3. Гідроелектростанції (гес) та гідроакумулюючі електростанції (гаес)

Гідроелектростанції – це комплекс силових установок і споруд, призначений для перетворення механічної енергії води в електричну.

Гідроелектростанції мають значні переваги перед тепловими. Вони зовсім не потребують палива, мають просте обладнання, прості в обслуговуванні, дешеві в експлуатації і забезпечують високу маневреність та надійність електропостачання, а також допускають повну автоматизацію роботи.

Незважаючи на великі кошти, які вкладаються в будівництво гідроелектростанцій, собівартість електроенергії є нижчою за собівартість електроенергії теплоелектростанцій. Проте питома вага капіталовкладень на будівництво великих гідроелектростанцій у 2 – 3 рази вища, ніж при спорудженні потужних теплових електростанцій.

У гідроелектростанціях потоки води підводяться до водяних турбін, де енергія руху води перетворюється в механічну енергію обертання роторів турбін. Турбіни обертають ротори генераторів, які перетворюють механічну енергію в електричну.

За висотою напору води (Н), що створюється висотою греблі, гідроелектростанції поділяють на низьконапірні (Н до 30 м), середньо напірні (Н до 50 м) і високо напірні (Н більше 50 м).

Потужність гідроелектростанцій прямо пропорційна висоті напору води, який залежить від висоти греблі, і кількості води, що проходить за одиницю часу через турбіни гідроелектроагрегатів.

За складом і компоновкою споруд гідроелектростанції поділяються на річні, при гребельні і дериваційні.

Деривація (на лат. derivatio – відведення) в гідротехніці – сукупність споруд (трубопроводів, каналів, тунелів) для підведення води до стаціонарних гідро електроагрегатів або відведення води від них. За допомогою деривації створюється основний напір води на дериваційних ГЕС.

Річні гідроелектростанції працюють від струменя води, створеного за рахунок спорудження греблі поперек річки. На таких гідроелектростанціях машинне відділення встановлюють на продовженні греблі, гідротурбіни працюють при низькому напорі води.

Пригребельні гідроелектростанції працюють від середнього або високого напору води. Воду в таких станціях подають за допомогою напорних трубопроводів і споруд для спуску надлишку води.

Дериваційні гідроелектростанції працюють від середнього або високого напору води, створеного за рахунок відведення води з русла річки обхідним водоводом.

Щоб забезпечити максимальне використання водної енергії річки будують каскади гідроелектростанцій, тобто споруджують ряд гідроелектростанцій, розміщених одна за одною. Такі каскади (рис. 9.1) побудовані на багатьох річках, зокрема на Дніпрі.

За умовами роботи і рівнем автоматизації ГЕС поділяють на три основні групи:

1. Напівавтоматичні, в яких пуск і зупинка агрегатів проводиться вручну, і автоматизована тільки нормальна робота і захист від аварій;

2. Автоматичні, в яких піск і зупинка агрегатів здійснюються автоматично;

3. Автоматичні дистанційно-керовані, в яких, крім дистанційного пуску і зупинки, контролюють і керують роботою агрегатів на відстані.

Гідроенергетика займає лише 6 % у світовому енергобалансі.

Гідроенергетичні ресурси України обмежені, тому їх використовують здебільшого для покриття пікових навантажень діючої енергосистеми. З цією метою на річках створюють системи гідроакумулюючих електростанцій (ГАЕС). До найбільших з них належать: Київська ГЕС – ГАЕС; Канівська ГАЕС, каскад ГЕС – ГАЕС на Дністрі, а також Південно-Український енергокомплекс.