Үргэлж хөгжиж буй эрчим хүчний салбарын хувьд үр ашигтай эрчим хүч үйлдвэрлэх технологийг эрэлхийлэх нь урьд өмнөхөөсөө илүү чухал болсон. Дэлхий нийт эрчим хүчний өсөн нэмэгдэж буй хэрэгцээг хангах, нүүрстөрөгчийн ялгаруулалтыг бууруулах хоёр сорилттой тэмцэж байгаа энэ үед сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрүүд тэргүүн эгнээнд тавигдаж байна. Эдгээрийн дотроос усан цахилгаан станц нь дэлхийн цахилгаан эрчим хүчний багагүй хувийг хангадаг найдвартай, тогтвортой хувилбар гэдгээрээ онцлог юм.
Усан цахилгаан станцын гол бүрэлдэхүүн хэсэг болох Фрэнсис турбин нь энэхүү цэвэр эрчим хүчний хувьсгалд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. 1849 онд Жеймс Б.Франсис зохион бүтээсэн энэ төрлийн турбин нь дэлхийн хамгийн өргөн хэрэглэгддэг турбинуудын нэг болжээ. Усны эрчим хүчний салбарт түүний ач холбогдлыг үнэлж баршгүй, учир нь энэ нь урсаж буй усны энергийг механик энерги болгон хувиргаж, дараа нь генератороор цахилгаан энерги болгон хувиргах чадвартай. Хөдөөгийн жижиг хэмжээний усан цахилгаан станцаас эхлээд томоохон хэмжээний арилжааны цахилгаан станц хүртэл өргөн хүрээний хэрэглээтэй Фрэнсис турбин нь усны хүчийг ашиглах олон талт, найдвартай шийдэл болох нь батлагдсан.
Эрчим хүч хувиргах өндөр үр ашиг
Фрэнсис турбин нь урсаж буй усны энергийг механик энерги болгон хувиргаж, улмаар генератороор цахилгаан энерги болгон хувиргах өндөр үр ашигтайгаараа алдартай. Энэхүү өндөр үр ашигтай гүйцэтгэл нь түүний өвөрмөц дизайн, үйл ажиллагааны зарчмуудын үр дүн юм.
1. Кинетик ба потенциал энергийн ашиглалт
Фрэнсис турбинууд нь усны кинетик болон потенциал энергийг бүрэн ашиглах зориулалттай. Ус турбин руу орохдоо эхлээд спираль бүрхүүлээр дамждаг бөгөөд энэ нь усыг гүйлтийн эргэн тойронд жигд хуваарилдаг. Гүйлтийн ир нь усны урсгалыг жигд, үр ашигтайгаар зохицуулахын тулд болгоомжтой хэлбэртэй байдаг. Ус нь гүйлтийн гадна диаметрээс төв рүү (радиаль-тэнхлэгийн урсгалын хэв маягаар) шилжих үед түүний толгойноос үүдэлтэй усны боломжит энерги (усны эх үүсвэр ба турбины өндрийн зөрүү) аажмаар кинетик энерги болж хувирдаг. Дараа нь энэ кинетик энерги нь гүйгч рүү шилжиж, түүнийг эргүүлэхэд хүргэдэг. Худагт зохион бүтээгдсэн урсгалын зам, гүйлтийн ирний хэлбэр нь турбиныг уснаас их хэмжээний энерги гаргаж, өндөр үр ашигтай энерги хувиргах боломжийг олгодог.
2. Бусад турбины төрлүүдтэй харьцуулах
Пельтон турбин, Каплан турбин зэрэг бусад төрлийн усны турбинуудтай харьцуулахад Фрэнсис турбин нь тодорхой үйл ажиллагааны нөхцөлд үр ашгийн хувьд тодорхой давуу талтай байдаг.
Пэлтон турбин: Пэлтон турбин нь ихэвчлэн өндөр толгойтой хэрэглээнд тохиромжтой. Энэ нь өндөр хурдтай усны тийрэлтэт тийрэлтэт онгоцны кинетик энергийг ашиглан гүйгч дээр шанага цохих замаар ажилладаг. Энэ нь өндөр толгойтой нөхцөлд өндөр үр ашигтай боловч дунд толгойн хэрэглээнд Фрэнсис турбин шиг үр ашигтай биш юм. Фрэнсис турбин нь кинетик болон боломжит энергийн аль алиныг нь ашиглах чадвартай, дунд зэргийн усны эх үүсвэрт илүү тохиромжтой урсгалын шинж чанараараа энэ мужид илүү өндөр үр ашигтай ажиллах боломжтой. Жишээлбэл, дунд зэргийн усны эх үүсвэртэй (50-200 метр) цахилгаан станцад Фрэнсис турбин нь усны энергийг механик энерги болгон хувиргаж, зарим сайн зохион бүтээсэн тохиолдолд 90% эсвэл түүнээс ч өндөр үр ашигтай ажилладаг бол ижил толгойн нөхцөлд ажилладаг Пелтон турбин харьцангуй бага үр ашигтай байж болно.
Каплан турбин: Каплан турбин нь бага ба өндөр урсгалтай хэрэглээнд зориулагдсан. Хэдийгээр энэ нь бага толгойтой хувилбаруудад маш үр дүнтэй байдаг ч толгой нь дунд толгойн хүрээ рүү нэмэгдэхэд Фрэнсис турбин нь үр ашгийн хувьд түүнээс давж гардаг. Каплан турбины гүйлтийн ир нь бага толгой, их урсгалтай нөхцөлд гүйцэтгэлийг оновчтой болгохын тулд тохируулгатай боловч түүний загвар нь Фрэнсис турбин шиг дунд толгойн нөхцөлд эрчим хүчийг үр ашигтай хувиргахад тустай биш юм. 30-50 метрийн өндөртэй цахилгаан станцад Каплан турбин нь үр ашгийн хувьд хамгийн сайн сонголт байж болох ч толгой нь 50 метрээс хэтрэх тусам Фрэнсис турбин нь эрчим хүчний давуу тал болох хувиргах үр ашгийг харуулж эхэлдэг.
Дүгнэж хэлэхэд, Фрэнсис турбины загвар нь усны эрчим хүчийг олон төрлийн дунд зэргийн хэрэглээнд илүү үр ашигтай ашиглах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь дэлхийн олон усан цахилгаан станцын төслүүдэд илүүд үздэг.
Усны янз бүрийн нөхцөлд дасан зохицох чадвар
Фрэнсис турбины гайхамшигтай шинж чанаруудын нэг нь усны янз бүрийн нөхцөлд дасан зохицох өндөр чадвартай бөгөөд дэлхийн усан цахилгаан станцын төслүүдэд олон талт сонголт болдог. Газарзүйн өөр өөр байршилд усны нөөц нь толгойн хэмжээ (ус унах босоо зай) болон урсгалын хурдаар ихээхэн ялгаатай байдаг тул энэ дасан зохицох чадвар маш чухал юм.
1. Толгой ба урсгалын хурдад дасан зохицох чадвар
Толгойн хүрээ: Фрэнсис турбинууд нь харьцангуй өргөн хүрээг хамарч үр ашигтай ажиллах боломжтой. Тэдгээрийг ихэвчлэн 20-300 метрийн урттай, дунд зэргийн толгойн хэрэглээнд ашигладаг. Гэсэн хэдий ч дизайны зохих өөрчлөлтийг хийснээр тэдгээрийг толгойн эсвэл түүнээс дээш толгойн нөхцөлд ч ашиглаж болно. Жишээлбэл, 20-50 метрийн зайд бага толгойтой хувилбарт Фрэнсис турбиныг эрчим хүчний олборлолтыг оновчтой болгохын тулд тодорхой гүйлтийн ирний хэлбэр, урсгалын дамжуулалтын геометрээр зохион бүтээж болно. Гүйлтийн ир нь бага толгойн улмаас харьцангуй бага хурдтай усны урсгал нь эрчим хүчээ гүйгч рүү үр дүнтэй дамжуулах боломжтой хэвээр байхаар бүтээгдсэн. Толгой нэмэгдэхийн хэрээр илүү өндөр хурдтай усны урсгалыг зохицуулахын тулд дизайныг тохируулж болно. 300 метрийн зайд дөхөж байгаа өндөр толгойн хэрэглээнд турбины эд ангиудыг өндөр даралтын усыг тэсвэрлэх, их хэмжээний боломжит энергийг механик энерги болгон үр ашигтайгаар хувиргах зориулалттай.
Урсгалын хурдны хэлбэлзэл: Фрэнсис турбин нь өөр өөр урсгалын хурдыг зохицуулж чаддаг. Энэ нь тогтмол - урсгал болон хувьсах - урсгалын аль алинд нь сайн ажиллах боломжтой. Зарим усан цахилгаан станцын усны урсгалын хурд нь хур тунадас, цас хайлах зэрэг хүчин зүйлээс шалтгаалан улирлын шинж чанартай байж болно. Фрэнсис турбины загвар нь урсгалын хурд өөрчлөгдөхөд ч харьцангуй өндөр үр ашгийг хадгалах боломжийг олгодог. Жишээлбэл, урсгалын хурд өндөр байх үед турбин нь усыг өөрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдээр үр ашигтайгаар чиглүүлснээр ихсэх усны хэмжээг тохируулах боломжтой. Спираль бүрхүүл болон чиглүүлэгч сэнс нь гүйгчийг тойруулан усыг жигд хуваарилах зориулалттай бөгөөд урсгалын хурдаас үл хамааран гүйлтийн ир нь устай үр дүнтэй харилцан үйлчлэх боломжийг олгодог. Урсгалын хурд буурах үед турбин тогтвортой ажиллаж чадна, гэхдээ гарц нь усны урсгалын бууралттай пропорциональ хэмжээгээр буурах болно.
2. Газарзүйн өөр өөр орчинд хэрэглэх жишээ
Уулархаг бүсүүд: Ази дахь Гималайн нуруу эсвэл Өмнөд Америкийн Андын нуруу зэрэг уулархаг бүсэд Фрэнсисийн турбиныг ашигладаг олон тооны усан цахилгаан станцын төслүүд байдаг. Эдгээр бүс нутгууд нь эгц гадаргын улмаас ихэвчлэн өндөр усны эх үүсвэртэй байдаг. Жишээлбэл, Памирын нуруунд байрладаг Тажикстаны Нурек далан нь өндөр усны эх үүсвэртэй. Нурекийн усан цахилгаан станцад суурилуулсан Фрэнсис турбинууд нь том толгойн зөрүүг (далан нь 300 гаруй метр өндөртэй) зохицуулах зориулалттай. Турбинууд нь усны өндөр боломжит энергийг цахилгаан эрчим хүч болгон үр ашигтайгаар хувиргаж, улсын эрчим хүчний хангамжид ихээхэн хувь нэмэр оруулдаг. Уулын эгц өндөрлөгүүдийн өөрчлөлт нь Фрэнсис турбинуудыг өндөр үр ашигтай ажиллахад шаардлагатай толгойг бүрдүүлдэг бөгөөд өндөр толгойн нөхцөлд дасан зохицох чадвар нь тэдгээрийг ийм төслүүдэд хамгийн тохиромжтой сонголт болгодог.
Гол мөрний тэгш тал: Голын эрэг нь харьцангуй бага боловч урсгалын хурд ихтэй байдаг голын эрэгт Фрэнсис турбиныг өргөн ашигладаг. Хятад дахь Гурван хавцлын далан бол үүний тод жишээ юм. Хөх мөрөн дээр байрладаг тус далан нь Фрэнсисийн турбинуудад тохиромжтой хязгаарт багтах толгойтой. Гурван хавцлын усан цахилгаан станцын турбинууд Хөх мөрний усны их урсгалыг зохицуулах шаардлагатай. Фрэнсис турбинууд нь их хэмжээний, харьцангуй бага усны урсгалын энергийг цахилгаан эрчим хүч болгон хувиргах зориулалттай. Фрэнсис турбинууд өөр өөр урсгалын хурдад дасан зохицох чадвар нь голын усны нөөцийг дээд зэргээр ашиглах боломжийг олгож, асар их хэмжээний цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэж, Хятадын ихэнх хэсгийн эрчим хүчний хэрэгцээг хангадаг.
Арлын орчин: Арлууд нь ихэвчлэн усны нөөцийн өвөрмөц шинж чанартай байдаг. Жишээлбэл, Номхон далайн зарим арлуудад борооны болон хуурай улирлаас хамааран хувьсах урсгалын хурдтай жижиг-дунд гол мөрөн байдаг тул Фрэнсис турбиныг жижиг хэмжээний усан цахилгаан станцуудад ашигладаг. Эдгээр турбинууд нь усны өөрчлөлтөд дасан зохицож, орон нутгийн иргэдийг цахилгаан эрчим хүчний найдвартай эх үүсвэрээр хангадаг. Борооны улиралд урсац ихтэй үед турбинууд илүү их эрчим хүчний гаралтаар ажиллаж, хуурай улиралд ч бага эрчим хүчний түвшинд ч гэсэн ус бага зарцуулалттай ажиллаж, тасралтгүй эрчим хүчний хангамжийг хангах боломжтой.
Найдвартай байдал, урт хугацааны үйл ажиллагаа
Фрэнсис турбин нь найдвартай, урт хугацаанд ажиллах чадвараараа өндөр үнэлэгддэг бөгөөд энэ нь цахилгаан эрчим хүчний хангамжийг удаан хугацаанд тогтвортой байлгах шаардлагатай эрчим хүч үйлдвэрлэх байгууламжид чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
1. Бат бөх бүтцийн дизайн
Фрэнсис турбин нь бат бөх, сайн боловсруулсан бүтэцтэй. Турбины гол эргэдэг хэсэг болох гүйгч нь ихэвчлэн зэвэрдэггүй ган эсвэл тусгай хайлш зэрэг өндөр бат бэх материалаар хийгдсэн байдаг. Эдгээр материалыг маш сайн механик шинж чанар, өндөр суналтын бат бэх, зэврэлтэнд тэсвэртэй, ядаргаанд тэсвэртэй байдлаар сонгосон. Жишээлбэл, томоохон усан цахилгаан станцуудад ашиглагддаг том оврын Фрэнсис турбинуудад гүйлтийн ир нь өндөр даралтын усны урсгал болон эргэлтийн үед үүсэх механик ачааллыг тэсвэрлэх зориулалттай. Гүйгчийн загвар нь стрессийн жигд тархалтыг хангахын тулд оновчтой болсон бөгөөд энэ нь хагарал, бүтцийн эвдрэлд хүргэж болзошгүй стресс төвлөрлийн цэгүүдийн эрсдлийг бууруулдаг.
Усыг гүйгч рүү чиглүүлдэг спираль бүрхүүл нь бат бөх чанарыг харгалзан бүтээгдсэн. Энэ нь ихэвчлэн турбин руу орох өндөр даралтын усны урсгалыг тэсвэрлэх чадвартай зузаан ханатай ган хавтангаар хийгдсэн байдаг. Спираль бүрхүүл болон бусад эд ангиудын хоорондох холболт нь бат бөх, найдвартай байхаар хийгдсэн бөгөөд бүх бүтэц нь янз бүрийн ажиллагааны нөхцөлд жигд ажиллах боломжийг олгодог.
2. Засвар үйлчилгээний шаардлага бага
Фрэнсис турбины чухал давуу талуудын нэг нь засвар үйлчилгээний харьцангуй бага шаардлагууд юм. Энгийн бөгөөд үр ашигтай дизайны ачаар бусад төрлийн турбинуудтай харьцуулахад хөдөлгөөнт эд ангиуд нь цөөхөн байдаг бөгөөд энэ нь эд анги эвдрэх магадлалыг бууруулдаг. Жишээлбэл, гүйгч рүү орох усны урсгалыг хянадаг чиглүүлэгч далавчнууд нь шууд механик холболтын системтэй байдаг. Энэхүү систем нь үзлэг, засвар үйлчилгээ хийхэд хялбар байдаг. Тогтмол засвар үйлчилгээ нь голчлон хөдөлж буй эд ангиудыг тослох, ус алдагдахаас сэргийлж лацыг шалгах, турбины ерөнхий механик байдлыг хянах зэрэг орно.
Турбиныг барихад ашигласан материалууд нь түүний засвар үйлчилгээний хэрэгцээ багатай байдаг. Зэврэлтэнд тэсвэртэй материалууд болон усанд өртсөн бусад эд ангиудад ашигласан зэврэлтээс болж байнга солих хэрэгцээг бууруулдаг. Үүнээс гадна орчин үеийн Фрэнсис турбинууд дэвшилтэт хяналтын системээр тоноглогдсон. Эдгээр системүүд нь чичиргээ, температур, даралт зэрэг параметрүүдийг тасралтгүй хянах боломжтой. Эдгээр өгөгдөлд дүн шинжилгээ хийснээр операторууд болзошгүй асуудлуудыг урьдчилан илрүүлж, урьдчилан сэргийлэх засвар үйлчилгээ хийж, томоохон засварын ажилд гэнэтийн зогсолт хийх хэрэгцээг улам бүр багасгадаг.
3. Үйлчилгээний урт хугацаа
Фрэнсис турбинууд нь удаан хугацааны үйлчилгээтэй бөгөөд ихэвчлэн хэдэн арван жил үргэлжилдэг. Дэлхийн олон усан цахилгаан станцуудад хэдэн арван жилийн өмнө суурилуулсан Фрэнсис турбинууд ажиллаж байгаа бөгөөд цахилгаан эрчим хүчийг үр ашигтай үйлдвэрлэдэг. Жишээлбэл, АНУ болон Европт анх суурилуулсан Фрэнсис турбинуудын зарим нь 50 гаруй жил ажиллаж байна. Тохиромжтой засвар үйлчилгээ, үе үе шинэчлэлт хийснээр эдгээр турбинууд найдвартай ажиллах боломжтой.
Фрэнсис турбины урт хугацааны ашиглалтын хугацаа нь зөвхөн эрчим хүч үйлдвэрлэх салбарт үр ашигтай зардлын хувьд төдийгүй эрчим хүчний хангамжийн тогтвортой байдлыг хангахад тустай. Удаан эдэлгээтэй турбин нь цахилгаан станцууд турбиныг байнга солихтой холбоотой өндөр зардал, тасалдлаас зайлсхийх боломжтой гэсэн үг юм. Энэ нь усан цахилгаан станцыг найдвартай, тогтвортой эрчим хүчний эх үүсвэр болгон урт хугацаанд ашиглахад хувь нэмэр оруулж, цэвэр цахилгаан эрчим хүчийг олон жилийн турш тасралтгүй үйлдвэрлэх боломжийг баталгаажуулдаг.
Өртөг – Урт хугацаанд үр ашиг
Эрчим хүч үйлдвэрлэх технологийн өртөг, үр ашгийг авч үзэхэд Фрэнсис турбин нь усан цахилгаан станцуудыг урт хугацаанд ажиллуулахад таатай хувилбар болох нь батлагдсан.
1. Анхны хөрөнгө оруулалт ба урт хугацааны үйл ажиллагааны зардал
Анхны хөрөнгө оруулалт: Фрэнсисийн турбин дээр суурилсан усан цахилгаан станцын төслийн анхны хөрөнгө оруулалт харьцангуй өндөр байж болох ч урт хугацааны хэтийн төлөвийг авч үзэх нь чухал юм. Фрэнсис турбин, түүний дотор гүйгч, спираль яндан болон бусад эд ангиудыг худалдан авах, суурилуулах, анхны тохируулга хийх, цахилгаан станцын дэд бүтцийг барихтай холбоотой зардал их байна. Гэсэн хэдий ч энэхүү анхны зардлыг урт хугацааны үр өгөөжөөр нөхдөг. Жишээлбэл, 50-100 МВт-ын хүчин чадалтай дунд хэмжээний усан цахилгаан станцад Францын турбин болон холбогдох тоног төхөөрөмжийн анхны хөрөнгө оруулалт хэдэн арван сая доллар байж болно. Гэвч нүүрс худалдан авахад тасралтгүй хөрөнгө оруулалт, байгаль орчныг хамгаалах цогц тоног төхөөрөмж шаардлагатай нүүрсээр галладаг шинэ цахилгаан станц барих зэрэг бусад эрчим хүч үйлдвэрлэх технологитой харьцуулахад Францисийн турбин дээр суурилсан усан цахилгаан станцын төслийн урт хугацааны өртгийн бүтэц илүү тогтвортой байна.
Урт хугацааны ашиглалтын зардал: Фрэнсис турбины ашиглалтын зардал харьцангуй бага. Турбин суурилуулж, цахилгаан станц ашиглалтад орсны дараа үндсэн байнгын зардал нь хяналт-шинжилгээ, засвар үйлчилгээ хийх боловсон хүчин, зарим жижиг эд ангиудыг цаг хугацааны явцад солих зардалтай холбоотой байдаг. Фрэнсис турбины өндөр үр ашигтай ажиллагаа нь харьцангуй бага хэмжээний усны оролтоор их хэмжээний цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх боломжтой гэсэн үг юм. Энэ нь үйлдвэрлэсэн цахилгаан эрчим хүчний нэгжийн зардлыг бууруулдаг. Үүний эсрэгээр, нүүрсээр ажилладаг эсвэл хийгээр ажилладаг цахилгаан станцууд нь түлшний үнийн өсөлт, дэлхийн эрчим хүчний зах зээлийн хэлбэлзэл зэрэг хүчин зүйлээс шалтгаалан түлшний зардал ихтэй байдаг. Тухайлбал, нүүрсний үнэ нийлүүлэлт, эрэлтийн динамик, олборлолтын зардал, тээврийн зардал зэргээс шалтгаалан нүүрсээр ажилладаг цахилгаан станцын түлшний өртөг жил бүр тодорхой хувиар өсдөг. Фрэнсис турбинтай усан цахилгаан станцад турбины "түлш" болох усны зардал нь дулааны цахилгаан станцын түлшний зардлаас хамаагүй бага байдаг усны нөөцийн менежмент, усны боломжит эрхийн төлбөртэй холбоотой аливаа зардлаас гадна үнэ төлбөргүй байдаг.
2. Өндөр үр ашигтай ажиллагаа, бага засвар үйлчилгээ хийх замаар эрчим хүч үйлдвэрлэх нийт зардлыг бууруулах
Өндөр үр ашигтай ажиллагаа: Фрэнсис турбины өндөр үр ашигтай эрчим хүч хувиргах чадвар нь зардлыг бууруулахад шууд хувь нэмэр оруулдаг. Илүү үр ашигтай турбин нь ижил хэмжээний усны нөөцөөс илүү их цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх боломжтой. Жишээлбэл, хэрэв Фрэнсис турбин нь усны энергийг механик энерги болгон хувиргах (дараа нь цахилгаан эрчим хүч болгон хувиргах) 90% -ийн үр ашигтай байвал 80% -ийн үр ашиг багатай, өгөгдсөн усны урсгал болон толгойн хувьд 90% -ийн үр ашигтай Фрэнсис турбин нь 12.5% илүү цахилгаан үйлдвэрлэх болно. Энэхүү эрчим хүчний гарц нэмэгдсэн нь дэд бүтэц, удирдлага, боловсон хүчний зардал гэх мэт цахилгаан станцын үйл ажиллагаатай холбоотой тогтмол зардал нь илүү их хэмжээний цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэлд тархдаг гэсэн үг юм. Үүний үр дүнд нэгж цахилгаан эрчим хүчний зардал (цахилгаан эрчим хүчний тэгшитгэсэн өртөг, LCOE) буурдаг.
Засвар үйлчилгээ бага: Фрэнсис турбины бага засвар үйлчилгээ нь зардал, үр ашигтай байдалд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Хөдөлгөөнт эд ангиудыг цөөхөн, удаан эдэлгээтэй материал ашигладаг тул томоохон засвар үйлчилгээ, эд ангиудыг солих давтамж бага байдаг. Тосолгоо, үзлэг зэрэг тогтмол засвар үйлчилгээний ажил харьцангуй хямд байдаг. Үүний эсрэгээр, бусад төрлийн турбин эсвэл эрчим хүч үйлдвэрлэх төхөөрөмж нь илүү олон удаа, зардал ихтэй засвар үйлчилгээ шаарддаг. Жишээлбэл, салхин сэнс нь хэдийгээр сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэр боловч хурдны хайрцаг зэрэг эд ангиуд нь элэгдэлд өртөмтгий байдаг бөгөөд хэдэн жил тутам үнэтэй засвар, солих шаардлагатай болдог. Фрэнсис турбин дээр суурилсан усан цахилгаан станцад үндсэн засвар үйлчилгээний ажлын хоорондох урт завсарлага нь турбины ашиглалтын хугацаанд нийт засвар үйлчилгээний зардал мэдэгдэхүйц бага байна гэсэн үг юм. Энэ нь урт хугацааны ашиглалтын хугацаатай хослуулан цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх нийт зардлыг цаг хугацааны явцад бууруулж, Фрэнсис турбиныг урт хугацааны эрчим хүч үйлдвэрлэхэд өртөг багатай сонголт болгодог.
Байгаль орчинд ээлтэй байдал
Фрэнсисийн турбин дээр суурилсан усан цахилгаан станц нь бусад эрчим хүч үйлдвэрлэх аргуудтай харьцуулахад байгаль орчинд ихээхэн давуу талтай бөгөөд энэ нь илүү тогтвортой эрчим хүчний ирээдүй рүү шилжих шилжилтийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг болж өгдөг.
1. Нүүрстөрөгчийн ялгаруулалтыг бууруулна
Фрэнсис турбинуудын байгаль орчинд үзүүлэх хамгийн чухал давуу талуудын нэг бол нүүрстөрөгчийн хамгийн бага ул мөр юм. Нүүрс, хийн түлшээр ажилладаг цахилгаан станцууд гэх мэт чулуужсан түлш дээр суурилсан эрчим хүч үйлдвэрлэхээс ялгаатай нь Фрэнсис турбин ашигладаг усан цахилгаан станцууд ашиглалтын явцад чулуужсан түлшийг шатаахгүй. Нүүрсээр ажилладаг цахилгаан станцууд нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийн гол ялгаруулагч (\(CO_2\)) бөгөөд ердийн том хэмжээний нүүрсээр ажилладаг үйлдвэрүүд жилд сая сая тонн \(CO_2\) ялгаруулдаг. Жишээлбэл, 500 – МВт-ын хүчин чадалтай нүүрсээр ажилладаг цахилгаан станц жилд 3 сая тонн орчим \(CO_2\) ялгаруулж болно. Харьцуулбал, Францисын турбинаар тоноглогдсон ижил хүчин чадалтай усан цахилгаан станц ашиглалтын явцад шууд \(CO_2\) ялгаруулдаггүй. Фрэнсис-турбин хөдөлгүүртэй усан цахилгаан станцуудын ялгаруулдаггүй шинж чанар нь хүлэмжийн хийн ялгарлыг бууруулах, уур амьсгалын өөрчлөлтийг бууруулах дэлхийн хүчин чармайлтад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Шатахуунд суурилсан эрчим хүчний үйлдвэрлэлийг усан цахилгаан станцаар сольсноор улс орнууд нүүрсхүчлийн хийг бууруулах зорилтоо биелүүлэхэд ихээхэн хувь нэмэр оруулах боломжтой. Жишээлбэл, Норвеги зэрэг усан цахилгаан станцад ихээхэн түшиглэдэг (Франсисын турбиныг өргөн ашигладаг) улсууд чулуужсан түлшний эрчим хүчний эх үүсвэрээс илүү хамааралтай улс орнуудтай харьцуулахад нэг хүнд ногдох нүүрстөрөгчийн ялгаруулалт харьцангуй бага байдаг.
2. Агаар багатай – Бохирдуулагчийн ялгаралт
Нүүрстөрөгчийн ялгаралтаас гадна чулуужсан түлш дээр суурилсан цахилгаан станцууд нь хүхрийн давхар исэл (\(SO_2\)), азотын исэл (\(NO_x\)), тоосонцор зэрэг төрөл бүрийн агаар бохирдуулагч бодисуудыг ялгаруулдаг. Эдгээр бохирдуулагч нь агаарын чанар, хүний эрүүл мэндэд ноцтой сөрөг нөлөө үзүүлдэг. \(SO_2\) нь ой мод, нуур, барилга байгууламжийг сүйтгэдэг хүчиллэг бороо үүсгэдэг. \(NO_x\) нь утаа үүсэхэд хувь нэмэр оруулж, амьсгалын замын асуудал үүсгэдэг. Тоосонцор, ялангуяа нарийн ширхэгтэй тоосонцор (PM2.5) нь зүрх, уушигны өвчин зэрэг эрүүл мэндийн олон асуудалтай холбоотой байдаг.
Харин Фрэнсис турбин дээр суурилсан усан цахилгаан станцууд ашиглалтын явцад эдгээр хортой агаар бохирдуулагчийг ялгаруулдаггүй. Энэ нь усан цахилгаан станцтай бүс нутгууд илүү цэвэр агаартай болж, иргэдийн эрүүл мэнд сайжирна гэсэн үг. Шатахуунд суурилсан эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн нэлээд хэсгийг усан цахилгаан станцаар сольсон бүс нутагт агаарын чанар мэдэгдэхүйц сайжирсан. Тухайлбал, Фрэнсис турбинтай томоохон хэмжээний усан цахилгаан станцын төсөл хэрэгжсэн Хятадын зарим бүс нутагт агаар дахь \(SO_2\), \(NO_x\) болон тоосонцрын хэмжээ буурч, улмаар орон нутгийн хүн амын дунд амьсгалын замын болон зүрх судасны өвчнөөр өвчлөх тохиолдол цөөрсөн байна.
3. Экосистемд үзүүлэх хамгийн бага нөлөө
Фрэнсис турбин дээр суурилсан усан цахилгаан станцууд нь зөв зохион бүтээж, удирдаж чадвал бусад эрчим хүчний бүтээн байгуулалтын төслүүдтэй харьцуулахад хүрээлэн буй орчны экосистемд харьцангуй бага нөлөө үзүүлж чадна.
Загасны гарц: Фрэнсис турбин бүхий орчин үеийн олон усан цахилгаан станцууд загасны гарцаар тоноглогдсон байдаг. Загасны шат, загасны цахилгаан шат зэрэг эдгээр байгууламжууд нь загасыг голын дээд болон доош нүүдэллэхэд туслах зорилгоор баригдсан. Жишээлбэл, Хойд Америкийн Колумбын голд усан цахилгаан станцууд загасны гарцын нарийн төвөгтэй системийг суурилуулсан. Эдгээр системүүд нь хулд загас болон бусад нүүдлийн загасыг далан, турбиныг тойрч гарах боломжийг олгож, үржлийн газартаа хүрэх боломжийг олгодог. Эдгээр загасны гарцыг төлөвлөхдөө янз бүрийн төрлийн загасны зан байдал, усанд сэлэх чадварыг харгалзан үзэж, нүүдэллэдэг загасны амьдрах чадварыг дээд зэргээр хангадаг.
Ус - Чанарын засвар үйлчилгээ: Фрэнсис турбинуудын ажиллагаа нь усны чанарт мэдэгдэхүйц өөрчлөлт оруулдаггүй. Усны эх үүсвэрийг бохирдуулдаг зарим үйлдвэрлэлийн үйл ажиллагаа эсвэл зарим төрлийн эрчим хүч үйлдвэрлэхээс ялгаатай нь Фрэнсис турбин ашигладаг усан цахилгаан станцууд усны байгалийн чанарыг ерөнхийд нь хадгалдаг. Турбинуудаар дамжин өнгөрөх ус нь химийн хувьд өөрчлөгдөөгүй бөгөөд температурын өөрчлөлт нь ихэвчлэн бага байдаг. Энэ нь усны экосистемийн эрүүл мэндийг хадгалахад чухал ач холбогдолтой, учир нь усны олон организм усны чанар, температурын өөрчлөлтөд мэдрэмтгий байдаг. Фрэнсис турбин бүхий усан цахилгаан станцууд байрладаг гол мөрөнд усны чанар нь загас, сээр нуруугүй амьтад, ургамал зэрэг олон төрлийн усны амьдралд тохиромжтой хэвээр байна.
Шуудангийн цаг: 2025 оны 2-р сарын 21-ний хооронд
