На гидроэлектрических станциях производство электрической энергии осуществляется за счет энергии падающей воды. Вода в реках вследствие разности уровней непрерывным потоком перемещается от истока к устью. Если в каком-либо месте (створе) перегородить реку плотиной, то уровень воды перед плотиной значительно повысится по сравнению с ее уровнем после плотины.
Разность уровней верхнего и нижнего водного пространства (бьефа) называется напором, или высотой падения. Если на уровне нижнего бьефа установить гидротурбину и направить на лопатки рабочего колеса поток падающей воды с верхнего бьефа, то колесо турбины начнет вращаться, а вместе с ним и вал турбины и ротор электрического генератора. По этому принципу построена работа современных гидроэлектрических станций. Мощность гидроэлектрической станции зависит от величины напора и от количества воды, протекающей в единицу времени через все турбины, установленные на станции.
К. п. д. у современных гидростанций намного выше, чем у тепловых станций той же мощности, и достигает 85%.
По характеру сооружений гидроэлектрические станции разделяются на следующие типы:
а) приплотинные, в которых напор воды создается плотиной. Эти станции сооружаются главным образом на равнинных реках при небольших напорах, так как с увеличением напора вследствие невысоких берегов рек приходится создавать водохранилища, затопляющие большие пространства;
б) деривационные, значительный напор которых создается при помощи деривационных (обходных) каналов. Такие станции сооружаются на горных реках, имеющих большие уклоны, создающие нужные напоры при относительно небольшом расходе воды.
Крупные гидроэлектрические станции не работают изолированно от других станций. Наиболее экономичный режим создается при работе гидроэлектрических станций параллельно с тепловыми. При этом достигается рациональное использование оборудования отдельных станций, топлива и энергии водных ресурсов. В самом деле, в период недостатка воды на гидроэлектрической станции (зимний период) выработка электрической энергии снижается, тогда потребители обеспечиваются в большей мере электроэнергией от тепловых станций. Наоборот, в летнее время при большом притоке воды гидростанции работают на полную мощность, а выработка энергии тепловыми станциями снижается. Это обеспечивает экономию топлива, и, следовательно, уменьшает себестоимость электрической энергии.
Гидроэлектрические станции имеют преимущества перед тепловыми электрическими станциями:
- производственный процесс выработки электрической энергии несравненно проще, чем на тепловых станциях;
- значительно более высокий к. п. д.;
- себестоимость электрической энергии на крупных гидроэлектрических станциях примерно в 5 раз ниже, чем на тепловых станциях той же мощности. Это объясняется тем, что нет затрат на приобретение и транспортировку топлива, меньшая потребность в обслуживающем персонале из-за отсутствия на станции топливного устройства и вспомогательных служб, необходимых для эксплуатации котельной.
Основными недостатками гидроэлектрических станций являются их высокая стоимость и большие сроки сооружения.
