Подземные гидроэлектростанции: дизайн и строительство

Общие замечания

Современные гидроэлектростанции можно разделить на два основных типа:

• традиционные станции, которые используют потенциальную энергию воды, запруженной (сдерживаемой) плотиной; вода из резервуара перед плотиной проходит через турбины, вырабатывая электроэнергию, а затем сбрасывается в русло реки;
• гидроаккумулирующие станции, у которых близко к сбросу отработанной воды строится второй (нижний) резервуар. Во время низкого спроса на электричество вода из нижнего резервуара перекачивается турбонасосами в верхний (главный). При пиковой потребности в электроэнергии вода из верхнего резервуара направляется на те же турбонасосы, которые в этом случае работают как генераторы.

В каждом из этих типов основные залы и другие помещения могут размещаться под землей, соединяясь туннелями. Далее приводятся примеры использования подземного пространства в гидроэнергетике.

Плотинные электростанции 

Подземные гидроэлектростанции — это сооружения, где главные составляющие комплекса электростанции (машинный и трансформаторный залы, подводящие и отводящие туннели) расположены под землей и построены экскавацией горных пород. Выбор места расположения станции определяется рельефом местности, прочностью и другими характеристиками геологического массива, опасностью лавин в выбранном районе, уязвимостью к террористическим нападениям, природным катастрофам.

Примером гидроэлектростанции такого типа служит Плотина трех ущелий (Three Gorges Dam), перекрывающая реку Янцзы в Китае, — наибольшая в мире гидроэлектрическая плотина. Ее длина 2,3 км, а высота в максимальной точке 185 м. Она расположена в провинции Хубэй. Плотина была построена в 2006 г., проект в целом, включая три электростанции, был завершен в 2012 г., кроме лифта для судов, законченного в 2015 г. Суммарная установленная мощность электростанций, входящих в комплекс, 22,5 ГВт. Созданный плотиной резервуар имеет длину 660 км, ширину 1,1 км и содержит 39,3 км3 воды.

Кроме производства электричества, плотина улучшает судоходство по реке и снижает опасность паводковых затоплений прибрежных районов, создавая буферный водоем. Строительство плотины, однако, привело к затоплению археологически ценного района и к необходимости переселения 1,3 млн жителей. Увеличились также экологические риски возникновения оползней.

Плотина состоит из трех секций: на двух из них, примыкающих к берегам реки, построены главные (машинные) залы, а средняя, открытая часть предназначена для пропуска паводковых вод. На правом берегу в горе Бейянджиан расположена подземная электростанция, на левом берегу — навигационные структуры: две линии 5-камерных шлюзов и лифт для подъема и спуска судов (рис. 1–3).

Построенные при плотине электростанции оборудованы 34 генераторами: 14 — в станции на северном (левом) берегу, 12 — в станции на южном (правом) берегу, 6 — в подземной станции, построенной в горах южного берега реки. Установлены также две турбины для собственных нужд.

Продолжение статьи читайте в январском номере журнала "Наука и техника" за 2019 год.  Доступна как печатная, так и электронная версии журнала. Оформить подписку на журнал можно здесь.

На нашем сайте вы можете приобрести уникальные монографии-фотоальбомы Анатолия Верстюка, посвященные эскадренным миноносцам. В магазине на сайте также можно купить магниты, календари, постеры с авиацией, кораблями, сухопутной техникой.