Гидроэнергетика — это процесс производства электроэнергии из энергии водных масс. Хотя водная энергия является экологически чистой, у нее все же есть некоторые проблемы. Стоит разобраться, что такое гидроэлектростанция и в чем преимущества и недостатки современных гидроэлектростанций.
Условия строительства гидроэлектростанции
Площадка для строительства выбирается очень тщательно, ведь неправильное расположение станции может не только снизить ее эффективность, но и привести к затоплению близлежащих территорий, в том числе населенных.
Для строительства эффективной гидроэлектростанции соблюдаются следующие требования:
Сильная река, которая течет под углом и обеспечивает доступ к воде круглый год
В результате работы гидроэлектростанции вода постоянно испаряется в большом количестве, поэтому для выравнивания испарения требуется сильный поток воды. Идеально, если река течет под крутым углом, а течение непрерывное и сильное.
Близость мест добычи сырья и строительных материалов
Гидроэлектростанции часто строят возле горных рек, поэтому доставка материалов на строительную площадку может быть затруднена. Поэтому место строительства выбирается с учетом близлежащих карьеров по добыче песка, камня и других качественных строительных материалов.
Устойчивость почвы
Станция строится только там, где скальные конструкции и земля достаточно устойчивы, чтобы выдерживать огромную нагрузку силы потока в плотине, веса воды и самой конструкции. Скалы должны противостоять землетрясениям и не пропускать воду, чтобы не ослабить плотину.
Особенности получения гидроэлектроэнергии
- Главная особенность гидроэлектроэнергии в том, что энергия рек преобразуется в электричество.
- Гидроэлектрический способ производства электроэнергии — один из самых прибыльных и экономичных.
- Гидроэнергетика является экологически чистой, поскольку сток рек является возобновляемым источником энергии, и при этом не образуются вредные отходы.
- Гидроэлектростанции часто строятся в горах и географически удалены от потребителей.
- Плотины блокируют пути размножения рыбы, но рыба может беспрепятственно воспроизводиться в одних и тех же водоемах, что увеличивает рыбные запасы и положительно влияет на рыболовство.
- Защитные сооружения для водоемов ограничивают площадь затопляемых территорий.
- Строительство гидроэлектростанции предполагает использование мощных систем водоподготовки и очистки.
Гидроэлектрическая классификация
Гидроэлектростанции классифицируются по разным критериям:
За принцип действия
Плотина
Это самый распространенный тип гидроэлектростанций. Для их работы создается плотина, перекрывающая русло реки для создания давления. Гидроэлектростанции плотины строятся как у равнинных рек, так и в местах сужения русел горных рек.
Плотина
Такие гидроэлектростанции строятся с сильным напором воды. При этом река полностью перекрыта дамбой, а станция расположена под дамбой. Вода в турбины подается через напорные туннели.
Производная
Производные гидроэлектростанции строятся на крутых склонах русел рек по принципу водоотведения. Большой уклон не позволяет накапливать воду в необходимых количествах, поэтому воду забирают из канала и искусственно подводят к самой станции по дренажной системе с небольшим уклоном. В результате вода на гидроэлектростанцию подается с большой высоты. Именно разница в уровне жидкости определяет сильный напор станции.
ГАЭС (ГАЭС)
На ГАЭС строятся два бассейна: нижний и верхний; Сама станция находится возле нижней пристани. При избытке электроэнергии в энергосистеме агрегаты работают как насосы, перекачивая воду из нижнего бассейна вверх.
При необходимости воду сливают по трубам, запуская турбины. Преимущество гидроаккумулирующих электростанций в том, что они собирают электроэнергию и используют ее во время пиковых нагрузок.
На основе генерируемой мощности
По мощности АЭС делятся на:
- малая (до 5 МВт);
- средний (5-25 МВт);
- мощный (более 25 МВт).
От давления воды
Энергия воды преобразуется в электричество при повороте лопастей. Поскольку разные типы турбин рассчитаны на разные нагрузки, характеристики и материал используемых турбин зависят от давления воды.
Разделение гидроэлектростанций по максимальному напору воды:
- низкое давление (3-25 м);
- средний напор (25-60 м);
- высокое давление (более 60 м).
Плюсы и минусы гидроэлектростанций
В таблице перечислены плюсы и минусы построенной ГЭС и водохранилищ.
| Преимущества гидроэлектростанции | Недостатки гидроэлектростанций |
|---|---|
| Практически полный возобновляемый источник энергии | Выбросы водяного пара в атмосферу, который является вторым парниковым газом (после CO2) по своему влиянию на глобальное потепление |
| Отсутствие токсичных выбросов в атмосферу | Застой почвы |
| Длительная эксплуатация (более 100 лет) | Изменение фауны, миграция животных в затопляемых районах |
| Повышенное воспроизводство рыб в водоемах | Перекрывающиеся реки для разведения рыбы |
| Экономичность получаемой энергии | Измените русло рек |
| Улучшение условий для орошения и транспортировки | Воздействие на климат (становится более умеренным) |
Если мы сравним гидроэлектростанцию с атомной электростанцией и другими типами электростанций, преимущество гидроэлектростанции состоит в том, что она не требует производства ядерного топлива, нефти или угля, и в результате ее работы, в атмосферу не попадают токсины и не остается неразлагаемых опасных отходов.
Устройство и устройство гидроэлектростанции
Центром гидроэлектростанции является машинное отделение, где расположены все агрегаты: турбины и генераторы электроэнергии. Вокруг станции также строятся гидротехнические сооружения, входящие в состав гидроузла:
- плотина (плотина);
- автоклав;
- станции преобразования;
- лечебное растение.
Принцип работы и выработка энергии
Разобраться в том, как работают современные гидроэлектростанции, несложно. Перекрыв русло реки плотиной, вода накапливается в искусственном бассейне и оттуда попадает в цистерну, где уровень жидкости постоянный. Оттуда поток идет к турбинам через патрубок и вращает лопасти. Вращение турбин высвобождает энергию, которая передается гидрогенизатору, который генерирует ток. В результате энергия воды преобразуется в электричество.
Крупные существующие гидроэлектростанции
В настоящее время более 60 стран мира покрывают половину всей потребляемой электроэнергии за счет энергии, полученной с помощью гидроэлектростанций.
В России
Гидроэнергетические ресурсы в России огромны, так как в стране огромное количество рек. Всего в России в настоящее время действуют 189 гидроэлектростанций, вырабатывающих 20% от общего количества электроэнергии.
-
Саяно-Шушенская ГЭС носит имя Непорожного (Хакасия)
Гидроэлектростанция строилась с 1963 по 2000 год на реке. Енисей. Первый пуск был произведен в 1978 году. В 86 году станция заработала на полную мощность, но позже в конструкции стали появляться трещины и она начала разрушаться. Именно на этой гидроэлектростанции, одной из крупнейших в Российской Федерации, в 2009 году произошла единственная авария, в результате которой погибло 75 человек. Из-за разрушения одного из агрегатов был затоплен машинный зал. Ремонт продлился до 2011 года, вся станция введена в эксплуатацию в 2014 году. Мощность станции 6400 МВт.
-
Красноярская ГЭС (Красноярский край)
На реке также построена Красноярская станция (6000 МВт). Енисей с 56 до 72, и первые блоки были введены в эксплуатацию в 1967 году. Это самая прибыльная тепловая электростанция в России и вторая по рентабельности гидроэлектростанция.
-
Братская ГЭС (Иркутская область)
Эта станция мощностью 4500 МВт была построена в 1954 году на р. Ангара, агрегаты вводились в эксплуатацию от 61 до 66 лет. Станция является крупнейшей в Сибири и первой по рентабельности в Российской Федерации.
В мире
-
Три ущелья, Китай
Это победитель крупнейшей гидроэлектростанции на Земле мощностью 22,5 тысячи МВт. Вырабатывает 10% всей электроэнергии в Китае. Агрегаты введены в эксплуатацию в 2003 году. Завод вышел на полную мощность в 2012 году. Плотина построена на реке. Янцзы.
-
Итайпу, Парагвай
Мощность станции составляет 14 000 МВт. Год начала строительства — 84. Всего на станции эксплуатируется 18 единиц. Гидроэлектростанция обеспечивает электроэнергией примерно пятую часть Парагвая.
-
«Гури», США, Венесуэла
Мощность «Гури» — 10 235 МВт. Этой мощности достаточно для подачи тока на 65% всего состояния. Строительство станции началось в 63 году, а первые блоки были введены в эксплуатацию в 78 году. Это крупнейшая гидроэлектростанция в США и третья по величине в мире.
Способы использования гидроэлектроэнергии
Сегодня почти 20% всей электроэнергии вырабатывается из возобновляемых источников. И около 85% из этих 20% приходится на гидроэлектроэнергию. Гидроэнергетика стремительно развивается во всех странах мира. В общей сложности шестая часть всей электроэнергии на Земле вырабатывается с помощью водных ресурсов.
Воздействие гидроэлектростанций на окружающую среду
Гидроэлектростанции негативно влияют на окружающую среду, так как выделяют водяной пар и увеличивают испарение воды из-за расширения ее поверхности. Это вызывает изменения микроклимата, влияющие на экосистему.
Также наблюдается значительное потепление и ухудшение качества воды. Из-за перегрева воды уровень кислорода снижается, вызывая зарастание дна водорослями.
Кроме того, водные объекты загрязнены разлагающимися органическими отходами (листья, ветки деревьев и т.д.) из-за отсутствия водообмена. Все это приводит к ухудшению условий жизни и увеличению заболеваемости рыб и других водных форм жизни.
Проблемы в этой энергетической сфере
Несмотря на множество преимуществ, гидроэлектроэнергия все же имеет ряд недостатков. Главный из них — отчуждение больших площадей под искусственные водоемы с разрушением экосистемы.
Второй недостаток — периодические наводнения из-за подъема уровня воды и застоя местности. Кроме того, эрозия и изменение берегов, ухудшение качества воды.
Перспективы и гидроэнергетический потенциал
[зеленый] Развитие гидроэнергетики набирает обороты во всем мире. Однако гидроэнергетика в развитых странах появилась давно и почти весь потенциал водных ресурсов был исчерпан. [/ Green]
В Западной Европе используется 70% водных ресурсов, в Японии — около 90%. Более развитые страны строят гидроаккумулирующие электростанции и малые гидроэлектростанции или инвестируют в модернизацию уже действующих электростанций. Канада является исключением, поскольку гидроэнергетические ресурсы здесь практически не освоены.
Наиболее активно гидроэнергетика развивается в Китае, где расположено почти 50% всех малых гидроэлектростанций в мире.
Россия также пытается развивать водную энергетику. На данный момент 10% получаемой электроэнергии производится за счет водных ресурсов. Однако гидроэнергетический потенциал России огромен и еще не освоен.
Комментирование закрыто