Turbin pembangkit listrik tenaga air. Konsep umum pembangkit listrik tenaga air. Fasilitas ini bisa digunakan untuk apa?

Pembangkit listrik tenaga air adalah kompleks struktur dan peralatan hidrolik yang kompleks. Tujuannya adalah untuk mengubah energi aliran air menjadi energi listrik. Tenaga air adalah salah satu yang disebut sumber energi terbarukan, yaitu praktis tidak ada habisnya.

Struktur hidrolik yang paling penting adalah bendungan. Ini menahan air di reservoir, menciptakan tekanan air yang diperlukan. Turbin hidrolik adalah mesin utama di pembangkit listrik tenaga air. Dengan bantuannya, energi air yang bergerak di bawah tekanan diubah menjadi energi mekanik rotasi, yang kemudian (berkat generator listrik) diubah menjadi energi listrik. Turbin hidrolik, generator hidro, perangkat pemantauan dan kontrol otomatis - konsol terletak di ruang mesin pembangkit listrik tenaga air. Trafo step-up dapat ditempatkan baik di dalam gedung maupun di area terbuka. Switchgear paling sering dipasang di luar ruangan di sebelah gedung pembangkit listrik.

Di Uni Soviet, yang memiliki sumber daya tenaga air yang besar (11,112% dari dunia), pembangunan pembangkit listrik tenaga air yang ekstensif telah diluncurkan. Sesuai dengan kapasitas terpasang pembangkit listrik tenaga air. Hanya dalam 30 tahun pascaperang, dari tahun 1950, stasiun dibagi menjadi pembangkit listrik tenaga air kecil - hingga 1980, hingga 5 MW, sedang - dari 5 hingga 25 dan pembangkit listrik tenaga air besar meningkat lebih dari 10 kali lipat. lebih dari 25 MW. Ada 20 pembangkit listrik tenaga air di negara kita, yang masing-masing memiliki kapasitas terpasang lebih dari 500 MW. Yang terbesar adalah HPP Krasnoyarskaya (6000 MW) dan Sayano-Shushenskaya (6400 MW).

Pembangunan pembangkit listrik tenaga air tidak terpikirkan tanpa solusi komprehensif dari banyak masalah. Hal ini diperlukan untuk memenuhi kebutuhan tidak hanya energi, tetapi juga transportasi air, pasokan air, irigasi, dan perikanan. Tugas-tugas ini paling baik dipenuhi dengan prinsip mengalir ketika tidak hanya satu, tetapi sejumlah pembangkit listrik tenaga air yang terletak di sepanjang sungai dibangun di sungai. Hal ini memungkinkan untuk membuat di sungai beberapa reservoir yang terletak secara berurutan pada tingkat yang berbeda, yang berarti penggunaan aliran sungai yang lebih lengkap, sumber daya energinya, dan manuver kapasitas pembangkit listrik tenaga air individu. Kaskade stasiun pembangkit listrik tenaga air telah dibangun di banyak sungai. Selain Volga, kaskade dibangun di Kama, Dnieper, Chirchik, Hrazdan, Irtysh, Rioni, Svir. Kaskade Angara-Yenisei paling kuat dengan HPP terbesar di dunia - Bratskaya, Krasnoyarskaya, Sayano-Shushenskaya, dan Boguchanskaya dengan total kapasitas sekitar 17 GW dan output tahunan 76 miliar kWh listrik.

Ada beberapa jenis pembangkit listrik yang menggunakan energi aliran air. Selain pembangkit listrik tenaga air, juga sedang dibangun pembangkit listrik tenaga air (PLTA) dan pembangkit listrik tenaga pasang surut (PLTA). Sepintas, Anda hampir tidak dapat melihat perbedaan antara pembangkit listrik tenaga air konvensional dan pembangkit listrik tenaga air. Bangunan yang sama di mana peralatan listrik utama berada, saluran listrik yang sama. Tidak ada perbedaan mendasar dalam cara menghasilkan listrik. Apa saja fitur HPS?

Tidak seperti pembangkit listrik tenaga air, pembangkit listrik yang dipompa membutuhkan dua reservoir (dan bukan satu) dengan kapasitas beberapa puluh juta meter kubik. Tingkat satu harus beberapa puluh meter lebih tinggi dari yang lain. Kedua reservoir tersebut saling terhubung oleh jaringan pipa. Sebuah bangunan PSP sedang dibangun di reservoir bawah. Di dalamnya, yang disebut unit hidrolik reversibel - turbin hidrolik dan generator listrik ditempatkan pada poros yang sama. Mereka dapat bekerja baik sebagai generator saat ini dan sebagai pompa air listrik. Ketika konsumsi energi berkurang, seperti pada malam hari, turbin hidrolik bertindak sebagai pompa, memompa air dari reservoir bawah ke reservoir atas. Dalam hal ini generator bekerja sebagai motor listrik yang menerima energi listrik dari pembangkit listrik tenaga panas dan nuklir. Ketika konsumsi listrik meningkat, unit pembangkit listrik tenaga air HPP beralih ke putaran terbalik. Air yang jatuh dari reservoir atas ke reservoir bawah memutar turbin hidrolik, generator menghasilkan energi listrik. Jadi, pada malam hari, pembangkit listrik penyimpanan yang dipompa, seolah-olah, mengumpulkan listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik lain, dan memberikannya pada siang hari. Oleh karena itu, pembangkit listrik penyimpanan yang dipompa biasanya berfungsi, seperti yang dikatakan oleh para insinyur listrik, untuk menutupi "puncak" beban, yaitu menyediakan energi ketika sangat dibutuhkan. Lebih dari 160 pembangkit listrik penyimpanan yang dipompa beroperasi di dunia. Di negara kita, pembangkit listrik penyimpanan yang dipompa pertama dibangun di dekat Kyiv. Memiliki head yang rendah, hanya 73 m, dan total kapasitas 225 MW.

Pembangkit listrik penyimpanan yang dipompa yang lebih besar di wilayah Moskow dioperasikan, dengan kapasitas 1,2 GW, dengan ketinggian 100 m.

Biasanya pembangkit listrik penyimpanan yang dipompa dibangun di atas sungai. Tetapi, ternyata, pembangkit listrik seperti itu dapat dibangun di tepi laut dan samudera. Hanya di sana mereka menerima nama yang berbeda - pembangkit listrik tenaga pasang surut (PES).

Dua kali sehari pada waktu yang sama, permukaan laut naik atau turun. Ini adalah gaya gravitasi Bulan dan Matahari yang menarik massa air ke arah mereka. Jauh dari pantai, fluktuasi ketinggian air tidak melebihi 1 m, tetapi di dekat pantai bisa mencapai 13 m, seperti, misalnya, di Teluk Penzhinskaya di Laut Okhotsk.

Jika teluk atau muara sungai terhalang oleh bendungan, maka pada saat kenaikan air terbesar, ratusan juta meter kubik air dapat ditampung di reservoir buatan seperti itu. Saat air surut di laut, terjadi perbedaan antara ketinggian air di waduk dan di laut, yang cukup untuk memutar turbin air yang dipasang di gedung TPP. Jika hanya ada satu reservoir, TPP dapat menghasilkan listrik terus menerus selama 4-5 jam dengan gangguan masing-masing 1-2 jam empat kali sehari (ketinggian air di reservoir berubah berkali-kali saat pasang dan surut).

Untuk menghilangkan pembangkit listrik yang tidak merata, reservoir stasiun dibagi oleh bendungan menjadi 2-3 yang lebih kecil. Di satu, mereka mempertahankan tingkat air surut, yang lain - tingkat air pasang, yang ketiga berfungsi sebagai cadangan.

Unit pembangkit listrik tenaga air dipasang di KPBU yang mampu beroperasi dengan efisiensi tinggi baik dalam pembangkitan (menghasilkan listrik) maupun dalam mode pemompaan (memompa air dari reservoir dengan level air rendah ke reservoir dengan level tinggi). Dalam mode pemompaan, PES beroperasi ketika kelebihan listrik muncul di sistem tenaga. Dalam hal ini, unit memompa atau memompa air dari satu reservoir ke reservoir lainnya.

Pada tahun 1968, di pantai Laut Barents di Kislaya Guba, TPP percontohan pertama di negara kita dibangun. Ada 2 unit hidrolik dengan kapasitas 400 kW di gedung pembangkit listrik.

Sepuluh tahun pengalaman dalam pengoperasian TPP pertama memungkinkan untuk mulai menyusun proyek untuk TPP Mezenskaya di Laut Putih, Penzhinskaya dan Tugurskaya di Laut Okhotsk.

Menggunakan kekuatan besar pasang surut Samudra Dunia, bahkan gelombang laut itu sendiri, adalah masalah yang menarik. Mereka baru mulai menyelesaikannya. Ada banyak yang harus dipelajari, diciptakan, dirancang.

Pembangunan raksasa energi besar - apakah itu pembangkit listrik tenaga air, pembangkit listrik tenaga air atau PES - adalah ujian bagi pembangun setiap saat. Di sini, pekerjaan pekerja dengan kualifikasi tertinggi dan berbagai spesialisasi digabungkan - dari master pekerjaan beton hingga pendaki.

• Sepasang: HYDROELEVATOR
• Berikutnya: SLEEVE

Prinsip pengoperasian pembangkit listrik tenaga air cukup sederhana. Struktur hidroteknik pembangkit listrik tenaga air menyediakan aliran air yang diperlukan yang memasuki bilah turbin air, yang mengarah ke generator yang menghasilkan listrik.

Gambar.1. Skema salah satu jenis turbin hidrolik

Tekanan air yang diperlukan dibentuk oleh bendungan (dalam kasus pembangkit listrik tenaga air tipe bendungan) atau dengan pengalihan - aliran air alami (pembangkit listrik tenaga air turunan). Dalam beberapa kasus, baik bendungan dan turunannya digunakan bersama-sama untuk mendapatkan tekanan air yang diperlukan:

• HPP bendungan (Gbr. 2). Ini adalah jenis pembangkit listrik tenaga air besar yang paling umum di Kirgistan. Tekanan air di dalamnya dibuat dengan memasang bendungan yang benar-benar menghalangi sungai dan menaikkan permukaan air di dalamnya ke ketinggian yang dibutuhkan. Dalam hal ini, bangunan HPP sendiri terletak di belakang bendungan, di bagian bawahnya. Air, dalam hal ini, disuplai ke turbin melalui terowongan tekanan khusus.
• pengalihan HPP (Gbr. 3). Pembangkit listrik semacam itu dibangun di tempat-tempat di mana ada kemiringan sungai. Jumlah air yang diperlukan untuk menciptakan tekanan dialihkan dari saluran sungai melalui sistem drainase khusus (saluran, cabang, parit). Kemiringan mereka jauh lebih kecil daripada kemiringan rata-rata sungai. Akibatnya, air, setelah jarak tertentu, naik ke ketinggian yang diperlukan dan terkumpul di bak bertekanan. Dari sana, melalui pipa bertekanan, air memasuki turbin dan, sebagai hasilnya, jatuh kembali ke sungai yang sama. Dalam beberapa kasus, bendungan dan waduk kecil dibuat di awal saluran pengalihan.

Beras. 2. Jenis bendungan pembangkit listrik tenaga air

Beras. 3. Pembangkit listrik tenaga air jenis pengalihan

Semua peralatan listrik terletak langsung di gedung HPP. Tergantung pada tujuannya, ia memiliki divisi spesifiknya sendiri. Hidrogenerator terletak di ruang mesin, secara langsung mengubah energi air menjadi energi listrik. Ada juga peralatan listrik, yang meliputi perangkat kontrol dan pemantauan untuk pengoperasian pembangkit listrik tenaga air, stasiun transformator, switchgear dan banyak lagi.

Stasiun pembangkit listrik tenaga air dibagi tergantung pada daya yang dihasilkan:

• kuat - hasilkan dari 30 MW ke atas;
• HPP kecil - dari 1 MW hingga 30 MW;
• HPP mini - dari 100 kW hingga 1 MW;
• HPP mikro - dari 5 kW hingga 100 kW;
• pembangkit listrik tenaga air pico - hingga 5 kW.

Kekuatan pembangkit listrik tenaga air tergantung pada tekanan dan aliran air, serta pada efisiensi (faktor efisiensi) dari turbin dan generator yang digunakan. Karena fakta bahwa, untuk alasan alami, konsumsi air terus berubah, tergantung pada musim, dan juga karena sejumlah alasan lain, biasanya digunakan daya siklik sebagai ekspresi untuk daya stasiun pembangkit listrik tenaga air. Misalnya, ada siklus operasi pembangkit listrik tenaga air tahunan, bulanan, mingguan, atau harian.

Tergantung pada aliran dan tekanan air, berbagai jenis turbin digunakan di pembangkit listrik tenaga air. Untuk turbin bertekanan tinggi - bucket dan aksial radial dengan ruang spiral logam. Pada HPP tekanan sedang, turbin bilah putar dan aksial radial dipasang, pada turbin bilah putar bertekanan rendah di ruang beton atau baja bertulang. Prinsip pengoperasian semua jenis turbin adalah sama - air di bawah tekanan (tekanan air) memasuki bilah turbin, yang mulai berputar. Energi mekanik dengan demikian ditransfer ke generator, yang menghasilkan listrik. Turbin berbeda dalam beberapa hal spesifikasi teknis, serta ruang - baja atau beton bertulang, dan dirancang untuk tekanan air yang berbeda.

HPP, tergantung pada tujuannya, juga dapat mencakup struktur tambahan, seperti kunci, saluran ikan, fasilitas pemasukan air yang digunakan untuk irigasi, dan banyak lagi.

Nilai pembangkit listrik tenaga air terletak pada kenyataan bahwa mereka menggunakan sumber daya alam terbarukan untuk menghasilkan listrik. Karena tidak memerlukan tambahan bahan bakar untuk pembangkit listrik tenaga air, biaya akhir dari listrik yang dihasilkan jauh lebih rendah daripada jika menggunakan jenis pembangkit listrik lainnya.

Fitur pembangkit listrik tenaga air (pro dan kontra)

• (+) biaya listrik di pembangkit listrik tenaga air lebih dari dua kali lebih rendah daripada di pembangkit listrik termal.
• (+) Turbin HPP memungkinkan operasi di semua mode dari nol hingga daya maksimum dan memungkinkan Anda untuk mengubah daya dengan cepat jika perlu, bertindak sebagai pengatur pembangkit listrik.
• (+) limpasan sungai adalah sumber energi terbarukan
• (+) secara signifikan mengurangi dampak pada lingkungan udara dan gletser daripada jenis pembangkit listrik lainnya.
• (-) seringkali PLTU yang efektif lebih jauh dari konsumen dan membutuhkan pembangunan saluran listrik (TL) yang mahal.
• (-) waduk sering menempati area yang luas.
• (-) bendungan sering mengubah sifat perikanan, karena menghalangi jalan menuju tempat pemijahan ikan yang bermigrasi, tetapi seringkali mendukung peningkatan stok ikan di waduk itu sendiri dan pelaksanaan budidaya ikan.

Turbin hidro kecil sangat spesifik dalam prinsip operasinya, tidak seperti turbin pembangkit listrik tenaga air biasa. Proses pengoperasian turbin mikro ini menarik karena sifat-sifat strukturnya dapat menyediakan untuk objek tertentu volume massa air yang akan mengalir ke bagian turbin air (blade), membawa generator ke dalam operasi (generator memainkan peran pembangkit listrik).

Proses peningkatan tekanan air dipastikan dengan pembentukan "turunan" - aliran air bebas (asalkan pembangkit listrik tenaga mikro hidro ini adalah tipe pengalihan) atau bendungan (kondisinya adalah pembangkit listrik termal mini serupa ke bendungan).

Daya HPP mini

Tingkat daya pembangkit listrik tenaga air mini secara langsung tergantung pada kondisi di mana sifat hidroliknya berada:

1. Aliran air adalah volume massa air (l) yang melewati turbin dalam jangka waktu tertentu. Merupakan kebiasaan untuk mengambil 1-2 detik untuk interval ini.
2. Tekanan air - jarak antara dua titik massa air yang berlawanan (satu terletak di atas, yang lain di bawah). Kepala memiliki nomor fitur karakteristik, di mana jenis pembangkit listrik tenaga mikro hidro juga bergantung (head tinggi, head sedang, head rendah)

Keunikan pengoperasian pembangkit listrik tenaga air mikro dinilai dari sudut pandang lokasi teritorialnya. Misalnya, pembangkit listrik tenaga mikro hidro bertekanan bekerja dengan mengalihkan aliran air melalui saluran khusus yang terbuat dari kayu, yang terletak pada sudut kemiringan tertentu, yang memungkinkan air mengalir lebih cepat. Tekanan air di pembangkit listrik tenaga air seperti itu tergantung pada seberapa panjang saluran ini. Selanjutnya, air mengalir ke pipa tekanan, setelah itu memasuki unit hidrolik, yang terletak di bagian bawah. Kemudian air daur ulang dikirim kembali ke sumbernya dengan cara diperas.

Lokasi pembangkit listrik tenaga air mini

Penting untuk dicatat bahwa posisi turbin hidrolik, tergantung pada jenis konstruksi, mungkin berbeda:

1. Posisi horisontal. Posisi turbin air ini mengarah pada peningkatan alami dalam ukuran pembangkit listrik tenaga air mini itu sendiri (dengan bantuan poros turbin, yang juga meningkatkan ukuran sistem energi selama rotasi, serta perubahan skala dari ruang turbin). Namun, perlu dicatat bahwa konstruksi turbin hidrolik semacam itu tidak lebih rumit dari yang lain, tetapi sebaliknya, menyederhanakannya.
2. Susunan vertikal. Jenis pengaturan ini membantu mengurangi ukuran HPP, meningkatkan keseimbangan garis tengah, dan kekompakannya. Susunan ini lebih sulit dibangun, karena menciptakan kebutuhan akan keseimbangan sumbu yang mendetail dalam elemen rotasi. Juga dalam situasi seperti itu, penting untuk lebih berhati-hati tentang posisi wajib lantai kerja, ketika berada dalam satu garis horizontal dan karakteristik kekuatannya, sehingga mereka mampu menahan beban seluruh struktur. Susunan vertikal meningkatkan tekanan pada sumbu struktur.

Penggunaan pembangkit listrik tenaga air mini

Secara umum, instalasi pembangkit listrik tenaga air kecil digunakan terutama untuk digunakan di daerah terpencil dari fasilitas perumahan. Mereka tidak bisa menjadi pesaing serius untuk pembangkit listrik besar, melainkan berfungsi untuk memberikan penghematan energi. Dewasa ini, jumlah masyarakat yang menggunakan baik pembangkit listrik tenaga air, baterai tipe surya dan berbagai instalasi pengatur angin. Turbin yang dijelaskan dalam artikel ini akan segera menjadi satu dengan sumber energi inovatif ini, yang pada akhirnya akan mengarah pada penciptaan baru rangkaian listrik dan model.

Untuk apa struktur ini dapat digunakan?

• untuk menyediakan listrik untuk milik pribadi;
• untuk kawasan industri terpencil;
• untuk stasiun pengisian listrik;
• untuk penggunaan sementara.

Keuntungan dari pembangkit listrik tenaga air mini

Pembangkit listrik tenaga air kecil memiliki sejumlah keunggulan khusus:

• mereka tersedia dalam dua versi: dipasang di bagian bawah reservoir, serta dengan kait khusus yang memungkinkan Anda bekerja di permukaan
• unit dapat mencapai daya sebesar 5 kW, untuk meningkatkan daya dan efisiensi pembangkit listrik tenaga air, turbin dipasang sebagai modul
• HPP tidak berdampak negatif terhadap lingkungan dengan cara apapun selama proses konstruksi, karena untuk membuatnya, air alami digunakan, yang diarahkan ke aliran tertentu dan menggerakkan bilah.

Turbin untuk pembangkit listrik tenaga air mini

Sekarang mari kita bicara langsung tentang turbin air untuk pembangkit listrik tenaga air mini dan apa yang kita butuhkan untuk konstruksinya. Karakteristik dan fitur pengoperasian turbin hidrolik:

1. Suhu air yang disuplai ke turbin harus melebihi +4 °C.
2. Suhu yang seharusnya ada di modul blok adalah +15 °С dan lebih tinggi.
3. Tekanan suara, yang sumbernya terletak 1 m dari turbin, adalah 80 dB atau lebih.
4. Permukaan luar hidroturbin harus dipanaskan sampai suhu tidak melebihi +45 °C, asalkan suhu udara sekitar +25 °C.

Mari kita pertimbangkan contoh hidroturbin yang bekerja dengan baik dan seimbang dalam kondisi ideal.

Mari kita asumsikan bahwa kita memiliki turbin aliran, radial, bertekanan tinggi dengan kepala rata-rata, yang menyediakan pasokan tangensial air ke bilah, porosnya horizontal. Jenis pipa seperti itu diklasifikasikan sebagai "tenang". Mereka memiliki kekhasan beradaptasi dengan lingkungan, tempat pemasangan dan berbagai perbedaan tekanan ketinggian. Jika aliran air berubah secara dramatis, maka desain tas dua ruang digunakan di turbin, yang membuat perangkat bekerja lebih baik.

Tubuh turbin hidrolik apa pun terbuat dari baja struktural, tahan lama dan andal. Biaya bahan, konstruksi berkurang secara signifikan dibandingkan dengan turbin air untuk pembangkit listrik tenaga air konvensional. Bahan yang paling umum digunakan untuk membangun turbin air akan tahan jatuh dari 90 hingga 120 meter, beberapa bagian terbuat dari baja tahan karat (perumahan, perpipaan).

Pada turbin air generasi baru, dimungkinkan untuk mengganti generator dan impeller tanpa deformasi dan pemilahan yang parah. Perlu dicatat bahwa baling-baling memiliki sifat membersihkan sendiri karena aliran air yang melewati area baling-baling selama pekerjaan mereka. Selama desain generator dan turbin air itu sendiri, sejumlah langkah diambil untuk mengurangi tingkat kavitasi. Turbin hidro saat ini 100 persen bebas dari masalah ini.

Bagian utama dari turbin hidrolik adalah impeller. Bahan untuk pembuatan bilah sering kali adalah baja tipe profil. Baling-baling, karena sifatnya, dapat menciptakan gaya tingkat aksial, memfasilitasi kerja bantalan, dan baling-baling itu sendiri dalam keseimbangan konstan. Durasi sumbu impeller ditentukan oleh posisinya, untuk operasi yang lebih lama dipasang pada level bantalan.

Fitur turbin air untuk pembangkit listrik tenaga air mini

1. Dapat digunakan dalam sistem pemurnian untuk mendapatkan air minum berkualitas tinggi.
2. Dimungkinkan untuk menghubungkan generator industri.
3. Peningkatan persyaratan untuk keandalan generator.

Beberapa karakteristik rencana teknis:

1. Perbedaan ketinggian: 3 - 200 m
2. Konsumsi air: 0,03 - 13 meter kubik per detik
3. Daya: 5 - 3.000 kW
4. Jumlah bilah yang terletak di sektor aksial: 37
5. Efisiensi: 84% - 87%

Tentu saja, pembangkit listrik tenaga mini hidro tidak mungkin menjadi sumber energi utama, tetapi penggunaannya cukup masuk akal sebagai sarana untuk mengurangi beban pada jaringan pasokan utama, terutama selama periode konsumsi puncak.

Rencana:

pengantar

• 1 Fitur
• 2 Cara kerjanya
• 3 Pembangkit listrik tenaga air di dunia
  • 3.1 Pembangkit listrik tenaga air terbesar di dunia
• 4 Pembangkit listrik tenaga air di Rusia
  • 4.1 Pembangkit listrik tenaga air terbesar di Rusia
  • 4.2 Pembangkit listrik tenaga air lainnya di Rusia
  • 4.3 Latar belakang perkembangan teknik hidrolik di Rusia
• 5 Manfaat
• 6 Kekurangan
• 7 Kecelakaan dan insiden besar
Catatan

pengantar

Salah satu HPP Rusia terbesar dalam hal pembangkitan - Bratskaya

Bendungan Cerron Grande di El Salvador, cekung untuk meningkatkan kekuatan badan bendungan

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)- pembangkit listrik yang menggunakan energi aliran air sebagai sumber energi. Pembangkit listrik tenaga air biasanya dibangun di atas sungai dengan membangun bendungan dan waduk.

Dua faktor utama yang diperlukan untuk produksi listrik yang efisien di pembangkit listrik tenaga air: pasokan air yang terjamin sepanjang tahun dan mungkin lereng sungai yang besar, bentang alam seperti ngarai mendukung teknik hidrolik.

1. Fitur

• Biaya listrik di HPP Rusia lebih dari dua kali lebih rendah daripada di pembangkit listrik termal.
• Turbin HPP memungkinkan pengoperasian di semua mode dari nol hingga kekuatan maksimum dan memungkinkan Anda untuk dengan cepat mengubah daya jika perlu, bertindak sebagai pengatur pembangkit listrik.
• Aliran sungai merupakan sumber energi terbarukan.
• HPP tidak memiliki efek berbahaya bagi lingkungan.
• Pembangunan pembangkit listrik tenaga air biasanya lebih padat modal daripada pembangkit listrik tenaga panas.
• Seringkali HPP yang efisien lebih jauh dari konsumen daripada pembangkit termal.
• Waduk sering menempati wilayah yang luas, tetapi sejak sekitar tahun 1963, bangunan pelindung (HPP Kyiv) mulai digunakan, yang membatasi luas waduk, dan, akibatnya, membatasi wilayah banjir. permukaan (ladang, padang rumput, desa).
• Bendungan sering mengubah sifat ekonomi ikan, karena menghalangi jalan menuju tempat pemijahan ikan yang bermigrasi, tetapi sering kali mendukung peningkatan stok ikan di waduk itu sendiri dan pelaksanaan budidaya ikan.
• Reservoir pembangkit listrik tenaga air, di satu sisi, meningkatkan navigasi, tetapi di sisi lain, mereka membutuhkan penggunaan kunci untuk memindahkan kapal dari satu kolam ke kolam lainnya.
• Waduk membuat iklim lebih hangat.

2. Prinsip kerja

Diagram bendungan pembangkit listrik tenaga air

Prinsip pengoperasian pembangkit listrik tenaga air cukup sederhana. Rantai struktur hidraulik memberikan tekanan air yang diperlukan yang mengalir ke bilah turbin hidraulik, yang menggerakkan generator yang menghasilkan listrik.

Tekanan air yang diperlukan dibentuk melalui pembangunan bendungan, dan sebagai akibat dari konsentrasi sungai di tempat tertentu, atau dengan penurunan - aliran air alami. Dalam beberapa kasus, baik bendungan dan turunannya digunakan bersama-sama untuk mendapatkan tekanan air yang diperlukan.

Semua peralatan listrik terletak langsung di gedung pembangkit listrik tenaga air. Tergantung pada tujuannya, ia memiliki divisi spesifiknya sendiri. Di dalam ruang mesin terdapat unit hidrolik yang secara langsung mengubah energi arus air menjadi energi listrik. Ada juga semua jenis peralatan tambahan, perangkat kontrol dan pemantauan untuk pengoperasian pembangkit listrik tenaga air, stasiun transformator, switchgear, dan banyak lagi.

Pembangkit listrik tenaga air dibagi menurut: daya yang dihasilkan:

• kuat - hasilkan dari 25 MW ke atas;
• sedang - hingga 25 MW;
• pembangkit listrik tenaga air kecil - hingga 5 MW.

Kekuatan pembangkit listrik tenaga air tergantung pada tekanan dan aliran air, serta pada efisiensi turbin dan generator yang digunakan. Karena fakta bahwa, menurut hukum alam, ketinggian air terus berubah, tergantung pada musim, dan juga karena sejumlah alasan, biasanya menggunakan daya siklik sebagai ekspresi untuk kekuatan stasiun pembangkit listrik tenaga air. Misalnya, ada siklus operasi pembangkit listrik tenaga air tahunan, bulanan, mingguan, atau harian.

Pembangkit listrik tenaga air kecil khas daerah pegunungan di Cina (HPP Houzibao, Kabupaten Xingshan, Distrik Yichang, Provinsi Hubei). Air berasal dari gunung melalui pipa hitam

Pembangkit listrik tenaga air juga dibagi menurut penggunaan maksimumnya tekanan air:

• tekanan tinggi - lebih dari 60 m;
• tekanan sedang - dari 25 m;
• tekanan rendah - dari 3 hingga 25 m.

Tergantung pada tekanan air, berbagai jenis turbin digunakan di pembangkit listrik tenaga air. Untuk turbin bertekanan tinggi - bucket dan aksial radial dengan ruang spiral logam. Pada HPP tekanan sedang, turbin bilah putar dan aksial radial dipasang, pada HPP tekanan rendah - turbin bilah putar di ruang beton bertulang. Prinsip pengoperasian semua jenis turbin serupa - air di bawah tekanan (tekanan air) memasuki bilah turbin, yang mulai berputar. Energi mekanik dengan demikian ditransfer ke generator pembangkit listrik tenaga air, yang menghasilkan listrik. Turbin berbeda dalam beberapa karakteristik teknis, serta ruang - baja atau beton bertulang, dan dirancang untuk tekanan air yang berbeda.

Stasiun pembangkit listrik tenaga air juga dibagi menurut: prinsip penggunaan sumber daya alam, dan, dengan demikian, konsentrasi air yang dihasilkan. Berikut adalah HPP berikut:

• HPP aliran sungai dan dekat bendungan. Ini adalah jenis pembangkit listrik tenaga air yang paling umum. Tekanan air di dalamnya dibuat dengan memasang bendungan yang sepenuhnya memblokir sungai, atau menaikkan permukaan air di dalamnya ke tingkat yang diperlukan. Pembangkit listrik tenaga air semacam itu dibangun di sungai dataran rendah air tinggi, serta di sungai pegunungan, di tempat-tempat di mana dasar sungai lebih sempit, dikompresi.
• pembangkit listrik tenaga air bendungan. Dibangun dengan tekanan air yang lebih tinggi. Dalam hal ini, sungai sepenuhnya diblokir oleh bendungan, dan bangunan pembangkit listrik tenaga air itu sendiri terletak di belakang bendungan, di bagian bawahnya. Air, dalam hal ini, disuplai ke turbin melalui terowongan bertekanan khusus, dan tidak secara langsung, seperti pada pembangkit listrik tenaga air run-of-river.
• pengalihan pembangkit listrik tenaga air. Pembangkit listrik semacam itu dibangun di tempat-tempat yang kemiringan sungainya besar. Konsentrasi air yang diperlukan dalam jenis HPP ini dibuat dengan derivasi. Air dialihkan dari dasar sungai melalui sistem drainase khusus. Yang terakhir diluruskan, dan kemiringannya jauh lebih kecil daripada kemiringan rata-rata sungai. Akibatnya, air disuplai langsung ke gedung pembangkit listrik. HPP turunan dapat dari berbagai jenis - non-tekanan atau dengan penurunan tekanan. Dalam hal pengalihan tekanan, saluran diletakkan dengan kemiringan memanjang yang besar. Dalam kasus lain, pada awal penurunan, bendungan yang lebih tinggi dibuat di sungai, dan reservoir dibuat - skema ini juga disebut derivasi campuran, karena kedua metode untuk menciptakan konsentrasi air yang diperlukan digunakan.
• pembangkit listrik penyimpanan air. Pembangkit listrik penyimpanan yang dipompa tersebut mampu mengakumulasi listrik yang dihasilkan dan mengoperasikannya pada saat beban puncak. Prinsip pengoperasian pembangkit listrik tersebut adalah sebagai berikut: selama periode tertentu (bukan beban puncak), unit penyimpanan yang dipompa beroperasi sebagai pompa dari sumber energi eksternal dan memompa air ke kolam atas yang dilengkapi secara khusus. Ketika kebutuhan muncul, air dari mereka memasuki pipa tekanan dan menggerakkan turbin.

Komposisi stasiun pembangkit listrik tenaga air, tergantung pada tujuannya, juga dapat mencakup struktur tambahan, seperti kunci atau lift kapal yang memfasilitasi navigasi melalui reservoir, jalur ikan, struktur asupan air yang digunakan untuk irigasi, dan banyak lagi.

Nilai dari pembangkit listrik tenaga air terletak pada kenyataan bahwa mereka menggunakan sumber daya alam terbarukan untuk menghasilkan listrik. Karena tidak memerlukan tambahan bahan bakar untuk pembangkit listrik tenaga air, biaya akhir dari listrik yang dihasilkan jauh lebih rendah daripada jika menggunakan jenis pembangkit listrik lainnya.

3. Tenaga air di dunia

Pada tahun 2006, PLTA menyediakan produksi hingga 88% energi terbarukan dan hingga 20% dari seluruh listrik di dunia, kapasitas PLTA terpasang mencapai 777 GW.

Pemimpin mutlak dalam produksi tenaga air per kapita adalah Islandia. Selain itu, indikator ini tertinggi di Norwegia (pangsa pembangkit listrik tenaga air dalam total pembangkitan adalah 98%), Kanada dan Swedia. Di Paraguay, 100% energi yang dihasilkan berasal dari pembangkit listrik tenaga air.

Konstruksi hidro paling aktif di awal 2000-an dilakukan oleh Cina, di mana tenaga air merupakan sumber energi potensial utama. Hingga setengah dari pembangkit listrik tenaga air kecil dunia terletak di negara ini, serta pembangkit listrik tenaga air terbesar di dunia "Tiga Ngarai" di Sungai Yangtze dan kaskade HPP terbesar yang sedang dibangun. HPP Grand Inga 39 GW yang lebih besar direncanakan untuk dibangun oleh konsorsium internasional di Sungai Kongo di Republik Demokratis Kongo (sebelumnya Zaire).

Untuk tahun 2008, produsen tenaga air terbesar (termasuk pemrosesan di pembangkit listrik penyimpanan yang dipompa) secara absolut adalah negara-negara berikut:

3.1. Pembangkit listrik tenaga air terbesar di dunia

4. Pembangkit listrik tenaga air di Rusia

Pada 2009, Rusia memiliki 15 pembangkit listrik tenaga air lebih dari 1000 MW (beroperasi, sedang selesai atau sedang dibangun), dan lebih dari seratus pembangkit listrik tenaga air dengan kapasitas lebih kecil.

4.1. Pembangkit listrik tenaga air terbesar di Rusia

Catatan:

1. 1 2 Itu sedang dipulihkan setelah kecelakaan (2009), nilai pra-kecelakaan ditunjukkan dalam tanda kurung.
2. Objek yang sedang dibangun.
3. 1 2 3 4 Kapasitas dan pembangkitan pada tingkat desain reservoir; saat ini, kapasitas dan output aktual jauh lebih rendah, ditunjukkan dalam tanda kurung.

4.2. Pembangkit listrik tenaga air lainnya di Rusia

4.3. Latar belakang perkembangan teknik hidrolik di Rusia

Tahap pertama pembangunan HPP:

Pada periode pengembangan energi Soviet, penekanan ditempatkan pada peran khusus dari rencana ekonomi nasional terpadu untuk elektrifikasi negara - GOELRO, yang disetujui pada 22 Desember 1920. Hari ini dinyatakan sebagai hari libur profesional di Uni Soviet - Hari Insinyur Tenaga. Bab dari rencana yang ditujukan untuk tenaga air disebut "Elektrifikasi dan Energi Air". Ini menunjukkan bahwa pembangkit listrik tenaga air dapat bermanfaat secara ekonomi, terutama dalam kasus penggunaan yang kompleks: untuk menghasilkan listrik, meningkatkan kondisi navigasi atau reklamasi lahan. Diasumsikan bahwa dalam 10-15 tahun adalah mungkin untuk membangun pembangkit listrik tenaga air di negara itu dengan total kapasitas 21.254 ribu tenaga kuda (sekitar 15 juta kW), termasuk di bagian Eropa Rusia - dengan kapasitas 7394, di Turkestan - 3020, di Siberia - 10.840 ribu hp Pembangunan PLTU dengan kapasitas 950.000 kW direncanakan untuk 10 tahun ke depan, namun ke depan direncanakan untuk membangun sepuluh PLTU dengan total kapasitas kerja tahap pertama 535.000 kW.

Meskipun sudah setahun sebelumnya, pada tahun 1919, Dewan Tenaga Kerja dan Pertahanan mengakui pembangunan stasiun pembangkit listrik tenaga air Volkhov dan Svir sebagai objek pertahanan yang penting. Pada tahun yang sama, persiapan dimulai untuk pembangunan HPP Volkhovskaya, pembangkit listrik tenaga air pertama yang dibangun sesuai dengan rencana GOELRO.

Namun, bahkan sebelum dimulainya pembangunan HPP Volkhovskaya, Rusia memiliki pengalaman yang cukup kaya dalam konstruksi hidrolik industri, terutama oleh perusahaan swasta dan konsesi. Informasi tentang HPP yang dibangun di Rusia selama dekade terakhir abad ke-19 dan 20 tahun pertama abad ke-20 ini cukup tersebar, kontradiktif dan memerlukan penelitian sejarah khusus.

Yang paling dapat diandalkan adalah bahwa pembangkit listrik tenaga air pertama di Rusia adalah pembangkit listrik tenaga air Berezovskaya (Zyryanovskaya), dibangun di Rudny Altai di Sungai Berezovka (anak sungai Bukhtarma) pada tahun 1892. Itu adalah empat turbin dengan total kapasitas 200 kW dan dimaksudkan untuk menyediakan listrik untuk drainase tambang dari tambang Zyryanovsky.

HPP Nygrinskaya, yang muncul di provinsi Irkutsk di Sungai Nygri (anak sungai Vacha) pada tahun 1896, juga mengklaim sebagai yang pertama. Peralatan listrik stasiun terdiri dari dua turbin dengan poros horizontal umum, yang memutar tiga dinamo dengan kapasitas masing-masing 100 kW. Tegangan primer diubah oleh empat trafo arus tiga fase hingga 10 kV dan ditransmisikan melalui dua saluran tegangan tinggi ke tambang tetangga. Ini adalah saluran listrik tegangan tinggi pertama di Rusia. Satu jalur (panjang 9 km) melewati gostsy ke tambang Negadanny, yang lain (14 km) - ke lembah Nygri ke mulut mata air Sukhoi Log, tempat tambang Ivanovsky beroperasi pada tahun-tahun itu. Di tambang, tegangan diubah menjadi 220 V. Berkat listrik dari HPP Nygrinskaya, lift listrik dipasang di tambang. Selain itu, tambang itu dialiri listrik kereta api, yang berfungsi untuk ekspor batuan sisa, yang menjadi jalur kereta listrik pertama di Rusia.

5. Manfaat

• penggunaan energi terbarukan.
• listrik yang sangat murah.
• pekerjaan tidak disertai dengan emisi berbahaya ke atmosfer.
• akses cepat (relatif terhadap CHP/TPP) ke mode keluaran daya pengoperasian setelah stasiun dihidupkan.

6. Kekurangan

• membanjiri tanah yang subur.
• konstruksi dilakukan di mana ada cadangan energi air yang besar.
• di sungai pegunungan berbahaya karena kegempaan yang tinggi di daerah tersebut.

7. Kecelakaan dan insiden besar

• Kecelakaan terbesar dalam sejarah pembangkit listrik tenaga air adalah jebolnya bendungan reservoir Bankyao Cina pada tahun 1975. Lebih dari 170.000 orang meninggal, 11 juta terkena dampaknya.
• 17 Mei 1943 - Pasukan Inggris merusak bendungan di sungai Möhne (waduk Möhnesee) dan Eder (waduk Edersee) selama Operasi Chastise, yang mengakibatkan kematian 1268 orang, termasuk sekitar 700 tawanan perang Soviet.
• 9 Oktober 1963 - salah satu kecelakaan hidrolik terbesar di bendungan Vaiont di Italia utara.
• Pada malam 11 Februari 2005, bendungan pembangkit listrik tenaga air sepanjang 150 meter di dekat kota Pasni meledak karena hujan lebat di provinsi Balochistan di barat daya Pakistan. Akibatnya, beberapa desa terendam banjir, lebih dari 135 orang meninggal dunia.
• Pada tanggal 5 Oktober 2007, di Sungai Chu di provinsi Thanh Hoa Vietnam, setelah kenaikan permukaan air yang tajam, bendungan pembangkit listrik tenaga air Cuadat yang sedang dibangun menerobos. Sekitar 5 ribu rumah berada di zona banjir, 35 orang meninggal.
• 17 Agustus 2009 - kecelakaan besar di HPP Sayano-Shushenskaya (HPP Sayano-Shushenskaya adalah pembangkit listrik paling kuat di Rusia). Akibat kecelakaan itu, 75 orang tewas, dan kerusakan serius terjadi pada peralatan dan bangunan stasiun.

Catatan

1. Wawancara dengan Profesor Dmitry Selyutin.22.08.2009, VETI - www.youtube.com/watch?v=y6Vw0wTt1Iw
2. Pembangkit Listrik Tenaga Air (HPP)
3. T.M. L "état paufine l" ouverture des barrages dengan persetujuan - www.lesechos.fr/info/energie/020239999544.htm // Les echoes. - Paris: 27/11/2009. - No. 20561. - S. 21.
4. "Listrik. pembangun Rusia. abad XX. M.: Guru, 2003. Hal.193. ISBN 5-9207-0002-5
5. Menurut materi dari Komisi GOELRO
6. HPP Berezovskaya - syrjanowsk.narod.ru/html/beresowskajages.html
7. Industri listrik di wilayah Irkutsk. Koran "Science in Siberia" No. 3-4 (2139-2140) 23 Januari 1998 - www-sbras.nsc.ru/HBC/hbc.phtml?26 170 1
8. HPS sebagai senjata - Teknologi: Hi-Tech / infox.ru - www.infox.ru/hi-tech/tech/2009/08/21/Krupnyeyshiye_GES.phtml

Pembangkit listrik tenaga air adalah kompleks dari berbagai struktur dan peralatan, yang penggunaannya memungkinkan Anda untuk mengubah energi air menjadi listrik. Struktur hidrolik memberikan konsentrasi aliran air yang diperlukan, dan proses lebih lanjut dilakukan dengan menggunakan peralatan yang sesuai.

Pembangkit listrik tenaga air dibangun di atas sungai dengan membangun bendungan dan waduk. Sangat penting untuk efisiensi stasiun memiliki pilihan lokasi. Diperlukan dua faktor: pasokan air yang terjamin sepanjang tahun dan kemiringan sungai yang paling mungkin. Pembangkit listrik tenaga air dibagi menjadi bendungan ( tingkat yang diperlukan sungai disediakan dengan pembangunan bendungan) dan pengalihan (air dialihkan dari saluran sungai ke tempat dengan perbedaan ketinggian yang besar).

Lokasi fasilitas stasiun mungkin juga berbeda. Misalnya, bangunan stasiun dapat menjadi bagian dari struktur air (disebut stasiun run-of-river) atau terletak di belakang bendungan (stasiun bendungan).

HPP Krasnoyarsk

• HPP (Bendungan Hoover di Nevada)

Teknologi

Pekerjaan pembangkit listrik tenaga air didasarkan pada penggunaan energi kinetik air yang jatuh. Untuk mengubah energi ini, turbin dan generator digunakan. Pertama, perangkat ini menghasilkan energi mekanik, dan kemudian listrik. Turbin dan generator dapat dipasang langsung di bendungan atau di dekatnya. Dalam beberapa kasus, pipa digunakan, di mana air di bawah tekanan dibawa ke bawah tingkat bendungan atau ke asupan air pembangkit listrik tenaga air.

Tekanan air yang diperlukan dibentuk melalui pembangunan bendungan, dan sebagai akibat dari konsentrasi sungai di tempat tertentu, atau dengan penurunan - aliran air alami. Dalam beberapa kasus, baik bendungan dan turunannya digunakan bersama-sama untuk mendapatkan tekanan air yang diperlukan.

Semua peralatan listrik terletak langsung di gedung pembangkit listrik tenaga air. Tergantung pada tujuannya, ia memiliki divisi spesifiknya sendiri. Di dalam ruang mesin terdapat unit hidrolik yang secara langsung mengubah energi arus air menjadi energi listrik. Ada juga semua jenis peralatan tambahan, perangkat kontrol dan pemantauan untuk pengoperasian pembangkit listrik tenaga air, stasiun transformator, switchgear, dan banyak lagi.

Stasiun pembangkit listrik tenaga air dibagi tergantung pada daya yang dihasilkan:

• kuat - hasilkan dari 25 MW ke atas;
• sedang - hingga 25 MW;
• pembangkit listrik tenaga air kecil - hingga 5 MW.

Bagaimana perangkat semacam itu memastikan konversi energi air menjadi listrik? Ledakan sejumlah zat terjadi di dalam ruangan. Gelombang ledakan cairan melewati laras dan memasuki silinder. Akibatnya, bilah turbin berputar, yang, pada gilirannya, merupakan alasan pengoperasian hidrogenerator.

Menurut pengembang proyek, kondisi paling penting untuk memastikan efektivitas penemuan ini adalah perhitungan yang benar dari berat gelombang ledakan yang dibutuhkan untuk menghasilkan gelombang, dan bukan percikan. Selain itu, periodisitas ledakan harus dihitung secara akurat, yang memungkinkan untuk menghindari gangguan dalam pengoperasian perangkat dan tidak mengurangi kecepatan rotasi bilah. Varian lain dari instalasi tersebut sedang dalam pengembangan.

Pembangkit listrik hidrostorage

Tanda di PSP Kyiv

Pada periode beban rendah, unit pembangkit listrik tenaga air di stasiun sibuk memompa air dari reservoir hilir ke reservoir hulu. Selama peningkatan beban, air yang disimpan digunakan untuk menghasilkan energi puncak. Unit hidraulik reversibel memastikan pengoperasian turbin dan mode pemompaan dan merupakan kombinasi dari mesin listrik sinkron dan turbin pompa hidraulik.

Energi yang dihabiskan untuk pemompaan dihasilkan oleh TPP selama pengurangan beban, ketika biayanya tidak terlalu tinggi. Artinya, listrik malam hari yang murah diubah menjadi mahal. Efisiensi ekonomi, seperti yang Anda lihat, cukup tinggi. Keuntungan yang tidak diragukan dari pembangkit listrik tenaga air jenis ini adalah adanya tekanan tinggi. Hal ini memungkinkan pemasangan baterai yang lebih efisien. Ada juga stasiun tipe campuran. Beberapa unit hidrolik yang terpasang di sana mampu beroperasi dalam dua mode: turbin dan pemompaan. Bagian lain hanya bekerja dalam mode turbin. Penggunaan stasiun semacam itu memungkinkan Anda mengumpulkan lebih banyak air dan, sebagai hasilnya, menghasilkan lebih banyak listrik selama periode peningkatan beban.

Pembangkit listrik pasang surut

pembangkit listrik pasang surut

Untuk membuat stasiun pasang surut yang ekonomis, tentu saja kondisi alam. Secara khusus, harus ada perbedaan ketinggian yang besar saat air surut dan air pasang (setidaknya enam meter), fitur garis pantai yang memungkinkan pembuatan bendungan dan cekungan air dengan ukuran yang sesuai.

Tidak mudah menemukan tempat seperti itu di planet kita. Ini adalah pantai negara bagian AS Maine, provinsi Kanada New Brunswick, Teluk Persia, wilayah tertentu di Argentina, Inggris selatan, Prancis utara, dan wilayah utara bagian Eropa Rusia. Namun, bahkan stasiun yang dibangun di wilayah ini tidak akan mampu bersaing secara memadai dengan TPP yang sudah beroperasi dalam hal biaya energi yang dihasilkan.

Proyek pembangkit listrik tenaga pasang surut biasanya mencakup dua cekungan. Ini adalah reservoir hulu dan hilir. Masing-masing harus dilengkapi dengan gorong-gorong dan pintu gerbang. Saat air pasang, kolam bagian atas terisi air, dan kemudian memberikan semua air ke bagian bawah, yang dikosongkan saat air surut.

Sejarah pembangkit listrik tenaga air

Manusia selalu tinggal di dekat badan air dan mau tidak mau memperhatikan potensi besar air sebagai sumber energi. Oleh karena itu, sejarah pembangkit listrik tenaga air berasal dari zaman kuno. Bahkan saat itu, orang belajar menggunakan air untuk menggiling biji-bijian atau meniupkan udara saat melebur logam.

Perlahan-lahan, mekanismenya membaik, dan kincir air menjadi semakin efisien. Pada akhir abad kesembilan belas, tahap modern dalam pengembangan tenaga air datang. Tetapi penggunaan sumber daya air dalam skala penuh baru dimulai pada abad kedua puluh, atau lebih tepatnya, pada tahun tiga puluhan, ketika air mulai digunakan oleh manusia untuk menghasilkan listrik. Pada saat inilah pembangunan pembangkit listrik tenaga air besar dimulai di dunia.

Tenaga air telah melalui jalur pengembangan yang agak panjang dan menarik dan terus berkembang, memberi seseorang peluang baru. Pada bagian ini, kita akan selangkah demi selangkah menelusuri jalan yang dibuat oleh PLTA selama berabad-abad, mempertimbangkan tahapan dan fitur perkembangannya, dari kincir air yang digunakan di zaman kuno dan Abad Pertengahan, hingga pembangkit listrik tenaga air modern yang muncul. sudah di abad kedua puluh.

Pembangkit listrik tenaga air kuno dan abad pertengahan

pabrik air

Sulit untuk mengatakan kapan manusia mulai menggunakan sumber daya air untuk energi. Referensi paling awal untuk proses tersebut berasal dari abad keempat SM. Pada saat yang sama, para ilmuwan cenderung percaya bahwa penggunaan air terjadi secara paralel di banyak wilayah di planet ini. Ngomong-ngomong, para arkeolog telah menemukan bukti bahwa sumber daya air juga dieksploitasi di wilayah bekas Uni Soviet: di wilayah Armenia modern dan di lembah sungai Amu Darya.

Orang Yunani kuno menggunakan kincir air untuk memfasilitasi beberapa jenis pekerjaan manual yang berat. Misalnya, perangkat ini melakukan penggilingan biji-bijian. Secara bertahap, teknologi meningkat, jumlah kincir air di negara-negara Eropa terus bertambah. Jadi, pada abad kesebelas di Inggris dan Prancis, satu pabrik menyumbang dua ratus lima puluh orang. Menurut sejarawan, sekitar abad ketiga belas, kincir air muncul di Rusia abad pertengahan, atau lebih tepatnya, di wilayah barat daya dan timur lautnya.

Seiring waktu, ruang lingkup perangkat juga meningkat. Pabrik air memastikan pengoperasian pabrik yang lebih lengkap dan pompa pompa, berpartisipasi dalam penggergajian kayu, membantu seseorang menyeduh bir, dan digunakan di pabrik minyak. Sampai abad kedelapan belas, hanya roda pertempuran yang lebih rendah yang digunakan. Belakangan, muncul kincir air dengan penembusan sedang dan rendah.

Tenaga air di abad kesembilan belas

turbin air

Pencapaian abad-abad sebelumnya tidak dapat lagi memenuhi kebutuhan manusia di abad kesembilan belas. Dorongan untuk pengembangan lebih lanjut tenaga air diberikan oleh penemuan turbin air. Meskipun upaya untuk membuat mekanisme yang lebih maju dibandingkan dengan kincir air telah dilakukan sebelumnya. Jadi, pada abad keenam belas di Ural, roda berputar berkecepatan tinggi dengan poros vertikal digunakan. Dalam mekanisme seperti itu, air jatuh pada bilah roda yang melengkung dari selokan khusus.

Selanjutnya, turbin air jet bebas disusun dengan cara yang sama. Tetapi turbin air lengkap baru dibuat pada awal abad kesembilan belas. Penciptaannya adalah jasa beberapa penemu berbakat. Salah satunya adalah peneliti Rusia I. Safonov, yang pada tahun 1837 memasang turbin air yang dirancang olehnya di Sungai Neiva. Dua tahun kemudian, Safonov meningkatkan penemuannya sendiri dengan memasang turbin yang sedikit dimodifikasi di salah satu pabrik lokal. Sejalan dengan Safonov, ilmuwan Prancis Fourneuron mengerjakan pembuatan turbin air. Perangkat yang ia temukan disajikan pada tahun 1834. Penemuan yang dibuat oleh kedua ilmuwan dengan cepat mendapatkan popularitas, dan selama lima puluh tahun berikutnya, berbagai macam turbin muncul.

Sudah di akhir abad kesembilan belas, sebuah peristiwa terjadi yang benar-benar akan membuka panggung modern dalam sejarah pembangkit listrik tenaga air dunia. Pada tahun 1891, insinyur Rusia M.O. Dolivo-Dobrovolsky, yang tinggal di Jerman dan meninggalkan Rusia karena ketidakandalan politiknya, tiba di kota Frankfurt am Main untuk berpartisipasi dalam pameran listrik. Di sana ia harus mendemonstrasikan penemuannya - motor arus bolak-balik. Kemudian daya tarik seperti itu umumnya merupakan hal baru, tetapi penulis memutuskan untuk melengkapinya dengan struktur lain.

Itu adalah pembangkit listrik tenaga air. Di kota kecil Lauffen, Dolivo-Dobrovolsky memasang generator arus tiga fase, yang diputar oleh turbin air kecil. Listrik yang dihasilkan dipasok ke area pameran melalui saluran transmisi. Panjangnya adalah 175 kilometer. Hari ini, tidak ada yang terkejut dengan garis dengan panjang beberapa ribu kilometer, tetapi pada masa itu semua ini adalah sensasi yang tak terbantahkan. Era pembangkit listrik tenaga air telah dimulai.

Pembangkit listrik tenaga air di abad kedua puluh

HPP Hoover AS

Terlepas dari penemuan Dolivo-Dobrovolsky, pengembangan lebih lanjut tenaga air diperlambat oleh beberapa faktor objektif. Pembangunan pembangkit listrik tenaga air besar yang akan benar-benar efisien terbukti menjadi pekerjaan yang lebih kompleks daripada pembangkit eksperimental yang ditampilkan di pameran. Lagi pula, untuk membuat turbin besar berputar, diperlukan pasokan air yang signifikan.

Pada awal abad kedua puluh, konstruksi seperti itu tampak agak sulit. Selama dua dekade pertama abad baru, hanya beberapa pembangkit listrik tenaga air yang dibangun. Tapi itu hanya permulaan. Sudah di tahun tiga puluhan, stasiun besar dibangun, misalnya, pembangkit listrik tenaga air Hoover di AS dengan kapasitas 1,3 Gigawatt.

Sorotan lain dalam sejarah pembangkit listrik tenaga air Amerika adalah pembukaan pembangkit listrik tenaga air Adams, yang terletak di Air Terjun Niagara. Tenaganya mencapai 37 MW. Peluncuran pembangkit listrik tenaga air yang kuat seperti itu menyebabkan peningkatan jumlah energi yang dikonsumsi di negara-negara industri, yang, pada gilirannya, mendorong program untuk pengembangan potensi tenaga air.

Ust-Kamenogorsk HPP

Pada awal abad kedua puluh, pengembangan pembangkit listrik tenaga air Rusia sangat lambat. Jadi, pada tahun 1913 di wilayah itu Kekaisaran Rusia sekitar lima puluh ribu pembangkit listrik tenaga air berfungsi. Kapasitas total mereka sekitar satu juta tenaga kuda. Pada saat yang sama, sekitar tujuh belas ribu instalasi dilengkapi dengan turbin air.

Total pembangkit listrik tahunan di semua pembangkit listrik tenaga air tidak melebihi tiga puluh lima juta kilowatt per jam dengan kapasitas terpasang sekitar 16 MW. Pada saat yang sama, di banyak negara Eropa, total kapasitas sekitar 12.000 MW. Situasi berubah setelah Revolusi Oktober. Pemerintah baru sangat menyadari pentingnya mengembangkan industri ini.

Sudah pada 13 Juni 1918, diputuskan untuk memulai pembangunan pembangkit listrik tenaga air Volkhov, yang menjadi proyek pertama industri tenaga air Soviet, dan kapasitasnya adalah 58 MW. Sudah di tahun-tahun pertama kekuasaan Soviet, rencana elektrifikasi negara (GOELRO) dikembangkan, yang disetujui pada 22 Desember 1920. Salah satu bab dari rencana itu disebut "Elektrifikasi dan energi air." Disebutkan bahwa penggunaan pembangkit listrik tenaga air dapat bermanfaat jika digunakan secara terintegrasi.

Rencana tersebut disediakan untuk pembangunan pembangkit listrik tenaga air dengan total kapasitas 21.254.000 tenaga kuda. Pada saat yang sama, di bagian Eropa Rusia, total kapasitas stasiun akan menjadi 7394, di Turkestan - 3020, di Siberia - 10840 ribu tenaga kuda. Direncanakan untuk membangun sepuluh pembangkit listrik tenaga air dengan total kapasitas 640 MW.

Pembangkit listrik tenaga air Soviet pertama adalah Pembangkit Listrik Tenaga Air Lenin Dnieper di Zaporozhye. Kembali pada tahun 1921, Lenin menandatangani keputusan untuk memulai konstruksi, dan konstruksi itu sendiri dimulai pada tahun 1927. Unit pertama diluncurkan pada tahun 1932, dan dimungkinkan untuk mencapai kapasitas desain pada tahun 1939. Itu sebesar 560 MW. Selama pembangunan bendungan, jeram Dnieper yang terkenal dibanjiri, yang membuat sungai benar-benar dapat dilayari.

Selama beberapa dekade Uni Soviet menjadi salah satu pemimpin dalam industri tenaga air dunia. Misalnya, pada awal tahun tujuh puluhan, industri tenaga air Soviet berada di urutan kedua setelah Amerika dalam hal kapasitas terpasang. Pembangunan pembangkit listrik tenaga air dilakukan di Volga, Kama, Don, Dnieper, Svir dan sungai besar lainnya.

Ini memungkinkan untuk mengubahnya menjadi saluran air di bagian Eropa negara itu, secara signifikan meningkatkan permukaan air di sungai dan, sebagai hasilnya, memperoleh sistem pengiriman integral yang menghubungkan laut Kaspia, Hitam, Azov, Baltik, dan Putih. Pada akhir tahun tujuh puluhan abad kedua puluh, pembangkit listrik tenaga air terbesar di dunia dibangun. Ini adalah Sayano-Shushenskaya dan Krasnoyarskaya, yang terletak di Sungai Yenisei, Bratskaya dan Ust-Ilimskaya (Sungai Angara), Nurekskaya (Sungai Vakhsh), Volzhskaya.

Pembangkit listrik tenaga air dunia di abad ke-21

Pada awal abad kedua puluh satu, tenaga air menyediakan hingga enam puluh tiga persen energi terbarukan dunia. Ini adalah sembilan belas persen dari listrik dunia. Kapasitas PLTA terpasang adalah 715 GW.

Negara-negara seperti Norwegia, Islandia dan Kanada adalah pemimpin dalam menghasilkan tenaga air per warganya. China adalah yang paling aktif dalam pembangunan pembangkit listrik tenaga air. Untuk negara bagian ini, tenaga air adalah sumber energi yang paling menjanjikan dan, jelas, akan segera menjadi yang utama. Selain itu, Cina adalah pemimpin dunia dalam jumlah pembangkit listrik tenaga air kecil.

Pembangkit listrik tenaga air terbesar terletak di Cina (Sanxia di Sungai Yangtze, Brasil (Itaipu di Sungai Parana dan Tukurui di Sungai Tocantin), Venezuela (Guri di Sungai Caroni).Industri tenaga air juga berkembang di Rusia. Federasi Rusia ada seratus dua pembangkit listrik tenaga air.

Kapasitas total semua unit pembangkit listrik tenaga air Rusia yang beroperasi adalah empat puluh lima juta kilowatt (ini adalah yang terbesar kelima di dunia). Pada saat yang sama, bagian pembangkit listrik tenaga air dalam jumlah total energi Rusia yang diterima adalah dua puluh satu persen. Dan ini tidak terlalu banyak, terutama mengingat Rusia berada di posisi kedua dalam hal potensi ekonomi sumber daya air (sekitar 852 miliar kilowatt per jam). Tetapi sumber daya ini telah dikembangkan hanya sebesar dua puluh persen.

Prospek pembangkit listrik tenaga air

Tanpa ragu, pasokan energi adalah salah satu yang paling masalah yang sebenarnya kemanusiaan. Cadangan minyak dan gas dunia berkurang dengan cepat dan hari di mana mereka akan benar-benar habis tidak lama lagi. Semua orang memahami hal ini, dan oleh karena itu setiap tahun semakin banyak spesialis yang mempelajari kemungkinan penggantian yang setara. Saat ini, ada beberapa bidang energi alternatif: penggunaan energi matahari dan energi angin, bioenergi, energi panas bumi.

Masing-masing bidang ini memiliki kelebihan dan kekurangan tertentu. Maka perlu diputuskan: sumber energi alternatif apa yang paling cocok untuk memenuhi kebutuhan umat manusia dan pada saat yang sama menyebabkan kerusakan alam yang minimal.

Potensi Tenaga Air Global

Potensi pembangkit listrik tenaga air dapat ditentukan dengan menjumlahkan semua aliran sungai yang ada di planet ini. Perhitungan menunjukkan bahwa potensi dunia sama dengan lima puluh miliar kilowatt per tahun. Tetapi bahkan angka yang sangat mengesankan ini hanya seperempat dari jumlah curah hujan yang turun setiap tahun di seluruh dunia.

Dengan mempertimbangkan kondisi masing-masing wilayah tertentu dan keadaan sungai di dunia, potensi sumber daya air yang sebenarnya adalah dari dua hingga tiga miliar kilowatt. Angka-angka ini sesuai dengan produksi energi tahunan 10.000-20.000 miliar kilowatt per jam (data PBB diberikan).

Untuk memahami potensi tenaga air, yang diungkapkan oleh angka-angka ini, perlu membandingkan data yang diperoleh dengan indikator pembangkit listrik tenaga panas minyak. Untuk menghasilkan listrik sebesar ini, stasiun berbahan bakar minyak akan membutuhkan sekitar empat puluh juta barel minyak setiap hari.

Pada saat yang sama, pertanyaannya tetap: berapa proporsinya? kekayaan alam manusia mampu untuk menggunakan? Untuk menjawab pertanyaan ini, perlu dibayangkan konsekuensi yang mungkin timbul dari pengoperasian pembangkit listrik tenaga air bagi lingkungan.

Keuntungan dan kerugian utama

Keuntungan utama dari pembangkit listrik tenaga air sudah jelas. Tentu saja, keuntungan utama dari sumber daya hidro adalah pembaruannya: pasokan air praktis tidak ada habisnya. Pada saat yang sama, sumber daya hidro secara signifikan di depan jenis sumber energi terbarukan lainnya dalam pembangunan dan mampu menyediakan energi untuk kota-kota besar dan seluruh wilayah.

Selain itu, penggunaan sumber energi ini cukup mudah, terbukti dari sejarah panjang pembangkit listrik tenaga air. Misalnya, pembangkit listrik tenaga air dapat dihidupkan atau dimatikan tergantung pada permintaan. Biaya pembangunan pembangkit listrik tenaga air cukup rendah.

Pada saat yang sama, isu dampak pembangkit listrik tenaga air terhadap lingkungan cukup kontroversial. Di satu sisi, pengoperasian pembangkit listrik tenaga air tidak menyebabkan pencemaran lingkungan dengan zat berbahaya.

Tetapi pada saat yang sama, pembentukan waduk membutuhkan penggenangan wilayah yang luas, seringkali subur, dan ini menyebabkan perubahan alam yang negatif. Misalnya, bendungan sering menghalangi jalan ikan untuk bertelur, tetapi pada saat yang sama, karena keadaan ini, jumlah ikan di waduk meningkat secara signifikan dan penangkapan ikan berkembang.

Aspek lingkungan dari penggunaan tenaga air

Tanpa ragu, pembangkit listrik tenaga air di masa depan seharusnya tidak memiliki dampak negatif terhadap lingkungan atau menguranginya seminimal mungkin. Pada saat yang sama, perlu untuk mencapai penggunaan sumber daya air secara maksimal.

Ini dipahami oleh banyak spesialis, dan oleh karena itu masalah pelestarian lingkungan alam selama konstruksi teknik hidrolik aktif lebih relevan dari sebelumnya. Perkiraan yang akurat sangat penting saat ini. kemungkinan konsekuensi pembangunan fasilitas hidroteknik. Ini harus menjawab banyak pertanyaan mengenai kemungkinan mengurangi dan mengatasi situasi lingkungan yang tidak diinginkan yang mungkin timbul selama konstruksi. Selain itu, penilaian komparatif dari efisiensi lingkungan fasilitas pembangkit listrik tenaga air di masa depan diperlukan. Benar, rencana seperti itu masih jauh dari implementasi.