Энергетика секторының үнемі дамып келе жатқан ландшафтында тиімді қуат өндіру технологияларына ұмтылу бұрынғыдан да маңыздырақ болды. Әлем өсіп келе жатқан энергияға деген сұранысты қанағаттандыру және көміртегі шығарындыларын азайту сияқты егіз қиындықтармен күресіп жатқанда, жаңартылатын энергия көздері алдыңғы қатарға шықты. Олардың ішінде су энергетикасы әлемдік электр энергиясының маңызды бөлігін қамтамасыз ететін сенімді және тұрақты нұсқа ретінде ерекшеленеді.
Су электр станцияларының негізгі құрамдас бөлігі болып табылатын Фрэнсис турбинасы осы таза энергетикалық революцияда шешуші рөл атқарады. 1849 жылы Джеймс Б. Фрэнсис ойлап тапқан турбинаның бұл түрі содан бері әлемдегі ең көп қолданылатындардың біріне айналды. Оның гидроэнергетика саласындағы маңыздылығын асыра айту мүмкін емес, өйткені ол ағынды судың энергиясын механикалық энергияға тиімді түрлендіруге қабілетті, содан кейін генератор арқылы электр энергиясына айналады. Қолданулардың кең ауқымы бар, шағын көлемді ауылдық гидроэнергетикалық жобалардан ірі коммерциялық электр станцияларына дейін, Фрэнсис турбинасы судың қуатын пайдалану үшін жан-жақты және сенімді шешім екенін дәлелдеді.
Энергияны түрлендірудегі жоғары тиімділік
Фрэнсис турбинасы ағынды судың энергиясын механикалық энергияға түрлендірудегі жоғары тиімділігімен танымал, содан кейін ол генератор арқылы электр энергиясына айналады. Бұл жоғары тиімділік оның бірегей дизайны мен жұмыс принциптерінің нәтижесі болып табылады.
1. Кинетикалық және потенциалдық энергияны пайдалану
Фрэнсис турбиналары судың кинетикалық және потенциалдық энергиясын толық пайдалануға арналған. Турбинаға су кірген кезде ол алдымен суды жүгіргіштің айналасына біркелкі тарататын спиральды қаптамадан өтеді. Жүгіру пышақтары су ағынының олармен біркелкі және тиімді әрекеттесуін қамтамасыз ету үшін мұқият пішінделген. Су жүгіргіштің сыртқы диаметрінен орталыққа қарай (радиалды – осьтік ағыс үлгісінде) қозғалған кезде судың басына байланысты потенциалдық энергиясы (су көзі мен турбина арасындағы биіктік айырмашылығы) бірте-бірте кинетикалық энергияға айналады. Содан кейін бұл кинетикалық энергия жүгірушіге беріліп, оның айналуына әкеледі. Ұңғымамен жобаланған ағыс жолы мен жүгіргіш қалақтардың пішіні турбинаға судан энергияның көп мөлшерін алуға мүмкіндік береді, бұл жоғары тиімділіктегі энергияны түрлендіруге қол жеткізеді.
2. Басқа турбина түрлерімен салыстыру
Пельтон турбинасы және Каплан турбинасы сияқты су турбиналарының басқа түрлерімен салыстырғанда, Фрэнсис турбинасы белгілі бір жұмыс жағдайлары диапазонында тиімділік тұрғысынан ерекше артықшылықтарға ие.
Пельтон турбинасы: Пельтон турбинасы негізінен жоғары бағаналы қолданбалар үшін жарамды. Ол жүгіргішке шелектерді соғу үшін жоғары жылдамдықты су ағынының кинетикалық энергиясын пайдалану арқылы жұмыс істейді. Ол жоғары деңгейлі жағдайларда жоғары тиімді болғанымен, орташа басын қолдануда Фрэнсис турбинасы сияқты тиімді емес. Фрэнсис турбинасы кинетикалық және әлеуетті энергияны пайдалану қабілетімен және орташа су көздері үшін жақсырақ қолайлы ағын сипаттамаларымен осы диапазонда жоғары тиімділікке қол жеткізе алады. Мысалы, орташа су көзі бар электр станциясында (мысалы, 50 – 200 метр) Фрэнсис турбинасы кейбір жақсы жобаланған жағдайларда шамамен 90% немесе одан да жоғары тиімділікпен су энергиясын механикалық энергияға айналдыра алады, ал бірдей қысым жағдайында жұмыс істейтін Пельтон турбинасы салыстырмалы түрде төмен тиімділікке ие болуы мүмкін.
Каплан турбинасы: Каплан турбинасы төмен қысымды және жоғары ағынды қолданбаларға арналған. Төмен басы сценарийлерінде өте тиімді болғанымен, басын орташа бас диапазонына дейін ұлғайтқанда, Фрэнсис турбинасы тиімділік бойынша одан асып түседі. Каплан турбинасының жүгіргіш қалақтары төмен қысымды, жоғары ағынды жағдайларда өнімділікті оңтайландыру үшін реттеледі, бірақ оның дизайны Фрэнсис турбинасы сияқты орташа қысымды жағдайларда энергияны тиімді түрлендіруге қолайлы емес. Басы 30 – 50 метр болатын электр станциясында Каплан турбинасы тиімділік үшін ең жақсы таңдау болуы мүмкін, бірақ басы 50 метрден асқан кезде Фрэнсис турбинасы энергия бойынша өзінің артықшылығын көрсете бастайды - конверсия тиімділігі.
Қорытындылай келе, Фрэнсис турбинасының дизайны су энергиясын әртүрлі ортада – бас қолданбаларда тиімдірек пайдалануға мүмкіндік береді, бұл оны дүние жүзіндегі көптеген гидроэнергетикалық жобаларда таңдаулы таңдауға айналдырады.
Әртүрлі су жағдайларына бейімделу
Фрэнсис турбинасының тамаша ерекшеліктерінің бірі оның су жағдайларының кең ауқымына жоғары бейімделуі болып табылады, бұл оны бүкіл әлемдегі гидроэнергетикалық жобалар үшін жан-жақты таңдау жасайды. Бұл бейімделу өте маңызды, өйткені әртүрлі географиялық орындарда су ресурстары бас (су түсетін тік қашықтық) және ағын жылдамдығы бойынша айтарлықтай өзгереді.
1. Бас және ағын жылдамдығының бейімделгіштігі
Бас диапазоны: Фрэнсис турбиналары салыстырмалы түрде кең ауқымда тиімді жұмыс істей алады. Олар әдетте орташа бастық қолданбаларында қолданылады, әдетте бастары шамамен 20-дан 300 метрге дейін. Дегенмен, тиісті дизайн модификацияларымен олар одан да төмен - бас немесе одан жоғары - бас жағдайларда қолданылуы мүмкін. Мысалы, төмен басы сценарийінде, айталық, шамамен 20 – 50 метр, Фрэнсис турбинасы энергия алуды оңтайландыру үшін арнайы жүгіргіш қалақтардың пішіндерімен және ағын – өту геометрияларымен жобалануы мүмкін. Жүгіру пышақтары басы төмен болғандықтан салыстырмалы түрде төмен жылдамдыққа ие су ағыны әлі де өз энергиясын жүгірушіге тиімді түрде бере алатындай етіп жасалған. Басы ұлғайған сайын дизайнды жоғары жылдамдықтағы су ағынын басқару үшін реттеуге болады. 300 метрге жақындайтын жоғары бағаналы қолданбаларда турбинаның құрамдас бөліктері жоғары қысымды суға төтеп беруге және әлеуетті энергияның үлкен мөлшерін механикалық энергияға тиімді түрлендіруге арналған.
Ағын жылдамдығының өзгермелілігі: Фрэнсис турбинасы әр түрлі ағын жылдамдығын басқара алады. Ол тұрақты – ағынды және ауыспалы – ағын жағдайында жақсы жұмыс істей алады. Кейбір су электр станцияларында су ағынының жылдамдығы жауын-шашын немесе қардың еруі сияқты факторларға байланысты маусымдық түрде өзгеруі мүмкін. Фрэнсис турбинасының дизайны ағын жылдамдығы өзгерген кезде де салыстырмалы түрде жоғары тиімділікті сақтауға мүмкіндік береді. Мысалы, ағын жылдамдығы жоғары болғанда, турбина суды оның құрамдас бөліктері арқылы тиімді бағыттау арқылы судың жоғарылаған көлеміне реттей алады. Спиральды корпус пен бағыттаушы қалақшалар суды жүгіргіштің айналасына біркелкі таратуға арналған, бұл жүгіргіш қалақтардың ағын жылдамдығына қарамастан сумен тиімді әрекеттесуін қамтамасыз етеді. Ағынның жылдамдығы төмендегенде, турбина әлі де тұрақты жұмыс істей алады, бірақ қуат шығысы су ағынының азаюына пропорционалды түрде азаяды.
2. Әртүрлі географиялық орталарда қолдану мысалдары
Таулы аймақтар: Азиядағы Гималай немесе Оңтүстік Америкадағы Анд сияқты таулы аймақтарда Фрэнсис турбиналарын пайдаланатын көптеген гидроэнергетикалық жобалар бар. Бұл аймақтарда рельефтің тік жерлеріне байланысты көбінесе жоғары су көздері бар. Мысалы, Памир тауларында орналасқан Тәжікстандағы Нұрек бөгеті жоғары су көзі бар. Нұрек су электр станциясында орнатылған Фрэнсис турбиналары үлкен бас айырмасын (бөгеттің биіктігі 300 метрден астам) өңдеуге арналған. Турбиналар судың жоғары потенциалды энергиясын тиімді түрде электр энергиясына айналдырып, елді электрмен жабдықтауға айтарлықтай үлес қосады. Таулардағы тік биіктік өзгерістері Фрэнсис турбиналарының жоғары тиімділікте жұмыс істеуі үшін қажетті бағананы қамтамасыз етеді және олардың жоғары бағаналы жағдайларға бейімделуі оларды осындай жобалар үшін тамаша таңдау жасайды.
Өзендік жазықтар: басы салыстырмалы түрде төмен, бірақ ағыны айтарлықтай болуы мүмкін өзендік жазықтарда Фрэнсис турбиналары да кеңінен қолданылады. Қытайдағы «Үш шатқал» бөгеті соның жарқын мысалы болып табылады. Янцзы өзенінде орналасқан бөгет Фрэнсис турбиналары үшін қолайлы диапазонға сәйкес келетін басы бар. Үш шатқал су электр станциясындағы турбиналар Янцзы өзенінен келетін үлкен су ағынын өңдеуі керек. Фрэнсис турбиналары үлкен көлемді, салыстырмалы түрде төмен су ағынының энергиясын электр энергиясына тиімді түрлендіруге арналған. Фрэнсис турбиналарының әртүрлі ағын жылдамдығына бейімделуі оларға Қытайдың үлкен бөлігінің энергетикалық қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін үлкен көлемде электр энергиясын өндіре отырып, өзеннің су ресурстарын барынша пайдалануға мүмкіндік береді.
Аралдар ортасы: Аралдар жиі су ресурстарының бірегей сипаттамаларына ие. Мысалы, Тынық мұхитының кейбір аралдарында жаңбырлы және құрғақ маусымдарға байланысты өзгермелі ағыны бар шағын және орта өлшемді өзендер бар, Френсис турбиналары шағын көлемді ГЭСтерде қолданылады. Бұл турбиналар өзгермелі су жағдайларына бейімделіп, жергілікті елді мекендерді сенімді электр энергиясының көзімен қамтамасыз ете алады. Жаңбырлы маусымда, ағын жылдамдығы жоғары болғанда, турбиналар жоғары қуат шығысымен жұмыс істей алады, ал құрғақ маусымда олар үздіксіз қуат көзін қамтамасыз ете отырып, төмен қуат деңгейінде болса да, су ағынының төмендеуімен жұмыс істей алады.
Сенімділік және ұзақ мерзімді жұмыс
Фрэнсис турбинасы өзінің сенімділігі мен ұзақ мерзімді жұмыс мүмкіндіктері үшін жоғары бағаланады, бұл ұзақ уақыт бойы тұрақты қуатпен қамтамасыз етуді қажет ететін энергия өндіруші қондырғылар үшін өте маңызды.
1. Берік құрылымдық дизайн
Фрэнсис турбинасы берік және жақсы жобаланған құрылымға ие. Турбинаның орталық айналмалы құрамдас бөлігі болып табылатын жүгіргіш әдетте тот баспайтын болат немесе арнайы қорытпалар сияқты беріктігі жоғары материалдардан жасалады. Бұл материалдар тамаша механикалық қасиеттері, соның ішінде жоғары созылу беріктігі, коррозияға төзімділігі және шаршауға төзімділігі үшін таңдалады. Мысалы, ірі су электр станцияларында қолданылатын үлкен ауқымды Фрэнсис турбиналарында жүгіргіш қалақтар жоғары қысымды су ағынына және айналу кезінде пайда болатын механикалық кернеулерге төтеп беруге арналған. Жүгірушінің дизайны кернеудің біркелкі таралуын қамтамасыз ету үшін оңтайландырылған, жарықтар немесе құрылымдық бұзылуларға әкелуі мүмкін кернеу шоғырлану нүктелерінің қаупін азайтады.
Суды жүгірушіге бағыттайтын спиральды қаптама да төзімділікті ескере отырып жасалған. Ол әдетте турбинаға түсетін жоғары қысымды су ағынына төтеп бере алатын қалың қабырғалы болат тақталардан жасалады. Спиральды корпус пен басқа құрамдас бөліктердің, мысалы, тіреуіш қалақтар мен бағыттаушы қалақтардың арасындағы байланыс берік және сенімді болу үшін жасалған, бұл бүкіл құрылымның әртүрлі жұмыс жағдайларында бірқалыпты жұмыс істеуін қамтамасыз етеді.
2. Төмен техникалық қызмет көрсету талаптары
Фрэнсис турбинасының маңызды артықшылықтарының бірі оның салыстырмалы түрде төмен техникалық қызмет көрсету талаптары болып табылады. Қарапайым және тиімді дизайнының арқасында турбиналардың басқа түрлерімен салыстырғанда қозғалатын бөліктер аз, бұл компоненттердің істен шығу ықтималдығын азайтады. Мысалы, жүгіргішке су ағынын басқаратын бағыттаушы қалақтардың тікелей механикалық байланыс жүйесі бар. Бұл жүйеге тексеру және техникалық қызмет көрсету үшін қол жеткізу оңай. Тұрақты техникалық қызмет көрсету тапсырмалары негізінен қозғалатын бөліктерді майлауды, судың ағып кетуін болдырмау үшін тығыздағыштарды тексеруді және турбинаның жалпы механикалық жағдайын бақылауды қамтиды.
Турбинаның құрылысында қолданылатын материалдар оның техникалық қызмет көрсету қажеттілігінің төмен болуына ықпал етеді. Жүгіруге арналған коррозияға төзімді материалдар және суға ұшыраған басқа компоненттер коррозияға байланысты жиі ауыстыру қажеттілігін азайтады. Сонымен қатар, заманауи Фрэнсис турбиналары озық бақылау жүйелерімен жабдықталған. Бұл жүйелер діріл, температура және қысым сияқты параметрлерді үздіксіз бақылай алады. Осы деректерді талдау арқылы операторлар ықтимал ақауларды алдын ала анықтап, күрделі жөндеу жұмыстарына күтпеген өшіру қажеттілігін одан әрі азайта отырып, профилактикалық жөндеу жұмыстарын жүргізе алады.
3. Ұзақ қызмет ету мерзімі
Фрэнсис турбиналарының ұзақ қызмет ету мерзімі бар, көбінесе бірнеше ондаған жылдарды қамтиды. Дүние жүзіндегі көптеген су электр станцияларында бірнеше ондаған жыл бұрын орнатылған Фрэнсис турбиналары әлі де жұмыс істеп, электр энергиясын тиімді өндіруде. Мысалы, АҚШ пен Еуропадағы ерте орнатылған Фрэнсис турбиналарының кейбірі 50 жылдан астам жұмыс істеп келеді. Тиісті техникалық қызмет көрсету және мезгіл-мезгіл жаңарту арқылы бұл турбиналар сенімді жұмысын жалғастыра алады.
Фрэнсис турбинасының ұзақ қызмет ету мерзімі энергия өндіру өнеркәсібі үшін экономикалық тиімділік тұрғысынан ғана емес, сонымен қатар электрмен жабдықтаудың жалпы тұрақтылығы үшін де пайдалы. Ұзақ қызмет ететін турбина электр станцияларының турбиналарды жиі ауыстыруға байланысты жоғары шығындар мен үзілістерді болдырмауға болатындығын білдіреді. Ол сондай-ақ таза электр энергиясын көптеген жылдар бойы үздіксіз өндіруді қамтамасыз ете отырып, сенімді және тұрақты энергия көзі ретінде гидроэнергетиканың ұзақ мерзімді өміршеңдігіне ықпал етеді.
Ұзақ мерзімді перспективадағы шығындар – тиімділік
Энергия өндіру технологияларының өзіндік құны мен тиімділігін қарастырғанда, Фрэнсис турбинасы су электр станцияларының ұзақ мерзімді жұмысында қолайлы нұсқа болып табылады.
1. Бастапқы инвестиция және ұзақ мерзімді пайдалану құны
Бастапқы инвестиция: Фрэнсис турбинасына негізделген гидроэнергетика жобасына бастапқы инвестиция салыстырмалы түрде жоғары болуы мүмкін болса да, ұзақ мерзімді перспективаны ескеру маңызды. Фрэнсис турбинасын сатып алуға, орнатуға және бастапқы орнатуға, оның ішінде жүгіргіні, спиральды корпусты және басқа компоненттерді, сондай-ақ электр станциясының инфрақұрылымын салуға байланысты шығындар айтарлықтай. Дегенмен, бұл бастапқы шығындар ұзақ мерзімді пайдамен өтеледі. Мысалы, қуаттылығы 50-100 МВт болатын орта көлемдегі су электр станциясында Фрэнсис турбиналары мен соған байланысты жабдықтар жиынтығына бастапқы инвестиция ондаған миллион долларды құрауы мүмкін. Бірақ көмірді сатып алуға үздіксіз инвестицияларды және шығарындылар стандарттарына сәйкес келетін күрделі қоршаған ортаны қорғау жабдықтарын қажет ететін жаңа көмірмен жұмыс істейтін электр станциясын салу сияқты кейбір басқа энергия өндіру технологияларымен салыстырғанда, Фрэнсис турбинасына негізделген гидроэнергетика жобасының ұзақ мерзімді шығындар құрылымы неғұрлым тұрақты.
Ұзақ мерзімді пайдалану құны: Фрэнсис турбинасын пайдалану құны салыстырмалы түрде төмен. Турбина орнатылып, электр станциясы іске қосылғаннан кейін негізгі ағымдағы шығындар мониторинг пен техникалық қызмет көрсетуге арналған персоналға және уақыт өте келе кейбір ұсақ бөлшектерді ауыстыру құнына байланысты. Фрэнсис турбинасының жоғары тиімді жұмысы оның салыстырмалы түрде аз мөлшерде су енгізуімен үлкен көлемде электр энергиясын өндіруге болатындығын білдіреді. Бұл өндірілген электр энергиясының бірлігіне кететін шығынды азайтады. Керісінше, көмірмен немесе газбен жұмыс істейтін электр станциялары сияқты жылу электр станциялары жанармай бағасының өсуі және әлемдік энергетика нарығындағы ауытқулар сияқты факторларға байланысты уақыт өте келе өсетін отынның айтарлықтай шығындарына ие. Мысалы, көмірмен жұмыс істейтін электр станциясы оның отын құнының жыл сайын белгілі бір пайызға өсуін байқауы мүмкін, өйткені көмір бағасы сұраныс пен ұсыныс динамикасына, тау-кен өндіру шығындарына және тасымалдау шығындарына байланысты. Фрэнсис – турбиналық су электр станциясында турбина үшін «отын» болып табылатын судың құны, әдетте, жылу электр станцияларының отын шығындарынан әлдеқайда төмен су – ресурстарды басқару және әлеуетті суға – құқықтарға қатысты кез келген шығындардан бөлек, негізінен тегін.
2. Жоғары тиімді пайдалану және төмен техникалық қызмет көрсету арқылы электр қуатын өндірудің жалпы шығындарын азайту
Жоғары тиімділік жұмысы: Фрэнсис турбинасының жоғары тиімді энергияны түрлендіру мүмкіндігі шығындарды азайтуға тікелей ықпал етеді. Тиімді турбина бірдей мөлшердегі су ресурстарынан көбірек электр энергиясын өндіре алады. Мысалы, егер Фрэнсис турбинасы су энергиясын механикалық энергияға түрлендіруде (одан кейін ол электр энергиясына айналады) 90% тиімділікке ие болса, 80% тиімді тиімділігі төмен турбинамен салыстырғанда, берілген су ағыны мен басы үшін 90% - тиімді Фрэнсис турбинасы 12,5% көп электр энергиясын өндіреді. Бұл электр қуатын өндірудің ұлғаюы электр станциясын пайдаланумен байланысты тұрақты шығындар, мысалы, инфрақұрылымға, басқаруға және персоналға шығындар электр энергиясын өндірудің үлкен көлеміне таралатынын білдіреді. Нәтижесінде электр энергиясының бірлігінің өзіндік құны (электр энергиясының теңестірілген құны, LCOE) төмендейді.
Төмен техникалық қызмет көрсету: Фрэнсис турбинасына техникалық қызмет көрсетудің төмен сипаты да шығынды тиімді етуде шешуші рөл атқарады. Қозғалмалы бөлшектердің аздығымен және ұзаққа созылатын материалдарды пайдаланумен күрделі жөндеу және бөлшектерді ауыстыру жиілігі төмен. Майлау және тексеру сияқты тұрақты техникалық қызмет көрсету жұмыстары салыстырмалы түрде арзан. Керісінше, турбинаның кейбір басқа түрлері немесе қуат өндіретін жабдық жиірек және қымбат техникалық қызмет көрсетуді қажет етуі мүмкін. Мысалы, жел турбинасы, ол жаңартылатын энергия көзі болса да, тозуға және тозуға бейім редуктор сияқты компоненттерге ие және бірнеше жыл сайын қымбат жөндеуді немесе ауыстыруды қажет етуі мүмкін. Фрэнсис – турбинаға негізделген су электр станциясында негізгі техникалық қызмет көрсету жұмыстары арасындағы ұзақ аралықтар турбинаның қызмет ету мерзімі ішінде жалпы техникалық қызмет көрсету құнының айтарлықтай төмен екенін білдіреді. Бұл оның ұзақ қызмет ету мерзімімен бірге уақыт өте келе электр энергиясын өндірудің жалпы құнын одан әрі төмендетеді, бұл Фрэнсис турбинасын ұзақ мерзімді қуат өндіру үшін үнемді таңдау жасайды.
Қоршаған ортаға мейірімділік
Фрэнсис турбинасына негізделген гидроэнергия өндіру көптеген басқа энергия өндіру әдістерімен салыстырғанда маңызды экологиялық артықшылықтар береді, бұл оны тұрақты энергетикалық болашаққа көшудің маңызды құрамдас бөлігі етеді.
1. Көміртек шығарындыларын азайту
Фрэнсис турбиналарының ең көрнекті экологиялық артықшылықтарының бірі - олардың ең аз көміртегі ізі. Көмірмен және газбен жұмыс істейтін электр станциялары сияқты қазбалы отынға негізделген электр энергиясын өндіруден айырмашылығы, Фрэнсис турбиналары пайдаланатын ГЭС жұмыс кезінде қазба отындарын жақпайды. Көмірмен жұмыс істейтін электр станциялары көмірқышқыл газының (\(CO_2\)) негізгі шығарушылары болып табылады, әдеттегі ауқымды көмірмен жұмыс істейтін зауыт жылына миллиондаған тонна \(CO_2\) шығаратын. Мысалы, қуаты 500 МВт көмірмен жұмыс істейтін электр станциясы жылына шамамен 3 миллион тонна \(CO_2\) шығаруы мүмкін. Салыстырмалы түрде айтсақ, Фрэнсис турбиналарымен жабдықталған осындай қуаттылықтағы су электр станциясы жұмыс кезінде іс жүзінде тікелей \(CO_2\) шығарындыларын шығармайды. Бұл нөлдік – Френсис – турбиналық қуатпен жұмыс істейтін су электр станцияларына тән эмиссиялық сипаттама парниктік газдар шығарындыларын азайту және климаттың өзгеруін азайту жөніндегі жаһандық күш-жігерде маңызды рөл атқарады. Қазбалы отынға негізделген электр энергиясын өндіруді гидроэнергетикамен алмастыру арқылы елдер көміртегін азайту жөніндегі мақсаттарына жетуге айтарлықтай үлес қоса алады. Мысалы, Норвегия сияқты гидроэнергетикаға көп тәуелді елдер (Френсис турбиналары кеңінен қолданылады) қазбалы отынға негізделген энергия көздеріне тәуелді елдермен салыстырғанда жан басына шаққандағы көміртегі шығарындылары салыстырмалы түрде төмен.
2. Төмен ауа – ластаушы заттардың шығарындылары
Көміртек шығарындыларынан басқа, қазбалы отынға негізделген электр станциялары күкірт диоксиді (\(SO_2\)), азот оксидтері (\(NO_x\)) және қатты бөлшектер сияқты ауаға әртүрлі ластаушы заттарды шығарады. Бұл ластаушы заттар ауаның сапасына және адам денсаулығына қатты теріс әсер етеді. \(SO_2\) ормандарды, көлдерді және ғимараттарды зақымдайтын қышқыл жаңбырды тудыруы мүмкін. \(NO_x\) түтіннің пайда болуына ықпал етеді және тыныс алу проблемаларын тудыруы мүмкін. Бөлшектер, әсіресе ұсақ бөлшектер (PM2.5) жүрек және өкпе ауруларын қоса алғанда, бірқатар денсаулық мәселелерімен байланысты.
Фрэнсис – турбиналық гидроэлектр станциялары, керісінше, жұмыс кезінде ауаға осы зиянды ластаушы заттарды шығармайды. Бұл су электр станциялары бар аймақтардың таза ауасын пайдалана алатынын білдіреді, бұл халықтың денсаулығын жақсартуға әкеледі. Гидроэнергетика қазбалы – отын негізіндегі электр энергиясын өндірудің едәуір бөлігін алмастырған аудандарда ауа сапасының айтарлықтай жақсаруы байқалды. Мысалы, Қытайдың Фрэнсис турбиналары бар ауқымды гидроэнергетикалық жобалары жасалған кейбір аймақтарында ауадағы \(SO_2\), \(NO_x\) және қатты бөлшектердің деңгейі төмендеді, нәтижесінде жергілікті тұрғындар арасында тыныс алу және жүрек-қан тамырлары ауруларының азаюы байқалады.
3. Экожүйеге ең аз әсер ету
Дұрыс жобаланған және басқарылған кезде, Фрэнсис – турбиналық гидроэлектр станциялары басқа энергетикалық даму жобаларымен салыстырғанда қоршаған экожүйеге салыстырмалы түрде аз әсер етуі мүмкін.
Балық өтуі: Фрэнсис турбиналары бар көптеген заманауи су электр станциялары балық өткелдерімен жабдықталған. Балық баспалдақтары мен балық элеваторлары сияқты бұл қондырғылар балықтардың жоғары және төмен ағысқа көшуіне көмектесу үшін салынған. Мысалы, Солтүстік Америкадағы Колумбия өзенінде су электр станцияларында күрделі балық – өту жүйелері орнатылған. Бұл жүйелер лосось және басқа да қоныс аударатын балық түрлеріне бөгеттер мен турбиналарды айналып өтіп, олардың уылдырық шашатын жерлеріне жетуге мүмкіндік береді. Бұл балық-өткізгіш қондырғыларды жобалау әр түрлі балық түрлерінің мінез-құлқы мен жүзу мүмкіндіктерін ескере отырып, қоныс аударатын балықтардың өмір сүру жылдамдығын барынша арттыруды қамтамасыз етеді.
Судың сапасына техникалық қызмет көрсету: Фрэнсис турбиналарының жұмысы әдетте су сапасына айтарлықтай өзгерістер әкелмейді. Кейбір өнеркәсіптік әрекеттерден немесе су көздерін ластауы мүмкін электр энергиясын өндірудің белгілі бір түрінен айырмашылығы, Френсис турбиналарын пайдаланатын су электр станциялары әдетте судың табиғи сапасын сақтайды. Турбиналар арқылы өтетін су химиялық өзгеріске ұшырамайды, температураның өзгеруі әдетте аз болады. Бұл су экожүйелерінің денсаулығын сақтау үшін маңызды, өйткені көптеген су организмдері су сапасы мен температурасының өзгеруіне сезімтал. Фрэнсис турбиналары бар гидроэлектрстанциялар орналасқан өзендердегі судың сапасы балықтар, омыртқасыздар мен өсімдіктерді қоса алғанда, су өмірінің алуан түрлілігі үшін қолайлы болып қалады.
Хабарлама уақыты: 21 ақпан 2025 ж
