Vízerőmű

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Vízerőmű vázlata
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 kis vízerőmű kapacitásának több mint 50%-a üzemel.[1]

A vízerőművek fajtái[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Duzzasztós vízerőmű[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A vízienergiát leggyakrabban egy gáttal elrekesztett folyó vagy patak a gát mögötti tározóban felgyűlt vizének felhasználásával vízturbinák és elektromos generátorok nyerik ki és villamosenergia 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 az 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 | forrásszöveg szerkesztése]

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 villamosenergia ára többszöröse a csúcsidőn kívüli energia árának, az egész energiarendszer összhatásfoka szempontjából pedig kedvező, hogy a fosszilis tüzelőanyagot elégető alaperőművek és az atomerőművekhatásfokkal, közel állandó terheléssel üzemelhetnek.

Folyóvizes erőmű[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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.

Földalatti vízerőmű[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Természetes vízfolyások nagy szintkülönbsége, például vízesésések, 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 | forrásszöveg szerkesztése]

A bretagne-i Rance-i árapályerőmű

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 | forrásszöveg szerkesztése]

A tenger hullámzásának energiáját hasznosító erőmű.

Tengeráramlat-erőmű[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Kísérleti jelleggel épített erőmű erős tengeráramlatok kinetikus energiájának hasznosítására.

A hasznosítható esés szerinti osztályozás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Kis esésű vízerőmű

Kis esésű vízerőmű[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Esés: <15 m
  • Vízhozam: nagy
  • Felhasználás: alaperőmű (teljesítmény kihasználás >50%)
  • Beépített turbinák: Kaplan-turbina, keresztáramú turbina, mint például a Bánki-turbina
Közepes esésű vízerőmű

Közepes esésű vízerőmű[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Esés: 15-50 m
  • Vízhozam: közepes-nagy
  • Felhasználás: alaperőmű, közepes kihasználás (30-50%)
  • Beépített turbinák: Francis-turbina, Kaplan-turbina, keresztáramú turbina
Nagy esésű vízerőmű

Nagy esésű vízerőmű[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Teljesítmény[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Egy vízerőmű P teljesítményét egyszerű számítani a h esés, a Q másodpercenkénti vízhozam és az \eta hatásfok segítségével, mely utóbbiban a vízbevezető csatornák, a vízturbina, az esetleges hajtómű, a generátor és a transzformátor veszteségeit is figyelembe lehet venni:


P\left[kW\right] = Q\left[m^3 /s \right] \cdot h\left[ m\right] \cdot a\left[kN /m^3\right]

Az a tényező értéke gyakorlatilag minden esetben állandó:

 a = g \cdot \rho \cdot \eta =  7500\left[N /m^3\right] ,

ahol

g a nehézségi gyorsulás (9,81 m/s²),
\rho a víz sűrűsége (1000 kg/m³) és
\eta 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 | forrásszöveg szerkesztése]

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 Vietnam 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 | forrásszöveg szerkesztése]

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: a Kiskörei Vízerőmű, a Tiszai Vízerőmű (Tiszalök), az Ikervári Vízerőmű (1896), a Kenyeri Vízerőmű [2] (2008), a Körmendi Vízerőmű (1930), a Csörötneki Vízerőmű (1909), a Kesznyéteni Vízerőmű (1943), a Felsődobszai Vízerőmű (1906), a Gibárti Vízerőmű (1903), az Alsószölnöki Vízerőmű, a Pornóapáti Vízerőmű (1920)[1], a Kvassay Szivattyútelep és Vízerőmű (1962). A Békésszentandrási Vízerőmű [3] építése 2013-ban fejeződött be.

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 Kiskörei Vízerőmű építése 1967-ben kezdődött, a vízerőmű technológiai berendezései 1974-ben készültek el.

Turbinák[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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 | forrásszöveg szerkesztése]

  1. ^ a b ">Renewables Global Status Report 2006 Update, REN21, published 2007, accessed 2007-05-16
  2. A Kenyeri Vízerőmű. (Hozzáférés: 2012. december 9.)
  3. A Békésszentandrási kisvízerőmű építése. (Hozzáférés: 2012. február 16.)

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Pattantyús. Gépész- és Villamosmérnökök Kézikönyve 3. kötet. Műszaki Könyvkiadó, Budapest. ISBN (1961) 

További információk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Vízerőmű témájú médiaállományokat.