Энергетика саласының үнемі дамып келе жатқан жағдайында тиімді энергия өндіру технологияларын іздеу бұрынғыдан да маңызды бола бастады. Әлем өсіп келе жатқан энергияға деген сұранысты қанағаттандыру және көміртегі шығарындыларын азайту сияқты екі қиындықпен күресіп жатқандықтан, жаңартылатын энергия көздері алдыңғы қатарға шықты. Солардың ішінде гидроэнергетика сенімді және тұрақты нұсқа ретінде ерекшеленеді, ол әлемдегі электр энергиясының айтарлықтай бөлігін қамтамасыз етеді.
Гидроэлектр станцияларының негізгі құрамдас бөлігі болып табылатын Фрэнсис турбинасы осы таза энергия төңкерісінде шешуші рөл атқарады. 1849 жылы Джеймс Б. Фрэнсис ойлап тапқан бұл турбина түрі кейіннен әлемде ең кең таралғандардың біріне айналды. Оның гидроэнергетика саласындағы маңыздылығын асыра бағалау мүмкін емес, себебі ол ағынды судың энергиясын механикалық энергияға тиімді түрде түрлендіре алады, содан кейін ол генератор арқылы электр энергиясына айналады. Шағын ауылдық гидроэнергетикалық жобалардан бастап ірі коммерциялық электр станцияларына дейін кең ауқымды қолданылуымен Фрэнсис турбинасы су қуатын пайдаланудың жан-жақты және сенімді шешімі болып шықты.
Энергияны түрлендірудегі жоғары тиімділік
Фрэнсис турбинасы ағынды судың энергиясын механикалық энергияға айналдырудағы жоғары тиімділігімен танымал, ол кейін генератор арқылы электр энергиясына айналады. Бұл жоғары тиімділік оның ерекше дизайны мен жұмыс принциптерінің нәтижесі болып табылады.
1. Кинетикалық және потенциалдық энергияны пайдалану
Фрэнсис турбиналары судың кинетикалық және потенциалдық энергиясын толық пайдалануға арналған. Су турбинаға кіргенде, алдымен спиральды корпус арқылы өтеді, ол суды ротордың айналасына біркелкі таратады. Ротор қалақшалары су ағынының олармен тегіс және тиімді әрекеттесуін қамтамасыз ету үшін мұқият пішінделген. Су ротордың сыртқы диаметрінен орталыққа қарай (радиалды-осьтік ағын үлгісінде) қозғалған кезде, оның басына байланысты судың потенциалдық энергиясы (су көзі мен турбина арасындағы биіктік айырмашылығы) біртіндеп кинетикалық энергияға айналады. Бұл кинетикалық энергия роторға беріледі, бұл оның айналуына әкеледі. Жақсы жобаланған ағын жолы және ротор қалақшаларының пішіні турбинаға судан көп мөлшерде энергия алуға мүмкіндік береді, бұл энергияны жоғары тиімділікпен түрлендіруге қол жеткізуге мүмкіндік береді.
2. Басқа турбина түрлерімен салыстыру
Пельтон турбинасы және Каплан турбинасы сияқты басқа су турбиналарымен салыстырғанда, Фрэнсис турбинасы белгілі бір жұмыс жағдайлары диапазонындағы тиімділік тұрғысынан айқын артықшылықтарға ие.
Пельтон турбинасы: Пельтон турбинасы негізінен жоғары қысымды қолдануға жарамды. Ол жоғары жылдамдықты су ағынының кинетикалық энергиясын пайдаланып, шелектермен розеткаға соғылады. Жоғары қысымды жағдайларда өте тиімді болғанымен, орташа қысымды жағдайларда Фрэнсис турбинасы сияқты тиімді емес. Фрэнсис турбинасы кинетикалық және потенциалдық энергияны пайдалану мүмкіндігімен және орташа қысымды су көздеріне жақсырақ сәйкес келетін ағын сипаттамаларымен осы диапазонда жоғары тиімділікке қол жеткізе алады. Мысалы, орташа қысымды су көзі бар электр станциясында (мысалы, 50-200 метр) Фрэнсис турбинасы су энергиясын механикалық энергияға айналдыра алады, кейбір жақсы жобаланған жағдайларда шамамен 90% немесе одан да жоғары тиімділікпен, ал бірдей қысымды жағдайларда жұмыс істейтін Пельтон турбинасы салыстырмалы түрде төмен тиімділікке ие болуы мүмкін.
Kaplan турбинасы: Kaplan турбинасы төмен қысымды және жоғары ағынды қолдануға арналған. Төмен қысымды жағдайларда өте тиімді болғанымен, қысым орташа қысымды диапазонға дейін өскен кезде, Francis турбинасы тиімділік тұрғысынан одан асып түседі. Kaplan турбинасының жүгірткі қалақтары төмен қысымды, жоғары ағынды жағдайларда өнімділікті оңтайландыру үшін реттеледі, бірақ оның дизайны Francis турбинасы сияқты орташа қысымды жағдайларда энергияны тиімді түрлендіруге қолайлы емес. 30-50 метр қысымды электр станциясында Kaplan турбинасы тиімділік үшін ең жақсы таңдау болуы мүмкін, бірақ қысым 50 метрден асқан кезде, Francis турбинасы энергияны түрлендіру тиімділігіндегі артықшылығын көрсете бастайды.
Қысқаша айтқанда, Фрэнсис турбинасының дизайны су энергиясын орта қысымды қолданудың кең ауқымында тиімдірек пайдалануға мүмкіндік береді, бұл оны әлемдегі көптеген гидроэнергетикалық жобаларда артықшылықты таңдау етеді.
Әртүрлі су жағдайларына бейімделу
Фрэнсис турбинасының ерекше ерекшеліктерінің бірі - оның судың кең ауқымына жоғары бейімделуі, бұл оны бүкіл әлемдегі гидроэнергетикалық жобалар үшін жан-жақты таңдау етеді. Бұл бейімделу өте маңызды, себебі су ресурстары әртүрлі географиялық орындардағы қысым (су құлайтын тік қашықтық) және ағын жылдамдығы бойынша айтарлықтай өзгереді.
1. Басым және ағын жылдамдығына бейімделу
Бас диапазоны: Фрэнсис турбиналары салыстырмалы түрде кең бас диапазонында тиімді жұмыс істей алады. Олар көбінесе орташа бас қысымды қолданбаларда қолданылады, әдетте бас қысымдары шамамен 20-дан 300 метрге дейін. Дегенмен, тиісті конструкция өзгерістерімен оларды тіпті төмен бас қысымды немесе одан жоғары бас қысымды жағдайларда да пайдалануға болады. Мысалы, төмен бас қысымды сценарийде, айталық, шамамен 20-50 метр, Фрэнсис турбинасын энергия алуды оңтайландыру үшін арнайы жүгіргіш қалақ пішіндерімен және ағын өту геометрияларымен жобалауға болады. Жүгіргіш қалақтар төмен бас қысымына байланысты салыстырмалы түрде төмен жылдамдыққа ие су ағынының энергиясын жүгіргішке тиімді түрде бере алатынын қамтамасыз ету үшін жасалған. Бас қысымы артқан сайын, конструкцияны жоғары жылдамдықты су ағынын басқару үшін реттеуге болады. 300 метрге жақындаған жоғары бас қысымды қолданбаларда турбинаның компоненттері жоғары қысымды суға төтеп беру және көп мөлшердегі потенциалды энергияны механикалық энергияға тиімді түрде түрлендіру үшін жасалған.
Ағын жылдамдығының өзгергіштігі: Фрэнсис турбинасы әртүрлі ағын жылдамдықтарын да өңдей алады. Ол тұрақты және айнымалы ағын жағдайларында жақсы жұмыс істей алады. Кейбір су электр станцияларында су ағынының жылдамдығы жауын-шашынның өзгеруі немесе қардың еруі сияқты факторларға байланысты маусымдық түрде өзгеруі мүмкін. Фрэнсис турбинасы ағын жылдамдығы өзгерген кезде де салыстырмалы түрде жоғары тиімділікті сақтауға мүмкіндік береді. Мысалы, ағын жылдамдығы жоғары болған кезде, турбина суды компоненттері арқылы тиімді бағыттау арқылы судың ұлғаю көлеміне бейімделе алады. Спиральды корпус және бағыттаушы қалақшалар суды жүгіргіштің айналасына біркелкі таратуға арналған, бұл жүгіргіш қалақтарының ағын жылдамдығына қарамастан сумен тиімді әрекеттесуін қамтамасыз етеді. Ағын жылдамдығы төмендеген кезде, турбина әлі де тұрақты жұмыс істей алады, дегенмен қуат шығысы су ағынының азаюына пропорционалды түрде азаяды.
2. Әртүрлі географиялық ортадағы қолдану мысалдары
Таулы аймақтар: Азиядағы Гималай немесе Оңтүстік Америкадағы Анд сияқты таулы аудандарда Фрэнсис турбиналарын пайдаланатын көптеген гидроэнергетикалық жобалар бар. Бұл аймақтарда тік жер бедеріне байланысты көбінесе биік су көздері болады. Мысалы, Памир тауларында орналасқан Тәжікстандағы Нүрек бөгетінде биік су көзі бар. Нүрек су электр станциясында орнатылған Фрэнсис турбиналары үлкен су қысымы айырмашылығын басқаруға арналған (бөгеттің биіктігі 300 метрден асады). Турбиналар судың жоғары потенциалды энергиясын электр энергиясына тиімді түрде айналдырады, бұл елдің электрмен жабдықтауына айтарлықтай үлес қосады. Таулардағы тік биіктік өзгерістері Фрэнсис турбиналарының жоғары тиімділікпен жұмыс істеуі үшін қажетті су қысымын қамтамасыз етеді, ал олардың биік су қысымы жағдайларына бейімделуі оларды мұндай жобалар үшін тамаша таңдау етеді.
Өзен жазықтары: Басым салыстырмалы түрде төмен, бірақ ағын жылдамдығы айтарлықтай болуы мүмкін өзен жазықтарында Франциск турбиналары да кеңінен қолданылады. Қытайдағы Үш шатқал бөгеті - бұған айқын мысал. Янцзы өзенінде орналасқан бөгеттің басым деңгейі Франциск турбиналарына жарамды диапазонға сәйкес келеді. Үш шатқал су электр станциясындағы турбиналар Янцзы өзенінен келетін судың үлкен ағынын өңдеуі керек. Франциск турбиналары үлкен көлемді, салыстырмалы түрде төмен басымдағы су ағынының энергиясын электр энергиясына тиімді түрлендіруге арналған. Франциск турбиналарының әртүрлі ағын жылдамдықтарына бейімделуі оларға өзеннің су ресурстарын барынша пайдалануға мүмкіндік береді, Қытайдың үлкен бөлігінің энергияға деген сұранысын қанағаттандыру үшін көп мөлшерде электр энергиясын өндіреді.
Арал ортасы: Аралдар көбінесе су ресурстарының бірегей сипаттамаларына ие. Мысалы, жаңбырлы және құрғақ маусымдарға байланысты ағын жылдамдығы өзгеретін шағын және орта өзендер бар кейбір Тынық мұхиты аралдарында Фрэнсис турбиналары шағын су электр станцияларында қолданылады. Бұл турбиналар өзгермелі су жағдайларына бейімделе алады, бұл жергілікті қауымдастықтар үшін сенімді электр энергиясын қамтамасыз етеді. Жаңбырлы маусымда, ағын жылдамдығы жоғары болған кезде, турбиналар жоғары қуатпен жұмыс істей алады, ал құрғақ маусымда олар төмен қуат деңгейінде болса да, су ағынының төмендеуімен жұмыс істей алады, бұл үздіксіз қуатпен қамтамасыз етеді.
Сенімділік және ұзақ мерзімді жұмыс
Фрэнсис турбинасы сенімділігі мен ұзақ мерзімді жұмыс істеу мүмкіндіктері үшін жоғары бағаланады, бұл ұзақ уақыт бойы тұрақты электр қуатымен қамтамасыз етуді қажет ететін электр энергиясын өндіру нысандары үшін өте маңызды.
1. Берік құрылымдық дизайн
Фрэнсис турбинасы берік және жақсы жобаланған құрылымға ие. Турбинаның орталық айналмалы компоненті болып табылатын жүгіргіш әдетте тот баспайтын болат немесе арнайы қорытпалар сияқты жоғары беріктікке ие материалдардан жасалады. Бұл материалдар жоғары созылу беріктігі, коррозияға төзімділігі және шаршауға төзімділігі сияқты тамаша механикалық қасиеттері үшін таңдалады. Мысалы, ірі су электр станцияларында қолданылатын ірі көлемді Фрэнсис турбиналарында жүгіргіш қалақтары жоғары қысымды су ағынына және айналу кезінде пайда болатын механикалық кернеулерге төтеп беруге арналған. Жүргізгіштің дизайны кернеудің біркелкі таралуын қамтамасыз ету үшін оңтайландырылған, бұл жарықтарға немесе құрылымдық ақауларға әкелуі мүмкін кернеу концентрациясының нүктелерінің қаупін азайтады.
Суды ағынды құбырға бағыттайтын спиральды корпус та беріктігін ескере отырып жасалған. Әдетте ол турбинаға кіретін жоғары қысымды су ағынына төтеп бере алатын қалың қабырғалы болат пластиналардан жасалады. Спиральды корпус пен басқа компоненттер, мысалы, бекіткіш қалақшалар мен бағыттаушы қалақшалар 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
Francis турбинасының маңызды артықшылықтарының бірі - оның салыстырмалы түрде төмен техникалық қызмет көрсету талаптары. Қарапайым және тиімді дизайнының арқасында басқа турбина түрлерімен салыстырғанда қозғалмалы бөлшектер аз, бұл компоненттердің істен шығу ықтималдығын азайтады. Мысалы, су ағынын басқаратын бағыттаушы қалақтарда қарапайым механикалық байланыс жүйесі бар. Бұл жүйеге тексеру және техникалық қызмет көрсету үшін қол жеткізу оңай. Тұрақты техникалық қызмет көрсету жұмыстарына негізінен қозғалмалы бөлшектерді майлау, судың ағып кетуіне жол бермеу үшін тығыздағыштарды тексеру және турбинаның жалпы механикалық жағдайын бақылау кіреді.
Турбинаны құрастыруда қолданылатын материалдар оның техникалық қызмет көрсету қажеттілігін төмендетеді. Суға ұшыраған қозғалтқыш және басқа компоненттер үшін қолданылатын коррозияға төзімді материалдар коррозияға байланысты жиі ауыстыру қажеттілігін азайтады. Сонымен қатар, қазіргі заманғы Francis турбиналары озық бақылау жүйелерімен жабдықталған. Бұл жүйелер діріл, температура және қысым сияқты параметрлерді үздіксіз бақылай алады. Осы деректерді талдау арқылы операторлар ықтимал мәселелерді алдын ала анықтап, профилактикалық техникалық қызмет көрсете алады, бұл күрделі жөндеу кезінде күтпеген өшірулер қажеттілігін одан әрі азайтады.
3. Ұзақ қызмет ету мерзімі
Фрэнсис турбиналарының қызмет ету мерзімі ұзақ, көбінесе бірнеше ондаған жылдарға созылады. Әлемдегі көптеген су электр станцияларында бірнеше ондаған жыл бұрын орнатылған Фрэнсис турбиналары әлі де жұмыс істеп тұр және электр энергиясын тиімді өндіреді. Мысалы, Америка Құрама Штаттары мен Еуропада ерте орнатылған Фрэнсис турбиналарының кейбірі 50 жылдан астам уақыт бойы жұмыс істеп келеді. Тиісті техникалық қызмет көрсету және кейде жаңартулар арқылы бұл турбиналар сенімді жұмыс істей береді.
Фрэнсис турбинасының ұзақ қызмет ету мерзімі энергетика саласы үшін тек шығын тиімділігі тұрғысынан ғана емес, сонымен қатар электрмен жабдықтаудың жалпы тұрақтылығы үшін де пайдалы. Ұзақ мерзімді турбина электр станцияларының турбинаны жиі ауыстырумен байланысты жоғары шығындар мен үзілістерден аулақ бола алатынын білдіреді. Сондай-ақ, ол гидроэнергетиканың сенімді және тұрақты энергия көзі ретінде ұзақ мерзімді өміршеңдігіне ықпал етеді, таза электр энергиясын көптеген жылдар бойы үздіксіз өндіруді қамтамасыз етеді.
Ұзақ мерзімді перспективада шығын мен тиімділік
Энергия өндіру технологияларының құны мен тиімділігін ескере отырып, 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 гидроэнергетикалық жобаға бастапқы инвестиция салыстырмалы түрде жоғары болуы мүмкін болса да, ұзақ мерзімді перспективаны ескеру маңызды. Фрэнсис турбинасын сатып алу, орнату және бастапқы орнатумен байланысты шығындар, соның ішінде жүгіргіш, спиральды корпус және басқа да компоненттер, сондай-ақ электр станциясының инфрақұрылымын салу айтарлықтай. Дегенмен, бұл бастапқы шығындар ұзақ мерзімді пайдамен өтеледі. Мысалы, қуаты 50-100 МВт болатын орташа көлемді гидроэлектростанцияда Фрэнсис турбиналары мен онымен байланысты жабдықтар жиынтығына бастапқы инвестиция ондаған миллион долларды құрауы мүмкін. Бірақ көмір сатып алуға үздіксіз инвестиция салуды және шығарындылар стандарттарына сәйкес келетін күрделі қоршаған ортаны қорғау жабдықтарын қажет ететін жаңа көмірмен жұмыс істейтін электр станциясын салу сияқты басқа энергия өндіру технологияларымен салыстырғанда, Фрэнсис турбинасына негізделген гидроэнергетикалық жобаның ұзақ мерзімді шығындар құрылымы тұрақтырақ.
Ұзақ мерзімді пайдалану құны: Фрэнсис турбинасының пайдалану құны салыстырмалы түрде төмен. Турбина орнатылып, электр станциясы жұмыс істей бастағаннан кейін, негізгі ағымдағы шығындар бақылау және техникалық қызмет көрсету үшін персоналға, сондай-ақ уақыт өте келе кейбір ұсақ компоненттерді ауыстыру құнына байланысты болады. Фрэнсис турбинасының жоғары тиімді жұмысы оның салыстырмалы түрде аз мөлшерде су шығынымен көп мөлшерде электр энергиясын өндіре алатынын білдіреді. Бұл өндірілген электр энергиясының бірлігіне шаққандағы құнын төмендетеді. Керісінше, көмірмен жұмыс істейтін немесе газбен жұмыс істейтін жылу электр станциялары сияқты отын бағасының өсуі және әлемдік энергетика нарығындағы ауытқулар сияқты факторларға байланысты уақыт өте келе өсетін айтарлықтай отын шығындарына ие. Мысалы, көмірмен жұмыс істейтін электр станциясының отын құны жыл сайын белгілі бір пайызға өсуі мүмкін, себебі көмір бағасы ұсыныс пен сұраныс динамикасына, өндіру шығындарына және тасымалдау шығындарына байланысты. Фрэнсис турбинасымен жұмыс істейтін су электр станциясында турбина үшін «отын» болып табылатын судың құны, су ресурстарын басқарумен және су құқықтары үшін төлемдермен байланысты кез келген шығындардан басқа, іс жүзінде тегін, олар әдетте жылу электр станцияларының отын құнынан әлдеқайда төмен.
2. Жоғары тиімділікпен пайдалану және төмен техникалық қызмет көрсету арқылы жалпы электр энергиясын өндіру шығындарын азайту
Жоғары тиімділікпен жұмыс істеу: Фрэнсис турбинасының жоғары тиімділікпен энергияны түрлендіру мүмкіндігі шығындарды азайтуға тікелей ықпал етеді. Тиімдірек турбина бірдей мөлшердегі су ресурстарынан көбірек электр энергиясын өндіре алады. Мысалы, егер Фрэнсис турбинасы су энергиясын механикалық энергияға түрлендіруде 90% тиімділікке ие болса (ол кейін электр энергиясына айналады), берілген су ағыны мен қысымы үшін тиімділігі 80% болатын тиімділігі төмен турбинамен салыстырғанда, 90% тиімді Фрэнсис турбинасы 12,5%-ға көп электр энергиясын өндіреді. Қуаттың бұл өсуі электр станциясының жұмысымен байланысты тұрақты шығындардың, мысалы, инфрақұрылымның, басқарудың және персоналдың құнының электр энергиясын өндірудің көп мөлшеріне бөлінетінін білдіреді. Нәтижесінде электр энергиясының бірлігіне шаққандағы құны (электр энергиясының деңгейленген құны, LCOE) төмендейді.
Төмен техникалық қызмет көрсету: Фрэнсис турбинасының төмен техникалық қызмет көрсету сипаты шығындардың тиімділігінде де маңызды рөл атқарады. Қозғалмалы бөлшектер аз және берік материалдарды пайдалану арқылы негізгі техникалық қызмет көрсету мен компоненттерді ауыстыру жиілігі төмен. Майлау және тексеру сияқты тұрақты техникалық қызмет көрсету жұмыстары салыстырмалы түрде арзан. Керісінше, кейбір басқа турбиналар немесе электр энергиясын өндіру жабдықтары жиірек және қымбат техникалық қызмет көрсетуді қажет етуі мүмкін. Мысалы, жел турбинасы жаңартылатын энергия көзі болғанымен, беріліс қорабы сияқты тозуға бейім компоненттерге ие және әр бірнеше жыл сайын қымбат жөндеуді немесе ауыстыруды қажет етуі мүмкін. Фрэнсис турбинасына негізделген су электр станциясында негізгі техникалық қызмет көрсету жұмыстары арасындағы ұзақ аралық 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 электр энергиясын өндіру үшін тиімді таңдау етеді.
Қоршаған ортаға зиянсыздық
Фрэнсис турбинасына негізделген гидроэнергетика көптеген басқа электр энергиясын өндіру әдістерімен салыстырғанда айтарлықтай экологиялық артықшылықтарды ұсынады, бұл оны тұрақты энергетикалық болашаққа көшудегі маңызды құрамдас бөлікке айналдырады.
1. Көміртегі шығарындыларының азаюы
Фрэнсис турбиналарының ең көрнекті экологиялық артықшылықтарының бірі - олардың көміртегі ізінің минималды болуы. Көмірмен және газбен жұмыс істейтін электр станциялары сияқты қазба отынына негізделген электр энергиясын өндіруден айырмашылығы, Фрэнсис турбиналарын пайдаланатын гидроэлектростанциялар жұмыс кезінде қазба отынын жаға алмайды. Көмірмен жұмыс істейтін электр станциялары көмірқышқыл газының (\(CO_2\) негізгі шығарындылары болып табылады, әдеттегі ірі көлемді көмірмен жұмыс істейтін электр станциясы жылына миллиондаған тонна \(CO_2\) шығарады. Мысалы, 500 МВт көмірмен жұмыс істейтін электр станциясы жылына шамамен 3 миллион тонна \(CO_2\) шығаруы мүмкін. Салыстырмалы түрде, Фрэнсис турбиналарымен жабдықталған ұқсас қуатты гидроэлектростанция жұмыс кезінде тікелей \(CO_2\) шығарындыларын іс жүзінде шығармайды. Фрэнсис турбинасымен жұмыс істейтін гидроэлектростанциялардың бұл нөлдік шығарындыға тән ерекшелігі парниктік газдар шығарындыларын азайту және климаттың өзгеруін азайту бойынша жаһандық күш-жігерде маңызды рөл атқарады. Қазба отынына негізделген электр энергиясын өндіруді гидроэнергетикамен алмастыру арқылы елдер көміртегін азайту мақсаттарына жетуге айтарлықтай үлес қоса алады. Мысалы, гидроэнергетикаға қатты тәуелді Норвегия сияқты елдерде (Фрэнсис турбиналары кеңінен қолданылады) қазба отынына негізделген энергия көздеріне көбірек тәуелді елдермен салыстырғанда жан басына шаққандағы көміртегі шығарындылары салыстырмалы түрде төмен.
2. Ауаға ластаушы заттардың төмен шығарындылары
Көміртегі шығарындыларынан басқа, қазба отынына негізделген электр станциялары күкірт диоксиді (\(SO_2\)), азот оксидтері (\(NO_x\)) және қатты бөлшектер сияқты әртүрлі ауа ластаушы заттарын да шығарады. Бұл ластаушы заттар ауа сапасына және адам денсаулығына қатты теріс әсер етеді. \(SO_2\) ормандарға, көлдерге және ғимараттарға зиян келтіретін қышқыл жаңбырларды тудыруы мүмкін. \(NO_x\) смогтың пайда болуына ықпал етеді және тыныс алу жолдарының проблемаларын тудыруы мүмкін. Бөлшекті заттар, әсіресе ұсақ бөлшектер (PM2.5), жүрек және өкпе ауруларын қоса алғанда, бірқатар денсаулық мәселелерімен байланысты.
Ал Фрэнсис турбинасына негізделген су электр станциялары жұмыс кезінде ауаға зиянды ластаушы заттарды шығармайды. Бұл су электр станциялары бар аймақтар таза ауамен рахаттана алатынын, бұл халықтың денсаулығының жақсаратынын білдіреді. Гидроэнергетика қазба отынына негізделген электр энергиясының айтарлықтай бөлігін алмастырған аймақтарда ауа сапасының айтарлықтай жақсаруы байқалды. Мысалы, Фрэнсис турбиналары бар ірі гидроэнергетикалық жобалар жасалған Қытайдың кейбір аймақтарында ауадағы SO_2, NO_x_) және бөлшектердің деңгейі төмендеді, бұл жергілікті тұрғындар арасында тыныс алу және жүрек-қан тамырлары ауруларының азаюына әкелді.
3. Экожүйеге минималды әсер
Дұрыс жобаланған және басқарылған кезде, Франциск турбинасына негізделген су электр станциялары басқа энергетикалық даму жобаларымен салыстырғанда қоршаған экожүйеге салыстырмалы түрде аз әсер етуі мүмкін.
Балық өткелі: Фрэнсис турбиналары бар көптеген заманауи су электр станциялары балық өткелі қондырғыларымен жобаланған. Балық баспалдақтары мен балық элеваторлары сияқты бұл қондырғылар балықтардың ағыстың жоғарғы және төменгі ағысына көшуіне көмектесу үшін салынған. Мысалы, Солтүстік Америкадағы Колумбия өзенінде су электр станцияларында күрделі балық өткелі жүйелері орнатылған. Бұл жүйелер лосось және басқа да қоныс аударатын балық түрлеріне бөгеттер мен турбиналарды айналып өтуге мүмкіндік береді, бұл олардың уылдырық шашатын жерлеріне жетуіне мүмкіндік береді. Бұл балық өткелі қондырғыларын жобалау әртүрлі балық түрлерінің мінез-құлқы мен жүзу мүмкіндіктерін ескереді, бұл қоныс аударатын балықтардың тіршілік ету деңгейін барынша арттыруды қамтамасыз етеді.
Су сапасын сақтау: Фрэнсис турбиналарын пайдалану әдетте су сапасында айтарлықтай өзгерістерге әкелмейді. Су көздерін ластауы мүмкін кейбір өнеркәсіптік қызмет түрлерінен немесе электр энергиясын өндірудің белгілі бір түрлерінен айырмашылығы, Фрэнсис турбиналарын пайдаланатын гидроэлектростанциялар әдетте судың табиғи сапасын сақтайды. Турбиналардан өтетін су химиялық түрде өзгермейді және температураның өзгеруі әдетте минималды болады. Бұл су экожүйелерінің денсаулығын сақтау үшін маңызды, себебі көптеген су организмдері су сапасы мен температурасының өзгеруіне сезімтал. Фрэнсис турбиналары бар гидроэлектростанциялар орналасқан өзендерде судың сапасы балықтар, омыртқасыздар және өсімдіктерді қоса алғанда, әртүрлі су тіршілігі үшін жарамды болып қалады.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 21 ақпан
