Thủy điện là phương thức phát điện bằng cách sử dụng năng lượng nước. Dòng nước chảy từ trên cao xuống nơi thấp hơn sẽ làm quay tua bin nước, các tua bin này được nối trực tiếp với máy phát điện để tạo ra dòng điện. Hình bên dưới là 1 ví dụ về mô hình nhà máy thủy điện.
Số vòng quay của máy phát điện khác nhau theo chủng loại, dao động từ 100 vòng/phút tới 1200 vòng/phút. Điện áp phát ra vào khoảng từ 400 ~ 4000 Vôn. Dòng điện này có thể được tăng thành dòng cao áp (6000 ~ 500 000 Vôn) nhờ các thiết bị tăng áp tại nhà máy phát điện trước khi được chuyển tới nơi tiêu thụ.
Hình 10. Nguyên lý làm việc của nhà máy thủy điệnCó 4 phương thức khai thác thủy điện như sau: Có 4 phương thức khai thác thủy điện như sau:
Đây là phương thức tạo đập nhỏ trên thượng nguồn và dẫn nước chảy theo đường dẫn. Dòng nước sẽ được dẫn đến nơi có sự chênh lệch độ cao nhất định để phát điện.
Hình 11. Nguyên lý làm việc của nhà máy thủy điện đường dẫn-Phương thức dùng đập hay tập trung cột nước: -Phương thức dùng đập hay tập trung cột nước:
Là phương thức xây đập tại nơi có mặt cắt hẹp và cao của sông. Nước sẽ được chặn lại và tạo thành hồ chứa nước nhân tạo. Sau đó sử dụng sự chênh lệch độ cao để phát điện.
Hình 12. Nguyên lý làm việc của nhà máy thủy điện dùng đập-Phương thức kết hợp tạo dòng chảy và dùng đập: -Phương thức kết hợp tạo dòng chảy và dùng đập:
Đây là phương thức kết hợp cả 2 phương thức đã nêu ở trên. Phương thức này vừa dùng đập để tích nước, vừa sử dụng sự chênh lệch độ cao lớn để phát điện. Đây là phương thức phát huy tối đa được năng lượng dòng chảy.
Hình 13. Nguyên lý làm việc của nhà máy thủy điện kết hợp-Thủy điện tích năng: -Thủy điện tích năng:
Thủy điện tích năng là nhà máy thủy điện kiểu bơm tích lũy, sử dụng điện năng của các nhà máy điện phát non tải trong hệ thống điện vào những giờ thấp điểm phụ tải đêm để bơm nước từ bể nước thấp lên bể cao. Vào thời điểm nhu cầu tiêu thụ điện năng lớn, nước sẽ được xả từ hồ chứa cao xuống hồ chứa thấp hơn thông qua các tua bin để phát điện lên lưới.
Các nhà máy thuỷ điện tích năng có thể sử dụng các loại tua bin-máy phát thông thường như các nhà máy thuỷ điện khác và dùng bơm và đường ống độc lập hoặc cũng có thể sử loại tua bin thuận nghịch.
Nói đến công nghệ khai thác thủy điện là nói đến công nghệ tuabin nước. Có thể nói tuabin nước chính là trái tim của nhà máy thủy điện. Nước được đưa từ trên cao xuống, năng lượng chảy của nước sẽ làm quay tuabin. Tuabin nước chính là cơ cấu biến đổi năng lượng của nước thành năng lượng quay của chính nó. Có các loại turbin sau:
-Tuabin Francis:
Tuabin Francis sử dụng áp lực và tốc độ dòng nước để làm quay bánh công tác. Loại tuabin này có thể sử dụng trong phạm vi độ cao dòng chảy khá lớn vào khoảng 10~300m. ở Nhật Bản, 70% số nhà máy thủy điện sử dụng loại tuabin này.
Hình 15. Turbin Francis
- Tuabin Pelton:
Tuabin Pelton là loại chỉ sử dụng tốc độ dòng nước để phát điện nên thường được sử dụng tại các nhà máy thủy điện nằm ở những vị trí cao. Loại tuabin này sử dụng lực nước rất lớn phun từ các vòi để làm quanh bánh công tác.
-Tuabin Propeller (chân vịt):
Về lí thuyết, Tuabin chân vịt hoạt động dựa vào áp lực và tốc độ nước giống như tuabin Francis. Tuy nhiên, loại tuabin này thường được sử dụng ở vị trí thấp và có lưu lượng nước dồi dào.
Hình 17. Turbin Propeller
- Tuabin Cross-flow:
Nguyên lí hoạt động tương tự với tuabin Francis, dòng nước được dẫn chảy ngang qua bánh công tác. Loại tuabin này thường chỉ được sử dụng tại các nhà máy thủy điện cỡ nhỏ 1000kW trở xuống.