hidroelektrinė

užtvankinės hidroelektrinės schema: 1 – teršalų sulaikymo grotelės, 2 – vandens imtuvas, 3 – siurbvamzdis, 4 – turbina, 5 – turbinų kamera, 6 – mašinų salė, 7 – generatorius

hidroelektrnė (gr. hydōr – vanduo + elektrinė), HE, hidrotechniniai statiniai ir hidroenergetiniai įrenginiai, vandens srauto energiją verčiantys elektros energija. Tam tikro upės ruožo vandens energija sutelkiama žemių ar betono užtvanka su potvynių vandens pralaidomis. Užtvanka yra vienas svarbiausių hidrotechninių statinių, prie kurių priskiriami dar laivybos šliuzai, žuvų pralaidos, vandens nuotėkio reguliavimo tvenkiniai, keliai, tiltai, jėgainės, elektros skirstyklos ir kita. Jėgainėse įrengiami energetiniai įrenginiai, kurių svarbiausi – hidroagregatas, sudarytas iš hidrogeneratoriaus, jį sukančios hidraulinės turbinos ir siurbvamzdžio. Hidrogeneratorius hidraulinės turbinos mechaninę energiją verčia elektros energija. Jo rotorius sujungtas su turbinos velenu. Hidraulinė turbina būna aktyvioji (naudoja tik kinetinę vandens tėkmės energiją; paplitusi kaušinė, arba Peltono) ir reaktyvioji (naudoja ir kinetinę, ir potencinę vandens energiją; ji būna spindulinė ašinė, arba Francio, ir ašinė su sukiojamosiomis mentėmis, arba Kaplano). Jos įtaisomos pastato specialioje erdvėje, vadinamoje turbinos kamera. Hidraulinės turbinos parenkamos pagal vandens slėgio aukštį ir debitą.

Turbinos su atviromis kameromis tinka, kai vandens slėgio aukštis 6–8 m, su uždaromis kameromis – 8–10 m, su metalinėmis spiralinėmis kameromis – 10–400 m. Pagal vandens naudojimą hidroelektrinės skirstomos į užtvankines ir prieužtvankines (jos kartais vadinamos vagos), derivacines, hidroakumuliacines, potvynių-atoslūgių ir mišriąsias. Užtvankinėse hidroelektrinėse vandens slėgis sudaromas užtvanka, vienoje užtvankos pusėje pakeliančia upės vandens lygį (aukštutinis bjefas). Kitoje užtvankos pusėje vandens lygis lieka žemesnis (žemutinis bjefas). Užtvankinės hidroelektrinės pastatas yra užtvankoje. Vanduo į hidraulinę turbiną patenka praėjęs pro teršalų sulaikymo groteles, vandens imtuvą, turbinų kamerą, siurbvamzdį (įrenginį vandeniui ištekėti iš reaktyviosios hidraulinės turbinos turbinračio ištekančio vandens kinetinei energijai sumažinti), o potvynių vanduo nuleidžiamas specialiais vandentakiais, esančiais tarp turbinų kamerų. Hidroelektrinės įrengiamos, kai vandens slėgio aukštis 30–40 m. Kai slėgio aukštis didesnis, pastatas statomas už užtvankos žemutiniame bjefe (prieužtvankinės hidroelektrinės). Užtvankinės hidroelektrinės statomos vandeningose lygumų upėse ir kalnų upėse, tekančiose siaurais slėniais. Derivacinėse hidroelektrinėse slėgio aukštis (nuo kelių šimtų iki 1500 m) sudaromas derivacija. Jos statomos, kai upės nuolydis didelis. Hidroakumuliacinėje elektrinėje kitų elektrinių gaminama elektros energija verčiama vandens potencine energija, kuri vėliau vėl paverčiama elektros energija. Hidroakumuliacinė elektrinė naktį nesuvartotą (neveikia dauguma gamyklų) ir sukauptą elektros energiją tiekia didžiausio elektros energijos vartojimo metu, kai šiluminių elektrinių galios nepakanka. Kaupiant energiją vanduo iš žemutinio baseino siurbliais keliamas į aukštutinį baseiną (pvz., tvenkinį, ežerą). Siurbliai veikia naktį, kai energetikos sistemos apkrova sumažėjusi. Potvynių-atoslūgių elektrinės, verčiančios jūros potvynių energiją elektros energija, statomos labai retai. Mišriojoje hidroelektrinėje derivacijos pradžioje upė užtvenkiama. Kelios ar keliolika hidroelektrinių, pastatytų ant vienos upės, sudaro hidroelektrinių kaskadą, pvz., Kolorado upėje yra 13 hidroelektrinių, Lietuvoje prie Virvytės (Virvyčios) – 6 hidroelektrinės; taip racionaliau panaudojama upės nuolydis ir tvenkinių sistema nuotėkiui reguliuoti.

Istorija

Pirmosios kelių šimtų vatų galios hidroelektrinės buvo pastatytos 1876–81 Vokietijoje ir Didžiojoje Britanijoje. Dažniausiai jos buvo sujungtos su vandens malūnais ir lentpjūvėmis. 19 a. pabaigoje pastatyta hidroelektrinė ant krioklių – 1891 Bülacho hidroelektrinė Šveicarijoje ir 1896 Niagaros hidroelektrinė Jungtinėse Amerikos Valstijose. Pasaulio hidroelektrinių bendroji instaliuotoji galia 2017 buvo 1246 GW. Kai kurių šalių hidroelektrinių bendroji instaliuotoji galia pateikta 1 lentelėje, galingiausios pasaulio hidroelektrinės išvardytos 2 lentelėje. Dėl nepalankios upių slėnių topografijos mažosios hidroelektrinės (galia mažesnė nei 100 kW) Didžiojoje Britanijoje pagamina 0,09 %, Danijoje – 0,08 %, Nyderlanduose – 0,01 % visos tų šalių elektros energijos. Raiškaus reljefo šalyse mažosios hidroelektrinės elektros energijos gamina daugiau: Austrijoje – 4,8 %, Italijoje, Ispanijoje ir Švedijoje – 2,8–2,9 %.

1

2

Lietuvoje

1910 pastatyta pirmoji Anykščių hidroelektrinė. Iki I pasaulinio karo hidroelektrinės pastatytos prie Jūros, Minijos, Šešupės ir kitų upių. 3 dešimtmetyje pastatytos Tauragės, Stonaičių, Kalvarijos ir kitos hidroelektrinės. 1935 Lietuvoje veikė 36 hidroelektrinės. Per II pasaulinį karą daug hidroelektrinių sunaikinta, po karo nemažai jų atstatyta arba naujai įrengta. 1960 pastatyta didžiausia hidroelektrinė – Kauno Algirdo Brazausko hidroelektrinė, jos instaliuotoji galia po rekonstrukcijos (1975) – 100,8 MW. 1992 – Kruonio hidroakumuliacinė elektrinė, jos instaliuotoji galia – 800 MW. Didžiausios Lietuvos hidroelektrinės išvardytos 3 lentelėje. Visose Lietuvos hidroelektrinėse pagaminama apie 0,4 TWh/m., t. y. apie 4 % visos Lietuvoje pagaminamos elektros energijos.

Marijampolės prieužtvankinė hidroelektrinė

3

*Nemuno slėnyje

2490