Vodné elektrárne sú zariadenia, ktoré využívajú tok vody na výrobu elektrickej energie. Tieto závody sú obmedzené osobitosťami a charakteristikami ich regiónov, keďže topografia pôdy podmieňuje stavebné práce aj výber strojov. Existujú rôzne typy vodných elektrární v závislosti od jeho polohy, kapacity a spôsobu výroby energie. V tomto článku do hĺbky preskúmame typy vodných elektrární, ako fungujú a aké sú ich výhody.
Čo je vodná elektráreň?
Vodná elektráreň je zariadenie určené na výrobu elektriny z vody uloženej v nádrži. Proces výroby začína, keď voda, uvoľnená zo značnej výšky, prechádza turbínou, ktorá premieňa potenciálnu energiu vody na mechanickú energiu. Táto mechanická energia sa neskôr pomocou alternátora premení na elektrickú energiu.
Účelom zberného systému je vytvoriť svah, ktorý umožní využitie naakumulovanej potenciálnej energie vody. Keď voda prechádza turbínou, vzniká rotačný pohyb, ktorý zapína alternátor, čím sa vyrába elektrina.
Vodné elektrárne sa skladajú z niekoľkých základných komponentov:
- Priehrada: Jeho funkciou je zadržiavať vodu v nádrži. Obsahuje prepad na uvoľnenie prebytočnej vody bez poškodenia.
- Turbína: Premieňajú energiu vody na kinetickú energiu.
- Alternátor: Premieňa kinetickú energiu na elektrickú.
- Potrubia: Usmerňujú tok vody smerom k rastline.
- Ventily: Kontrolujú prietok vody, aby sa zabránilo pretečeniu.
Okrem toho vo veľkých elektrárňach existujú mechanizmy známe ako ničiče energie, ktoré sú zodpovedné za rozptýlenie nadmernej sily vody, aby nedošlo k poškodeniu konštrukcie a okolitého terénu.
Typy vodných elektrární
Vodné elektrárne možno klasifikovať podľa ich výkonu a umiestnenia zariadení. V závislosti od množstva energie, ktorú dokážu vyprodukovať a ich akumulačnej kapacity, môžeme hovoriť o nasledujúcich typoch rastlín:
- Vysokovýkonné vodné elektrárne: S výkonom väčším ako 10 MW.
- Mini vodné elektrárne: Vyrábajú medzi 1 MW a 10 MW.
- Mikro vodné elektrárne: Elektrárne s výkonom menším ako 1 MW, používané v malých obciach alebo pre vlastnú spotrebu.
Existujú aj ďalšie klasifikácie vodných elektrární, založené najmä na ich umiestnení a spôsobe riadenia prietoku vody. Patria sem:
- Nepretržitý tok: Tieto rastliny nemajú kapacitu na zadržiavanie vody. Vytekajú priamo z toku rieky, čo znamená, že sú menej účinné počas sucha.
- Zásobník alebo sklad: Používajú priehrady na skladovanie veľkého množstva vody, čo umožňuje kontrolovať prietok vody a regulovať výrobu elektriny.
- Na úpätí priehrady: Sú postavené priamo na rieke alebo jazere, kde priehrada funguje ako prírodná nádrž.
- Čerpacie alebo reverzibilné zariadenia: Tieto rastliny uchovávajú vodu v nádržiach umiestnených na rôznych úrovniach. V čase nízkej spotreby sa voda prečerpáva do hornej nádrže a počas špičky sa uvoľňuje na výrobu dodatočnej energie.
Prevádzka rôznych typov vodných elektrární
Prevádzka vodnej elektrárne sa líši v závislosti od typu, hoci všetky dodržiavajú princíp využitia energie obsiahnutej vo vode na výrobu elektriny.
- Nepretržitý tok: V tomto type zariadenia je časť riečnej vody odvádzaná cez prívod do kanála alebo potrubia, ktoré ju smeruje k turbínam. Po vyrobení elektriny sa voda vracia späť do koryta rieky.
- Centrálne na úpätí priehrady: Tento typ využíva rezervoár v rieke alebo jazere. Voda je regulovaná cez brány na roztočenie turbín a výrobu elektriny.
Prečerpávacie vodné elektrárne
Prečerpávacie elektrárne sú špeciálnym typom vodných elektrární. Fungujú ako obrovská batéria, ktorá ukladá energiu čerpaním vody z dolnej nádrže do hornej počas hodín mimo špičky a potom túto vodu uvoľňuje na výrobu elektriny počas špičky.
Tento systém zlepšuje výrobu elektriny a umožňuje flexibilnejšie využívanie iných zdrojov energie. Okrem toho sú cykly čerpania a uvoľňovania kritickou pomôckou pri vyrovnávaní elektrickej energetickej siete.
Výhody vodnej energie
Vodná energia je obnoviteľný, čistý a efektívny zdroj energie s niekoľkými výhodami na energetickej, environmentálnej a ekonomickej úrovni:
- Obnoviteľné a neznečisťujúce: Keďže využíva vodu, prírodný a obnoviteľný zdroj, nevypúšťa skleníkové plyny ani iné znečisťujúce látky.
- Nízke prevádzkové náklady: Aj keď je počiatočná investícia vysoká, náklady na prevádzku a údržbu sú nízke, pretože turbíny a zariadenia majú dlhú životnosť a vyžadujú malý dozor.
- Kontrola vodných zdrojov: Priehrady môžu regulovať tok riek, čím prispievajú k ochrane pred povodňami, zásobovaniu pitnou vodou a poľnohospodárskemu zavlažovaniu.
- Vysoká energetická účinnosť: V porovnaní s inými technológiami je premena vodnej energie veľmi efektívna, čo umožňuje výrobu veľkého množstva elektriny s malým množstvom zdrojov.
Okrem týchto výhod poskytujú vodné elektrárne aj ďalšie výhody na miestnej úrovni, ako je vytváranie ciest a rekreačných oblastí, ktoré podporujú cestovný ruch, a v niektorých prípadoch aj zlepšenie riečnej plavby.
Stručne povedané, vodné elektrárne sú vysoko konkurencieschopnou možnosťou v sektore obnoviteľnej energie vďaka svojej schopnosti vyrábať energiu pri nízkych nákladoch, ich flexibilite pri uspokojovaní dopytu a ich relatívne nízkemu vplyvu na životné prostredie, ak sú správne riadené.