Гідроенергетика

Визначення і загальна характеристика

ГІДРОЕНЕРГЕ́ТИКА (від гідро… і енергетика) — роз­діл енергетики, що ви­вчає викори­ста­н­ня потенціальної та кінетичної енергії води шляхом пере­творе­н­ня її в електричну. Таке пере­творе­н­ня від­бувається на гідроелектростанціях.

Структура Г. як наук. напряму ґрунтується на теоріях статистики, дифузії, міцності, гідро- та електродинаміки. Методи матем. статистики використовують для ви­значе­н­ня гідро­енергет. ресурсів територій, регулюва­н­ня річного, сезон. та добового стоків річок; елементи теорії дифузії за­стосовують при створен­ні штуч. водо­сховищ; теорія міцності є основою будівництва гідротех. споруд та виробництва енергет. устаткува­н­ня; за­стосува­н­ня законів гідро- та електродинаміки забезпечує досягне­н­ня високої енергет. ефективності процесу пере­творе­н­ня гідро­енергет. ресурсів в електро­енергію (коефіцієнт корисної дії — 0,7–0,9).

Роз­виток Г. започатковано у 18 ст. від­кри­т­тям Д. Бернул­лі фундам. закону гідродинаміки, що виявив звʼязок між тиском і швидкістю в потоці не­стисливої рідини. 1754 Л. Ейлер об­ґрунтував теорію лопатевих гідравліч. машин і проект турбіни з напрямним апаратом. У кін. 19 ст. створено аналоги сучас. гі­дромашин — радіально-осьову турбіну Френсіса та ковшову турбіну Пельтона. Важливу роль у гі­дромашинобудуван­ні ві­діграли дослідж. О. Рейнольдса, Л. Прандтля, С. Чаплигіна і М. Жуковського, які стали основою сучас. методів роз­рахунку проточної частини гі­дромашин. У 1904 І. Куколевський на основі законів гідродинам. подібності започаткував наук. екс­перимент у галузі гі­дромашинобудува­н­ня, а 1913 В. Каплан за­пропонував поворотно-лопатеву турбіну з по­двійним регулюва­н­ням. Г. Проскура удосконалив теорію роз­рахунку лопатевих турбін. В Україні першу схему викори­ста­н­ня гідро­енергет. ресурсів роз­робили 1905 Г. Графтіо та С. Максимов. Першу ГЕС на Дні­прі потужністю 650 МВт (Дні­прогес, проект І. Александрова) введено в дію 1932 (тривалий час була найпотужнішою в Європі). Після рекон­струкції її потужність складає 1538,2 МВт. У 1972 введено в екс­плуатацію Київ. гідроакумулювал. станцію (ГАЕС) — першу в СРСР — потужністю 225 МВт. Вона стала великомас­штабною моде­л­лю для всебічних дослідж. ефективності гідроакумулюва­н­ня. Досвід її екс­плуатації засвідчив високу тех.-екон. ефективність гідроакумулюва­н­ня в умовах енергосистеми України. При буд-ві Київ. ГЕС вперше за­стосовано збірні залізобетон­ні кон­струкції (з ініціативи П. Непорожнього) та капсульні горизонтальні гідроагрегати (І. Веремеєнко). Нині гідро­енергет. потужності України складають Дні­пров. каскад ГЕС (3950,7 МВт), Дністров. (746 МВт) та малі (100 МВт) ГЕС. Середньорічний обсяг виробництва електро­енергії складає 10,8 ТВт/год. Електро­енергію ГЕС та ГАЕС використовують пере­важно для покри­т­тя пікових навантажень і автоматич. регулюва­н­ня частоти та потужності в обʼ­єд­наній енергосистемі України. Осн. організац. структурою, яка здійснює без­посередню екс­плуатацію потужних ГЕС, є Держ. акціонерна компанія «Укр­гідро­енерго». Проект­ні роботи виконують спів­роб. ін­ституту «Укр­гідро­проект» (Харків). Вироб-во гідро­електр. устаткува­н­ня здійснюють під­приємства «Турбоатом» та «Електроважмаш» (обидва — Харків). Г. має гарантований поновлюваний енергоресурс та найменшу собівартість виробництва електро­енергії, високі показники надійності та екс­плуатац. ресурсу (устаткува­н­ня — до 50 р., гідроспоруд — до 100 р.). Для Г. властиві комплексне викори­ста­н­ня гідроресурсів (виробництво електро­енергії, захист від повеней, виріше­н­ня водогосп. зав­дань судноплавства, водозабезпече­н­ня насел. пунктів та пром. під­приємств, іригації, рибництва), тому пер­спективними планами подальшого роз­витку Г. України перед­бачено збільше­н­ня потужності гідро­енергет. обʼєктів до 10 460 МВт.

Наукові дослідже­н­ня у галузі Г. проводять науковці Ін­ституту про­блем машинобудува­н­ня ім. А. Під­горного (Харків) та Ін­ституту від­новлюваної енергетики (Київ) НАНУ, Нац. тех. університету «Харків. політех. ін­ститут», Нац. тех. університету України «Київ. політех. ін­ститут», Запоріз. інж. академії. Під­готовку фахівців здійснюють на кафедрах гідродинаміки, гідравлічних машин, електричних станцій тех. ВНЗів.

Літ.: Проскура Г. Ф. Ви­брані праці. К., 1972; Степанов М. М. Гідравлічні машини. К., 1977; Гидроэнергетические установки. Ленин­град, 1981; Малинин Н. К. Теоретические основы гидроэнергетики. Москва, 1985; Гидроэлектрические станции. Москва, 1987; Енергетичні ресурси та потоки. К., 2003.

П. Ф. Васько

Завантажити статтю