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HISTOIRE DE LA TECHNOLOGIE, TECHNOLOGIE, OBJETS AUTOUR DE NOUS
Centrale hydroélectrique. Histoire de l'invention et de la production
Annuaire / L'histoire de la technologie, de la technologie, des objets qui nous entourent La centrale hydroélectrique (HPP) est une centrale électrique qui utilise l'énergie du débit d'eau comme source d'énergie. Les centrales hydroélectriques sont généralement construites sur les rivières, construisant des barrages et des réservoirs. Pour la production efficace d'électricité dans les centrales hydroélectriques, deux facteurs principaux sont nécessaires : un approvisionnement en eau garanti toute l'année et éventuellement de grandes pentes fluviales, qui favorisent les canyons. -comme un terrain.
Les gens ont appris depuis longtemps à utiliser l’énergie de l’eau pour faire tourner les roues des moulins, des machines-outils et des scieries. Mais peu à peu, la part de l’hydroélectricité dans la quantité totale d’énergie utilisée par l’homme a diminué. Cela est dû à la capacité limitée de transférer l’énergie de l’eau sur de longues distances. Avec l’avènement de la turbine électrique actionnée par l’eau, l’hydroélectricité ouvre de nouvelles perspectives. La première centrale électrique triphasée fut la centrale hydroélectrique de Lauten. Deux générateurs synchrones triphasés identiques y ont été installés. La tension de phase a été augmentée de 50 à 5000 1892 volts à l'aide de transformateurs. Son électricité était utilisée pour alimenter le réseau d’éclairage de la ville de Heilbronn, ainsi que plusieurs petites usines et ateliers. Des transformateurs abaisseurs ont été installés directement chez les consommateurs. La première installation industrielle triphasée au monde a été mise en service au début de XNUMX. L'utilisation de l'énergie hydraulique dans cette installation a montré la possibilité d'utiliser des ressources en eau éloignées des centres industriels. Depuis, le nombre d’installations hydroélectriques n’a cessé d’augmenter. Par exemple, en 1892, H. N. Benardos a proposé d'organiser l'approvisionnement en électricité de Saint-Pétersbourg en utilisant l'énergie de la Neva dans des centrales électriques spécialement construites (d'une capacité allant jusqu'à 20 000 ch). En 1893, N. S. Lelyavsky a développé un projet d'utilisation de l'énergie hydroélectrique des rapides du Dniepr. V. N. Chikolev, qui a fait de la propagande au début des années 80 du 1896e siècle. l'utilisation de turbines hydrauliques comme moteurs principaux de centrales électriques, en XNUMX, avec R. E. Klasson, construites à Saint-Pétersbourg sur le fleuve. Centrale hydroélectrique d'Okhta et ligne de transport d'électricité triphasée. Dans les années 90 du XIXème siècle. L'énergie hydraulique joue un rôle de plus en plus important dans l'approvisionnement en électricité : le nombre de grandes centrales hydroélectriques augmente chaque année. Fin du 1898ème siècle. les suivantes ont été construites : la centrale hydroélectrique de Reinfeld (Allemagne, 16) d'une capacité de 800 3,2 kW avec une pression d'eau de 50 m, la Niagara (USA) d'une capacité de 41,2 1901 litres. Avec. avec une hauteur de 11 m, Zhonazhskaya (France, 200) d'une capacité de 1911 44 ch. Avec. Au début de la deuxième décennie du XXe siècle. La centrale hydroélectrique d'AugstWillen (Allemagne, 1912) d'une capacité de 180 0,8 litres a été mise en service. s., Keokuk (USA, 0,84) d'une capacité de XNUMX XNUMX litres. Avec. La qualité de l'équipement de la turbine n'était pas encore assez élevée, le rendement oscillait entre XNUMX et XNUMX. Les formes et conceptions des ouvrages hydrauliques étaient imparfaites, ce qui s'explique par une connaissance insuffisante des problématiques de l'ingénierie hydraulique et du génie hydraulique. Ainsi, certaines centrales hydroélectriques construites au cours de ces années ont ensuite subi des reconstructions plus ou moins sérieuses. Dans la Russie pré-révolutionnaire, il y avait peu de centrales hydroélectriques. La première était une installation à l'usine d'Okhtinsky à Saint-Pétersbourg d'une capacité de 350 ch. Avec. (1896). De plus, la centrale hydroélectrique de White Coal fonctionnait sur la rivière. Podkumok (1903) d'une puissance de 990 ch. s., tension 8000 V, centrale hydroélectrique de l'Hindu Kush (1909) sur la rivière. Murgab, puissance 1 590 ch. Avec. En outre, plusieurs petites entreprises fonctionnaient (Sashninskaya, Allaverdinskaya, Turgusunskaya, Sestroretskaya, etc.). La capacité totale des centrales hydroélectriques de la Russie pré-révolutionnaire était de 8000 XNUMX kW. Considérez les principaux types de centrales hydroélectriques. Centrales hydroélectriques de dérivation. Dans ceux-ci, une partie importante (et parfois importante) de la pression est créée par des conduits de dérivation, qui sont des structures artificielles sous forme de canaux ouverts, de plateaux, de tunnels ou de pipelines. Des turbines à eau sont installées sur le conduit de dérivation. De telles centrales hydroélectriques conviennent aux rivières de montagne. Barrages de centrales hydroélectriques. Ils sont conçus de telle manière que la pression y est créée au moyen d'un barrage spécialement construit qui, soutenant le niveau d'eau, forme le bassin supérieur. Le bâtiment de la centrale hydroélectrique est généralement situé à proximité du barrage : l'eau du réservoir est amenée aux turbines par des canalisations sous pression traversant le corps du barrage, soit sous le barrage, soit directement depuis l'amont. Après utilisation, l’eau des turbines est rejetée dans le lit de la rivière. Pour permettre le passage de l'excès d'eau, des barrages déversoirs spéciaux sont construits. Ce type de centrale hydroélectrique comprend DneproGES et Volzhskaya du nom de V.I. Lénine. Dans certaines centrales hydroélectriques, des trous ont été pratiqués dans les blocs turbines pour permettre l'évacuation des eaux de crue et l'alimentation en eau des turbines. Ces centrales hydroélectriques sont dites combinées. Dans les centrales hydroélectriques intégrées, les unités sont placées dans le corps d'un barrage en béton, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de construire un bâtiment de machines spécial. Dans les moyennes et grandes centrales hydroélectriques modernes, ainsi que dans de nombreuses petites centrales hydroélectriques, les méthodes d'automatisation et de télémécanique sont largement utilisées, et dans certaines centrales hydroélectriques, le démarrage, la régulation, le contrôle et l'arrêt des unités, ainsi que le le contrôle des vannes des ouvrages hydrauliques et des cours d'eau sous pression, sont entièrement automatisés. Ces opérations peuvent être effectuées de manière télémécanique, c'est-à-dire par le personnel de répartition aux points de contrôle. De nombreuses centrales hydroélectriques fonctionnent sans personnel et sont contrôlées à distance (par exemple, depuis une autre station en cascade ou depuis un centre de contrôle). Dans certaines centrales hydroélectriques automatisées, le contrôle et le maintien du mode de fonctionnement souhaité sont effectués avec l'aide d'opérateurs automobiles qui exercent leurs fonctions selon des plans et des horaires prédéterminés pour eux. Dans les centrales hydroélectriques entièrement automatisées, contrôlées à distance ou par des opérateurs automobiles, la supervision des équipements est effectuée par le biais d'inspections périodiques de la centrale hydroélectrique. En cas d'accident, un signal est envoyé à l'agent de service pour rétablir le fonctionnement normal de la centrale hydroélectrique.
Les avantages et les inconvénients des centrales hydroélectriques par rapport aux centrales thermiques sont très importants et consistent principalement dans le fait que les centrales hydroélectriques économisent du carburant, rationalisent le bilan énergétique et favorisent le développement économique des zones ne disposant pas de ressources suffisantes en carburant. La conception des unités de centrales hydroélectriques est plus simple que celle des unités de centrales thermiques, et le processus de production d'énergie électrique dans les centrales hydroélectriques est beaucoup moins compliqué que dans les centrales thermiques. L’exploitation d’une centrale hydroélectrique n’est pas associée à autant de déchets que l’exploitation d’une centrale thermique. La construction de centrales hydroélectriques conduit à une solution rationnelle non seulement au problème énergétique, mais également à un certain nombre d'autres problèmes de grande importance. Parmi eux figurent les problèmes de navigation, d’irrigation et de bonification des terres, d’approvisionnement en eau, de pêche et le problème très important de la transformation de la nature. L'expérience d'exploitation des premières centrales hydroélectriques a montré qu'elles présentaient une plus grande maniabilité, une bonne fiabilité opérationnelle et de faibles coûts d'exploitation, ne nécessitaient pas un grand nombre de personnel de maintenance et permettaient une automatisation complète du processus de production d'électricité avec des capacités de télécontrôle très larges. Les turbines hydrauliques modernes ont un rendement allant jusqu'à 0,93. L’énergie produite par les centrales hydroélectriques est moins chère que l’électricité fournie par les centrales thermiques. Sur le plan technique et opérationnel, il est très important que les installations hydroélectriques aient une grande maniabilité. Cette caractéristique des unités hydrauliques est d'une importance significative pour les grands systèmes énergétiques, car une forte augmentation de la charge, y compris lors de pannes d'urgence du système, peut être rapidement compensée en activant les unités hydrauliques de secours. Ainsi, les unités hydrauliques se sont révélées très pratiques pour couvrir les pics de charge dans les systèmes qui font fonctionner à la fois des installations thermiques et hydrauliques. L'inconvénient des stations hydrauliques est leur «localité», c'est-à-dire la possibilité de construction efficace de stations hydrauliques uniquement dans un nombre relativement restreint de zones. Cette localité est surmontée en transmettant de l'énergie à distance par le courant électrique, cependant, dans certains cas, le transport d'énergie en transportant du carburant est plus économique, en particulier lors de l'utilisation d'oléoducs et de gazoducs. Les coûts initiaux de construction de centrales hydroélectriques sont plus élevés que ceux de centrales thermiques. Le gros inconvénient des centrales hydroélectriques de plaine est l’aliénation des terres inondées par le réservoir. Progressivement, les berges des réservoirs artificiels s'érodent, s'envasent et l'équilibre écologique de la zone du réservoir est perturbé. Auteur : Pristinsky V.L.
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