Le principe de fonctionnement d'une centrale hydroélectrique. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

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Le principe de fonctionnement d’une centrale hydroélectrique est assez simple. Les ouvrages hydrotechniques de la centrale hydroélectrique assurent le débit d'eau nécessaire qui pénètre dans les pales de l'hydroturbine, qui mène à un générateur qui produit de l'électricité.

Fig. 1. Schéma d'un des types de turbines hydrauliques

La pression d'eau nécessaire est formée par un barrage (dans le cas d'une centrale hydroélectrique de type barrage) ou par une dérivation - un écoulement naturel de l'eau (centrales hydroélectriques dérivées). Dans certains cas, un barrage et une dérivation sont utilisés ensemble pour obtenir la pression d'eau nécessaire :

• barrages HPP (Fig. 2). Ce sont les types de grandes centrales hydroélectriques les plus courants au Kirghizistan. La pression de l'eau y est créée en installant un barrage qui bloque complètement la rivière et élève le niveau d'eau à la hauteur requise. Dans ce cas, le bâtiment HPP lui-même est situé derrière le barrage, dans sa partie basse. L'eau, dans ce cas, est acheminée vers les turbines par des tunnels sous pression spéciaux.
• HPP de détournement (Fig. 3). De telles centrales électriques sont construites dans les endroits où se trouve une pente de la rivière. La quantité d'eau nécessaire pour créer la pression est dérivée du lit de la rivière par des systèmes de drainage spéciaux (canaux, embranchements, fossés). Leur pente est bien inférieure à la pente moyenne de la rivière. En conséquence, l’eau, après une certaine distance, monte jusqu’à la hauteur requise et s’accumule dans un bassin sous pression. De là, par une canalisation sous pression, l'eau pénètre dans la turbine et retombe ainsi dans la même rivière. Dans certains cas, un barrage et un petit réservoir sont créés au début du canal de dérivation.

Riz. 2. Type de barrage hydroélectrique

Riz. 3. Centrale hydroélectrique de type dérivation

Tous les équipements électriques sont situés directement dans le bâtiment de la centrale hydroélectrique. Selon le but, il a sa propre division spécifique. Des hydrogénérateurs sont situés dans la salle des machines et convertissent directement l’énergie de l’eau en énergie électrique. Il existe également des équipements électriques, qui comprennent des dispositifs de contrôle et de surveillance pour le fonctionnement des centrales hydroélectriques, un poste de transformation, des appareillages et bien plus encore.

Les centrales hydroélectriques sont réparties en fonction de la puissance produite:

• puissant - produit à partir de 30 MW et plus;
• petites centrales hydroélectriques - de 1 MW à 30 MW ;
• mini HPP - de 100 kW à 1 MW ;
• micro HPP - de 5 kW à 100 kW;
• centrale hydroélectrique pico - jusqu'à 5 kW.

La puissance d'une centrale hydroélectrique dépend de la pression et du débit de l'eau, ainsi que du rendement (facteur d'efficacité) des turbines et des générateurs utilisés. Étant donné que, pour des raisons naturelles, la consommation d'eau change constamment, en fonction de la saison, ainsi que pour un certain nombre d'autres raisons, il est d'usage de prendre l'énergie cyclique comme expression de la puissance d'une centrale hydroélectrique. Par exemple, il existe des cycles de fonctionnement annuels, mensuels, hebdomadaires ou quotidiens d'une centrale hydroélectrique.

En fonction du débit et de la pression de l'eau, différents types de turbines sont utilisés dans les centrales hydroélectriques. Pour turbines à haute pression et à godets et radiales-axiales avec chambres en spirale métalliques. Dans les centrales hydroélectriques à moyenne pression, des turbines à pales rotatives et radiales-axiales sont installées, à basse pression, des turbines à pales rotatives dans des chambres en béton armé ou en acier. Le principe de fonctionnement de tous les types de turbines est le même : l'eau sous pression (pression de l'eau) pénètre dans les aubes de la turbine, qui commencent à tourner. L'énergie mécanique est ainsi transférée au générateur, qui produit de l'électricité. Les turbines diffèrent par certaines caractéristiques techniques, ainsi que par leurs chambres - en acier ou en béton armé, et sont conçues pour différentes pressions d'eau.

Les HPP, selon leur objectif, peuvent également inclure des structures supplémentaires, telles que des écluses, des passes à poissons, des installations de prise d'eau utilisées pour l'irrigation, et bien plus encore.

L’intérêt des centrales hydroélectriques réside dans le fait qu’elles utilisent des ressources naturelles renouvelables pour produire de l’électricité. Étant donné que les centrales hydroélectriques n'ont pas besoin de combustible supplémentaire, le coût final de l'électricité produite est bien inférieur à celui de l'utilisation d'autres types de centrales électriques.

Caractéristiques des centrales hydroélectriques (avantages et inconvénients)

• (+) le coût de l'électricité dans les centrales hydroélectriques est plus de deux fois inférieur à celui des centrales thermiques.
• (+) Les turbines HPP permettent un fonctionnement dans tous les modes de la puissance nulle à la puissance maximale et vous permettent de changer rapidement de puissance si nécessaire, agissant comme un régulateur de la production d'électricité.
• (+) le ruissellement des rivières est une source d'énergie renouvelable
• (+) impact nettement moindre sur l'air et les glaciers que les autres types de centrales électriques.
• (-) les centrales hydroélectriques souvent efficaces sont plus éloignées des consommateurs et nécessitent la construction de lignes électriques (TL) coûteuses.
• (-) les réservoirs occupent souvent de grandes surfaces.
• (-) les barrages modifient souvent la nature de la pêche, car ils bloquent l'accès aux frayères des poissons migrateurs, mais favorisent souvent l'augmentation des stocks de poissons dans le réservoir lui-même et la mise en œuvre de la pisciculture.

Auteurs : Kartanbaev B.A., Zhumadilov K.A., Zazulsky A.A.

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