που χρησιμοποιούνται για άρδευση και πολλά άλλα.

Η αξία ενός υδροηλεκτρικού σταθμού είναι ότι χρησιμοποιεί ανανεώσιμους φυσικούς πόρους για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Λόγω του γεγονότος ότι δεν υπάρχει ανάγκη για πρόσθετο καύσιμο για υδροηλεκτρικούς σταθμούς, το τελικό κόστος της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας είναι σημαντικά χαμηλότερο από ό,τι όταν χρησιμοποιούνται άλλοι τύποι σταθμών ηλεκτροπαραγωγής.

3. Η υδροηλεκτρική ενέργεια στον κόσμο

Από το 2006, η υδροηλεκτρική ενέργεια παρέχει την παραγωγή έως και 88% της ανανεώσιμης ενέργειας και έως και 20% της συνολικής ηλεκτρικής ενέργειας στον κόσμο, η εγκατεστημένη υδροηλεκτρική ισχύς φτάνει τα 777 GW.

Η Ισλανδία είναι ο απόλυτος ηγέτης στην κατά κεφαλήν παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας. Εκτός αυτού, το ποσοστό αυτό είναι υψηλότερο στη Νορβηγία (το μερίδιο των υδροηλεκτρικών σταθμών στη συνολική παραγωγή είναι 98%), στον Καναδά και στη Σουηδία. Στην Παραγουάη, το 100% της παραγόμενης ενέργειας προέρχεται από υδροηλεκτρικούς σταθμούς.

Η πιο ενεργή υδραυλική κατασκευή στις αρχές της δεκαετίας του 2000 έγινε από την Κίνα, για την οποία η υδροηλεκτρική ενέργεια είναι η κύρια πιθανή πηγή ενέργειας. Αυτή η χώρα φιλοξενεί έως και τους μισούς μικρούς υδροηλεκτρικούς σταθμούς στον κόσμο, καθώς και τον μεγαλύτερο υδροηλεκτρικό σταθμό στον κόσμο, τα Τρία Φαράγγια στον ποταμό Yangtze, και τον μεγαλύτερο καταρράκτη υδροηλεκτρικών σταθμών υπό κατασκευή. Ένας ακόμη μεγαλύτερος υδροηλεκτρικός σταθμός, ο Grand Inga, χωρητικότητας 39 GW, σχεδιάζεται να κατασκευαστεί από μια διεθνή κοινοπραξία στον ποταμό Κονγκό στη Λαϊκή Δημοκρατία του Κονγκό (πρώην Ζαΐρ).

Από το 2008, οι μεγαλύτεροι παραγωγοί υδροηλεκτρικής ενέργειας (συμπεριλαμβανομένης της επεξεργασίας σε σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με αντλία αποθήκευσης) σε απόλυτες τιμές είναι οι ακόλουθες χώρες:

3.1. Οι μεγαλύτεροι υδροηλεκτρικοί σταθμοί στον κόσμο

4. Υδροηλεκτρικοί σταθμοί της Ρωσίας

Από το 2009, η Ρωσία διαθέτει 15 υδροηλεκτρικούς σταθμούς ισχύος άνω των 1000 MW (λειτουργούν, υπό κατασκευή ή σε παγωμένη κατασκευή) και περισσότερους από εκατό υδροηλεκτρικούς σταθμούς μικρότερης ισχύος.

4.1. Οι μεγαλύτεροι υδροηλεκτρικοί σταθμοί στη Ρωσία

Σημειώσεις:

1. 1 2 Αποκαταστάθηκε μετά το ατύχημα (2009), η τιμή πριν από το ατύχημα αναγράφεται σε αγκύλες.
2. Αντικείμενα υπό κατασκευή.
3. 1 2 3 4 Χωρητικότητα και παραγωγή σε επίπεδο σχεδιασμού της δεξαμενής. Επί του παρόντος, η πραγματική ισχύς και η έξοδος είναι σημαντικά χαμηλότερες, όπως φαίνεται σε παρένθεση.

4.2. Άλλοι υδροηλεκτρικοί σταθμοί στη Ρωσία

4.3. Ιστορικό για την ανάπτυξη της υδραυλικής μηχανικής στη Ρωσία

Το πρώτο στάδιο κατασκευής υδροηλεκτρικού σταθμού:

Κατά τη σοβιετική περίοδο ενεργειακής ανάπτυξης, δόθηκε έμφαση στον ειδικό ρόλο του ενιαίου εθνικού οικονομικού σχεδίου για την ηλεκτροδότηση της χώρας - GOELRO, το οποίο εγκρίθηκε στις 22 Δεκεμβρίου 1920. Αυτή η ημέρα κηρύχθηκε επαγγελματική αργία στην ΕΣΣΔ - Ημέρα του Ηλεκτρομηχανικού. Το κεφάλαιο του σχεδίου αφιερωμένο στην υδροηλεκτρική ενέργεια ονομάστηκε «Ηλεκτρισμός και Ενέργεια του Νερού». Ανέφερε ότι οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί μπορεί να είναι οικονομικά κερδοφόροι, κυρίως στην περίπτωση πολύπλοκης χρήσης: για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, τη βελτίωση των συνθηκών ναυσιπλοΐας ή την αποκατάσταση γης. Υποτίθεται ότι μέσα σε 10-15 χρόνια θα ήταν δυνατή η κατασκευή υδροηλεκτρικού σταθμού στη χώρα συνολικής ισχύος 21.254 χιλιάδων ίππων (περίπου 15 εκατομμύρια kW), συμπεριλαμβανομένου του ευρωπαϊκού τμήματος της Ρωσίας - με χωρητικότητα 7.394 , στο Τουρκεστάν - 3.020, στη Σιβηρία - 10.840 χιλιάδες ίπποι Για τα επόμενα 10 χρόνια, σχεδιάστηκε να κατασκευαστεί ένας υδροηλεκτρικός σταθμός ισχύος 950 χιλιάδων kW, αλλά στη συνέχεια σχεδιάστηκε να κατασκευαστούν δέκα υδροηλεκτρικοί σταθμοί συνολικής ισχύος λειτουργίας των πρώτων σταδίων 535 χιλιάδων kW.

Αν και ήδη ένα χρόνο πριν, το 1919, το Συμβούλιο Εργασίας και Άμυνας αναγνώρισε την κατασκευή των υδροηλεκτρικών σταθμών Volkhov και Svir ως αντικείμενα αμυντικής σημασίας. Την ίδια χρονιά ξεκίνησαν οι προετοιμασίες για την κατασκευή του υδροηλεκτρικού σταθμού Volkhov, του πρώτου από τους υδροηλεκτρικούς σταθμούς που κατασκευάστηκαν σύμφωνα με το σχέδιο GOELRO.

Ωστόσο, ακόμη και πριν από την έναρξη της κατασκευής του υδροηλεκτρικού σταθμού Volkhov, η Ρωσία είχε αρκετή εμπειρία στη βιομηχανική υδραυλική κατασκευή, κυρίως μέσω ιδιωτικών εταιρειών και παραχωρήσεων. Οι πληροφορίες σχετικά με αυτούς τους υδροηλεκτρικούς σταθμούς που κατασκευάστηκαν στη Ρωσία την τελευταία δεκαετία του 19ου αιώνα και τα πρώτα 20 χρόνια του εικοστού αιώνα είναι αρκετά κατακερματισμένες, αντιφατικές και απαιτούν ιδιαίτερη ιστορική έρευνα.

Θεωρείται το πιο αξιόπιστο ότι ο πρώτος υδροηλεκτρικός σταθμός στη Ρωσία ήταν ο υδροηλεκτρικός σταθμός Berezovskaya (Zyryanovskaya), που κατασκευάστηκε στο Rudny Altai στον ποταμό Berezovka (παραπόταμος του ποταμού Bukhtarma) το 1892. Ήταν τεσσάρων στροβίλων συνολικής ισχύος 200 kW και προοριζόταν να παρέχει ηλεκτρική ενέργεια για την αποστράγγιση του ορυχείου από το ορυχείο Zyryanovsky.

Ο υδροηλεκτρικός σταθμός Nygri, ο οποίος εμφανίστηκε στην επαρχία Irkutsk στον ποταμό Nygri (παραπόταμος του ποταμού Vacha) το 1896, ισχυρίζεται επίσης ότι είναι ο πρώτος. Ο εξοπλισμός ισχύος του σταθμού αποτελούνταν από δύο τουρμπίνες με κοινό οριζόντιο άξονα, οι οποίοι περιστρέφονταν τρεις δυναμό με ισχύ 100 kW έκαστος. Η κύρια τάση μετασχηματίστηκε από τέσσερις τριφασικούς μετασχηματιστές ρεύματος έως 10 kV και μεταδόθηκε μέσω δύο γραμμών υψηλής τάσης σε γειτονικά ορυχεία. Αυτές ήταν οι πρώτες γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας υψηλής τάσης στη Ρωσία. Η μία γραμμή (μήκους 9 χλμ.) στρώθηκε μέσω των λιμνών προς το ορυχείο Negadanny, η άλλη (14 χλμ.) - μέχρι την κοιλάδα Nygri μέχρι το στόμιο της πηγής Sukhoi Log, όπου λειτουργούσε το ορυχείο Ivanovsky εκείνα τα χρόνια. Στα ορυχεία, η τάση μετατράπηκε σε 220 V. Χάρη στην ηλεκτρική ενέργεια από τον υδροηλεκτρικό σταθμό Nygrinskaya, εγκαταστάθηκαν ηλεκτρικοί ανελκυστήρες στα ορυχεία. Επιπλέον, ηλεκτροδοτήθηκε ο σιδηρόδρομος του ορυχείου, ο οποίος χρησίμευε για την απομάκρυνση των απορριμμάτων βράχου, ο οποίος έγινε ο πρώτος ηλεκτροδοτημένος σιδηρόδρομος στη Ρωσία.

5. Οφέλη

• χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.
• πολύ φθηνό ρεύμα.
• η εργασία δεν συνοδεύεται από επιβλαβείς εκπομπές στην ατμόσφαιρα.
• γρήγορη πρόσβαση (σε σχέση με το CHP/CHP) στη λειτουργία εξόδου ισχύος μετά την ενεργοποίηση του σταθμού.

6. Μειονεκτήματα

• πλημμύρες καλλιεργήσιμης γης.
• η κατασκευή πραγματοποιείται όπου υπάρχουν μεγάλα αποθέματα υδάτινης ενέργειας.
• στα ορεινά ποτάμια είναι επικίνδυνα λόγω της υψηλής σεισμικότητας των περιοχών.

7. Μεγάλα ατυχήματα και περιστατικά

• Το μεγαλύτερο ατύχημα στην ιστορία των υδροηλεκτρικών σταθμών ήταν η αποτυχία του φράγματος της κινεζικής δεξαμενής Banqiao το 1975. Ο αριθμός των νεκρών ήταν περισσότεροι από 170.000 άνθρωποι, 11 εκατομμύρια τραυματίστηκαν.
• 17 Μαΐου 1943 - Βρετανικά στρατεύματα ανατίναξαν φράγματα στους ποταμούς Möhne (δεξαμενή Mönesee) και Eder (δεξαμενή Edersee) κατά τη διάρκεια της επιχείρησης Chastise, με αποτέλεσμα τον θάνατο 1.268 ανθρώπων, συμπεριλαμβανομένων περίπου 700 Σοβιετικών αιχμαλώτων πολέμου.
• 9 Οκτωβρίου 1963 - ένα από τα μεγαλύτερα υδραυλικά ατυχήματα στο φράγμα Vajont στη βόρεια Ιταλία.
• Τη νύχτα της 11ης Φεβρουαρίου 2005, στην επαρχία Μπαλουχιστάν στο νοτιοδυτικό Πακιστάν, ένα υδροηλεκτρικό φράγμα μήκους 150 μέτρων κοντά στην πόλη Πάσνι έσκασε λόγω έντονων βροχοπτώσεων. Ως αποτέλεσμα, πολλά χωριά πλημμύρισαν και περισσότεροι από 135 άνθρωποι έχασαν τη ζωή τους.
• Στις 5 Οκτωβρίου 2007, στον ποταμό Chu στη βιετναμέζικη επαρχία Thanh Hoa, μετά από απότομη άνοδο της στάθμης του νερού, έσκασε το φράγμα του υπό κατασκευή υδροηλεκτρικού σταθμού Kyadat. Περίπου 5 χιλιάδες σπίτια βρίσκονταν στην πλημμυρική ζώνη, 35 άνθρωποι έχασαν τη ζωή τους.
• 17 Αυγούστου 2009 - ένα μεγάλο ατύχημα στο HPP Sayano-Shushenskaya (το Sayano-Shushenskaya HPP είναι το πιο ισχυρό εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας στη Ρωσία). Από το δυστύχημα έχασαν τη ζωή τους 75 άνθρωποι και προκλήθηκαν σοβαρές ζημιές στον εξοπλισμό και τους χώρους του σταθμού.

Σημειώσεις

1. Συνέντευξη με τον καθηγητή Dmitry Selyutin. 22/08/2009, «NEWS» - www.youtube.com/watch?v=y6Vw0wTt1Iw
2. Υδροηλεκτρικός Σταθμός (HPP)
3. T.M. L"état paufine l"ouverture des barrage à la concurrence - www.lesechos.fr/info/energie/020239999544.htm // Les échos. - Παρίσι: 27/11/2009. - Αρ. 20561. - Σελ. 21.
4. «Βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας. Οι οικοδόμοι της Ρωσίας. ΧΧ αιώνα." Μ.: Master, 2003. Σελ.193. ISBN 5-9207-0002-5
5. Βασισμένο σε υλικά από την Επιτροπή GOELRO
6. Berezovskaya HPP - syrjanowsk.narod.ru/html/beresowskajages.html
7. Βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας της περιοχής Ιρκούτσκ. Εφημερίδα "Science in Siberia" No. 3-4 (2139-2140) 23 Ιανουαρίου 1998 - www-sbras.nsc.ru/HBC/hbc.phtml?26 170 1
8. Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί ως όπλο - Τεχνολογίες: Hi-Tech / infox.ru - www.infox.ru/hi-tech/tech/2009/08/21/Krupnyeyshiye_GES.phtml

Τι είναι ένας υδροηλεκτρικός σταθμός;

Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί είναι πολύ αποδοτικές πηγές ενέργειας. Χρησιμοποιούν ανανεώσιμες πηγές ενέργειας - τη μηχανική ενέργεια του νερού που πέφτει. Το απαραίτητο εφεδρικό νερό για αυτό δημιουργείται από φράγματα που δημιουργούνται σε ποτάμια και κανάλια. Οι υδραυλικές εγκαταστάσεις καθιστούν δυνατή τη μείωση της μεταφοράς και την εξοικονόμηση ορυκτών καυσίμων (περίπου 0,4 τόνοι άνθρακα καταναλώνονται ανά 1 kWh). Είναι αρκετά εύκολο να λειτουργήσουν και έχουν πολύ υψηλή απόδοση (πάνω από 80%). Το κόστος αυτού του τύπου εγκατάστασης είναι 5-6 φορές χαμηλότερο από τα θερμοηλεκτρικά εργοστάσια και απαιτούν πολύ λιγότερο προσωπικό συντήρησης.

Οι υδραυλικές εγκαταστάσεις αντιπροσωπεύονται από υδροηλεκτρικούς σταθμούς (HPP), σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με αντλία αποθήκευσης (PSP) και παλιρροιακούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής (TPP). Η τοποθέτησή τους εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις φυσικές συνθήκες, για παράδειγμα, τη φύση και το καθεστώς του ποταμού. Στις ορεινές περιοχές κατασκευάζονται συνήθως υδροηλεκτρικοί σταθμοί υψηλής πίεσης· σε πεδινούς ποταμούς χρησιμοποιούνται εγκαταστάσεις με χαμηλότερη πίεση αλλά υψηλότερη ροή νερού. Η υδραυλική κατασκευή σε πεδιάδες είναι πιο δύσκολη λόγω της επικράτησης μαλακών θεμελίων κάτω από φράγματα και της ανάγκης να υπάρχουν μεγάλες δεξαμενές για τη ρύθμιση της ροής. Η κατασκευή υδροηλεκτρικών σταθμών στις πεδιάδες προκαλεί πλημμύρες παρακείμενων περιοχών, γεγονός που προκαλεί σημαντικές υλικές ζημιές.

Ένας υδροηλεκτρικός σταθμός αποτελείται από μια διαδοχική αλυσίδα υδραυλικών κατασκευών που παρέχουν την απαραίτητη συγκέντρωση της ροής του νερού και τη δημιουργία πίεσης και ενεργειακό εξοπλισμό που μετατρέπει την ενέργεια του νερού που κινείται υπό πίεση σε μηχανική περιστροφική ενέργεια, η οποία με τη σειρά της μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια.

Η πίεση ενός υδροηλεκτρικού σταθμού δημιουργείται από τη συγκέντρωση της πτώσης του ποταμού στην τοποθεσία που χρησιμοποιείται από ένα φράγμα, ή εκτροπή, ή ένα φράγμα και εκτροπή μαζί. Ο κύριος εξοπλισμός ισχύος ενός υδροηλεκτρικού σταθμού βρίσκεται στο κτίριο του υδροηλεκτρικού σταθμού: στο δωμάτιο στροβίλων του σταθμού παραγωγής ενέργειας - υδραυλικές μονάδες, βοηθητικός εξοπλισμός, συσκευές αυτόματου ελέγχου και παρακολούθησης. στον κεντρικό σταθμό ελέγχου υπάρχει πίνακας ελέγχου για τον χειριστή-αποστολέα ή έναν αυτόματο χειριστή του υδροηλεκτρικού σταθμού. Ο υποσταθμός μετασχηματιστή κλιμάκωσης βρίσκεται τόσο εντός του κτιρίου του υδροηλεκτρικού σταθμού όσο και σε ξεχωριστά κτίρια ή σε ανοιχτούς χώρους. Οι διακόπτες βρίσκονται συχνά σε ανοιχτούς χώρους. Ένα κτίριο υδροηλεκτρικού σταθμού μπορεί να χωριστεί σε τμήματα με μία ή περισσότερες μονάδες και βοηθητικό εξοπλισμό, διαχωρισμένα από παρακείμενα μέρη του κτιρίου. Δημιουργείται χώρος εγκατάστασης στο ή εντός του κτιρίου του υδροηλεκτρικού σταθμού για τη συναρμολόγηση και επισκευή διάφορου εξοπλισμού και για βοηθητικές εργασίες για τη συντήρηση του υδροηλεκτρικού σταθμού.

Με βάση την εγκατεστημένη ισχύ (σε MW), οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί διακρίνονται σε ισχυρούς (πάνω από 250), μεσαίους (έως 25) και μικρούς (έως 5). Η ισχύς ενός υδροηλεκτρικού σταθμού εξαρτάται από την πίεση Nb (η διαφορά μεταξύ των επιπέδων της άνω και κάτω πισίνας), τη ροή νερού Q (m3/sec) που χρησιμοποιείται στους υδραυλικούς στρόβιλους και την απόδοση της υδραυλικής μονάδας hg. Για διάφορους λόγους (για παράδειγμα, λόγω εποχιακών αλλαγών στη στάθμη του νερού σε δεξαμενές, διακυμάνσεις στο φορτίο του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας, επισκευές υδραυλικών μονάδων ή υδραυλικών κατασκευών κ.λπ.), η πίεση και η ροή του νερού αλλάζουν συνεχώς , και επιπλέον, η ροή αλλάζει κατά τη ρύθμιση της ισχύος ενός υδροηλεκτρικού σταθμού. Υπάρχουν ετήσιοι, εβδομαδιαίοι και ημερήσιοι κύκλοι λειτουργίας του υδροηλεκτρικού σταθμού.

Σύμφωνα με τη μέγιστη χρησιμοποιούμενη πίεση, οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί χωρίζονται σε υδροηλεκτρικούς σταθμούς υψηλής πίεσης (πάνω από 60 m), μέσης πίεσης (από 25 έως 60 m) και χαμηλής πίεσης (από 3 έως 25 m). Σε πεδινούς ποταμούς, οι πιέσεις σπάνια υπερβαίνουν τα 100 m, σε ορεινές συνθήκες, μπορούν να δημιουργηθούν πιέσεις έως και 300 m ή περισσότερες με χρήση φράγματος και με τη βοήθεια εκτροπής - έως 1500 m. Η ταξινόμηση κατά πίεση αντιστοιχεί περίπου στους τύπους του εξοπλισμού ισχύος που χρησιμοποιείται: σε υδροηλεκτρικούς σταθμούς υψηλής πίεσης, χρησιμοποιούνται υδροηλεκτρικοί σταθμοί με κάδο και ακτινωτούς σταθμούς, αξονικοί στρόβιλοι με μεταλλικούς σπειροειδείς θαλάμους. σε μεσαίας πίεσης - στροβίλους με περιστροφικό πτερύγιο και ακτινωτό-αξονικό με οπλισμένο σκυρόδεμα και μεταλλικούς σπειροειδείς θαλάμους, σε χαμηλής πίεσης - στρόβιλους περιστροφικής λεπίδας σε σπειροειδείς θαλάμους από οπλισμένο σκυρόδεμα, μερικές φορές οριζόντιους στρόβιλους σε κάψουλες ή σε ανοιχτούς θαλάμους. Η διαίρεση των υδροηλεκτρικών σταθμών ανάλογα με την πίεση που χρησιμοποιείται είναι κατά προσέγγιση, υπό όρους.

Σύμφωνα με το σχήμα χρήσης υδάτινων πόρων και συγκέντρωσης πίεσης, οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί συνήθως χωρίζονται σε ροής ποταμού, φράγματος, εκτροπής με πίεση και εκτροπής ελεύθερης ροής, μικτούς, αντληθέντες και παλιρροιακούς. Σε υδροηλεκτρικούς σταθμούς που βασίζονται σε ροή ποταμού και φράγματος, η πίεση του νερού δημιουργείται από ένα φράγμα που φράζει τον ποταμό και ανεβάζει τη στάθμη του νερού στην επάνω πισίνα. Ταυτόχρονα, ορισμένες πλημμύρες της κοιλάδας του ποταμού είναι αναπόφευκτες. Εάν χτιστούν δύο φράγματα στο ίδιο τμήμα του ποταμού, η περιοχή πλημμύρας μειώνεται. Σε πεδινούς ποταμούς, η μεγαλύτερη οικονομικά επιτρεπτή περιοχή πλημμύρας περιορίζει το ύψος του φράγματος. Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί ροής και κοντά στο φράγμα κατασκευάζονται τόσο σε πεδινούς ποταμούς υψηλής στάθμης όσο και σε ορεινά ποτάμια, σε στενές συμπιεσμένες κοιλάδες.

Εκτός από το φράγμα, οι δομές ενός υδροηλεκτρικού σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που διέρχεται από το ποτάμι περιλαμβάνουν το κτίριο του υδροηλεκτρικού σταθμού και τις κατασκευές υπερχειλιστή. Η σύνθεση των υδραυλικών κατασκευών εξαρτάται από το ύψος της κεφαλής και την εγκατεστημένη ισχύ. Σε έναν υδροηλεκτρικό σταθμό παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, το κτίριο με τις υδραυλικές μονάδες που στεγάζονται σε αυτόν, χρησιμεύει ως συνέχεια του φράγματος και μαζί με αυτό δημιουργεί ένα μέτωπο πίεσης. Ταυτόχρονα, η επάνω πισίνα γειτνιάζει με το κτίριο του υδροηλεκτρικού σταθμού από τη μία πλευρά και η κάτω πισίνα από την άλλη. Οι σπειροειδείς θάλαμοι τροφοδοσίας των υδραυλικών στροβίλων με τα τμήματα εισόδου τους τοποθετούνται κάτω από το επίπεδο του ανάντη, ενώ τα τμήματα εξόδου των σωλήνων αναρρόφησης βυθίζονται κάτω από το επίπεδο του κατάντη.

Σύμφωνα με το σκοπό των υδάτινων έργων, μπορεί να περιλαμβάνει κλειδαριές πλοίων ή ανελκυστήρα πλοίου, κατασκευές διέλευσης ψαριών, κατασκευές πρόσληψης νερού για άρδευση και παροχή νερού. Σε υδροηλεκτρικούς σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που διέρχονται από το ποτάμι, μερικές φορές η μόνη κατασκευή που επιτρέπει τη διέλευση του νερού είναι το κτίριο του σταθμού παραγωγής ενέργειας. Σε αυτές τις περιπτώσεις, χρήσιμο νερό διέρχεται διαδοχικά από το τμήμα εισόδου με σχάρες συγκράτησης απορριμμάτων, σπειροειδή θάλαμο, υδραυλικό στρόβιλο και σωλήνα αναρρόφησης και οι πλημμυρικές ροές του ποταμού εκκενώνονται μέσω ειδικών αγωγών μεταξύ παρακείμενων θαλάμων στροβίλου. Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί ροής του ποταμού χαρακτηρίζονται από πιέσεις έως και 30-40 m. Οι απλούστεροι υδροηλεκτρικοί σταθμοί ροής του ποταμού περιλαμβάνουν επίσης αγροτικούς (υδροηλεκτρικούς σταθμούς) υδροηλεκτρικούς σταθμούς μικρής δυναμικότητας που είχαν κατασκευαστεί στο παρελθόν. Σε μεγάλους πεδινούς ποταμούς, το κύριο κανάλι φράσσεται από ένα χωμάτινο φράγμα, δίπλα στο οποίο βρίσκεται ένα φράγμα από σκυρόδεμα και έχει κατασκευαστεί ένα κτίριο υδροηλεκτρικού σταθμού. Αυτή η διάταξη είναι χαρακτηριστική για πολλούς εγχώριους υδροηλεκτρικούς σταθμούς σε μεγάλα πεδινά ποτάμια. Volzhskaya HPP που πήρε το όνομά του. 22ο Συνέδριο του ΚΚΣΕ - το μεγαλύτερο μεταξύ των σταθμών της κοίτης του ποταμού.

Οι πιο ισχυροί υδροηλεκτρικοί σταθμοί χτίστηκαν στο Βόλγα, στο Κάμα, στην Ανγκάρα, στο Γενισέι, στο Ομπ και στο Ιρτις. Ένας καταρράκτης υδροηλεκτρικών σταθμών είναι μια ομάδα υδροηλεκτρικών σταθμών που βρίσκονται σε βήματα κατά μήκος της ροής της ροής του νερού με στόχο την πλήρη διαδοχική χρήση της ενέργειάς του. Οι εγκαταστάσεις σε έναν καταρράκτη συνδέονται συνήθως με ένα κοινό καθεστώς στο οποίο οι δεξαμενές των ανώτερων σταδίων έχουν ρυθμιστική επίδραση στις δεξαμενές των κατώτερων σταδίων. Βιομηχανικά συγκροτήματα που ειδικεύονται σε βιομηχανίες έντασης ενέργειας σχηματίζονται με βάση υδροηλεκτρικούς σταθμούς στις ανατολικές περιοχές.

Οι πιο αποδοτικοί πόροι όσον αφορά τους τεχνικούς και οικονομικούς δείκτες συγκεντρώνονται στη Σιβηρία. Ένα παράδειγμα αυτού είναι ο καταρράκτης Angara-Yenisei, ο οποίος περιλαμβάνει τους μεγαλύτερους υδροηλεκτρικούς σταθμούς της χώρας: Sayano-Shushenskaya (6,4 εκατομμύρια kW), Krasnoyarsk (6 εκατομμύρια kW), Bratsk (4,6 εκατομμύρια kW), Ust-Ilimskaya (4,3). εκατομμύρια kW). Ο υδροηλεκτρικός σταθμός Boguchanovskaya (4 εκατομμύρια kW) βρίσκεται υπό κατασκευή. Η συνολική ισχύς του καταρράκτη είναι σήμερα πάνω από 20 εκατομμύρια kW.

Κατά την κατασκευή υδροηλεκτρικών σταθμών, ο στόχος είναι συνήθως η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, η βελτίωση των συνθηκών ναυσιπλοΐας στο ποτάμι και η άρδευση της γης. Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί έχουν συνήθως δεξαμενές που τους επιτρέπουν να αποθηκεύουν νερό και να ρυθμίζουν τη ροή του και, ως εκ τούτου, την ισχύ λειτουργίας του σταθμού, ώστε να παρέχουν τον πιο ωφέλιμο τρόπο λειτουργίας για το ενεργειακό σύστημα στο σύνολό του.

Η ρυθμιστική διαδικασία έχει ως εξής. Κατά τη διάρκεια μιας χρονικής περιόδου που το φορτίο στο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας είναι χαμηλό (ή η φυσική εισροή νερού στο ποτάμι είναι μεγάλη), ο υδροηλεκτρικός σταθμός καταναλώνει νερό σε ποσότητα μικρότερη από τη φυσική εισροή. Σε αυτή την περίπτωση, το νερό συσσωρεύεται στη δεξαμενή και η ικανότητα λειτουργίας του σταθμού είναι σχετικά μικρή. Σε άλλες περιπτώσεις, όταν το φορτίο του συστήματος είναι υψηλό (ή η εισροή νερού είναι μικρή), ο υδροηλεκτρικός σταθμός χρησιμοποιεί νερό σε ποσότητα που υπερβαίνει τη φυσική εισροή. Σε αυτή την περίπτωση, το νερό που συσσωρεύεται στη δεξαμενή καταναλώνεται και η ισχύς λειτουργίας του σταθμού αυξάνεται στο μέγιστο. Ανάλογα με τον όγκο της δεξαμενής, η περίοδος ρύθμισης ή ο χρόνος που απαιτείται για την πλήρωση και τη λειτουργία της δεξαμενής, μπορεί να είναι μία ημέρα, μία εβδομάδα, αρκετοί μήνες ή περισσότερο. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, ο υδροηλεκτρικός σταθμός μπορεί να χρησιμοποιήσει μια αυστηρά καθορισμένη ποσότητα νερού, που καθορίζεται από τη φυσική εισροή.

Όταν οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί λειτουργούν μαζί με θερμικούς και πυρηνικούς σταθμούς, το φορτίο του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας κατανέμεται μεταξύ τους έτσι ώστε, σε μια δεδομένη ροή νερού κατά την υπό εξέταση περίοδο, η ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας να καλύπτεται με ελάχιστη κατανάλωση καυσίμου (ή ελάχιστο κόστος καυσίμου) στο σύστημα. Η εμπειρία στη λειτουργία ενεργειακών συστημάτων δείχνει ότι κατά το μεγαλύτερο μέρος του έτους είναι σκόπιμο να λειτουργούν οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί σε κατάσταση αιχμής. Αυτό σημαίνει ότι κατά τη διάρκεια της ημέρας η ισχύς λειτουργίας ενός υδροηλεκτρικού σταθμού πρέπει να ποικίλλει εντός ευρέων ορίων - από το ελάχιστο κατά τις ώρες που το φορτίο στο σύστημα ισχύος είναι χαμηλό έως το μέγιστο κατά τις ώρες του υψηλότερου φορτίου στο σύστημα. Με αυτή τη χρήση των υδροηλεκτρικών σταθμών ισοπεδώνεται το φορτίο των θερμικών σταθμών και η λειτουργία τους γίνεται πιο οικονομική.

Σε περιόδους πλημμύρας, όταν η φυσική εισροή νερού στο ποτάμι είναι υψηλή, συνιστάται η χρήση σταθμών υδροηλεκτρικής ενέργειας όλο το εικοσιτετράωρο με ικανότητα λειτουργίας κοντά στο μέγιστο, μειώνοντας έτσι την εκκένωση αδρανούς νερού μέσω του φράγματος. Ο πιο κερδοφόρος τρόπος λειτουργίας ενός υδροηλεκτρικού σταθμού εξαρτάται από πολλούς παράγοντες και πρέπει να καθοριστεί με κατάλληλους υπολογισμούς.

Η λειτουργία των υδροηλεκτρικών σταθμών χαρακτηρίζεται από συχνές εκκινήσεις και παύσεις μονάδων, ταχεία αλλαγή της ισχύος λειτουργίας από μηδέν σε ονομαστική. Οι υδραυλικοί στρόβιλοι από τη φύση τους είναι προσαρμοσμένοι σε αυτό το καθεστώς. Για τις υδρογεννήτριες, αυτή η λειτουργία είναι επίσης αποδεκτή, καθώς, σε αντίθεση με τις γεννήτριες ατμοστροβίλων, το αξονικό μήκος της υδρογεννήτριας είναι σχετικά μικρό και οι θερμοκρασιακές παραμορφώσεις των ράβδων περιέλιξης είναι λιγότερο έντονες. Η διαδικασία εκκίνησης της υδραυλικής μονάδας και απόκτησης ισχύος είναι πλήρως αυτοματοποιημένη και απαιτεί μόνο λίγα λεπτά.

Η διάρκεια χρήσης της εγκατεστημένης ισχύος των υδροηλεκτρικών σταθμών είναι συνήθως μικρότερη από αυτή των θερμοηλεκτρικών σταθμών. Είναι 1500-3000 ώρες για σταθμούς αιχμής και έως 5000-6000 ώρες για σταθμούς βάσης.

Το μοναδιαίο κόστος ενός υδροηλεκτρικού σταθμού (RUB/MW) είναι υψηλότερο από το κόστος μονάδας ενός θερμικού σταθμού ίδιας ισχύος λόγω του μεγαλύτερου όγκου κατασκευαστικών εργασιών. Ο χρόνος κατασκευής ενός υδροηλεκτρικού σταθμού είναι επίσης μεγαλύτερος από τον χρόνο κατασκευής ενός θερμικού σταθμού. Ωστόσο, το κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από τους υδροηλεκτρικούς σταθμούς είναι σημαντικά χαμηλότερο από το κόστος της ενέργειας από θερμοηλεκτρικούς σταθμούς, δεδομένου ότι το κόστος λειτουργίας δεν περιλαμβάνει το κόστος των καυσίμων.

Συνιστάται η κατασκευή υδροηλεκτρικών σταθμών σε ορεινά και ημικεντρικά ποτάμια. Σε πεδινούς ποταμούς, η κατασκευή τους μπορεί να οδηγήσει σε πλημμύρες μεγάλων περιοχών πλημμυρικών λιβαδιών και καλλιεργήσιμων εκτάσεων, δασών, μείωση των ιχθυαποθεμάτων και άλλες συνέπειες.