Enerģētikas sektora nepārtraukti mainīgajā ainavā efektīvu enerģijas ražošanas tehnoloģiju meklēšana ir kļuvusi svarīgāka nekā jebkad agrāk. Tā kā pasaule cīnās ar diviem izaicinājumiem – apmierināt pieaugošo enerģijas pieprasījumu un samazināt oglekļa emisijas –, priekšplānā ir izvirzījušies atjaunojamie enerģijas avoti. Starp tiem hidroenerģija izceļas kā uzticama un ilgtspējīga iespēja, nodrošinot ievērojamu daļu no pasaules elektroenerģijas.
Francis turbīna, kas ir hidroelektrostaciju galvenā sastāvdaļa, spēlē izšķirošu lomu šajā tīrās enerģijas revolūcijā. Džeimsa B. Francisa 1849. gadā izgudrotā šāda veida turbīna kopš tā laika ir kļuvusi par vienu no visplašāk izmantotajām pasaulē. Tās nozīmi hidroenerģijas jomā nevar pārvērtēt, jo tā spēj efektīvi pārveidot plūstoša ūdens enerģiju mehāniskajā enerģijā, ko pēc tam ģenerators pārveido elektriskajā enerģijā. Ar plašu pielietojumu klāstu, sākot no nelieliem lauku hidroelektrostaciju projektiem līdz liela mēroga komerciālām elektrostacijām, Francis turbīna ir pierādījusi sevi kā daudzpusīgu un uzticamu risinājumu ūdens enerģijas izmantošanai.
Augsta enerģijas pārveidošanas efektivitāte
Francis turbīna ir pazīstama ar savu augsto efektivitāti, pārveidojot plūstoša ūdens enerģiju mehāniskajā enerģijā, ko pēc tam ģenerators pārveido elektriskajā enerģijā. Šī augstā efektivitāte ir tās unikālā dizaina un darbības principu rezultāts.
1. Kinētiskās un potenciālās enerģijas izmantošana
Francis turbīnas ir konstruētas tā, lai pilnībā izmantotu gan ūdens kinētisko, gan potenciālo enerģiju. Kad ūdens nonāk turbīnā, tas vispirms iziet cauri spirālveida korpusam, kas vienmērīgi sadala ūdeni pa skroti. Skrotes lāpstiņas ir rūpīgi veidotas, lai nodrošinātu, ka ūdens plūsma ar tām mijiedarbojas vienmērīgi un efektīvi. Ūdenim virzoties no skrotes ārējā diametra uz centru (radiāli-aksiālā plūsmas modelī), ūdens potenciālā enerģija, ko rada tā augstums (augstuma starpība starp ūdens avotu un turbīnu), pakāpeniski tiek pārveidota kinētiskajā enerģijā. Šī kinētiskā enerģija pēc tam tiek pārnesta uz skroti, izraisot tās rotāciju. Labi izstrādātais plūsmas ceļš un skrotes lāpstiņu forma ļauj turbīnai iegūt lielu enerģijas daudzumu no ūdens, panākot augstas efektivitātes enerģijas pārveidošanu.
2. Salīdzinājums ar citiem turbīnu veidiem
Salīdzinot ar cita veida ūdens turbīnām, piemēram, Peltona turbīnu un Kaplana turbīnu, Francisa turbīnai ir izteiktas priekšrocības efektivitātes ziņā noteiktā darbības apstākļu diapazonā.
Peltona turbīna: Peltona turbīna galvenokārt ir piemērota liela spiediena lietojumprogrammām. Tā darbojas, izmantojot liela ātruma ūdens strūklas kinētisko enerģiju, lai trāpītu spaiņiem uz skrejriteņa. Lai gan tā ir ļoti efektīva liela spiediena situācijās, tā nav tik efektīva kā Francis turbīna vidēja spiediena lietojumprogrammās. Francis turbīna, pateicoties spējai izmantot gan kinētisko, gan potenciālo enerģiju un tās plūsmas īpašībām, kas labāk piemērotas vidēja spiediena ūdens avotiem, var sasniegt augstāku efektivitāti šajā diapazonā. Piemēram, elektrostacijā ar vidēja spiediena ūdens avotu (piemēram, 50–200 metri) Francis turbīna var pārveidot ūdens enerģiju mehāniskajā enerģijā ar efektivitāti aptuveni 90% vai pat augstāku dažos labi projektētos gadījumos, savukārt Peltona turbīnai, kas darbojas tādos pašos spiediena apstākļos, var būt relatīvi zemāka efektivitāte.
Kaplana turbīna: Kaplana turbīna ir paredzēta lietojumiem ar zemu un augstu plūsmu. Lai gan tā ir ļoti efektīva zema spiediena apstākļos, kad spiediens palielinās līdz vidējam, Francisa turbīna to pārspēj efektivitātes ziņā. Kaplana turbīnas darba lāpstiņas ir regulējamas, lai optimizētu veiktspēju zema un augsta spiediena apstākļos, taču tās konstrukcija nav tik labvēlīga efektīvai enerģijas pārveidošanai vidēja spiediena apstākļos kā Francisa turbīna. Elektrostacijā ar spiedienu 30–50 metri Kaplana turbīna varētu būt labākā izvēle efektivitātes ziņā, bet, spiedienam pārsniedzot 50 metrus, Francisa turbīna sāk demonstrēt savu pārākumu enerģijas pārveidošanas efektivitātē.
Rezumējot, Francis turbīnas konstrukcija ļauj efektīvāk izmantot ūdens enerģiju plašā vidēja spiediena pielietojumu klāstā, padarot to par iecienītu izvēli daudzos hidroenerģijas projektos visā pasaulē.
Pielāgošanās dažādiem ūdens apstākļiem
Viena no ievērojamākajām Francis turbīnas īpašībām ir tās augstā pielāgošanās spēja plašam ūdens apstākļu diapazonam, padarot to par daudzpusīgu izvēli hidroenerģijas projektiem visā pasaulē. Šī pielāgošanās spēja ir izšķiroša, jo ūdens resursi dažādās ģeogrāfiskās vietās ievērojami atšķiras gan spiedienaugstuma (vertikālā attāluma, kādā ūdens krīt) un plūsmas ātruma ziņā.
1. Spiediena un plūsmas ātruma pielāgošanās spēja
Spiediena diapazons: Francis turbīnas var efektīvi darboties relatīvi plašā spiediena diapazonā. Tās visbiežāk izmanto vidēja spiediena apstākļos, parasti ar spiedienu no aptuveni 20 līdz 300 metriem. Tomēr, veicot atbilstošas konstrukcijas modifikācijas, tās var izmantot vēl zemāka vai augstāka spiediena apstākļos. Piemēram, zema spiediena apstākļos, piemēram, aptuveni 20–50 metru augstumā, Francis turbīnu var konstruēt ar īpašām skrejriteņa lāpstiņu formām un plūsmas kanāla ģeometrijām, lai optimizētu enerģijas ieguvi. Skrejriteņa lāpstiņas ir konstruētas tā, lai nodrošinātu, ka ūdens plūsma, kurai ir relatīvi mazāks ātrums zemā spiediena dēļ, joprojām var efektīvi pārnest savu enerģiju uz skrejriteni. Palielinoties spiedienam, konstrukciju var pielāgot, lai tā tiktu galā ar lielāka ātruma ūdens plūsmu. Liela spiediena apstākļos, kas tuvojas 300 metriem, turbīnas komponenti ir konstruēti tā, lai izturētu augstspiediena ūdeni un efektīvi pārveidotu lielo potenciālās enerģijas daudzumu mehāniskajā enerģijā.
Plūsmas ātruma mainīgums: Francis turbīna var apstrādāt arī dažādus plūsmas ātrumus. Tā var labi darboties gan nemainīgas plūsmas, gan mainīgas plūsmas apstākļos. Dažās hidroelektrostacijās ūdens plūsmas ātrums var mainīties sezonāli tādu faktoru dēļ kā nokrišņu daudzums vai sniega kušana. Francis turbīnas konstrukcija ļauj tai saglabāt relatīvi augstu efektivitāti pat tad, ja mainās plūsmas ātrums. Piemēram, ja plūsmas ātrums ir liels, turbīna var pielāgoties palielinātajam ūdens daudzumam, efektīvi vadot ūdeni caur savām sastāvdaļām. Spirālveida korpuss un virzošās lāpstiņas ir paredzētas, lai vienmērīgi sadalītu ūdeni pa spolīti, nodrošinot, ka spolītes lāpstiņas var efektīvi mijiedarboties ar ūdeni neatkarīgi no plūsmas ātruma. Kad plūsmas ātrums samazinās, turbīna joprojām var darboties stabili, lai gan jauda dabiski samazināsies proporcionāli ūdens plūsmas samazinājumam.
2. Pielietojuma piemēri dažādās ģeogrāfiskās vidēs
Kalnaini reģioni: Kalnainos apgabalos, piemēram, Himalajos Āzijā vai Andos Dienvidamerikā, ir daudz hidroenerģijas projektu, kuros tiek izmantotas Francis turbīnas. Šajos reģionos stāvā reljefa dēļ bieži vien ir augsts ūdens spiediens. Piemēram, Nurekas dambim Tadžikistānā, kas atrodas Pamira kalnos, ir augsts ūdens spiediens. Nurekas hidroelektrostacijā uzstādītās Francis turbīnas ir paredzētas, lai tiktu galā ar lielo spiediena starpību (dambja augstums pārsniedz 300 metrus). Turbīnas efektīvi pārveido ūdens augsto potenciālo enerģiju elektriskajā enerģijā, ievērojami veicinot valsts energoapgādi. Stāvās augstuma izmaiņas kalnos nodrošina nepieciešamo spiedienu, lai Francis turbīnas darbotos ar augstu efektivitāti, un to pielāgošanās spēja augsta spiediena apstākļiem padara tās par ideālu izvēli šādiem projektiem.
Upju līdzenumi: Upju līdzenumos, kur spiediens ir relatīvi zems, bet plūsmas ātrums var būt ievērojams, plaši tiek izmantotas arī Francis turbīnas. Lielisks piemērs ir Triju Aizu dambis Ķīnā. Aizsprosts, kas atrodas Jandzi upē, ir aprīkots ar spiedienu, kas atbilst Francis turbīnu piemērotajam diapazonam. Triju Aizu hidroelektrostacijas turbīnām ir jāapstrādā liels Jandzi upes ūdens plūsmas ātrums. Francis turbīnas ir paredzētas, lai efektīvi pārveidotu liela apjoma, relatīvi zema spiediena ūdens plūsmas enerģiju elektriskajā enerģijā. Francis turbīnu pielāgošanās spēja dažādiem plūsmas ātrumiem ļauj tām maksimāli izmantot upes ūdens resursus, saražojot milzīgu elektroenerģijas daudzumu, lai apmierinātu lielas Ķīnas daļas enerģijas vajadzības.
Salu vide: Salām bieži vien ir unikālas ūdens resursu īpašības. Piemēram, dažās Klusā okeāna salās, kur ir mazas līdz vidēja lieluma upes ar mainīgu plūsmas ātrumu atkarībā no lietus un sausās sezonas, Francis turbīnas tiek izmantotas mazās hidroelektrostacijās. Šīs turbīnas var pielāgoties mainīgajiem ūdens apstākļiem, nodrošinot uzticamu elektroenerģijas avotu vietējām kopienām. Lietus sezonā, kad plūsmas ātrums ir liels, turbīnas var darboties ar lielāku jaudu, un sausajā sezonā tās joprojām var darboties ar samazinātu ūdens plūsmu, lai gan ar zemāku jaudas līmeni, nodrošinot nepārtrauktu elektroenerģijas piegādi.
Uzticamība un ilgtermiņa darbība
Francis turbīna tiek augstu novērtēta tās uzticamības un ilgtermiņa darbības spēju dēļ, kas ir ļoti svarīgi enerģijas ražošanas iekārtām, kurām ilgstoši jāuztur stabila elektroapgāde.
1. Izturīga konstrukcijas konstrukcija
Francis turbīnai ir izturīga un labi konstruēta konstrukcija. Skrējvāks, kas ir turbīnas centrālā rotējošā sastāvdaļa, parasti ir izgatavots no augstas stiprības materiāliem, piemēram, nerūsējošā tērauda vai īpašiem sakausējumiem. Šie materiāli ir izvēlēti to izcilo mehānisko īpašību dēļ, tostarp augstas stiepes izturības, izturības pret koroziju un noguruma izturības dēļ. Piemēram, liela mēroga Francis turbīnās, ko izmanto lielākajās hidroelektrostacijās, skrējvāka lāpstiņas ir konstruētas tā, lai izturētu augsta spiediena ūdens plūsmu un mehāniskās slodzes, kas rodas rotācijas laikā. Skrējvāka konstrukcija ir optimizēta, lai nodrošinātu vienmērīgu sprieguma sadalījumu, samazinot sprieguma koncentrācijas punktu risku, kas varētu izraisīt plaisas vai konstrukcijas bojājumus.
Spirālveida korpuss, kas vada ūdeni uz skursteņa, arī ir konstruēts, domājot par izturību. Tas parasti ir izgatavots no biezsienu tērauda plāksnēm, kas var izturēt augstspiediena ūdens plūsmu, kas ieplūst turbīnā. Savienojums starp spirālveida korpusu un citām sastāvdaļām, piemēram, atbalsta lāpstiņām un virzošajām lāpstiņām, ir konstruēts tā, lai tas būtu izturīgs un uzticams, nodrošinot visas konstrukcijas vienmērīgu darbību dažādos ekspluatācijas apstākļos.
2. Zemas apkopes prasības
Viena no Francis turbīnas būtiskajām priekšrocībām ir tās relatīvi zemās apkopes prasības. Pateicoties vienkāršajai un efektīvajai konstrukcijai, tai ir mazāk kustīgu daļu salīdzinājumā ar dažiem citiem turbīnu veidiem, kas samazina komponentu atteices iespējamību. Piemēram, vadlāpstiņām, kas kontrolē ūdens plūsmu dzinējā, ir vienkārša mehāniskā savienojuma sistēma. Šai sistēmai ir viegli piekļūt pārbaudei un apkopei. Regulāri apkopes darbi galvenokārt ietver kustīgo daļu eļļošanu, blīvējumu pārbaudi, lai novērstu ūdens noplūdi, un turbīnas vispārējā mehāniskā stāvokļa uzraudzību.
Arī turbīnas konstrukcijā izmantotie materiāli veicina tās zemās apkopes prasības. Korozijizturīgie materiāli, kas izmantoti rotoram un citām ūdenim pakļautajām sastāvdaļām, samazina nepieciešamību pēc biežas nomaiņas korozijas dēļ. Turklāt mūsdienu Francis turbīnas ir aprīkotas ar modernām uzraudzības sistēmām. Šīs sistēmas var nepārtraukti uzraudzīt tādus parametrus kā vibrācija, temperatūra un spiediens. Analizējot šos datus, operatori var iepriekš noteikt potenciālas problēmas un veikt profilaktisko apkopi, vēl vairāk samazinot nepieciešamību pēc negaidītiem izslēgšanas lieliem remontiem.
3. Ilgs kalpošanas laiks
Francis turbīnām ir ilgs kalpošanas laiks, kas bieži vien ilgst vairākas desmitgades. Daudzās hidroelektrostacijās visā pasaulē Francis turbīnas, kas tika uzstādītas pirms vairākām desmitgadēm, joprojām darbojas un efektīvi ražo elektroenerģiju. Piemēram, dažas no agrīni uzstādītajām Francis turbīnām Amerikas Savienotajās Valstīs un Eiropā darbojas jau vairāk nekā 50 gadus. Ar pienācīgu apkopi un neregulāru modernizāciju šīs turbīnas var turpināt darboties droši.
Francis turbīnas ilgais kalpošanas laiks ir ne tikai izdevīgs elektroenerģijas ražošanas nozarei izmaksu efektivitātes ziņā, bet arī nodrošina kopējo energoapgādes stabilitāti. Ilgmūžīga turbīna nozīmē, ka elektrostacijas var izvairīties no augstajām izmaksām un pārtraukumiem, kas saistīti ar biežu turbīnu nomaiņu. Tā arī veicina hidroenerģijas ilgtermiņa dzīvotspēju kā uzticamu un ilgtspējīgu enerģijas avotu, nodrošinot, ka tīru elektroenerģiju var nepārtraukti ražot daudzus gadus.
Izmaksu efektivitāte ilgtermiņā
Ņemot vērā enerģijas ražošanas tehnoloģiju izmaksu efektivitāti, Francis turbīna izrādās labvēlīgs risinājums hidroelektrostaciju ilgtermiņa ekspluatācijā.
1. Sākotnējie ieguldījumi un ilgtermiņa ekspluatācijas izmaksas
Sākotnējās investīcijas: Lai gan sākotnējās investīcijas Francis turbīnu hidroelektrostacijas projektā var būt samērā augstas, ir svarīgi ņemt vērā ilgtermiņa perspektīvu. Izmaksas, kas saistītas ar Francis turbīnas iegādi, uzstādīšanu un sākotnējo iestatīšanu, tostarp skrejriteni, spirālveida korpusu un citām sastāvdaļām, kā arī elektrostacijas infrastruktūras būvniecību, ir ievērojamas. Tomēr šīs sākotnējās izmaksas kompensē ilgtermiņa ieguvumi. Piemēram, vidēja lieluma hidroelektrostacijā ar jaudu 50–100 MW sākotnējās investīcijas Francis turbīnu komplektam un saistītajam aprīkojumam varētu būt desmitiem miljonu dolāru. Taču, salīdzinot ar dažām citām enerģijas ražošanas tehnoloģijām, piemēram, jaunas ogļu elektrostacijas būvniecību, kurai nepieciešamas nepārtrauktas investīcijas ogļu iegādē un sarežģītās vides aizsardzības iekārtās, lai izpildītu emisiju standartus, Francis turbīnu hidroelektrostacijas projekta ilgtermiņa izmaksu struktūra ir stabilāka.
Ilgtermiņa ekspluatācijas izmaksas: Francis turbīnas ekspluatācijas izmaksas ir relatīvi zemas. Kad turbīna ir uzstādīta un elektrostacija ir sākusi darboties, galvenās pastāvīgās izmaksas ir saistītas ar personālu uzraudzībai un apkopei, kā arī ar dažu nelielu komponentu nomaiņas izmaksām laika gaitā. Francis turbīnas augstā efektivitāte nozīmē, ka tā var saražot lielu daudzumu elektroenerģijas ar relatīvi nelielu ūdens daudzumu. Tas samazina izmaksas par saražotās elektroenerģijas vienību. Turpretī termoelektrostacijām, tāpat kā ogļu vai gāzes elektrostacijām, ir ievērojamas degvielas izmaksas, kas laika gaitā palielinās tādu faktoru dēļ kā degvielas cenu pieaugums un svārstības globālajā enerģijas tirgū. Piemēram, ogļu elektrostacijas degvielas izmaksas katru gadu var pieaugt par noteiktu procentuālo daļu, jo ogļu cenas ir atkarīgas no piedāvājuma un pieprasījuma dinamikas, ieguves izmaksām un transporta izmaksām. Francis turbīnas hidroelektrostacijā ūdens, kas ir turbīnas "degviela", izmaksas būtībā ir bez maksas, neskaitot visas izmaksas, kas saistītas ar ūdens resursu pārvaldību un iespējamām ūdens tiesību maksām, kas parasti ir daudz zemākas nekā termoelektrostaciju degvielas izmaksas.
2. Kopējo elektroenerģijas ražošanas izmaksu samazināšana, izmantojot augstas efektivitātes darbību un zemas apkopes izmaksas
Augstas efektivitātes darbība: Francis turbīnas augstās efektivitātes enerģijas pārveidošanas spēja tieši veicina izmaksu samazināšanu. Efektīvāka turbīna var saražot vairāk elektroenerģijas no tāda paša ūdens resursu daudzuma. Piemēram, ja Francis turbīnas efektivitāte ūdens enerģijas pārveidošanā mehāniskajā enerģijā (kas pēc tam tiek pārveidota elektriskajā enerģijā) ir 90%, salīdzinot ar mazāk efektīvu turbīnu ar efektivitāti 80%, pie noteiktas ūdens plūsmas un spiediena, 90% efektīvā Francis turbīna saražos par 12,5% vairāk elektroenerģijas. Šī palielinātā jauda nozīmē, ka ar elektrostacijas darbību saistītās fiksētās izmaksas, piemēram, infrastruktūras, vadības un personāla izmaksas, tiek sadalītas pa lielāku elektroenerģijas ražošanas apjomu. Rezultātā tiek samazinātas izmaksas par elektroenerģijas vienību (līmenotās elektroenerģijas izmaksas, LCOE).
Zema apkope: Francis turbīnas zemā apkopes nepieciešamība arī būtiski ietekmē izmaksu efektivitāti. Tā kā ir mazāk kustīgu detaļu un tiek izmantoti izturīgi materiāli, lielas apkopes un komponentu nomaiņas biežums ir rets. Regulāri apkopes darbi, piemēram, eļļošana un pārbaudes, ir salīdzinoši lēti. Turpretī dažiem citiem turbīnu vai enerģijas ražošanas iekārtu veidiem var būt nepieciešama biežāka un dārgāka apkope. Piemēram, vēja turbīnai, lai gan tā ir atjaunojamā enerģijas avots, ir tādas sastāvdaļas kā pārnesumkārba, kas ir pakļautas nodilumam un var būt nepieciešams dārgs kapitālais remonts vai nomaiņa ik pēc dažiem gadiem. Francis turbīnas hidroelektrostacijā ilgie intervāli starp lielas apkopes darbībām nozīmē, ka kopējās apkopes izmaksas visā turbīnas kalpošanas laikā ir ievērojami zemākas. Tas apvienojumā ar tās ilgo kalpošanas laiku vēl vairāk samazina kopējās elektroenerģijas ražošanas izmaksas laika gaitā, padarot Francis turbīnu par rentablu izvēli ilgtermiņa elektroenerģijas ražošanai.
Vides draudzīgums
Francis turbīnu hidroenerģijas ražošana piedāvā ievērojamas vides priekšrocības salīdzinājumā ar daudzām citām enerģijas ražošanas metodēm, padarot to par būtisku sastāvdaļu pārejā uz ilgtspējīgāku enerģijas nākotni.
1. Samazinātas oglekļa emisijas
Viens no ievērojamākajiem Francis turbīnu ieguvumiem videi ir to minimālā oglekļa pēdas nospiedums. Atšķirībā no enerģijas ražošanas no fosilā kurināmā, piemēram, ogļu un gāzes elektrostacijām, hidroelektrostacijas, kurās tiek izmantotas Francis turbīnas, darbības laikā nededzina fosilo kurināmo. Ogļu elektrostacijas ir galvenie oglekļa dioksīda (CO) emitētāji, un tipiska liela mēroga ogļu elektrostacija emitē miljoniem tonnu CO gadā. Piemēram, 500 MW ogļu elektrostacija var emitēt aptuveni 3 miljonus tonnu CO gadā. Salīdzinājumam, līdzīgas jaudas hidroelektrostacija, kas aprīkota ar Francis turbīnām, darbības laikā praktiski nerada tiešas CO emisijas. Šī Francis turbīnu darbināmu hidroelektrostaciju nulles emisiju īpašība spēlē būtisku lomu globālajos centienos samazināt siltumnīcefekta gāzu emisijas un mazināt klimata pārmaiņas. Aizstājot enerģijas ražošanu no fosilā kurināmā ar hidroenerģiju, valstis var ievērojami veicināt savu oglekļa emisiju samazināšanas mērķu sasniegšanu. Piemēram, tādās valstīs kā Norvēģija, kas lielā mērā paļaujas uz hidroenerģiju (plaši izmantojot Francis turbīnas), ir salīdzinoši zemas oglekļa emisijas uz vienu iedzīvotāju salīdzinājumā ar valstīm, kas ir vairāk atkarīgas no fosilā kurināmā enerģijas avotiem.
2. Zems gaisa piesārņotāju emisiju līmenis
Papildus oglekļa emisijām fosilā kurināmā spēkstacijas izdala arī dažādus gaisa piesārņotājus, piemēram, sēra dioksīdu (\(SO_2\)), slāpekļa oksīdus (\(NO_x\)) un daļiņas. Šiem piesārņotājiem ir nopietna negatīva ietekme uz gaisa kvalitāti un cilvēku veselību. \(SO_2\) var izraisīt skābo lietu, kas bojā mežus, ezerus un ēkas. \(NO_x\) veicina smoga veidošanos un var izraisīt elpošanas problēmas. Daļiņas, īpaši smalkās daļiņas (PM2,5), ir saistītas ar virkni veselības problēmu, tostarp sirds un plaušu slimībām.
Savukārt Francis hidroelektrostacijas ar turbīnām darbības laikā neizdala šos kaitīgos gaisa piesārņotājus. Tas nozīmē, ka reģioni ar hidroelektrostacijām var baudīt tīrāku gaisu, kas savukārt uzlabo sabiedrības veselību. Apgabalos, kur hidroenerģija ir aizstājusi ievērojamu daļu no fosilā kurināmā ražošanas, ir ievērojami uzlabojusies gaisa kvalitāte. Piemēram, dažos Ķīnas reģionos, kur ir izstrādāti liela mēroga hidroenerģijas projekti ar Francis turbīnām, ir samazinājies \(SO_2\), \(NO_x\) un daļiņu līmenis gaisā, kā rezultātā vietējo iedzīvotāju vidū ir mazāk elpceļu un sirds un asinsvadu slimību gadījumu.
3. Minimāla ietekme uz ekosistēmu
Pareizi projektētas un pārvaldītas, Francisa hidroelektrostacijas ar turbīnām var radīt relatīvi nelielu ietekmi uz apkārtējo ekosistēmu, salīdzinot ar dažiem citiem enerģijas attīstības projektiem.
Zivju pāreja: Daudzas mūsdienu hidroelektrostacijas ar Francis turbīnām ir konstruētas ar zivju pāreju iekārtām. Šīs iekārtas, piemēram, zivju kāpnes un zivju elevatori, ir konstruētas, lai palīdzētu zivīm migrēt augšup un lejup pa straumi. Piemēram, Kolumbijas upē Ziemeļamerikā hidroelektrostacijas ir uzstādījušas sarežģītas zivju pāreju sistēmas. Šīs sistēmas ļauj lašiem un citām migrējošo zivju sugām apiet aizsprostus un turbīnas, ļaujot tām sasniegt nārsta vietas. Šo zivju pāreju iekārtu projektēšanā tiek ņemta vērā dažādu zivju sugu uzvedība un peldēšanas spējas, nodrošinot maksimālu migrējošo zivju izdzīvošanas rādītāju.
Ūdens — kvalitātes uzturēšana: Francis turbīnu darbība parasti neizraisa būtiskas ūdens kvalitātes izmaiņas. Atšķirībā no dažām rūpnieciskām darbībām vai noteiktiem enerģijas ražošanas veidiem, kas var piesārņot ūdens avotus, hidroelektrostacijas, kurās tiek izmantotas Francis turbīnas, parasti uztur ūdens dabisko kvalitāti. Ūdens, kas plūst caur turbīnām, netiek ķīmiski mainīts, un temperatūras izmaiņas parasti ir minimālas. Tas ir svarīgi ūdens ekosistēmu veselības uzturēšanai, jo daudzi ūdens organismi ir jutīgi pret ūdens kvalitātes un temperatūras izmaiņām. Upēs, kur atrodas hidroelektrostacijas ar Francis turbīnām, ūdens kvalitāte saglabājas piemērota dažādiem ūdens organismiem, tostarp zivīm, bezmugurkaulniekiem un augiem.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 21. februāris
