Ֆրենսիսի տուրբինի առավելությունների բացահայտումը ժամանակակից էլեկտրաէներգիայի արտադրության մեջ

Էներգետիկ ոլորտի անընդհատ փոփոխվող միջավայրում արդյունավետ էներգիայի արտադրության տեխնոլոգիաների հետապնդումը դարձել է ավելի կարևոր, քան երբևէ: Քանի որ աշխարհը բախվում է աճող էներգիայի պահանջարկը բավարարելու և ածխածնի արտանետումները կրճատելու կրկնակի մարտահրավերների հետ, վերականգնվող էներգիայի աղբյուրները դուրս են եկել առաջին պլան: Դրանց թվում հիդրոէներգիան առանձնանում է որպես հուսալի և կայուն տարբերակ՝ ապահովելով աշխարհի էլեկտրաէներգիայի զգալի մասը:
Ֆրենսիսի տուրբինը, որը հիդրոէլեկտրակայանների հիմնական բաղադրիչ է, կարևոր դեր է խաղում այս մաքուր էներգիայի հեղափոխության մեջ: Ջեյմս Բ. Ֆրենսիսի կողմից 1849 թվականին հորինված այս տեսակի տուրբինը ժամանակի ընթացքում դարձել է աշխարհում ամենատարածվածներից մեկը: Դրա կարևորությունը հիդրոէներգետիկայի ոլորտում չի կարելի գերագնահատել, քանի որ այն ունակ է հոսող ջրի էներգիան արդյունավետորեն վերածել մեխանիկական էներգիայի, որը հետո գեներատորի միջոցով վերածվում է էլեկտրական էներգիայի: Կիրառությունների լայն շրջանակով՝ փոքր գյուղական հիդրոէլեկտրակայաններից մինչև խոշոր առևտրային էլեկտրակայաններ, Ֆրենսիսի տուրբինը ապացուցել է իր բազմակողմանի և հուսալի լուծումը ջրի հզորությունն օգտագործելու համար:
Բարձր արդյունավետություն էներգիայի փոխակերպման մեջ
Ֆրենսիսի տուրբինը հայտնի է հոսող ջրի էներգիան մեխանիկական էներգիայի փոխակերպելու իր բարձր արդյունավետությամբ, որը հետո գեներատորի միջոցով վերածվում է էլեկտրական էներգիայի: Այս բարձր արդյունավետությունը պայմանավորված է դրա յուրահատուկ դիզայնով և շահագործման սկզբունքներով:
1. Կինետիկ և պոտենցիալ էներգիայի օգտագործումը
Ֆրենսիս տուրբինները նախագծված են ջրի ինչպես կինետիկ, այնպես էլ պոտենցիալ էներգիան լիարժեք օգտագործելու համար: Երբ ջուրը մտնում է տուրբին, այն նախ անցնում է պարուրաձև պատյանի միջով, որը հավասարաչափ բաշխում է ջուրը վազքի շուրջը: Վազքի թևերը ուշադիր ձևավորված են՝ ապահովելու համար, որ ջրի հոսքը հարթ և արդյունավետ փոխազդեցություն ունենա դրանց հետ: Երբ ջուրը շարժվում է վազքի արտաքին տրամագծից դեպի կենտրոն (ճառագայթային-առանցքային հոսքի սխեմայով), ջրի գլխիկի պատճառով պոտենցիալ էներգիան (ջրի աղբյուրի և տուրբինի միջև բարձրության տարբերությունը) աստիճանաբար վերածվում է կինետիկ էներգիայի: Այս կինետիկ էներգիան այնուհետև փոխանցվում է վազքին, ստիպելով այն պտտվել: Լավ նախագծված հոսքի ուղին և վազքի թևերի ձևը թույլ են տալիս տուրբինին մեծ քանակությամբ էներգիա արդյունահանել ջրից՝ հասնելով բարձր արդյունավետության էներգիայի փոխակերպման:
2. Համեմատություն այլ տուրբինների տեսակների հետ
Համեմատած այլ տեսակի ջրային տուրբինների, ինչպիսիք են Պելտոնի տուրբինը և Կապլանի տուրբինը, Ֆրենսիսի տուրբինն ունի ակնհայտ առավելություններ որոշակի աշխատանքային պայմանների շրջանակներում արդյունավետության առումով։
Պելտոնի տուրբին. Պելտոնի տուրբինը հիմնականում հարմար է բարձր ճնշման կիրառությունների համար: Այն աշխատում է բարձր արագությամբ ջրային շիթերի կինետիկ էներգիան օգտագործելով՝ վազող մեխանիզմի վրա գտնվող դույլերը հարվածելու համար: Չնայած այն բարձր արդյունավետություն ունի բարձր ճնշման իրավիճակներում, այն միջին ճնշման կիրառություններում այնքան արդյունավետ չէ, որքան Ֆրենսիսի տուրբինը: Ֆրենսիսի տուրբինը, իր կինետիկ և պոտենցիալ էներգիան օգտագործելու ունակությամբ և միջին ճնշման ջրի աղբյուրների համար ավելի հարմար հոսքի բնութագրերով, կարող է ավելի բարձր արդյունավետություն ապահովել այս տիրույթում: Օրինակ՝ միջին ճնշման ջրի աղբյուր ունեցող էլեկտրակայանում (ասենք՝ 50-200 մետր), Ֆրենսիսի տուրբինը կարող է ջրի էներգիան վերածել մեխանիկական էներգիայի՝ մոտ 90% կամ նույնիսկ ավելի բարձր արդյունավետությամբ որոշ լավ նախագծված դեպքերում, մինչդեռ նույն ճնշման պայմաններում աշխատող Պելտոնի տուրբինը կարող է համեմատաբար ցածր արդյունավետություն ունենալ:
Կապլան տուրբին. Կապլան տուրբինը նախատեսված է ցածր և բարձր հոսքի կիրառությունների համար: Չնայած այն շատ արդյունավետ է ցածր ճնշման սցենարներում, երբ ճնշումը բարձրանում է մինչև միջին ճնշման տիրույթ, Ֆրենսիս տուրբինը գերազանցում է այն արդյունավետության առումով: Կապլան տուրբինի թիակները կարգավորելի են՝ ցածր և բարձր հոսքի պայմաններում աշխատանքը օպտիմալացնելու համար, բայց դրա դիզայնը այնքան էլ նպաստավոր չէ միջին ճնշման իրավիճակներում էներգիայի արդյունավետ փոխակերպման համար, որքան Ֆրենսիս տուրբինը: 30-50 մետր ճնշման ունեցող էլեկտրակայանում Կապլան տուրբինը կարող է լինել լավագույն ընտրությունը արդյունավետության առումով, բայց քանի որ ճնշումը գերազանցում է 50 մետրը, Ֆրենսիս տուրբինը սկսում է ցույց տալ իր գերազանցությունը էներգիայի փոխակերպման արդյունավետության մեջ:
Ամփոփելով՝ Ֆրենսիս տուրբինի դիզայնը թույլ է տալիս ավելի արդյունավետ օգտագործել ջրային էներգիան միջին ճնշման լայն շրջանակում, ինչը այն դարձնում է նախընտրելի ընտրություն աշխարհի բազմաթիվ հիդրոէլեկտրակայանների նախագծերում։
Հարմարվողականություն տարբեր ջրային պայմաններին
Ֆրենսիս տուրբինի ուշագրավ առանձնահատկություններից մեկը դրա բարձր հարմարվողականությունն է ջրային պայմանների լայն շրջանակին, ինչը այն դարձնում է բազմակողմանի ընտրություն ամբողջ աշխարհում հիդրոէլեկտրակայանների նախագծերի համար: Այս հարմարվողականությունը կարևոր է, քանի որ ջրային ռեսուրսները զգալիորեն տարբերվում են ճնշման (ջրի ընկնելու ուղղահայաց հեռավորությունը) և հոսքի արագության առումով տարբեր աշխարհագրական վայրերում:
1. Գլխի և հոսքի արագության հարմարվողականություն
Գլխի միջակայք. Ֆրենսիս տուրբինները կարող են արդյունավետորեն աշխատել համեմատաբար լայն գլխի միջակայքում: Դրանք առավել հաճախ օգտագործվում են միջին գլխի կիրառություններում, սովորաբար մոտ 20-ից 300 մետր գլխի դեպքում: Այնուամենայնիվ, համապատասխան նախագծային փոփոխություններով, դրանք կարող են օգտագործվել նույնիսկ ավելի ցածր կամ բարձր գլխի իրավիճակներում: Օրինակ, ցածր գլխի դեպքում, ասենք, մոտ 20-50 մետր, Ֆրենսիս տուրբինը կարող է նախագծվել վազող թևերի հատուկ ձևերով և հոսքի անցման երկրաչափություններով՝ էներգիայի արդյունահանումը օպտիմալացնելու համար: Վազող թևերը նախագծված են այնպես, որ ջրի հոսքը, որն ունի համեմատաբար ցածր արագություն ցածր գլխի պատճառով, կարողանա արդյունավետորեն փոխանցել իր էներգիան վազողին: Գլխի աճի հետ մեկտեղ, դիզայնը կարող է կարգավորվել՝ ավելի բարձր արագությամբ ջրի հոսքը կառավարելու համար: 300 մետրին մոտեցող բարձր գլխի կիրառություններում տուրբինի բաղադրիչները նախագծված են բարձր ճնշման ջրի ազդեցությանը դիմակայելու և պոտենցիալ էներգիայի մեծ քանակը արդյունավետորեն մեխանիկական էներգիայի վերածելու համար:
Հոսքի արագության փոփոխականություն. Ֆրենսիս տուրբինը կարող է նաև կարգավորել տարբեր հոսքի արագություններ: Այն կարող է լավ աշխատել ինչպես հաստատուն, այնպես էլ փոփոխական հոսքի պայմաններում: Որոշ հիդրոէլեկտրակայաններում ջրի հոսքի արագությունը կարող է սեզոնային տարբեր լինել՝ պայմանավորված տեղումների կամ ձնհալի նման գործոններով: Ֆրենսիս տուրբինի դիզայնը թույլ է տալիս պահպանել համեմատաբար բարձր արդյունավետություն նույնիսկ հոսքի արագության փոփոխության դեպքում: Օրինակ, երբ հոսքի արագությունը բարձր է, տուրբինը կարող է հարմարվել ջրի ծավալի աճին՝ արդյունավետորեն ուղղորդելով ջուրը իր բաղադրիչների միջով: Պարուրաձև պատյանը և ուղղորդող թևերը նախագծված են ջուրը հավասարաչափ բաշխելու համար հոսքագծի շուրջ՝ ապահովելով, որ հոսքագծի թևերը կարողանան արդյունավետորեն փոխազդել ջրի հետ՝ անկախ հոսքի արագությունից: Երբ հոսքի արագությունը նվազում է, տուրբինը դեռ կարող է կայուն աշխատել, չնայած ելքային հզորությունը, բնականաբար, կնվազի ջրի հոսքի նվազմանը համամասնորեն:
2. Կիրառման օրինակներ տարբեր աշխարհագրական միջավայրերում
Լեռնային շրջաններ. Լեռնային շրջաններում, ինչպիսիք են Ասիայի Հիմալայները կամ Հարավային Ամերիկայի Անդերը, կան բազմաթիվ հիդրոէլեկտրակայանների նախագծեր, որոնք օգտագործում են Ֆրենսիս տուրբիններ: Այս շրջանները հաճախ ունեն բարձր ճնշման ջրի աղբյուրներ՝ զառիթափ տեղանքի պատճառով: Օրինակ՝ Տաջիկստանում գտնվող Նուրեկ ամբարտակը, որը գտնվում է Պամիր լեռներում, ունի բարձր ճնշման ջրի աղբյուր: Նուրեկի հիդրոէլեկտրակայանում տեղադրված Ֆրենսիս տուրբինները նախագծված են ճնշման մեծ տարբերության հետ գործ ունենալու համար (ամբարտակի բարձրությունը գերազանցում է 300 մետրը): Տուրբինները արդյունավետորեն ջրի բարձր պոտենցիալ էներգիան վերածում են էլեկտրական էներգիայի՝ զգալիորեն նպաստելով երկրի էլեկտրամատակարարմանը: Լեռներում բարձրության կտրուկ փոփոխությունները ապահովում են անհրաժեշտ ճնշումը Ֆրենսիս տուրբինների բարձր արդյունավետությամբ աշխատելու համար, և դրանց հարմարվողականությունը բարձր ճնշման պայմաններին դրանք դարձնում է իդեալական ընտրություն նման նախագծերի համար:
Գետային հարթավայրեր. Գետային հարթավայրերում, որտեղ ճնշումը համեմատաբար ցածր է, բայց հոսքի արագությունը կարող է զգալի լինել, Ֆրենսիս տուրբինները նույնպես լայնորեն կիրառվում են: Չինաստանի Երեք կիրճերի ամբարտակը վառ օրինակ է: Գտնվելով Յանցզի գետի վրա, ամբարտակի ճնշումը համապատասխանում է Ֆրենսիս տուրբինների համար հարմար սահմաններին: Երեք կիրճերի հիդրոէլեկտրակայանի տուրբինները պետք է կարողանան կառավարել Յանցզի գետից եկող ջրի մեծ հոսքի արագությունը: Ֆրենսիսի տուրբինները նախագծված են մեծ ծավալի, համեմատաբար ցածր ճնշման ջրի հոսքի էներգիան արդյունավետորեն փոխակերպելու էլեկտրական էներգիայի: Ֆրենսիսի տուրբինների տարբեր հոսքի արագություններին հարմարվողականությունը թույլ է տալիս դրանց առավելագույնս օգտագործել գետի ջրային ռեսուրսները՝ արտադրելով մեծ քանակությամբ էլեկտրաէներգիա՝ Չինաստանի մեծ մասի էներգետիկ պահանջարկը բավարարելու համար:
Կղզային միջավայրեր. Կղզիները հաճախ ունեն ջրային ռեսուրսների յուրահատուկ բնութագրեր: Օրինակ՝ որոշ Խաղաղօվկիանոսյան կղզիներում, որտեղ կան փոքրից մինչև միջին չափի գետեր՝ փոփոխական հոսքի արագությամբ՝ կախված անձրևոտ և չորային եղանակներից, Ֆրենսիս տուրբիններն օգտագործվում են փոքրածավալ հիդրոէլեկտրակայաններում: Այս տուրբինները կարող են հարմարվել փոփոխվող ջրային պայմաններին, տեղական համայնքների համար ապահովելով էլեկտրաէներգիայի հուսալի աղբյուր: Անձրևոտ եղանակին, երբ հոսքի արագությունը բարձր է, տուրբինները կարող են աշխատել ավելի բարձր հզորությամբ, իսկ չոր եղանակին դրանք կարող են դեռևս աշխատել ջրի հոսքի կրճատմամբ, թեև ավելի ցածր հզորությամբ՝ ապահովելով անընդհատ էլեկտրաէներգիայի մատակարարում:
Հուսալիություն և երկարատև շահագործում
Ֆրենսիսի տուրբինը բարձր է գնահատվում իր հուսալիության և երկարատև շահագործման հնարավորությունների համար, որոնք կարևոր են էլեկտրաէներգիա արտադրող կայանների համար, որոնք պետք է երկար ժամանակահատվածում պահպանեն կայուն էներգամատակարարում։
1. Հուսալի կառուցվածքային նախագծում
Ֆրենսիս տուրբինն ունի ամուր և լավ մշակված կառուցվածք։ Շարժիչը, որը տուրբինի կենտրոնական պտտվող բաղադրիչն է, սովորաբար պատրաստված է բարձր ամրության նյութերից, ինչպիսիք են չժանգոտվող պողպատը կամ հատուկ համաձուլվածքները։ Այս նյութերն ընտրվում են իրենց գերազանց մեխանիկական հատկությունների համար, ներառյալ բարձր ձգման ամրությունը, կոռոզիայի դիմադրությունը և հոգնածության դիմադրությունը։ Օրինակ, խոշոր հիդրոէլեկտրակայաններում օգտագործվող մեծածավալ Ֆրենսիս տուրբիններում շարժիչի թևերը նախագծված են բարձր ճնշման ջրի հոսքին և պտտման ընթացքում առաջացող մեխանիկական լարվածություններին դիմակայելու համար։ Շարժիչի դիզայնը օպտիմալացված է՝ լարվածության միատարր բաշխումն ապահովելու համար, նվազեցնելով լարվածության կենտրոնացման կետերում առաջացող ճաքերի կամ կառուցվածքային խափանումների ռիսկը։
Սպիրալաձև պատյանը, որը ջուրը ուղղորդում է դեպի հոսքագիծ, նույնպես կառուցված է ամրությունը հաշվի առնելով։ Այն սովորաբար պատրաստված է հաստ պատերով պողպատե թիթեղներից, որոնք կարող են դիմակայել տուրբին մտնող բարձր ճնշման ջրի հոսքին։ Սպիրալաձև պատյանի և այլ բաղադրիչների, ինչպիսիք են հենարանային և ուղղորդող թիթեղները, միջև կապը նախագծված է ամուր և հուսալի լինելու համար, ապահովելով, որ ամբողջ կառուցվածքը կարողանա սահուն աշխատել տարբեր շահագործման պայմաններում։
2. Ցածր սպասարկման պահանջներ
Ֆրենսիս տուրբինի նշանակալի առավելություններից մեկը դրա համեմատաբար ցածր սպասարկման պահանջներն են: Իր պարզ և արդյունավետ դիզայնի շնորհիվ, որոշ այլ տեսակի տուրբինների համեմատ, շարժական մասերն ավելի քիչ են, ինչը նվազեցնում է բաղադրիչների խափանման հավանականությունը: Օրինակ, ուղղորդող թևիկները, որոնք կարգավորում են ջրի հոսքը դեպի վազորդ, ունեն պարզ մեխանիկական միացման համակարգ: Այս համակարգը հեշտ է մուտք գործել ստուգման և սպասարկման համար: Կանոնավոր սպասարկման աշխատանքները հիմնականում ներառում են շարժական մասերի յուղում, ջրի արտահոսքը կանխելու համար կնքվածքների ստուգում և տուրբինի ընդհանուր մեխանիկական վիճակի մոնիթորինգ:
Տուրբինի կառուցման մեջ օգտագործված նյութերը նույնպես նպաստում են դրա ցածր սպասարկման կարիքներին: Շարժիչի և ջրի ազդեցությանը ենթարկվող այլ բաղադրիչների համար օգտագործվող կոռոզիակայուն նյութերը նվազեցնում են կոռոզիայի պատճառով հաճախակի փոխարինման անհրաժեշտությունը: Բացի այդ, ժամանակակից Ֆրենսիս տուրբինները հագեցած են առաջադեմ մոնիթորինգի համակարգերով: Այս համակարգերը կարող են անընդհատ վերահսկել այնպիսի պարամետրեր, ինչպիսիք են թրթռումը, ջերմաստիճանը և ճնշումը: Այս տվյալները վերլուծելով՝ օպերատորները կարող են նախապես հայտնաբերել հնարավոր խնդիրները և իրականացնել կանխարգելիչ սպասարկում, ինչը հետագայում նվազեցնում է խոշոր վերանորոգման ժամանակ անսպասելի անջատումների անհրաժեշտությունը:
3. Երկար ծառայության ժամկետ
Ֆրենսիս տուրբիններն ունեն երկար ծառայության ժամկետ, որը հաճախ ընդգրկում է մի քանի տասնամյակ։ Աշխարհի շատ հիդրոէլեկտրակայաններում մի քանի տասնամյակ առաջ տեղադրված Ֆրենսիս տուրբինները դեռևս գործում են և արդյունավետորեն արտադրում են էլեկտրաէներգիա։ Օրինակ, Միացյալ Նահանգներում և Եվրոպայում վաղուց տեղադրված Ֆրենսիս տուրբիններից մի քանիսը գործում են ավելի քան 50 տարի։ Պատշաճ սպասարկման և պարբերաբար արդիականացման դեպքում այս տուրբինները կարող են շարունակել հուսալիորեն աշխատել։
Ֆրենսիս տուրբինի երկար ծառայության ժամկետը ոչ միայն օգտակար է էլեկտրաէներգիայի արտադրության արդյունաբերության համար՝ ծախսարդյունավետության առումով, այլև էներգամատակարարման ընդհանուր կայունության համար: Երկարակյաց տուրբինը նշանակում է, որ էլեկտրակայանները կարող են խուսափել տուրբինների հաճախակի փոխարինման հետ կապված բարձր ծախսերից և խափանումներից: Այն նաև նպաստում է հիդրոէլեկտրակայանի երկարաժամկետ կենսունակությանը որպես հուսալի և կայուն էներգիայի աղբյուր՝ ապահովելով, որ մաքուր էլեկտրաէներգիան կարողանա անընդհատ արտադրվել երկար տարիներ:
Երկարաժամկետ ծախսարդյունավետություն
Էլեկտրաէներգիայի արտադրության տեխնոլոգիաների ծախսարդյունավետությունը հաշվի առնելով՝ Ֆրենսիսի տուրբինը համարվում է բարենպաստ տարբերակ հիդրոէլեկտրակայանների երկարաժամկետ շահագործման համար։
1. Սկզբնական ներդրում և երկարաժամկետ շահագործման ծախսեր
Սկզբնական ներդրում. Չնայած Ֆրենսիս տուրբինի վրա հիմնված հիդրոէլեկտրակայանի նախագծի սկզբնական ներդրումը կարող է համեմատաբար բարձր լինել, կարևոր է հաշվի առնել երկարաժամկետ հեռանկարը: Ֆրենսիս տուրբինի գնման, տեղադրման և նախնական կարգավորման հետ կապված ծախսերը, ներառյալ վազորդը, պարուրաձև պատյանը և այլ բաղադրիչները, ինչպես նաև էլեկտրակայանի ենթակառուցվածքի շինարարությունը, զգալի են: Այնուամենայնիվ, այս սկզբնական ծախսը փոխհատուցվում է երկարաժամկետ օգուտներով: Օրինակ՝ 50-100 ՄՎտ հզորությամբ միջին չափի հիդրոէլեկտրակայանում Ֆրենսիս տուրբինների և դրանց հետ կապված սարքավորումների հավաքածուի սկզբնական ներդրումը կարող է կազմել տասնյակ միլիոնավոր դոլարներ: Սակայն համեմատած որոշ այլ էլեկտրաէներգիայի արտադրության տեխնոլոգիաների հետ, ինչպիսին է նոր ածխային էլեկտրակայանի կառուցումը, որը պահանջում է ածխի ձեռքբերման և բարդ շրջակա միջավայրի պաշտպանության սարքավորումների շարունակական ներդրումներ՝ արտանետումների չափանիշներին համապատասխանելու համար, Ֆրենսիս տուրբինի վրա հիմնված հիդրոէլեկտրակայանի նախագծի երկարաժամկետ արժեքի կառուցվածքն ավելի կայուն է:
Երկարաժամկետ շահագործման ծախսեր. Ֆրենսիս տուրբինի շահագործման արժեքը համեմատաբար ցածր է: Երբ տուրբինը տեղադրվում է և էլեկտրակայանը գործարկվում է, հիմնական ընթացիկ ծախսերը կապված են մոնիթորինգի և սպասարկման անձնակազմի, ինչպես նաև որոշ մանր բաղադրիչների ժամանակի ընթացքում փոխարինման ծախսերի հետ: Ֆրենսիս տուրբինի բարձր արդյունավետությամբ շահագործումը նշանակում է, որ այն կարող է մեծ քանակությամբ էլեկտրաէներգիա արտադրել համեմատաբար փոքր քանակությամբ ջրի ներմուծմամբ: Սա նվազեցնում է արտադրված էլեկտրաէներգիայի մեկ միավորի արժեքը: Ի տարբերություն դրա, ջերմային էլեկտրակայանները, ինչպիսիք են ածխով կամ գազով աշխատող էլեկտրակայանները, ունեն զգալի վառելիքի ծախսեր, որոնք ժամանակի ընթացքում աճում են այնպիսի գործոնների պատճառով, ինչպիսիք են վառելիքի գների աճը և համաշխարհային էներգետիկ շուկայի տատանումները: Օրինակ, ածխով աշխատող էլեկտրակայանի վառելիքի ծախսերը կարող են աճել որոշակի տոկոսով ամեն տարի, քանի որ ածխի գները կախված են մատակարարման և պահանջարկի դինամիկայից, հանքարդյունաբերության ծախսերից և տեղափոխման ծախսերից: Ֆրենսիս տուրբինով աշխատող հիդրոէլեկտրակայանում ջրի արժեքը, որը տուրբինի «վառելիքն» է, էապես անվճար է, բացառությամբ ջրային ռեսուրսների կառավարման և ջրային իրավունքների հնարավոր վճարների հետ կապված ցանկացած ծախսերի, որոնք սովորաբար շատ ավելի ցածր են, քան ջերմային էլեկտրակայանների վառելիքի ծախսերը:
2. Էլեկտրաէներգիայի արտադրության ընդհանուր ծախսերի կրճատում՝ բարձր արդյունավետության շահագործման և ցածր սպասարկման միջոցով
Բարձր արդյունավետությամբ շահագործում. Ֆրենսիս տուրբինի բարձր արդյունավետությամբ էներգիայի փոխակերպման ունակությունը անմիջականորեն նպաստում է ծախսերի կրճատմանը: Ավելի արդյունավետ տուրբինը կարող է ավելի շատ էլեկտրաէներգիա արտադրել նույն քանակությամբ ջրային ռեսուրսներից: Օրինակ, եթե Ֆրենսիս տուրբինն ունի 90% արդյունավետություն ջրի էներգիան մեխանիկական էներգիայի փոխակերպելու հարցում (որը հետագայում վերածվում է էլեկտրական էներգիայի), ապա տվյալ ջրի հոսքի և ճնշման դեպքում 80% արդյունավետությամբ ավելի քիչ արդյունավետ տուրբինի համեմատ, 90% արդյունավետությամբ Ֆրենսիս տուրբինը կարտադրի 12.5%-ով ավելի շատ էլեկտրաէներգիա: Այս աճող հզորությունը նշանակում է, որ էլեկտրակայանի շահագործման հետ կապված ֆիքսված ծախսերը, ինչպիսիք են ենթակառուցվածքների, կառավարման և անձնակազմի ծախսերը, բաշխվում են էլեկտրաէներգիայի արտադրության ավելի մեծ ծավալի վրա: Արդյունքում, էլեկտրաէներգիայի մեկ միավորի արժեքը (էլեկտրաէներգիայի հարթեցված արժեքը, LCOE) նվազում է:
Ցածր սպասարկում. Ֆրենսիս տուրբինի ցածր սպասարկում պահանջող բնույթը նույնպես կարևոր դեր է խաղում ծախսարդյունավետության մեջ: Շարժական մասերի ավելի քիչ քանակի և դիմացկուն նյութերի օգտագործման պատճառով խոշոր սպասարկման և բաղադրիչների փոխարինման հաճախականությունը ցածր է: Կանոնավոր սպասարկման աշխատանքները, ինչպիսիք են յուղումը և ստուգումները, համեմատաբար էժան են: Ի տարբերություն դրա, տուրբինների կամ էլեկտրաէներգիայի արտադրության սարքավորումների որոշ այլ տեսակներ կարող են պահանջել ավելի հաճախակի և թանկ սպասարկում: Օրինակ, քամու տուրբինը, չնայած այն վերականգնվող էներգիայի աղբյուր է, ունի բաղադրիչներ, ինչպիսիք են փոխանցման տուփը, որոնք հակված են մաշվածության և կարող են պահանջել թանկարժեք վերանորոգումներ կամ փոխարինումներ յուրաքանչյուր մի քանի տարին մեկ: Ֆրենսիս տուրբինի վրա հիմնված հիդրոէլեկտրակայանում խոշոր սպասարկման գործողությունների միջև երկար ժամանակահատվածները նշանակում են, որ տուրբինի ողջ կյանքի ընթացքում սպասարկման ընդհանուր արժեքը զգալիորեն ցածր է: Սա, զուգորդված դրա երկար ծառայության ժամկետի հետ, ժամանակի ընթացքում էլ ավելի է նվազեցնում էլեկտրաէներգիա արտադրելու ընդհանուր արժեքը, ինչը Ֆրենսիս տուրբինը դարձնում է ծախսարդյունավետ ընտրություն երկարաժամկետ էլեկտրաէներգիայի արտադրության համար:

Բնապահպանական բարյացակամություն
Ֆրենսիսի տուրբինի վրա հիմնված հիդրոէլեկտրակայանների արտադրությունը զգալի բնապահպանական առավելություններ է առաջարկում էլեկտրաէներգիայի արտադրության շատ այլ մեթոդների համեմատ, ինչը այն դարձնում է կարևորագույն բաղադրիչ ավելի կայուն էներգետիկ ապագայի անցման գործում։
1. Ածխածնի արտանետումների կրճատում
Ֆրենսիս տուրբինների ամենակարևոր բնապահպանական առավելություններից մեկը դրանց նվազագույն ածխածնային հետքն է: Ի տարբերություն բրածո վառելիքի վրա հիմնված էլեկտրաէներգիայի արտադրության, ինչպիսիք են ածխով և գազով աշխատող էլեկտրակայանները, Ֆրենսիս տուրբիններ օգտագործող հիդրոէլեկտրակայանները շահագործման ընթացքում չեն այրում բրածո վառելիք: Ածխով աշխատող էլեկտրակայանները ածխաթթու գազի (\(CO_2\)) հիմնական արտանետիչներն են, ընդ որում՝ տիպիկ խոշոր ածխով աշխատող էլեկտրակայանը տարեկան արտանետում է միլիոնավոր տոննա \(CO_2\): Օրինակ, 500 ՄՎտ հզորությամբ ածխով աշխատող էլեկտրակայանը կարող է տարեկան արտանետել մոտ 3 միլիոն տոննա \(CO_2\): Համեմատության համար, Ֆրենսիս տուրբիններով հագեցած նմանատիպ հզորության հիդրոէլեկտրակայանը շահագործման ընթացքում գործնականում չի արտադրում CO_2\ ուղղակի արտանետումներ: Ֆրենսիս տուրբինով աշխատող հիդրոէլեկտրակայանների այս զրոյական արտանետման բնութագիրը կարևոր դեր է խաղում ջերմոցային գազերի արտանետումները կրճատելու և կլիմայի փոփոխությունը մեղմելու համաշխարհային ջանքերում: Բրածո վառելիքի վրա հիմնված էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը հիդրոէլեկտրակայաններով փոխարինելով՝ երկրները կարող են զգալիորեն նպաստել իրենց ածխածնի կրճատման նպատակներին հասնելուն: Օրինակ՝ Նորվեգիան, որը մեծապես կախված է հիդրոէներգիայից (որտեղ լայնորեն օգտագործվում են Ֆրենսիսի տուրբինները), մեկ շնչի հաշվով համեմատաբար ցածր ածխածնի արտանետումներ ունի՝ համեմատած այն երկրների հետ, որոնք ավելի շատ կախված են բրածո վառելիքի վրա հիմնված էներգիայի աղբյուրներից։
2. Օդի ցածր արտանետումներ – աղտոտող նյութերի ցածր արտանետումներ
Ածխածնի արտանետումներից բացի, բրածո վառելիքի վրա հիմնված էլեկտրակայանները նաև արտանետում են մի շարք օդային աղտոտիչներ, ինչպիսիք են ծծմբի երկօքսիդը (\(SO_2\)), ազոտի օքսիդները (\(NO_x\)) և մասնիկային նյութերը: Այս աղտոտիչները լուրջ բացասական ազդեցություն ունեն օդի որակի և մարդու առողջության վրա: \(SO_2\)-ը կարող է առաջացնել թթվային անձրև, որը վնասում է անտառներին, լճերին և շենքերին: \(NO_x\)-ը նպաստում է մշուշի առաջացմանը և կարող է առաջացնել շնչառական խնդիրներ: Մասնիկային նյութերը, մասնավորապես մանր մասնիկային նյութերը (PM2.5), կապված են մի շարք առողջական խնդիրների հետ, այդ թվում՝ սրտի և թոքերի հիվանդությունների:
Մյուս կողմից, Ֆրենսիս տուրբինային հիդրոէլեկտրակայանները շահագործման ընթացքում չեն արտանետում այս վնասակար օդային աղտոտիչները: Սա նշանակում է, որ հիդրոէլեկտրակայաններ ունեցող շրջանները կարող են վայելել ավելի մաքուր օդ, ինչը հանգեցնում է հանրային առողջության բարելավմանը: Այն տարածքներում, որտեղ հիդրոէներգիան փոխարինել է բրածո վառելիքի վրա հիմնված էլեկտրաէներգիայի արտադրության զգալի մասը, նկատվել է օդի որակի զգալի բարելավում: Օրինակ, Չինաստանի որոշ շրջաններում, որտեղ մշակվել են Ֆրենսիս տուրբիններով խոշորածավալ հիդրոէլեկտրակայանների նախագծեր, օդում SO2, NOx և մասնիկային նյութերի մակարդակները նվազել են, ինչի արդյունքում տեղի բնակչության շրջանում շնչառական և սրտանոթային հիվանդությունների դեպքերի նվազում է գրանցվել:
3. Էկոհամակարգի վրա նվազագույն ազդեցություն
Ճիշտ նախագծման և կառավարման դեպքում, Ֆրենսիսի տուրբինային հիդրոէլեկտրակայանները կարող են համեմատաբար փոքր ազդեցություն ունենալ շրջակա էկոհամակարգի վրա՝ համեմատած որոշ այլ էներգետիկ զարգացման նախագծերի հետ։
Ձկան անցուղի. Ֆրենսիսի տուրբիններով շատ ժամանակակից հիդրոէլեկտրակայաններ նախագծված են ձկների անցման հարմարություններով: Այս հարմարությունները, ինչպիսիք են ձկնասանդուղքները և ձկան վերելակները, կառուցված են ձկներին օգնելու համար վերև և ներքև միգրացիայի հարցում: Օրինակ՝ Հյուսիսային Ամերիկայի Կոլումբիա գետում հիդրոէլեկտրակայանները տեղադրել են բարդ ձկների անցման համակարգեր: Այս համակարգերը թույլ են տալիս սաղմոնին և այլ չվող ձկների տեսակներին շրջանցել ամբարտակներն ու տուրբինները՝ հնարավորություն տալով նրանց հասնել իրենց ձվադրավայրերին: Այս ձկների անցման հարմարությունների նախագծումը հաշվի է առնում տարբեր ձկների տեսակների վարքագիծը և լողալու ունակությունները՝ ապահովելով, որ չվող ձկների գոյատևման մակարդակը առավելագույնի հասցվի:
Ջուր – որակի պահպանում. Ֆրենսիս տուրբինների շահագործումը սովորաբար էական փոփոխություններ չի առաջացնում ջրի որակի մեջ: Ի տարբերություն որոշ արդյունաբերական գործունեության կամ որոշակի տեսակի էլեկտրաէներգիայի արտադրության, որոնք կարող են աղտոտել ջրի աղբյուրները, Ֆրենսիս տուրբիններ օգտագործող հիդրոէլեկտրակայանները, որպես կանոն, պահպանում են ջրի բնական որակը: Տուրբիններով անցնող ջուրը քիմիապես չի փոխվում, և ջերմաստիճանի փոփոխությունները սովորաբար նվազագույն են: Սա կարևոր է ջրային էկոհամակարգերի առողջության պահպանման համար, քանի որ շատ ջրային օրգանիզմներ զգայուն են ջրի որակի և ջերմաստիճանի փոփոխությունների նկատմամբ: Գետերում, որտեղ տեղակայված են Ֆրենսիս տուրբիններով հիդրոէլեկտրակայաններ, ջրի որակը մնում է հարմար ջրային կյանքի բազմազան տեսակների, այդ թվում՝ ձկների, անողնաշարավորների և բույսերի համար: