Гидроэлектрические станции также разделяются в зависимости от принципа использования природных ресурсов, и, соответственно, образующейся концентрации воды. Здесь можно выделить следующие ГЭС:
- русловые и приплотинные ГЭС.
- плотинные ГЭС.
- деривационные ГЭС.
- гидроаккумулирующие электростанции
В гидроэлектрические станции, в зависимости от их назначения, также могут входить дополнительные сооружения, такие как шлюзы или судоподъемники, способствующие навигации по водоему, рыбопропускные, водозаборные сооружения, используемые для ирригации и многое другое.
- На 2005 год гидроэнергетика обеспечивает производство до 63 % возобновимой и до 19 % всей электроэнергии в мире, установленная гидроэнергетическая мощность достигает 715 ГВт.
- Лидерами по выработке гидроэнергии на гражданина являются Норвегия, Исландия и Канада. Наиболее активное гидростроительство на начало 2000-х ведёт Китай, для которого гидроэнергия является основным потенциальным источником энергии, в этой же стране размещено до половины малых гидроэлектростанций мира.
Гидроэнергетика в мире
По состоянию на 2009 год в России имеется 15 действующих, достраиваемых и находящихся в замороженном строительстве гидравлических электростанций свыше 1000 МВт и более сотни гидроэлектростанций меньшей мощности.
Гидроэлектростанции России
Преимущества
Недостатки ГЭС
- Гидроэнергоресурсы считаются возобновляемым источником энергии, благодаря этому гидроэлектростанции производят наиболее дешевую электроэнергию. Достоинствами ГЭС можно считать экономию топлива, снижение загрязнения окружающей среды.
- Для того чтобы наиболее полно использовать весь потенциал гидроэлектростанций, в общую энергосистему зачастую включают тепловые электростанции. Это позволяет переводить ГЭС в режим пиковой мощности при меньшей нагрузке.
- Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) имеют массу преимуществ. Они могут работать в насосном и турбинном режимах. Насосный режим позволяет перекачивать воду из низового водоема в верховой, тем самым, запасая ее на случай повышенных нагрузок. Для ГАЭС проще выбрать место размещения, потому что они требуют меньше воды. На них есть возможность использовать более крупные и эффективные гидрогенераторы.
- Смешанный тип гидроэлектростанций ГЭС с ГАЭС позволяет накапливать больше воды и вырабатывать больше энергии за более длительный период.
Преимущества ГЭС
- К недостаткам гидроэлектростанций можно отнести то, что их строительство занимает очень длительный период и стоит очень дорого. Создание крупных водохранилищ ведет к затоплению ценных земель, а строительство плотин препятствует естественной миграции рыб. Вода, использованная в турбинах гидроэлектростанций, становится «мертвой», в ней погибают все микроорганизмы.
Недостатки ГЭС
Главной составляющей гидроэлектростанций являются гидравлические турбины. Они преобразуют энергию воды, текущей под напором, в механическую энергию вращения вала. Турбины бывают разных видов и зависят от скорости течения и напора воды.
- Осевые или пропеллерные турбины рассчитаны на большой расход и малый напор. Ось вращения в таких турбинах чаще всего располагают горизонтально, а саму турбину вертикально, вал выводят из полого водяного канала через уплотнение к внешнему гидрогенератору. Лопасти рабочего колеса турбины могут поворачиваться в соответствии с изменениями напора.
- Радиально-осевые турбины используют при повышенных напорах. Вода, в таких турбинах входя по радиусу, выходит в осевом направлении. Отличаются они лопатками большого диаметра, жестко закрепленными на рабочем колесе.
- Ковшовые гидротурбины используют при очень больших напорах. Их отличает наличие от одного до шести сопел кругового сечения, создающих водяные струи, падающие на лопасти рабочего колеса. Перекрыванием проходного сечения сопел можно регулировать расход воды. Лопасть рабочего колеса имеет форму двойного ковша, а само колесо работает в воздухе. Такую турбину называют свободноструйной или активной, потому что в соплах напор падает до нуля и сила, действующая на лопасти, создается ударом струи.
- Конструкция гидрогенератора зависит от частоты вращения и мощности гидротурбины. Его устанавливают вертикально на подпятниках с соответствующими направляющими подшипниками. В него также входит замкнутая система воздушного охлаждения с теплообменниками и возбудитель.
- Искусственные водохранилища, необходимые для работы гидравлических турбин, создают с помощью перекрытия рек плотинами. Плотины увеличивают напор воды, этим повышают мощность гидроэлектростанций. Еще плотины позволяют предотвратить паводковые затопления и создают запас воды для населения.