Эрчим хүчний салбарын байнга хөгжиж буй орчинд үр ашигтай эрчим хүч үйлдвэрлэх технологийг эрэлхийлэх нь урьд өмнөхөөсөө илүү чухал болж байна. Дэлхий нийт өсөн нэмэгдэж буй эрчим хүчний хэрэгцээг хангах, нүүрстөрөгчийн ялгарлыг бууруулах гэсэн хоёр сорилттой тулгарч байгаа тул сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрүүд тэргүүлэх байр суурь эзэлж байна. Эдгээрийн дотор усан цахилгаан станц нь дэлхийн цахилгаан эрчим хүчний томоохон хэсгийг хангадаг найдвартай, тогтвортой сонголт юм.
Усан цахилгаан станцын гол бүрэлдэхүүн хэсэг болох Франсисын турбин нь энэхүү цэвэр эрчим хүчний хувьсгалд гол үүрэг гүйцэтгэдэг. 1849 онд Жэймс Б. Франсисын зохион бүтээсэн энэ төрлийн турбин нь дэлхий дээр хамгийн өргөн хэрэглэгддэг турбинуудын нэг болжээ. Усны эрчим хүчний салбарт түүний ач холбогдлыг хэтрүүлэн хэлэхийн аргагүй, учир нь энэ нь урсаж буй усны энергийг механик энерги болгон үр дүнтэй хувиргаж, дараа нь генератороор цахилгаан энерги болгон хувиргах чадвартай. Жижиг хэмжээний хөдөөгийн усан цахилгаан станцын төслүүдээс эхлээд томоохон хэмжээний арилжааны цахилгаан станцууд хүртэл өргөн хүрээний хэрэглээтэй Франсисын турбин нь усны хүчийг ашиглах олон талын, найдвартай шийдэл болох нь батлагдсан.
Эрчим хүчний хувиргалтын өндөр үр ашиг
Фрэнсис турбин нь урсаж буй усны энергийг механик энерги болгон хувиргах өндөр үр ашигтайгаараа алдартай бөгөөд үүнийг генератор цахилгаан энерги болгон хувиргадаг. Энэхүү өндөр үр ашигтай гүйцэтгэл нь түүний өвөрмөц дизайн болон үйл ажиллагааны зарчмын үр дүн юм.
1. Кинетик ба потенциал энергийг ашиглах нь
Фрэнсис турбинууд нь усны кинетик болон потенциал энергийг бүрэн ашиглах зориулалттай. Ус турбин руу ороход эхлээд спираль бүрхүүлээр дамжин өнгөрдөг бөгөөд энэ нь усыг гүйгчийн эргэн тойронд жигд хуваарилдаг. Усны урсгал тэдэнтэй жигд, үр ашигтай харилцан үйлчлэлцэхийн тулд гүйгчийн ирийг сайтар хэлбэржүүлдэг. Ус нь гүйгчийн гаднах диаметрээс төв рүү (радиаль - тэнхлэгийн урсгалын хэв маягаар) шилжих үед усны толгойноос үүдэлтэй потенциал энерги (усны эх үүсвэр ба турбины хоорондох өндрийн зөрүү) аажмаар кинетик энерги болж хувирдаг. Энэхүү кинетик энерги нь гүйгч рүү шилжиж, эргэлддэг. Сайн зохион бүтээсэн урсгалын зам болон гүйгчийн ирний хэлбэр нь турбиныг уснаас их хэмжээний энерги гаргаж авах боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр өндөр үр ашигтай энерги хувиргалт хийдэг.
2. Бусад турбины төрлүүдтэй харьцуулах
Пелтон турбин болон Каплан турбин зэрэг бусад төрлийн усны турбинуудтай харьцуулахад Франсис турбин нь тодорхой ажиллагааны нөхцөлд үр ашгийн хувьд тодорхой давуу талтай байдаг.
Пелтон турбин: Пелтон турбин нь голчлон өндөр даралттай хэрэглээнд тохиромжтой. Энэ нь өндөр хурдтай усны тийрэлтэт хөдөлгүүрийн кинетик энергийг ашиглан хувин дээр цохиж ажилладаг. Өндөр даралттай нөхцөлд өндөр үр ашигтай боловч дунд даралттай хэрэглээнд Франсис турбин шиг үр ашигтай биш юм. Кинетик болон потенциал энергийг хоёуланг нь ашиглах чадвартай, дунд даралттай усны эх үүсвэрт илүү тохиромжтой урсгалын шинж чанартай Франсис турбин нь энэ хүрээнд илүү өндөр үр ашигтай ажиллах боломжтой. Жишээлбэл, дунд даралттай усны эх үүсвэртэй цахилгаан станцад (жишээлбэл, 50-200 метр) Франсис турбин нь усны энергийг механик энерги болгон хувиргаж, зарим сайн зохион бүтээсэн тохиолдолд 90% орчим буюу түүнээс ч өндөр үр ашигтай байж чаддаг бол ижил даралттай нөхцөлд ажилладаг Пелтон турбин харьцангуй бага үр ашигтай байж болно.
Каплан турбин: Каплан турбин нь нам даралттай болон өндөр урсгалтай хэрэглээнд зориулагдсан. Хэдийгээр нам даралттай нөхцөлд маш үр ашигтай боловч даралт нь дунд даралттай үед нэмэгдэхэд Франсисын турбин нь үр ашгийн хувьд үүнээс илүү сайн ажилладаг. Каплан турбины гүйлтийн ирийг нам даралттай, өндөр урсгалтай нөхцөлд гүйцэтгэлийг оновчтой болгохын тулд тохируулж болох боловч түүний загвар нь Франсисын турбин шиг дунд даралттай нөхцөлд эрчим хүчийг үр ашигтай хувиргахад тийм ч тохиромжтой биш юм. 30-50 метрийн даралттай цахилгаан станцад Каплан турбин нь үр ашгийн хувьд хамгийн сайн сонголт байж болох ч даралт нь 50 метрээс хэтэрсэн үед Франсисын турбин нь эрчим хүч хувиргах үр ашгийн давуу талаа харуулж эхэлдэг.
Товчхондоо, Франсис турбины загвар нь усны эрчим хүчийг дунд даралттай өргөн хүрээний хэрэглээнд илүү үр ашигтай ашиглах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь дэлхий даяарх олон усан цахилгаан станцын төслүүдэд илүүд үздэг сонголт болгодог.
Усны янз бүрийн нөхцөлд дасан зохицох чадвар
Фрэнсис турбины гайхалтай онцлогуудын нэг нь усны янз бүрийн нөхцөлд өндөр дасан зохицох чадвартай бөгөөд энэ нь дэлхий даяарх усан цахилгаан станцын төслүүдэд олон талын сонголт болдог. Усны нөөц нь газарзүйн өөр өөр байршилд усны даралт (усны босоо зай) болон урсгалын хурдны хувьд мэдэгдэхүйц ялгаатай байдаг тул энэхүү дасан зохицох чадвар нь маш чухал юм.
1. Даралт ба урсгалын хурдны дасан зохицох чадвар
Толгойн хүрээ: Франсисын турбинууд харьцангуй өргөн толгойн хүрээнд үр ашигтай ажиллах боломжтой. Тэдгээрийг ихэвчлэн дунд толгойтой хэрэглээнд ашигладаг бөгөөд ихэвчлэн 20-300 метрийн хооронд хэлбэлздэг толгойтой байдаг. Гэсэн хэдий ч зохих дизайны өөрчлөлт хийснээр тэдгээрийг бүр бага толгойтой эсвэл түүнээс дээш толгойтой нөхцөлд ашиглаж болно. Жишээлбэл, 20-50 метр орчимд бага толгойтой тохиолдолд Франсисын турбиныг энергийн олборлолтыг оновчтой болгохын тулд тодорхой гүйгч ирний хэлбэр, урсгалын геометрээр зохион бүтээж болно. Гүйгч ир нь бага толгойтой тул харьцангуй бага хурдтай усны урсгал энергиэ гүйгч рүү үр дүнтэй дамжуулах боломжийг хангахаар бүтээгдсэн. Толгой нэмэгдэхийн хэрээр өндөр хурдтай усны урсгалыг зохицуулахын тулд загварыг тохируулж болно. 300 метрт ойртох өндөр толгойтой хэрэглээнд турбины эд ангиудыг өндөр даралттай усыг тэсвэрлэх, их хэмжээний потенциал энергийг механик энерги болгон үр ашигтай хувиргахаар зохион бүтээдэг.
Урсгалын хурдны хувьсах чанар: Франсис турбин нь урсгалын янз бүрийн хурдыг зохицуулж чаддаг. Энэ нь тогтмол болон хувьсах урсгалын нөхцөлд сайн ажиллах боломжтой. Зарим усан цахилгаан станцуудад усны урсгалын хурд нь хур тунадасны хэв маяг эсвэл цас хайлах зэрэг хүчин зүйлээс шалтгаалан улирлын чанартай өөрчлөгдөж болно. Франсис турбины загвар нь урсгалын хурд өөрчлөгдсөн ч харьцангуй өндөр үр ашгийг хадгалах боломжийг олгодог. Жишээлбэл, урсгалын хурд өндөр байх үед турбин нь усыг бүрэлдэхүүн хэсгүүдээр нь үр дүнтэй чиглүүлснээр усны хэмжээ нэмэгдэхэд тохируулж чаддаг. Спираль бүрхүүл болон чиглүүлэгч сэнс нь усыг гүйлтийн эргэн тойронд жигд хуваарилах зориулалттай бөгөөд урсгалын хурдаас үл хамааран гүйлтийн ир нь устай үр дүнтэй харилцан үйлчлэх боломжийг олгодог. Урсгалын хурд буурах үед турбин тогтвортой ажиллах боломжтой хэвээр байгаа ч усны урсгал буурахтай харьцуулахад цахилгаан гаралт нь байгалийн жамаар буурах болно.
2. Газарзүйн янз бүрийн орчинд хэрэглэх жишээнүүд
Уулын бүс нутаг: Азийн Гималайн нуруу эсвэл Өмнөд Америкийн Андын нуруу зэрэг уулархаг бүс нутагт Франсисын турбин ашигладаг олон тооны усан цахилгаан станцын төслүүд байдаг. Эдгээр бүс нутгууд нь эгц газар нутгаас шалтгаалан ихэвчлэн өндөр усны эх үүсвэртэй байдаг. Жишээлбэл, Памирын нуруунд орших Тажикистаны Нурекийн далан нь өндөр усны эх үүсвэртэй. Нурекийн усан цахилгаан станцад суурилуулсан Франсисын турбинууд нь их хэмжээний усны даралттай зөрүүг зохицуулах зориулалттай (далан нь 300 метрээс дээш өндөртэй). Турбинууд нь усны өндөр потенциал энергийг цахилгаан эрчим хүч болгон үр ашигтайгаар хувиргаж, улсын эрчим хүчний хангамжид ихээхэн хувь нэмэр оруулдаг. Уулын эгц өндрийн өөрчлөлт нь Франсисын турбинуудыг өндөр үр ашигтай ажиллуулахад шаардлагатай усны даралтаар хангадаг бөгөөд өндөр усны даралттай нөхцөлд дасан зохицох чадвар нь ийм төслүүдэд хамгийн тохиромжтой сонголт болгодог.
Голын хөндий: Голын хөндийд усны даралт харьцангуй бага боловч урсгалын хурд мэдэгдэхүйц байж болох тул Францисын турбинуудыг өргөнөөр ашигладаг. Хятадын Гурван хавцлын далан бол үүний тод жишээ юм. Янцзы гол дээр байрладаг энэхүү далан нь Францисын турбинуудад тохиромжтой усны даралттай. Гурван хавцлын усан цахилгаан станцын турбинууд нь Янцзы голоос их хэмжээний усны урсгалыг зохицуулах шаардлагатай. Францисын турбинууд нь их хэмжээний, харьцангуй бага усны урсгалын энергийг цахилгаан эрчим хүч болгон үр ашигтайгаар хувиргах зориулалттай. Францисын турбинууд нь өөр өөр урсгалын хурдад дасан зохицох чадвар нь голын усны нөөцийг хамгийн их ашиглах, Хятадын ихэнх хэсгийн эрчим хүчний хэрэгцээг хангахын тулд асар их хэмжээний цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх боломжийг олгодог.
Арлын орчин: Арлууд нь ихэвчлэн өвөрмөц усны нөөцийн шинж чанартай байдаг. Жишээлбэл, бороотой болон хуурай улирлаас хамааран урсгалын хурд нь харилцан адилгүй жижиг, дунд хэмжээний голууд байдаг Номхон далайн зарим арлуудад Франсисын турбинуудыг жижиг хэмжээний усан цахилгаан станцуудад ашигладаг. Эдгээр турбинууд нь усны нөхцөл өөрчлөгдөж, орон нутгийн иргэдэд цахилгаан эрчим хүчний найдвартай эх үүсвэр болж чаддаг. Борооны улиралд урсгалын хурд өндөр байх үед турбинууд илүү өндөр хүчин чадлаар ажиллах боломжтой бөгөөд хуурай улиралд бага хүчин чадлаар ч гэсэн усны урсгал багатай үед ажиллаж, тасралтгүй эрчим хүчний хангамжийг хангадаг.
Найдвартай байдал ба урт хугацааны үйл ажиллагаа
Фрэнсис турбин нь найдвартай байдал болон урт хугацааны ашиглалтын чадвараараа өндөр үнэлэгддэг бөгөөд энэ нь удаан хугацааны турш тогтвортой эрчим хүчний хангамжийг хадгалах шаардлагатай цахилгаан үйлдвэрлэх байгууламжуудад чухал ач холбогдолтой юм.
1. Бат бөх бүтцийн дизайн
Франсис турбин нь бат бөх, сайн зохион бүтээгдсэн бүтэцтэй. Турбины төв эргэлдэгч бүрэлдэхүүн хэсэг болох гүйгчийг ихэвчлэн зэвэрдэггүй ган эсвэл тусгай хайлш зэрэг өндөр бат бэхтэй материалаар хийдэг. Эдгээр материалыг өндөр суналтын бат бэх, зэврэлтэнд тэсвэртэй, ядрах эсэргүүцэл зэрэг маш сайн механик шинж чанараар нь сонгодог. Жишээлбэл, томоохон усан цахилгаан станцуудад ашигладаг том хэмжээний Франсис турбинуудад гүйгчийн ир нь өндөр даралтын усны урсгал болон эргэлтийн үед үүсэх механик стрессийг тэсвэрлэх зориулалттай. гүйгчийн загварыг стрессийн жигд тархалтыг хангахын тулд оновчтой болгосон бөгөөд энэ нь ан цав эсвэл бүтцийн эвдрэлд хүргэж болзошгүй стрессийн концентрацийн цэгүүдийн эрсдлийг бууруулдаг.
Усыг гүйгч рүү чиглүүлдэг спираль бүрхүүлийг мөн бат бөх чанарыг харгалзан бүтээсэн. Энэ нь ихэвчлэн турбин руу орж буй өндөр даралттай усны урсгалыг тэсвэрлэх чадвартай зузаан ханатай ган хавтангаар хийгдсэн байдаг. Спираль бүрхүүл болон бэхэлгээний хавтан болон чиглүүлэгч хавтан зэрэг бусад эд ангиудын хоорондох холболтыг бат бөх, найдвартай байхаар зохион бүтээсэн бөгөөд энэ нь бүхэл бүтэн бүтэц нь янз бүрийн ажиллагааны нөхцөлд жигд ажиллах боломжийг олгодог.
2. Засвар үйлчилгээний шаардлага багатай
Фрэнсис турбины нэг чухал давуу тал нь харьцангуй бага засвар үйлчилгээ шаарддаг явдал юм. Энгийн бөгөөд үр ашигтай дизайны ачаар бусад төрлийн турбинуудтай харьцуулахад хөдөлдөг эд анги цөөн байдаг нь эд ангийн эвдрэл гарах магадлалыг бууруулдаг. Жишээлбэл, гүйгч рүү усны урсгалыг хянадаг чиглүүлэгч сэнс нь энгийн механик холболтын системтэй байдаг. Энэ систем нь үзлэг, засвар үйлчилгээ хийхэд хялбар байдаг. Тогтмол засвар үйлчилгээний ажлуудад голчлон хөдөлдөг эд ангиудыг тослох, ус гоожихоос урьдчилан сэргийлэхийн тулд битүүмжлэлийг шалгах, турбины ерөнхий механик байдлыг хянах зэрэг орно.
Турбины угсралтад ашигласан материалууд нь засвар үйлчилгээний хэрэгцээг багасгадаг. Усанд өртсөн гүйгч болон бусад эд ангиудад ашигладаг зэврэлтэнд тэсвэртэй материалууд нь зэврэлтээс болж байнга солих хэрэгцээг бууруулдаг. Үүнээс гадна орчин үеийн Фрэнсис турбинууд нь дэвшилтэт хяналтын системээр тоноглогдсон. Эдгээр системүүд нь чичиргээ, температур, даралт зэрэг параметрүүдийг тасралтгүй хянах боломжтой. Эдгээр өгөгдлийг шинжилснээр операторууд болзошгүй асуудлуудыг урьдчилан илрүүлж, урьдчилан сэргийлэх засвар үйлчилгээ хийж, томоохон засвар хийхэд гэнэтийн зогсолтын хэрэгцээг бууруулж чадна.
3. Урт хугацааны үйлчилгээний хугацаа
Фрэнсис турбинууд нь удаан хугацааны ашиглалтын хугацаатай бөгөөд ихэвчлэн хэдэн арван жил үргэлжилдэг. Дэлхий даяарх олон усан цахилгаан станцуудад хэдэн арван жилийн өмнө суурилуулсан Фрэнсис турбинууд одоо ч ажиллаж байгаа бөгөөд цахилгаан эрчим хүчийг үр ашигтай үйлдвэрлэж байна. Жишээлбэл, АНУ болон Европт эрт суурилуулсан Фрэнсис турбинуудын зарим нь 50 гаруй жил ажиллаж байна. Зөв засвар үйлчилгээ хийж, үе үе шинэчлэлт хийснээр эдгээр турбинууд найдвартай ажилласаар байх боломжтой.
Фрэнсис турбины урт хугацааны ашиглалтын хугацаа нь зөвхөн эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн салбарт өртөг хэмнэлттэй төдийгүй эрчим хүчний хангамжийн ерөнхий тогтвортой байдалд ашигтай юм. Удаан хугацааны турш ажиллах турбин нь цахилгаан станцууд турбиныг байнга солихтой холбоотой өндөр өртөг, тасалдалаас зайлсхийх боломжтой гэсэн үг юм. Энэ нь мөн усан цахилгаан станцыг найдвартай, тогтвортой эрчим хүчний эх үүсвэр болгон урт хугацаанд ашиглахад хувь нэмэр оруулж, олон жилийн турш цэвэр цахилгаан эрчим хүчийг тасралтгүй үйлдвэрлэх боломжийг олгодог.
Урт хугацаанд өртөг ба үр ашиг
Эрчим хүч үйлдвэрлэх технологийн өртөг-үр ашгийг авч үзвэл Франсисын турбин нь усан цахилгаан станцын урт хугацааны үйл ажиллагаанд таатай сонголт болох нь батлагдсан.
1. Анхны хөрөнгө оруулалт ба урт хугацааны үйл ажиллагааны зардал
Анхны хөрөнгө оруулалт: Франсисын турбин дээр суурилсан усан цахилгаан станцын төсөлд оруулсан анхны хөрөнгө оруулалт харьцангуй өндөр байж болох ч урт хугацааны хэтийн төлөвийг харгалзан үзэх нь чухал юм. Франсисын турбиныг худалдан авах, суурилуулах, анхны тохиргоо хийхтэй холбоотой зардал, түүний дотор гүйгч, спираль бүрхүүл болон бусад эд ангиуд, мөн цахилгаан станцын дэд бүтцийг барих зардал нь ихээхэн ач холбогдолтой юм. Гэсэн хэдий ч энэхүү анхны зардал нь урт хугацааны ашиг тусаар нөхөгддөг. Жишээлбэл, 50-100 МВт хүчин чадалтай дунд хэмжээний усан цахилгаан станцад Франсисын турбин болон холбогдох тоног төхөөрөмжийн анхны хөрөнгө оруулалт хэдэн арван сая долларын хооронд байж болно. Гэхдээ нүүрсний худалдан авалтад тасралтгүй хөрөнгө оруулалт хийх, ялгарлын стандартыг хангахын тулд байгаль орчныг хамгаалах нарийн төвөгтэй тоног төхөөрөмж шаарддаг шинэ нүүрсээр ажилладаг цахилгаан станц барих гэх мэт бусад цахилгаан үйлдвэрлэх технологиудтай харьцуулахад Франсисын турбин дээр суурилсан усан цахилгаан станцын төслийн урт хугацааны өртгийн бүтэц илүү тогтвортой байдаг.
Урт хугацааны ашиглалтын зардал: Франсис турбины ашиглалтын зардал харьцангуй бага байдаг. Турбиныг суурилуулж, цахилгаан станц ашиглалтад орсны дараа гол урсгал зардал нь хяналт, засвар үйлчилгээний ажилтнууд, цаг хугацааны явцад зарим жижиг эд ангиудыг солих зардалтай холбоотой байдаг. Франсис турбины өндөр үр ашигтай ажиллагаа нь харьцангуй бага хэмжээний ус оруулж их хэмжээний цахилгаан үйлдвэрлэх боломжтой гэсэн үг юм. Энэ нь үйлдвэрлэсэн цахилгаан эрчим хүчний нэгж тутамд ногдох зардлыг бууруулдаг. Үүний эсрэгээр, нүүрсээр ажилладаг эсвэл хийн түлшээр ажилладаг цахилгаан станцууд нь түлшний үнийн өсөлт, дэлхийн эрчим хүчний зах зээлийн хэлбэлзэл зэрэг хүчин зүйлсээс шалтгаалан цаг хугацааны явцад нэмэгддэг түлшний ихээхэн зардалтай байдаг. Жишээлбэл, нүүрсээр ажилладаг цахилгаан станцын түлшний зардал жил бүр тодорхой хувиар нэмэгдэж магадгүй тул нүүрсний үнэ нь нийлүүлэлт ба эрэлтийн динамик, уул уурхайн зардал, тээврийн зардлаас хамаарна. Франсис турбинаар ажилладаг усан цахилгаан станцад турбины "түлш" болох усны өртөг нь үндсэндээ үнэ төлбөргүй байдаг бөгөөд усны нөөцийн менежмент болон усны эрхийн төлбөртэй холбоотой аливаа зардлаас бусад тохиолдолд эдгээр нь дулааны цахилгаан станцуудын түлшний зардлаас хамаагүй бага байдаг.
2. Өндөр үр ашигтай ажиллагаа болон бага засвар үйлчилгээ хийснээр нийт эрчим хүч үйлдвэрлэх зардлыг бууруулах
Өндөр үр ашигтай ажиллагаа: Франсис 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 үйлдвэрлэх боломжтой. Жишээлбэл, хэрэв Франсис турбин нь усны энергийг механик энерги болгон хувиргахдаа 90%-ийн үр ашигтай (дараа нь цахилгаан энерги болгон хувиргадаг) бол тодорхой усны урсгал болон даралтад 80%-ийн үр ашигтай бага үр ашигтай турбинтай харьцуулахад 90%-ийн үр ашигтай Франсис турбин 12.5%-иар илүү цахилгаан үйлдвэрлэх болно. Энэхүү эрчим хүчний гарц нэмэгдсэн нь цахилгаан станцын үйл ажиллагаатай холбоотой тогтмол зардал, тухайлбал дэд бүтэц, менежмент, боловсон хүчний зардал нь цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн илүү их хэмжээнд тархсан гэсэн үг юм. Үүний үр дүнд цахилгаан эрчим хүчний нэгж тутамд ногдох зардал (цахилгааны тэгшитгэлийн өртөг, LCOE) буурдаг.
Засвар үйлчилгээ бага шаарддаг: Франсис турбины засвар үйлчилгээ бага шаарддаг шинж чанар нь өртгийн үр ашигт чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Хөдөлгөөнт эд анги цөөн, бат бөх материал ашигладаг тул томоохон засвар үйлчилгээ, эд ангиудыг солих давтамж бага байдаг. Тосолгоо, үзлэг зэрэг тогтмол засвар үйлчилгээ харьцангуй хямд байдаг. Үүний эсрэгээр зарим төрлийн турбин эсвэл цахилгаан үйлдвэрлэх тоног төхөөрөмж илүү олон удаа, өртөг өндөртэй засвар үйлчилгээ шаарддаг. Жишээлбэл, салхин турбин нь сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэр боловч хурдны хайрцаг гэх мэт элэгдэлд өртөмтгий эд ангиудтай бөгөөд хэдэн жил тутамд үнэтэй засвар, солих шаардлагатай болдог. Франсис турбин дээр суурилсан усан цахилгаан станцын хувьд томоохон засвар үйлчилгээний үйл ажиллагааны хоорондох урт хугацааны завсарлага нь турбины ашиглалтын хугацаанд нийт засвар үйлчилгээний зардал мэдэгдэхүйц бага байдаг гэсэн үг юм. Энэ нь урт хугацааны ашиглалтын хугацаатай хослуулан цаг хугацааны явцад цахилгаан үйлдвэрлэх нийт зардлыг бууруулж, Франсис турбиныг урт хугацааны эрчим хүч үйлдвэрлэхэд өртөг багатай сонголт болгодог.
Байгаль орчинд ээлтэй байдал
Фрэнсис турбин дээр суурилсан усан цахилгаан станц нь бусад олон цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх аргуудтай харьцуулахад байгаль орчны хувьд мэдэгдэхүйц давуу талыг санал болгодог бөгөөд энэ нь илүү тогтвортой эрчим хүчний ирээдүй рүү шилжих шилжилтийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг болгодог.
1. Нүүрстөрөгчийн ялгаралтыг бууруулах
Фрэнсис турбины хамгийн тод байгаль орчны ашиг тусын нэг бол нүүрстөрөгчийн ул мөр хамгийн бага байдаг. Нүүрсээр ажилладаг болон хийгээр ажилладаг цахилгаан станцууд гэх мэт чулуужсан түлшээр ажилладаг цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхээс ялгаатай нь Фрэнсис турбин ашигладаг усан цахилгаан станцууд ашиглалтын явцад чулуужсан түлш шатаадаггүй. Нүүрсээр ажилладаг цахилгаан станцууд нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийн (CO_2) гол ялгаруулагч бөгөөд ердийн том хэмжээний нүүрсээр ажилладаг цахилгаан станц жилд сая сая тонн (CO_2) ялгаруулдаг. Жишээлбэл, 500 МВт-ын нүүрсээр ажилладаг цахилгаан станц жилд ойролцоогоор 3 сая тонн (CO_2) ялгаруулж болно. Үүнтэй харьцуулахад Фрэнсис турбинаар тоноглогдсон ижил төстэй хүчин чадалтай усан цахилгаан станц ашиглалтын явцад бараг шууд (CO_2) ялгаруулалт үүсгэдэггүй. Фрэнсис турбинаар ажилладаг усан цахилгаан станцуудын энэхүү тэг ялгаруулалтын шинж чанар нь хүлэмжийн хийн ялгарлыг бууруулах, уур амьсгалын өөрчлөлтийг бууруулах дэлхийн хүчин чармайлтад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Чулуужсан түлшээр ажилладаг цахилгаан эрчим хүчийг усан цахилгаан станцаар орлуулснаар улс орнууд нүүрстөрөгчийн давхар ислийг бууруулах зорилтоо биелүүлэхэд ихээхэн хувь нэмэр оруулж чадна. Жишээлбэл, усан цахилгаан станцаас ихээхэн хамааралтай Норвеги зэрэг орнууд (Францисын турбинуудыг өргөн ашигладаг) нь чулуужсан түлшэнд суурилсан эрчим хүчний эх үүсвэрээс илүү хамааралтай орнуудтай харьцуулахад нэг хүнд ногдох нүүрстөрөгчийн ялгаруулалт харьцангуй бага байдаг.
2. Агаар бохирдуулагч бодисын ялгаруулалт багатай
Нүүрстөрөгчийн ялгаруулалтаас гадна чулуужсан түлшээр ажилладаг цахилгаан станцууд нь хүхрийн давхар исэл (\(SO_2\)), азотын исэл (\(NO_x\)), тоосонцор зэрэг төрөл бүрийн агаар бохирдуулагч бодисыг ялгаруулдаг. Эдгээр бохирдуулагч бодисууд нь агаарын чанар, хүний эрүүл мэндэд ноцтой сөрөг нөлөө үзүүлдэг. \(SO_2\) нь хүчиллэг бороо үүсгэж, ой мод, нуур, барилга байгууламжийг сүйтгэдэг. \(NO_x\) нь утаа үүсэхэд хувь нэмэр оруулж, амьсгалын замын асуудал үүсгэдэг. Тоосонцор, ялангуяа нарийн тоосонцор (PM2.5) нь зүрх, уушгины өвчин зэрэг эрүүл мэндийн олон асуудалтай холбоотой байдаг.
Нөгөөтэйгүүр, Францисын турбин дээр суурилсан усан цахилгаан станцууд ашиглалтын явцад эдгээр хортой агаар бохирдуулагч бодисыг ялгаруулдаггүй. Энэ нь усан цахилгаан станцтай бүс нутгууд цэвэр агаарт амьдрах боломжтой бөгөөд энэ нь олон нийтийн эрүүл мэндийг сайжруулдаг гэсэн үг юм. Усан цахилгаан станц нь чулуужсан түлшээр ажилладаг цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн ихээхэн хэсгийг орлосон газруудад агаарын чанар мэдэгдэхүйц сайжирсан байна. Жишээлбэл, Францисын турбинтай томоохон хэмжээний усан цахилгаан станцын төслүүд хэрэгжиж буй Хятадын зарим бүс нутагт агаар дахь SO_2, NO_x) болон тоосонцрын хэмжээ буурч, орон нутгийн хүн амын дунд амьсгалын замын болон зүрх судасны өвчний тохиолдол буурсан байна.
3. Экосистемд үзүүлэх хамгийн бага нөлөө
Францисын турбин дээр суурилсан усан цахилгаан станцууд нь зохих ёсоор зохион бүтээгдэж, удирдагдсан тохиолдолд бусад эрчим хүчний хөгжлийн төслүүдтэй харьцуулахад хүрээлэн буй орчны экосистемд харьцангуй бага нөлөө үзүүлэх боломжтой.
Загасны гарц: Фрэнсис турбинтай орчин үеийн олон усан цахилгаан станцууд загасны гарцын байгууламжаар бүтээгдсэн. Загасны шат, загасны өргөгч зэрэг эдгээр байгууламжууд нь загасыг урсгалын дээд ба доод хэсэгт нүүдэллэхэд нь туслах зорилгоор баригдсан. Жишээлбэл, Хойд Америкийн Колумбиа голд усан цахилгаан станцууд нарийн төвөгтэй загасны гарцын систем суурилуулсан. Эдгээр системүүд нь хулд загас болон бусад нүүдлийн загасны төрөл зүйлүүдийг далан, турбинуудыг тойрч гарах боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр тэд түрс шахах газраа хүрэх боломжтой болдог. Эдгээр загасны гарцын байгууламжийн зураг төсөл нь янз бүрийн загасны төрөл зүйлийн зан байдал, сэлэлтийн чадварыг харгалзан үздэг бөгөөд нүүдлийн загасны амьдрах чадварыг хамгийн дээд хэмжээнд байлгахыг баталгаажуулдаг.
Усны чанарын засвар үйлчилгээ: Франсисын турбинуудын ажиллагаа нь усны чанарт мэдэгдэхүйц өөрчлөлт оруулдаггүй. Зарим үйлдвэрлэлийн үйл ажиллагаа эсвэл усны эх үүсвэрийг бохирдуулж болзошгүй тодорхой төрлийн цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхээс ялгаатай нь Франсисын турбин ашигладаг усан цахилгаан станцууд нь усны байгалийн чанарыг ерөнхийдөө хадгалдаг. Турбинаар дамжин өнгөрдөг ус химийн аргаар өөрчлөгддөггүй бөгөөд температурын өөрчлөлт нь ихэвчлэн хамгийн бага байдаг. Энэ нь усны экосистемийн эрүүл мэндийг хадгалахад чухал ач холбогдолтой, учир нь олон усны организмууд усны чанар, температурын өөрчлөлтөд мэдрэмтгий байдаг. Франсисын турбинтай усан цахилгаан станцууд байрладаг гол мөрөнд усны чанар нь загас, сээр нуруугүй амьтад, ургамал зэрэг олон төрлийн усны амьдралд тохиромжтой хэвээр байна.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 2-р сарын 21
