Vízerőmű
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2f/Hydroelectric_dam-letters.svg/300px-Hydroelectric_dam-letters.svg.png)
A: víztározó B: gépház C: vízturbina
D: generátor E: vízbevezetés F: frissvíz-csatorna
G: villamos távvezeték H: folyó
A vízerőmű olyan erőmű, mely a vízenergiát hasznosítja. A világ vízerőműveinek összteljesítménye mintegy 715 000 MW, a Föld elektromos összteljesítményének 19%-a (2003-ban 16%-a), a megújuló energiahasznosításnak 2005-ben a 63%-a.[1]
Bár a nagy vízerőművek dolgozzák fel a legtöbb vízienergiát, a kis vízerőművek (5 MW teljesítményig) jelentősége is nagy, ezek különösen népszerűek Kínában, ahol a világ kisvízerőmű-kapacitásának több mint 50%-a üzemel.[1]
A vízerőművek fajtái
[szerkesztés]Duzzasztós vízerőmű
[szerkesztés]A vízi energiát leggyakrabban egy gáttal elrekesztett folyó vagy patak a gát mögötti tározóban felgyűlt vizének felhasználásával vízturbinák és elektromos generátorok nyerik ki és villamos energia formájában szállítják el. Ebben az esetben a hasznosított energia mennyisége az átömlő víz mennyiségétől és a víz forrása és a víz kilépése helyének magasságkülönbségétől függ. Ezt a magasságkülönbséget esésnek nevezik. A potenciális energia egyenesen arányos az eséssel. A rendelkezésre álló esés jó kihasználása különleges csővezetékekkel és turbinakonstrukciókkal oldható meg.
Az ilyen erőmű használható egyenletes üzemmódban, ilyenkor a teljesítménye megegyezik az említett paraméterei által meghatározott átlagteljesítménnyel. De használható csúcserőműként is, amikor a felmerülő napi-napszaki energiaigénynek megfelelő mennyiségű vizet engednek át rajta és így szabályozzák a pillanatnyi teljesítményét.
Szivattyús-tározós erőmű
[szerkesztés]A szivattyús energiatározó vízerőművek csupán energia tárolására szolgálnak. Az energiafogyasztási csúcsok folyamán használják energiatermelésre, úgy, hogy két különböző szintmagasságú víztározó között a magasabban fekvőből az alacsonyabban fekvőbe engedik át a vizet egy vízturbinán keresztül. Amikor kevés a villamosenergia-fogyasztás, a vizet visszaszivattyúzzák a generátort villanymotorként, a turbinát pedig szivattyúként használva a felső víztározóba. A rendszer összenergia-mérlege önmagában természetesen veszteséges, haszon abból származik, hogy csúcsüzemben a hálózatnak eladott villamos energia ára többszöröse a csúcsidőn kívüli energia árának, az egész energiarendszer összhatásfoka szempontjából pedig kedvező, hogy a fosszilis tüzelőanyagot elégető alaperőművek és az atomerőművek jó hatásfokkal, közel állandó terheléssel üzemelhetnek.
Folyóvizes erőmű
[szerkesztés]A vízerőmű legrégebbi típusa a folyóra, vagy patakra telepített vízkerék. A víz energiáját az emberiség régóta használja. Kínában, Egyiptomban és Mezopotámiában vízkerekeket alkalmaztak a víz mechanikus energiájának közvetlen alkalmazására. Vízemelő szerkezetet vagy malmot hajtottak vele. Az ipari forradalom kezdetén, a gőzgép elterjedése előtt vagy azzal párhuzamosan fonógépeket, szövőgépeket hajtottak velük az ekkor először épített gyárakban.
A harmadik világban ma is alkalmaznak kisteljesítményű áramfejlesztő erőműveket, amelyek ehhez a típushoz tartoznak.
Föld alatti vízerőmű
[szerkesztés]Természetes vízfolyások nagy szintkülönbsége, például vízesések, hegyi tavak esetén alagutat építhetnek a két szint összekötésére, és ebben vezetik a vizet a benne elhelyezett turbinákon keresztül. Ezt a megoldást alkalmazni lehet nagy szintkülönbségű hegyi duzzasztásnál is, mint például a Hoover-gát.
Árapályerőmű
[szerkesztés]Az árapályerőművek a tenger napi rendszerességgel bekövetkező áradásának-apadásának szintkülönbségét hasznosítják, ha lehetőség van bizonyos vízmennyiség tározására is, akkor szintén kihasználható a napi fogyasztási csúcsok enyhítésére.
Hullámerőmű
[szerkesztés]A tenger hullámzásának energiáját hasznosító erőmű.
Tengeráramlat-erőmű
[szerkesztés]Kísérleti jelleggel épített erőmű erős tengeráramlatok kinetikus energiájának hasznosítására.
A hasznosítható esés szerinti osztályozás
[szerkesztés]Kis esésű vízerőmű
[szerkesztés]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/77/Basses_chutes.jpg/240px-Basses_chutes.jpg)
- Esés: <15 m
- Vízhozam: nagy
- Felhasználás: alaperőmű (teljesítmény kihasználás >50%)
- Beépített turbinák: Kaplan-turbina, keresztáramú turbina, mint például a Bánki-turbina
Közepes esésű vízerőmű
[szerkesztés]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e2/Moyennes_chutes.jpg/240px-Moyennes_chutes.jpg)
- Esés: 15–50 m
- Vízhozam: közepes-nagy
- Felhasználás: alaperőmű, közepes kihasználás (30-50%)
- Beépített turbinák: Francis-turbina, Kaplan-turbina, keresztáramú turbina
Nagy esésű vízerőmű
[szerkesztés]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/33/Hautes_chutes.jpg/240px-Hautes_chutes.jpg)
- Esés: 50–2000 m
- Vízhozam: kicsi
- Felhasználás: csúcserőmű
- Beépített turbinák: Francis-turbina, Pelton-turbina
Teljesítmény
[szerkesztés]Egy vízerőmű P teljesítményét egyszerű számítani a h esés, a Q másodpercenkénti vízhozam és az hatásfok segítségével, mely utóbbiban a vízbevezető csatornák, a vízturbina, az esetleges hajtómű, a generátor és a transzformátor veszteségeit is figyelembe lehet venni:
Az a tényező értéke gyakorlatilag minden esetben állandó:
- ,
ahol
- g a nehézségi gyorsulás (9,81 m/s²),
- a víz sűrűsége (1000 kg/m³) és
- az erőmű összhatásfoka, feltételezzük, hogy ennek értéke 76,5%
A hatásfok korszerű, nagy vízerőműveknél ennél nagyobb lehet, kisebb, illetve régi erőművek esetében viszont rosszabb hatásfokkal kell számolni. Az évi kitermelhető villamosenergia erősen függ a vízhozamtól, egyes esetekben a vízhozam legkisebb értéke a legnagyobb vízhozam 10%-a is lehet.
Épülőfélben lévő nagy vízerőművek
[szerkesztés]Név | Legnagyobb teljesítmény | Ország | Építés kezdete | Tervezett befejezés | Megjegyzés |
---|---|---|---|---|---|
Három-szurdok-gát | 22 500 MW | Kína | 1994. december 14. | 2009. | A világ legnagyobb erőműve. Az első áramot 2003 júliusában adta, 2007 októbere óta 12 600 MW kapacitással üzemel |
Xiluodu-gát | 12 600 MW | Kína | 2005. december 26. | 2015. | Az építkezést egyszer szüneteltették a környezetvédelmi tanulmányok hiánya miatt. |
Baihetan-gát | 12 000 MW | Kína | 2009. | 2015. | Építés előkészítés alatt |
Wudongde-gát | 7000 MW | Kína | 2009. | 2015. | Építés előkészítés alatt |
Longtan-gát | 6300 MW | Kína | 2001. július 1. | 2009. december | |
Xiangjiaba-gát | 6000 MW | Kína | 2006. november 26. | 2009. | |
Jinping 2 vízerőmű | 4800 MW | Kína | 2007. január 30. | 2014. | A gát felépítéséhez csak 23 családot és 129 helyi lakost kellett elköltöztetni. A Jinping 1 erőművel összhangban üzemel. |
Laxiwa-gát | 4200 MW | Kína | 2006, április 18. | 2010. | |
Xiaowan-gát | 4200 MW | Kína | 2002. január 1. | 2012. december | |
Jinping 1 vízerőmű | 3600 MW | Kína | 2005. november 11. | 2014. | |
Jirau-gát | 3300 MW | Brazília | 2007. | 2012. | |
Pubugou-gát | 3300 MW | Kína | 2004. március 30. | 2010. | |
Pati-gát | 3300 MW | Argentína | |||
Santo Antônio-gát | 3150 MW | Brazília | 2007. | 2012. | |
Goupitan-gát | 3000 MW | Kína | 2003. november 8. | 2011. | |
Boguchan-gát | 3000 MW | Oroszország | 1980. | 2012. | |
Chapetón | 3000 MW | Argentína | |||
Guandi-gát | 2400 MW | Kína | 2007. | 2012. | |
Son la-gát | 2400 MW | Vietnám | 2005. | ||
Tocoma (Manuel Piar) | 2160 MW | Venezuela | 2004. | 2014. | Ez az új erőmű az utolsó a Caroni medencébe telepített hat vízerőmű közül, melyek közé tartozik a 10 000 MW-os Guri erőmű is. |
Bureya-gát | 2010 MW | Oroszország | 1978. | 2009. | |
Alsó Subansiri-gát | 2000 MW | India | 2005. | 2009. |
Ez a 12 kínai erőmű 89 400 MW (89,4 GW) összteljesítményű lesz, ha elkészül. Összehasonlításképpen Brazília vízerőműveinek összteljesítménye 2006-ban 69 080 MW (69,08 GW) volt (harmadikként a világranglistán).
Vízerőművek Magyarországon
[szerkesztés]Magyarországon a Bős–nagymarosi vízlépcső lett volna a legnagyobb ilyen jellegű építmény, bár környezet- és ivóvízvédelmi okokból nem az eredeti tervek szerint épült meg.
A századfordulón néhány vízimalmot törpe vízerőműre alakítottak át, amelyek csak elektromos energiát termeltek (a Gyöngyös-patakon, a Pinkán, a Kis-Rábán, a Répcén, a Lajtán és a Séden). Hazai vízerőművek: az ikervári vízerőmű (1896), a gibárti vízerőmű (1903), a felsődobszai vízerőmű (1906), a csörötneki vízerőmű (1909), a pornóapáti vízerőmű (1920),[2] a körmendi vízerőmű (1930), a kesznyéteni vízerőmű (1943), a tiszalöki vízerőmű (1959), az alsószölnöki vízerőmű (1960), a Kvassay szivattyútelep és vízerőmű (1962), a kiskörei vízerőmű (1974), a kenyeri vízerőmű[3] (2008), a békésszentandrási duzzasztó[4] (2013).
A második legnagyobb, a tiszalöki vízerőmű építési terve 1863-ban fogalmazódott meg. A vízlépcső 1954-ben, a hajózsilip 1958-ban készült el. A vízerőművet 1959-ben helyezték üzembe. A legnagyobb, a kiskörei vízerőmű építése 1967-ben kezdődött, a vízerőmű technológiai berendezései 1974-ben készültek el.
Légi fotó galéria
[szerkesztés]-
Ikervári vízerőmű légi fotón
-
Békésszentandrás, vízerőmű légi fotón
-
Felsődobsza, vízerőmű légi fotón
-
Gibárti vízerőmű légi felvételen
-
A nicki duzzasztómű, légi fotó
-
Tiszalöki vízerőmű légi fotón
-
Kiskörei vízerőmű légi felvételen
Turbinák
[szerkesztés]1820-tól beszélhetünk a vízturbinák fejlődéséről. Különböző turbinákat ismerünk, például: Bánki-turbina, bulb-turbina, Francis-turbina, Kaplan-turbina, Pelton-turbina, propeller-turbina, szivattyú-turbina.
Jegyzetek
[szerkesztés]- ↑ a b ">Renewables Global Status Report 2006 Update Archiválva 2011. július 18-i dátummal a Wayback Machine-ben, REN21, published 2007, accessed 2007-05-16
- ↑ A pornóapáti vízerőmű. [2014. április 10-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2013. május 16.)
- ↑ A Kenyeri Vízerőmű. [2013. május 13-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2012. december 9.)
- ↑ A Békésszentandrási kisvízerőmű építése. (Hozzáférés: 2012. február 16.)
Források
[szerkesztés]- Pattantyús. Gépész- és Villamosmérnökök Kézikönyve 3. kötet. Műszaki Könyvkiadó, Budapest. ISBN (1961)
További információk
[szerkesztés]- Kádár Péter: A vízimalmoktól a vízerőművekig; ÚMK, Budapest, 2010