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 (duzzasztómű) olyan erőmű, mely a vízienergiát hasznosítja. A vízienergia megújuló energia, nem nagyon szennyezi a környezetet és nem termel sem szén-dioxidot, sem más, üvegházhatást kiváltó gázt. 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 vízienergiát leggyakrabban egy gáttal elrekesztett folyó vagy patak 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.

A szivattyús energiatározó vízerőművek tulajdonképpen 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.

Vannak olyan vízerőművek, melyek nem csatlakoznak tározókhoz. 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.

A víz energiáját az emberiség régóta használja. Kínában, Egyiptomban és Mezopotámiában vízkerekeket alkalmaztak az energia előállítására. Az újkor elejéig használt vízkerekeknek ma már nincs jelentősége.

Teljesítmény[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Kisesésű vízerőmű
Közepes esésű vízerőmű
Nagyesésű vízerőmű

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.

Vízerőművek osztályozása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A hasznosítható esés szerint[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Kis esésű vízerőmű
Esés: <15 m
Vízhozam: nagy
Felhasználás: alaperőmű (teljesítmény kihasználás >50%)
Beépített turbinák: Kaplan-turbina, keresztáramú turbina, mint például a Bánki-turbina
  • Közepes esésű vízerőmű
Esés: 15-50 m
Vízhozam: közepes-nagy
Felhasználás: alaperőmű, közepes kihasználás (30-50%)
Beépített turbinák: Francis-turbina, Kaplan-turbina, keresztáramú turbina
  • Nagy esésű vízerőmű
Esés: 50-2000 m
Vízhozam: kicsi
Felhasználás: csúcserőmű (kihasználás <30%)
Beépített turbinák: Francis-turbina, Pelton-turbina

Beépítés szerint[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Folyóvizes erőmű Folyóra vagy patakra telepített elektromos energiát előállító vízerőmű
  • Tározós erőmű (csúcserőmű) Magasan fekvő víztározóba kis vízhozamú folyó vizét felduzzasztják és csak a villamosenergia fogyasztási csúcsokon helyezik üzembe a vízturbinát.
  • Szivattyús-tározós erőmű Az alacsonyabb szinten lévő folyóból (tározóból) egy magasabban fekvő tározóba szivattyúzzák fel a vizet olcsó elektromos energia felhasználásával (csúcsidőn kívül), és csúcsidőben magas áron értékesíthető elektromos energiát termelnek a felső tározóból az alsóba vízturbinán keresztül áramoltatott tárolt vízzel.
  • Földalatti erőmű Nagy esésű vízerőműveket, melyek üzemvíz csatornáját is alagutakban vezetik, az egész gépházat föld alá telepítik.
  • Árapály erőmű A tenger árapályjelenségéből adódó vízszintkülönbségek hasznosítására telepített speciális vízerőmű.
  • Hullámerőmű A tenger hullámzásának energiáját hasznosító erőmű.
  • Tengeráramlat erőmű Kísérleti jelleggel épített erőmű erős tengeráramlatok kinetikus energiájának hasznosítására.

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] és a Kvassay Vízerőmű.

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. A Békésszentandrási Vízerőmű építése 2011. óta zajlik [3].

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.

Kapcsolódó szócikkek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Hivatkozások[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.