Су электр станциялары /сэс/
Су тасқынының механикалық энергиясын, электр энергиясына түрлендіретін электр станциясы - су электр станциясы деп аталады /1,2,3,4,6/. Олар, су энергиясы көздеріне жақын жерлерде – өзендерде, теңіз жағалауларының маңайында салынады.
Су электр станциялардың жұмысының негізін гидравлика деген ғылым саласы зерттейді. /6/.
Су электр станциялардың қуаты, төмен қарай аққан су тасқынынның секундық шығынына /Q-м мэ/с/ және жоғары су қоймасы деңгейі мен төменгі су қоймасының деңгейінің қашықтығына /яғни судың қысымына Н-м/ байланысты /1.2.6 сурет/.
Сурет 1.2.6. Су қысымын жасау схемасы.
а/ Бөгет арқылы. б/ Деревациялық канал арқалы. 1. Канал. 2. Қысым туғызатын бассейн. 3. Турбинаға су жеткізетін құбыр. 4. ГЭС үйі. 5. Өзен арнасы. 6. Бөгет.
Судың қысымын көбейту үшін жасанды гидротехникалық ғимараттар салынады. Жазық жердегі өзен суының қысымы бөгеттермен /пластина/, ал таулы жерде әдейі айналдыра салынған арнамен /каналмен/ көбейтіледі. Таулы жердегі мұндай каналда деревациялық деп атайды /1,2,3/.
Тегіс жерде плотинамен салынатын су электр станциялардың негізінен екі түрі бар:
1. Өзеннің арнасымен салынады /орысша- русловая ГЭС/.
2. Станцияның үйі плотинаның қасында салынады /орысша-плотинная ГЭС/.
Өзеннің арнасымен салынатын су электр станциялардың жоғарғы қоймасы деңгейінің қашықтығы 25-30 м аспайды /1.2.7 сурет/, ал станциялардың үйі плотинаның қасында салынса 30-35 метірге дейін жетеді /1,2,3/.
Су электр станциялардың ерекшеліктері:
1. Су қоры бар және құрылысқа жағдайлы жерде салынады. Әдетте, СЭС- ның салынған жері, тұтынушылардың орналасқан жеріне тура келмейді.
2. Өндірілген электр энергияның айтарлықтай бөлігін жоғары кернеулі /110 - 500 кВ/ электр желісіне береді.
3. Ерікті графикпен жұмыс істейді.
4. Жоғары маневірлі станция. Себебі, гидротурбинаны жұмысқа қосу және электр жүгін алу- барлығы 3-5 минутқа созылады.
5. Пайдалы әсер коэффициенті жоғары /η=0,85/.
Теңіз тасқыны мен қайтуының энергиясын және толқын энергиясын пайдаланатын электр станциялары /тэс/
Өздеріңізге белгілі теңіз суының тасқыны мен қайтуы -ай мен күннің жерге тигізетін /оның ішінде су сферасына-мұхит пен теңізге/ әсерінен, сонымен қатар Жер-Ай және Жер-Күн системасының айналу нәтижесінде пайда болатын орталықтан тепкіш күштің ықпалы деп табылады /4,5,6/. Осыған байланысты теңіз тасқыны мен қайтуы уақытында судың ең көп деңгейі әр жерде әр түрлі. Мысалы: Атлантика мұхитының Канада жағалауында толқынның биіктігі 18 м, Ла-Маншта- 15 м, Охот теңізінде-13 м, ал Ақ теңізде 10 метрге жететіндігі анықталды. Толқын электр станцияларын салу үшін судың деңгейі 10 метрден кем болмауы керек /4,5,6/.
Сурет 1.2.7. Өзеннің арнасына салынатын су электр станциясының схемасы.
а/ Қысым тудыратын схема. б/ Су торабының схемалық жоспары. 1. Судың жоғарғы деңгейі. 2. Судың төменгі деңгейі. 3. Бөгет. 4. Бетоннан жасалған бір тұтас плотина. 5. Станция үйі. 6. Су турбиналары. 7. Турбиналарға су жеткізетін тесіктер. 8. Турбинадан шығатын суларды қашықтыққа жеткізілетін турбиналар. 9. Бір камералы шлюз. 10. Кеме жүретін жоғарғы канал. 11. Кеме жүретін төменгі канал.
Өкінішке орай дүние жүзінде барлығы 30- ға таяу толқын электр станцияларын салатын мүмкіндігі бар. Сондықтан, әзірге толқын электр станциялары энергетикада елеулі орын ала алмайды.
Теңіз тасқыны мен қайтуының энергиясын пайдаланатын электр станциялардың құрылғыларының қарапайым схемасы 1.2.8 суретте көрсетілген.
Сурет 1.2.8. Теңіз тасқыны мен қайтуының энергиясын пайдаланатын электр станциялардың құрылғыларының қарапайым схемасы. 1. Судың ең жоғарғы деңгейі. 2. Судың ең төменгі деңгейі. 3. Бөгет. 4. Қайтымды гидротурбогенератор. 5. Бассейн.
ТЭС-ның гидротурбогенераторы плотинаның өзінің денесінде орналасқан /1.2.8 сурет/. Ол гидротурбогенератор «екі жақты» /орысша «обратимый»/ жұмыс істейді, яғни суда оңнан солға немесе солдан оңға қарай өткізе алада.
Дегенмен, бұндай толқын электр станциялардың технико- экономикалық көрсеткіштері жоғары емес.
Дүние жүзінде жұмыс істеп немесе салынып жатқан толқын электр станциялары мыналар:
1966 жылы францияда салынған Ранстолқын электр станциясы. Оның қуаты 240 МВт /24 х 10 КБт/; АҚШ-та қуаты 1000 МВт /100 х 10 МВт/; Ағылшындарда- 7260 КВт /220 х 33 МВт/ толқын электр станциялары салынуда.
1968 жылы Мурман қаласына жақын Баренцов теңізінің жағалауында Кислогуб ТЭС-ы іске қосылды. Оның қуаты 800 кВт /2 х 400 кВт/ /16/. Электр энергиясын өндіру үшін, мұхит толқын энергиясын да пайдалануға болады. Толқындар орасан мол энергия көзі болып табылады. Дүние жүзілік мұхит толқынының энергиясы шамамен 2,7 млрд. кВт- қа тең деп есептеледі. Бұл жер шарында пайдаланылатын барлық энергияның шашамен 30%- не жуық. Толқындардың энергия шамасы теңіз бетінің күйіне байланысты болады /6/. Мұхит толқынының энергиясы желдің энергиясына байланысты /6/. Жел үдеп түскен сайын толқындар биікке көтеріліп, екпіні күшейе түседі. Желден алған энергияның шамасы да көбейеді. Егер толқынның биіктігі екі есе өссе, оның энергия мөлшері 4 есе артады /6/.
1.2.9 суретте теңіз толқынының энергиясын пайдаланатын ауа двигателінің схемасы келтірілген. Осы суретте әдейі жасалған қондырғылардың жұмыс принципі қаралады. Бұл құрылғы суда қалқып жүретін төңкерілген жәшік сияқты /платформа/ жасалынады. Платформаның астыңғы бөліктері ауамен толтырылған секцияларға бөлінген. Бұл секциялар машинаның цилиндірі тәрізді қызмет атқарады да, ал су толқыны поршень ретінде жұмыс істейді. Су толқыны платформаның астынан өткенде секциялардағы ауа қысымы толқынның ағынына /күшіне/ байланысты біресе үлкейеді, біресе кішірейеді. Ауа, қысымы көп секциядан, қысымы аз секцияға қозғалып, ауысып отырады. Ауаның қозғалу жолына, әдейі ауа турбинасы орнатылады. Ал ауа турбинасы электр генераторымен білікті /орысша – вал /қатаң қосылған/ КЭС, ЖЭС, АЭС немесе СЭС турбиналар мен электр генераторлары сияқты қосылған/. Көрсетілген қондырғы, су толқын энергиясын, электр энергиясына айналдырады.
Дүние жүзінде теңіз тасқыны мен қайтуының энергиясын және толқын энергиясын пайдаланудың жолдары, әдістері жан-жақты іздестірілуде, зерттелуде.
Сурет 1.2.9. Теңіз толқынының энергиясын пайдаланатын ауа двигателінің қарапайым схемасы 1. Теңіз толқынының қозғалу бағыты. 2. Ауа турбинкалары. 3. Платформа.