Как строят гидроэлектростанции: Строительство плотин: порядок действий, особенности — БилдоМан

Содержание

Строительство плотин: порядок действий, особенности

Выберите свой город

Москва

Санкт-Петербург

Абинск

Адлер

Азов

Альметьевск

Анапа

Ангарск

Армавир

Архангельск

Астрахань

Барнаул

Батайск

Белгород

Белореченск

Братск

Брянск

Будённовск

Великий Новгород

Владимир

Владивосток

Владикавказ

Волгоград

Волгодонск

Вологда

Воронеж

Георгиевск

Екатеринбург

Калуга

Краснодар

Липецк

Нижний Новгород

Новороссийск

Новочеркасск

Ростов-на-Дону

Рязань

Саратов

Симферополь

Смоленск

Тверь

Энгельс

Казань

Выбрать

Можно ли построить подводные ГЭС? — Энергетика и промышленность России — № 16 (92) декабрь 2007 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 16 (92) декабрь 2007 года

Равнинные реки России – это миллиарды кубических метров воды, находящиеся в постоянном движении. Кинетическая энергия их велика и постоянна. Но она почти не используется. Что мешает нам построить на воде сотни, тысячи электростанций?

Для строительства гидроэлектростанций необходимо создавать плотины, затопляя огромные территории, нарушая экологическое равновесие природы, переселяя огромное количество людей, живущих на берегах. Возводить такие ГЭС крайне неразумно.

И все же слишком велик и неиссякаем этот источник дешевой и стабильной электроэнергии. Слишком велик, чтобы его не использовать.

Тем не менее так сложилось, что в последние десятилетия мы практически игнорируем его. Можно «по пальцам» пересчитать объекты сегодняшнего гидростроительства – и чуть ли не все они были запроектированы еще в советское время. Причины такой «нелюбви» к ГЭС все те же – огромное количество нежелательных, с точки зрения экологии и социальной политики, работ.

Между тем уже сегодня можно строить гидроэлектростанции, не затопляя огромных территорий и не нарушая экологии. Такую возможность, по мнению автора, дает строительство подводных ГЭС, которые не создадут помех для судоходства и для которых не страшен ледовый покров.

Практически на каждой равнинной реке можно построить десять-двадцать подводных ГЭС мощностью от нескольких тысяч до двух-трех миллионов кВт-ч! При этом для строительства не потребуется никаких подводных работ. Имеется лишь одно существенное ограничение – ПодГЭС невозможно построить на прямом участке русла реки. Но ведь любая равнинная река – это сплошные «петли».

Само строительство также не представляет никакой сложности. По сути – это обычный «нулевой цикл». Выглядит он следующим образом.

Сначала строится новое русло и собственно ГЭС – в том месте, где предстоит спрямить участок русла реки. Затем убираются перемычки, отделяющие строящееся новое русло от старого (в форме «петли») – таким образом перекрывается старое русло.

Водный поток пойдет по новому, прямому руслу, по дну которого и располагается каскад гидроэлектростанций. Для того чтобы увеличить скорость водного потока в районе подводной ГЭС до 20‑30 км / ч, новое русло должно быть искусственно создано горловиной реки. Рассчитать ширину и глубину горловины до необходимой скорости водного потока совсем несложно.

Сама ГЭС выглядит так: от одного берега нового русла до другого берега строится галерея, – причем ниже уровня будущего дна реки, – и с таким расчетом, чтобы верхний свод галереи и дно нового русла находились на одном уровне.

В галерее через каждые пять метров устанавливаются генераторы мощностью 500 кВт-ч. Над каждым генератором, вверху на галерее, устанавливаются турбины, которые и будут передавать крутящий момент через вал и редуктор на генератор. На галерее, по всей длине, перед самыми турбинами – примыкая к ним вплотную – строится искусственный порог в виде трамплина, высотой в 1/2 диаметра турбины. Это позволит еще больше увеличить давление на лопасти турбины, тем самым, соответственно, увеличивая мощность турбины.

Возьмем условно ширину нового русла 500 метров. Следовательно, в одной галерее можно установить 100 генераторов мощностью 500 кВт-ч. Таким образом, суммарная мощность одной галереи составит 50000 кВт-ч.

Условно возьмем длину нового русла в 1500 метров. При этом мы имеем возможность строить галереи через каждые 20 метров друг от друга. При ширине галереи не более 10 метров мы сможем разместить на дне нового русла каскад из 50 галерей мощностью 50000 кВт-ч. Нетрудно подсчитать мощность данной ГЭС – 2,5 миллиона кВт-ч!

Следует обратить внимание, что в расчет берутся отнюдь не самые большие реки России. Даже на малых реках, как считает автор, можно построить десятки подводных ГЭС мощностью в сотни мегаватт. Строительство подводных ГЭС недалеко от потребителей (населенных пунктов, промышленных предприятий) позволит избежать больших затрат на производство и передачу электроэнергии на большие расстояния.

Но главное в том, что практически все страны мира имеют на своих территориях равнинные реки. Следовательно, этот источник получения электроэнергии доступен всем.

10 причин, почему крупные ГЭС опасны для экологии и общества: Статьи экологии ➕1, 06.04.2020

Богучанская ГЭС на реке Ангара в Красноярском крае

Фото: makhorov / prmira.ru

От 40 до 80 млн человек по всему миру были принудительно переселены для строительства 48 тыс. больших плотин, при котором прежние места жительства попадали в зону затопления. Целые города уходили под воду. Например, Корчева и Молога в Тверской области, старый Пучеж в Ивановской (новый Пучеж восстановлен «с нуля»).

Два миллиарда человек живут в странах с высоким уровнем нагрузки на водные ресурсы, в том числе из-за ГЭС. Это приводит к неравномерному распределению водных ресурсов: некоторые реки и ручьи осушают, огромные территории затапливают. Строительство крупных ГЭС нарушает установившийся баланс экосистем. Так, Иркутская ГЭС, сооруженная на Ангаре в 65 км от ее истока, спровоцировала повышение уровня воды озера Байкал в среднем на один метр. Это привело к разрушению берегов, оползням и обвалам. Под воду ушло 600 кв. км земель, было затоплено 127 населенных пунктов и переселено 17 тыс. человек.

К 2030 году из-за острой нехватки воды до 700 млн человек могут вынужденно покинуть свои жилища. Сегодня использование пресной воды значительно опережает возможности естественного восстановления ее запасов. Дефицит ценнейшего для жизни ресурса увеличивается из-за неудержимого роста потребления по всему миру.

Кариба — одно из трех крупнейших водохранилищ Африки — заполнено лишь на 16%. Образующая его ГЭС поставляет большую часть электроэнергии Замбии и Зимбабве. Существует высокая вероятность того, что если водохранилище, созданное в 1950-е годы, заполнится снова, плотина обрушится. В случае аварии большинство из трех миллионов человек, живущих неподалеку от водохранилища, погибнет или лишится имущества и урожая. Катастрофа выведет из строя около 40% генерирующих мощностей в 12 странах, расположенных на юге Африки.

Крупные ГЭС — затратные, медленно строятся, зависимы от крупных источников спроса — производств и городов — и не могут решать задачи мобильного обеспечения электричеством бедных регионов и труднодоступных поселений.

Несмотря на десятки тысяч ГЭС по всему миру, почти миллиард человек не имеет доступа к электричеству. В России, по данным за 2013 год, его были лишены 1,5 млн домохозяйств. Без электроэнергии бедные регионы и малообеспеченные слои населения не получат доступа к качественному здравоохранению, образованию, рабочим местам. Объекты солнечной и ветряной генерации (а также малые ГЭС) могут находиться вблизи от предприятия или небольшого поселения. Они способны обеспечить электричеством удаленные сельские районы, особенно — в развивающихся странах.

При строительстве плотин и наполнении водохранилищ происходит разрушение среды обитания растений и животных, вызванное обезвоживанием или пересыханием притоков рек и ручьев. Происходит и разрушение русла, связанное с избыточной подачей воды в период регулирования стока. Гидроэлектростанции наносят огромный урон популяциям рыб.

Климатические катаклизмы разрушают противопаводковые дамбы. Самые разрушительные паводковые наводнения последнего времени в России: Крымск — 2012 год; бассейн реки Амур — 2013-й; Амурская область, Еврейская АО, Хабаровский край — 2019 год.

Гидроэлектростанции вносят вклад в изменения климата. Водохранилища задерживают органику, приносимую водными потоками. При ее разложении выделяются значительные объемы парниковых газов. Источниками выбросов также выступают затапливаемые растения и почва.

Себестоимость производства на ГЭС во много раз выше, так как в нее заложены издержки, связанные со строительством плотины и закупкой оборудования. С 2010 по 2018 годы себестоимость «водного» киловатта в мире в среднем выросла на 25%, в то время как «ветряного» — снизилась на 25%, а «солнечного» — на 76%.

По состоянию на июнь 2019 года, ГЭС угрожали 42 из 250 объектов Всемирного природного наследия.

Иркутская ГЭС и три планируемые плотины в Монголии угрожают экосистеме озера Байкал. Работа планируемой правительством Камчатского края Жупановской ГЭС может негативно повлиять на состояние природного парка «Вулканы Камчатки».

Реализация плотинных мегапроектов идет вразрез с выводами доклада Всемирной комиссии по плотинам. В документе подробно разбиралось «богатое наследие» построенных гидроэлектростанций: экологические катастрофы и масштабная коррупция. В докладе говорилось, что строительство больших плотин следует планировать лишь в случаях, когда отсутствуют альтернативные варианты решения важных социально-экономических задач.

71% возобновляемой электроэнергии во всем мире вырабатывается ГЭС. В развивающихся странах в процессе строительства сейчас находятся около 3700 крупных и средних гидроэлектростанций.

ГЭС вырабатывают около 17% всей электроэнергии России. Согласно справочнику «Возобновляемая энергия. Гидроэлектростанции России», в РФ работают 193 ГЭС. Из них 15 — с установленной мощностью свыше 1000 МВт. Крупными считаются 86 объектов — их мощность превышает 25 МВт. В ряде регионов — Магаданской области и большинстве республик Северного Кавказа — гидроэнергетика обеспечивает более 90% всей вырабатываемой электроэнергии. Почти половина всех ГЭС в России располагается на реках Сибири, в первую очередь — на Енисее и его крупнейшем притоке — Ангаре.

Мировыми лидерами по выработке гидроэнергии являются Китай, Канада и Бразилия. Сейчас наиболее активно строит ГЭС КНР. Для Китая гидроэнергия — основной потенциальный источник энергии. В стране размещено до половины малых гидроэлектростанций мира и крупнейшая на планете ГЭС «Три ущелья» на реке Янцзы, мощностью около 22,5 тыс. МВт. Кроме того, в КНР возводится каскад ГЭС совокупной мощностью более 97 тыс. МВт.

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен.

Дарья Бекетова

Эксперт: строительство ГЭС в Приамурье уменьшит воздействие паводка на среднем Амуре — Общество

БЛАГОВЕЩЕНСК, 18 августа. /ТАСС/. Гидроэлектростанция (ГЭС) на реке Селемджа в Амурской области, вопрос о строительстве которой поручил рассмотреть президент РФ Владимир Путин, будет способствовать снижению масштаба паводка на среднем Амуре. Об этом в среду ТАСС сказал заместитель директора по научной работе Института водных и экологических проблем Дальневосточного отделения РАН Алексей Махинов.

Президент ранее дал поручение правительству России совместно с правительством Амурской области и правительством Хабаровского края рассмотреть вопрос о строительстве объектов гидрогенерации в бассейне реки Амур, в том числе на реках Ниман и Селемджа, с учетом необходимости развития энергетической системы Дальневосточного федерального округа, и принять дополнительные меры по снижению риска наводнений.

«Гидроэлектростанция и вообще водохранилище — это эффективный способ защиты от наводнений, но эффекта [от строительства ГЭС на Селемдже] на Амур у берегов Хабаровска не будет, это положительно скажется на Зее и самой Селемдже, но [чтобы строить ГЭС] нужно оценить еще раз последствия воздействия на экологию», — сказал Махинов.

Ученый отметил, что около 20 лет назад он участвовал в исследованиях по части строительства гидроэлектростанции на Селемдже, он и его коллеги изучали вопрос безопасного воздействия плотины на окружающую среду. «Раньше там предполагалось строить Селемджинскую ГЭС, но по экологическим критериям не рекомендовали строить, так как там находится одно из крупнейших мест миграции косуль, и если построить ГЭС, то будет нанесен ущерб животным. Но это было лет 20 назад, сейчас необходимо дополнительно провести исследования, [чтобы понять] насколько сохранилась популяция», — пояснил заместитель директора.

Он отметил, что бороться с наводнениями на реке Амур сложно, так как река захватывает множество притоков рек, на которых также часто бывают наводнения. «Построив ГЭС на Селемдже, мы уменьшим какое-то воздействие на среднем Амуре, на нижнем Амуре это почти не скажется, так как площадь, которая будет регулироваться по Селемдже, не такая большая», — заключил собеседник агентства.

По его словам, сейчас Амур переживает период повышенной водности, который продлится еще около пяти лет — до 2025 года. «Наводнения будут еще несколько лет, после наступит период пониженной водности, который также будет продолжаться не менее 10 лет. И если придут к решению по строительству ГЭС, нужно будет успеть их построить за этот период», — сказал он.

О ситуации с паводками на Дальнем Востоке

Неблагоприятная паводковая обстановка этим летом сложилась в Забайкальском крае, Еврейской автономной области, в Амурской области и в Хабаровском крае, в зону подтопления попали 145 населенных пунктов, 56 муниципальных образований, более 3 тыс. жилых домов, 8,9 тыс. приусадебных и дачных участков, 160 социальных объектов, повреждено более 950 км автомобильных дорог, 102 моста, семь участков железнодорожного полотна. В регионах введен режим ЧС федерального характера.

По данным Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, прогнозируется достижение и превышение опасных отметок при прохождении гребня амурского паводка на реке Амур в пределах Еврейской автономной области во второй декаде августа, на отдельных участках, включая Хабаровск и Комсомольск-на-Амуре, в Хабаровском крае — во второй-третьей декадах августа, на отдельных участках реки Зеи в Амурской области — в конце первой декады августа при смещении паводка с реки Селемджи. Кроме того, в августе — сентябре сохранится повышенная активность формирования тайфунов с выходом на юг ДФО, поэтому на юге округа в этот период не исключены продолжительные интенсивные дожди и ливни.

ГЭС «Три ущелья» – самое тяжелое сооружение планеты

Китайские строители и инженеры, без сомнения, способны удивлять весь мир, воплощая в жизнь грандиозные проекты. Одна из самых уникальных строек в истории человечества – ГЭС «Три ущелья» в провинции Хубэй: сооружение стало самым тяжелым на планете: вес плотины составляет около 65,5 млн тонн. Работы по ее созданию длились почти 18 лет.

Дамба располагается на реке Янцзы – крупнейшей водной артерии Китая. Огромный гидроэнергетический потенциал реки был очевиден инженерам еще в начале ХХ века, когда впервые начал обсуждаться вопрос строительства плотины. В среднем, каждые десять лет в регионе происходили разрушительные наводнения. Например, в 1931 году из-за воздействия стихии пострадало более 25 млн человек. Плотину решили строить в 1991 году после очередного наводнения, ущерб от которого составил около 30 млрд долларов. Примечательно, что стоимость проекта, включая средства на переселение более миллиона человек, оценивалась в ту же сумму.

Для освоения участков реки выбрали район «Трех ущелий», где река прорывается через горы Ушань и выходит на равнину. Строительство плотины велось с 1994 по 2012 годы. В 2003 году в эксплуатацию ввели первые генераторы на северной стороне плотины, тогда же состоялся официальный запуск сооружения. К 2009 году работало уже 26 генераторов. На сегодняшний день в составе плотины функционируют 32 энергоблока, 6 из которых – подземные. Вырабатывают они около 100 тВт/ч. Для выработки такого количества энергии тепловой электростанции понадобилось бы сжечь 50 млн тонн угля.

При всей своей грандиозности в конструктивном плане ГЭС «Три ущелья» довольно проста: это — типичная гравитационная бетонная плотина с поверхностным водосбросом. Похожую конструкцию имеет, например, Красноярская ГЭС. На строительство плотины, высота которой составила 185 м, а длина – 2,3 км, понадобилось 27,2 миллиона кубометров бетона и свыше 450 тыс тонн стали. Для сравнения, на возведение самого высокого в мире небоскреба Burj Khalifa — 828 м — было затрачено в 85 раз меньше бетона и в 7,5 раз меньше стали. Водосброс расположен по центру плотины и рассчитан на пропуск 116 000 куб.м/с воды. Гигантский показатель: в секунду более чем со стометровой высоты обрушивается более чем 100 тысяч тонн воды!

После завершения строительства председатель КНР Цзян Цзэминь назвал гидроэлектростанцию «воплощением великого трудолюбивого и бесстрашного духа китайской нации». «Три ущелья» остается мощнейшей ГЭС на планете. Она снабжает энергией 10 китайских провинций и смогла решить многовековую проблему с наводнениями.

Благодаря тому, что река вверх по течению стала шире и глубже, улучшилось и судоходство. Плотина повлияла даже на вращение планеты вокруг своей оси! Как отмечают специалисты NASA, из-за образовавшегося водохранилища площадью 1000 кв. км и общей емкостью 39 куб. км сутки стали длиннее на 0,06 микросекунд. Немаловажным аргументом на стадии утверждения проекта было и то, что ГЭС поспособствует существенному сокращению вредных выбросов от тепловых электростанций.

Емкость водохранилища ГЭС «Три ущелья» позволяет эффективно использовать его для защиты от наводнений. Согласно расчетам, вероятность сильных наводнений после ввода плотины снижена с 10% до 1% в год. В 2010 году плотина прошла испытание сильнейшим наводнением. При максимальном за последние 130 лет притоке воды в 70 000 кубометров в секунду вниз сбрасывалось почти вдвое меньше – 40 000 кубометров в секунду. Остальное аккумулировалось в водохранилище, уровень которого вырос за сутки на 3 м. Это позволило спасти множество жизней и предотвратить многомиллиардный ущерб. В засушливые периоды года аккумулированная в водохранилище вода используется для орошения земель.

Текст подготовлен по материалам ПАО «Русгидро» и интернет-издания «Строительная Россия».

Строительство Нижне-Бурейской ГЭС: ammo1 — LiveJournal

Многие думают, что все крупные российские инженерные объекты, такие, как гидроэлектростанции, были построены во времена Советского Союза, а сейчас ничего нового не строится, но это не так. В конце прошлого года я побывал в Амурской области и увидел своими глазами, как идёт стройка Нижне-Бурейской ГЭС — первой гидроэлектростанции, построенной с нуля уже после распада СССР.

Строительство станции ведётся ОАО «РусГидро» с 2010 года. Пуск первых гидроагрегатов запланирован на 2016 год. Нижне-Бурейская ГЭС станет контррегулятором Бурейской ГЭС, которая была сдана в постоянную эксплуатацию в 2014 году. О Бурейской ГЭС я расскажу отдельно, а сегодня покажу, как строят новую ГЭС.

Для меня всегда было загадкой, как строят плотину ГЭС, не перекрывая реку. Оказалось, всё относительно просто. Русло реки сужается, для этого отсыпается дамба и плотина возводится на осушённом участке. Затем, когда плотина построена, временное русло засыпается.

Всё строительство со смотровой площадки кажется не таким уж и большим, но стоит спуститься вниз и сразу осознаёшь масштабы. Просто представьте себе сколько вот таких миксеров с бетоном понадобилось, чтобы построить одну только стену за ними.

Идёт строительство машинного зала (слева на переднем плане) и водосброса (на заднем плане).

Машинный зал. Левая стена уже построена, а правая в процессе строительства.

Кратер одной из четырёх турбин.

Стою там, где уже через год будет вращаться турбина.

Спиральная камера турбины, в которую скоро устремятся потоки воды.

Пять водосбросов Нижне-Бурейской ГЭС перекрываются сегментными затворами.

Водосбросы и затвор со стороны верхнего бьефа.

Так выглядит место установки сегментного затвора снизу. К сожалению по фото невозможно осознать, насколько всё это огромное.

Сейчас смонтированы уже два крайних затвора.

Одновременно строятся все части плотины и станции.

Длина плотины Нижне-Бурейской ГЭС — 123 м, максимальная высота — 47.75 м. Проектная установленная мощность электростанции — 320 МВт, среднегодовая выработка электроэнергии — 1,65 млрд кВт·ч. Основное назначение Нижне-Бурейской ГЭС — контррегулирование высоконапорной Бурейской ГЭС. Когда станция будет построена, можно будет использовать Бурейскую ГЭС на полную мощность, при этом уровень воды в Бурее будет оставаться стабильным.

Основная тема моего блога — техника в жизни человека. Я пишу обзоры, делюсь опытом, рассказываю о всяких интересных штуках. А ещё я делаю репортажи из интересных мест и рассказываю об интересных событиях.
Добавьте меня в друзья здесь. Запомните короткие адреса моего блога: Блог1.рф и Blog1rf.ru.

Второй мой большой проект — http://lamptest.ru. Я тестирую светодиодные лампочки и помогаю разобраться, какие из них хорошие, а какие не очень.

Где можно строить гэс. Как строилась жигулевская гэс. Как получается электричество из воды

С давних времен люди пользовались движущей силой воды. Мололи муку на мельницах, колеса которых приводились в движение потоками воды, сплавляли тяжелые стволы деревьев вниз по течению, в общем использовали гидроэнергию для решения самых разных задач, включая промышленные.

Первые ГЭС

В конце 19 века, с началом электрификации городов, гидроэлектростанции начали очень резко завоевывать популярность в мире. В 1878 году в Англии появилась первая в мире гидроэлектростанция, которая питала тогда всего одну дуговую лампу в картинной галерее изобретателя Уильяма Армстронга… А к 1889 году только в Соединенных Штатах гидроэлектростанций насчитывалось уже 200 штук.

Одним из важнейших шагов в освоении гидроэнергетики стало сооружение в 1930-е годы в США Плотины Гувера. Что касается России, то здесь уже в 1892 году, в Рудном Алтае на реке Березовка, была построена первая четырехтурбинная гидроэлектростанция мощностью 200 кВт, призванная обеспечить электричеством шахтный водоотлив Зыряновского рудника. Так, с освоением человечеством электричества, гидроэлектростанции ознаменовали собой стремительный ход промышленного прогресса.

Сегодня современные гидроэлектростанции — это огромные сооружения на гигаватты установленной мощности. Однако принцип работы любой ГЭС остается в целом достаточно простым, и везде почти полностью одинаковым. Напор воды, направленный на лопасти гидротурбины, приводит ее во вращение, а гидротурбина в свою очередь, будучи соединена с генератором, вращает генератор. Генератор вырабатывает электроэнергию, которая и .

В машинном зале гидроэлектростанции установлены гидроагрегаты, которые преобразуют энергию потока воды в энергию электрическую, а непосредственно в здании гидроэлектростанции располагаются все необходимые распределительные устройства, а также устройства управления и контроля работы ГЭС.

Мощность гидроэлектростанции зависит от количества и от напора воды, проходящей через турбины. Непосредственно напор получается благодаря направленному движению потока воды. Это может быть вода накопленная у плотины, когда в определенном месте на реке строится плотина, или же напор получается благодаря деривации потока, — это когда вода отводится от русла по специальному туннелю или каналу. Так, гидроэлектростанции бывают плотинными, деривационными и плотинно-деривационными.

Наиболее распространенные плотинные ГЭС имеют в своей основе плотину, перегораживающую русло реки. За плотиной вода поднимается, накапливается, создавая своего рода водяной столб, обеспечивающий давление и напор. Чем выше плотина — тем сильнее напор. Самая высокая в мире плотина имеет высоту 305 метров, это плотина на Цзиньпинской ГЭС мощностью 3,6 ГВт, что на реке Ялунцзян в западной части провинции Сычуань на Юго-Западне Китая.

Гидростанции, использующие энергию воды, бывают двух типов. Если река имеет небольшое падение, но относительно многоводна, то при помощи плотины, перегораживающей реку, создают достаточную разность уровней воды.

Над плотиной образуется водохранилище, обеспечивающее равномерную работу станции в течение года. У берега ниже плотины, в непосредственной близости к ней устанавливается водяная турбина, соединенная с электрическим генератором (приплотинная станция). Если река судоходна, то у противоположного берега делается шлюз для пропуска судов.

Если же река не очень многоводна, но имеет большое падение и бурное течение (например, горные реки), то часть воды отводится по специальному каналу, имеющему гораздо меньший уклон, чем река. Канал этот иногда имеет протяженность в несколько километров. Иногда условия местности вынуждают заменить канал тоннелем (для мощных станций). Таким образом создается значительная разность уровней между выходным отверстием канала и нижним течением реки.

У конца канала вода поступает в трубу с крутым наклоном, у нижнего конца которой располагается гидротурбина с генератором. Благодаря значительной разности уровней вода приобретает большую кинетическую энергию, достаточную для питания станции (деривационные станции).

Подобные станции могут иметь большую мощность и относиться к разряду районных электростанций (смотрите — ). На самых малых станциях турбина иногда заменяется менее эффективным, по более дешевым водяным колесом.

Виды ГЭС и их устройства

Кроме плотины гидроэлектростанция включает в себя здание и распределительное устройство. Основное оборудование ГЭС находится в здании, здесь установлены турбины и генераторы. Кроме плотины и здания, в ГЭС могут наличествовать шлюзы, водосбросные устройства, рыбоходы и судоподъемники.

Каждая ГЭС представляет собой уникальное сооружение, поэтому главная отличительная черта ГЭС от других типов промышленных электростанций — это их индивидуальность. Кстати, самое большое в мире водохранилище находится в Гане, это водохранилище Акосомбо на реке Вольта. Оно занимает 8500 квадратных километров, что составляет 3,6% площади всей страны.

Если по ходу русла реки имеется значительный уклон, то возводят деривационную ГЭС. Здесь нет необходимости в строительстве большого плотинного водохранилища, вместо этого вода только направляется через специально возводимые водоводные каналы или тоннели прямо к зданию электростанции.

Иногда на деривационных ГЭС устраивают небольшие бассейны суточного регулирования, позволяющие управлять напором, и таким образом влиять на количество вырабатываемой электроэнергии в зависимости от загруженности электросети.

Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) — особый вид гидроэлектростанций. Здесь сама станция предназначена для того, чтобы сгладить суточные перепады и пиковые нагрузки на , и тем самым повысить надежность работы электросети.

Такая станция способна работать как в генераторном режиме, так и в накопительном, когда насосы закачивают воду в верхний бьеф из нижнего бьефа. Бьефом, в данном контексте, называется объект типа бассейна, являющийся частью водохранилища, и примыкающий к гидроэлектростанции. Верхний бьеф располагается по течению выше, нижний — ниже по течению.

Примером ГАЭС может служить водохранилище Таум Саук в Миссури, возведенное в 80 километрах от Миссисипи, вместимостью 5,55 млрд. литров, позволяющее энергосистеме обеспечить пиковую мощность в 440 МВт.

Проект строительства гидростанции на Волге впервые был рассмотрен еще в начале прошлого века. В 1910 году талантливый самарский инженер Г.М.Кржижановский (впоследствии председатель комиссии ГОЭЛРО) обратился к царскому правительству с предложением построить гидростанцию на Волге у Жигулей. Но только в 1919 году по предложению Ленина Глебу Максимилиановичу было дано поручение выбрать место для гидроузла. Обследовав район, Кржижановский предложил три варианта размещения будущей ГЭС: в районе села Переволоки, на Красной Глинке близ Самары и у села Отважное ниже города Ставрополя. В 1940 году на Красной Глинке был заложен поселок Управленческий (), в котором должен был разместиться штаб строительства гидростанции. Но началась Великая Отечественная война и все работы были приостановлены. Дополнительные гидро-геологические исследования, проведенные в послевоенные годы, подсказали целесообразность строительства ГЭС близ села Отважное. Здесь в 1950 году развернулась гигантская стройка, в ходе которой была построена самая большая в стране плотина, огромный машинный зал и мощные судоходные шлюзы.

01. Берег Волги, перед началом строительства ГЭС, 1950 год.

02. Начало освоения территории стройплощадки. Начальником строительства Куйбышевской гидроэлектростанции был назначен генерал-майор Иван Васильевич Комзин.

03. Ни для кого не секрет, что на стойке трудились тысячи заключенных. В основном, они содержались в Кунеевском лагере, на месте будущего Комсомольского района г. Тольятти. В пик строительства, в 1955 году, количество заключенных достигло 46000!

05. Подготовка котлована станции

06. Хотя, стоит отдать должное руководству, на строительстве использовалась самая современная на тот момент техника — земснаряды, экскаваторы, самосвалы.

07. Подготовка плавучего моста на месте будущей водосливной плотины.

08. Строительство водосливной плотины

09. Всего, при строительстве станции уложено 7 миллионов кубометров бетона.

10. Водосливная плотина

11. Водосливная бетонная плотина расположена на левобережной пойме. Длина плотины-1 км. Она имеет 38 водосливных пролетов. На водобое плотины имеются устройства для гашения энергии воды. Для маневрирования затворами на плотине смонтированы 3 козловых крана, грузоподъемностью 250 тонн.

12. Фрагмент стройки рядом с машинным залом.

13. На стройку часто приезжали правительственные делегации и комиссии.

14. Бетонный завод.

15. Работа земснаряда. Земснаряды использовались для намыва земляной плотины.

16. Установка рабочего колеса гидротурбины.

17. Земляная плотина намыта из местных мелкозернистых песков и расположена между зданием ГЭС и водосливной плотиной. Длина плотины составляет 2800 м, ширина по основанию – 600 м. Наибольшая высота в русловой части – 50 м.

18. Строительство машинного зала

19. В строительстве были задействованы водолазы. Один из водолазных костюмов хранится в музее Жигулевской ГЭС ().

20. Одновременно, на левом берегу Волги, строились двухниточные судоходные шлюзы.

21. Фрагмент шлюза

22. Нижние шлюзы

24. Верхние шлюзы

25. Проверка крепления высоковольтной ЛЭП

26. Цементный завод в Яблоневом овраге

27. Строительство понтонного моста между зданием ГЭС и земляной плотиной.

29. Чтобы перекрыть естественное русло, на дно Волги, менее чем за сутки, было сброшено 1765 десятитонных пирамид из железобетона.

31. Волга была перекрыта за рекордные 19 часов и 35 минут.

32. Вода пошла через донные водосбросы станции

33. Началось наполнение Куйбышевского водохранилища.

34. Торжественный митинг, по поводу успешного перекрытия Волги.

35. Вверх от ГЭС разлилось водохранилище протяженностью более 600 км. Наибольшую ширину – 40 км – водохранилище имеет в районе слияния Волги и Камы. Максимальная глубина в приплотинной части – 40 м. Емкость водохранилища – 58 млрд. кубометров, оно является самым крупным искуственным водохранилищем в Европе.

36. В зону затопления попали 270 населенных пунктов (17 городов и райцентров), 19 колхозов, две машинно-тракторные станции (МТС), 175 зданий различных учреждений и организаций, расположенных вне Ставрополя. Переносу подлежали также населеннее пункты, не входившие в зону затопления, но лежащие в зоне отвода земель для строительства плотины и других сооружений гидроузла. Всего в 1953 году было перенесено более 1600 дворов, а также школы, больницы, промпредприятия.

37. 10 августа 1958 года состоялась церемония торжественного пуска ГЭС. На торжества в Ставрополь прибыли руководители КПСС и Советского правительства во главе с Н.С. Хрущевым.

Небольшая справка:
Здание Жигулевской ГЭС (старые названия — Куйбышевская ГЭС, Волжская ГЭС им. Ленина) расположено на правом берегу Волги. Оно состоит из 10 двухагрегатных секций с донными водосбросами. В машинном зале установлены 20 гидроагрегатов мощностью по 115 МВт (сейчас идёт модернизация и увеличение мощности) с поворотно-лопастными турбинами (диаметр рабочего колеса – 9,3 м) и генераторами зонтичного типа (диаметр ротора – 14,3 м, статора – 17,1 м).

Общая длина здания ГЭС вместе с монтажной площадкой – 730 м, ширина – 100 м, высота от подошвы до кровли – 80 м. Строительный объем здания – 4500 тыс. кубометров. Здание ГЭС имеет пристройку со стороны нижнего бьефа, которая сделана для выравнивания перепада напряжения под зданием и водоемом, и предупреждения пластического выпора грунта из-под подошвы сооружения. Отдельное сороудерживающее сооружение, расположенное в 33 м от здания ГЭС, введено впервые в практике гидротехнического строительства.

Посмотрите ещё мои записи о Жигулевской ГЭС: ,

Мои фотоподборки об истории строительства других ГЭС: ,

Просьба при использовании на других интернет-ресурсах, не забываем ставить ссылку на первоисточник.

Приглашаю всех в группу вКонтакте (

Добыча электроэнергии гидроэнергетикой происходит с использованием энергии движущейся воды. Дожди, тающий снег обычно с холмов и гор создают ручьи и реки, которые в конечном итоге текут в океан. Энергия этой движущейся воды может быть существенной (по рафтингу известно).

Эта энергия используется на протяжении веков. Еще древние греки использовали колеса воды, чтобы размолоть пшеницу в муку. Помещенное в реке, колесо под воздействием воды поворачивается. Кинетическая энергия реки вращает колесо и преобразуется в механическую энергию, на которой работает мельница.

Развитие гидроэнергетики

В конце XIX века гидроэнергетика стала источником для добычи электроэнергии. Первая ГЭС была построена в Ниагара-Фолс в 1879 году. В 1881 году уличные фонари в городе Ниагара-Фолс были запитаны энергией гидроэнергетики. В 1882 году первая гидроэлектростанция (ГЭС) в мире начала действовать в Соединенных Штатах в Эпплтон, Висконсин. На самом деле ГЭС и угольные электростанции добычу электроэнергии производят аналогичным образом. В обоих случаях используется для включения пропеллер, называемый турбиной, которая затем поворачивает через вал и вращает электрический генератор, который производит электричество. Угольные электростанции используют пар для вращения турбинных лопаток, а гидроэлектростанции используют падающую воду – результаты совпадают.

Во всем мире производят около 24 процентов электроэнергии в мире обеспечивая более 1 миллиарда человек энергией. ГЭС в мире имеет выход в общей сложности 675 000 мегаватт, энергетический эквивалент 3,6 миллиарда баррелей нефти, согласно мировой лаборатории возобновляемых источников энергии.

Как получается электричество из воды

Электричество из воды гидроэлектростанции получают благодаря воде. Типичная ГЭС представляет собой систему с трех частей:

Вода за плотиной протекает через плотину и толкает винт в турбине, вращая его. Турбина вращает генератор для добычи электроэнергии. Количество добытой электроэнергии, которая может быть сгенерирована зависит сколько воды движется через систему. Электричество может передаваться на заводы и предприятия через общую энергосистему.

ГЭС обеспечивает почти пятую часть электроэнергии в мире. Китай, Канада, Бразилия, Соединенные Штаты Америки и Россия пять крупнейших производителей гидроэлектроэнергии. Одна из крупнейших гидроэлектростанций в мире -«Три ущелья» на реке Янцзы в Китае. Плотина имеет 2,3 км в ширину и 185 метров в высоту.

Гидроэнергетика является самым дешевым способом получения электроэнергии сегодня. Это потому, что после того, как была построена плотина и оборудование установлено, источник энергии — проточная вода — бесплатно. Это источник чистого топлива, возобновляемый ежегодно со снегов и осадков.

Количество электроэнергии, которое производит ГЭС зависит от двух факторов:

Высоты водопада: чем с большей высоты вода падает, тем больше энергии она имеет. Как правило расстояние, с которого вода падает зависит от размера плотины. Чем выше плотины, дальше вода падает, и тем больше энергии она имеет. Ученые говорят, что сила падающей воды «пропорционально» расстоянию падения.
Количества падающей воды. Больше воды, протекающей через турбину будет производить больше энергии. Количество воды на турбине зависит от количество воды текущей вниз по реке. Большие реки имеют более проточную воду и могут производить больше энергии.

Добыча электроэнергии в гидроэнергетике легко регулируема, операторы могут контролировать поток воды через турбину для производства электроэнергии по требованию. Кроме того искусственные водохранилища могут использоваться для отдыха, плавания или гребли.

Но перекрытие рек может уничтожить или нарушить дикую природу и другие природные ресурсы. Некоторым видам рыбы, как лосось, могут быть перекрыты пути на нерест. Гидроэлектростанции могут также вызвать низкий уровень растворенного кислорода в воде, которая является вредной для обитания речной фауны.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Электрические станции, их виды

Гидравлические электрические станции

Немного об истории ГЭС

Принцип работы и виды гидроэлектростанций

Гидроэнергетика в мире

Гидроэнергетика России

Аварии и происшествие на ГЭС

Заключение

Библиографический список

Введение

Энергетическая промышленность наших дней — одна из чаще всего обсуждаемых сфер жизнедеятельности страны, ведь именно сейчас она приобретает всё более многогранные экономические, технические и даже политические аспекты.

Актуальность выбранной темы контрольной работы не вызывает сомнений, если вспомнить, что научно-технический прогресс невозможен без развития энергетики. И для повышения производительности труда первостепенное значение имеет автоматизация производственных процессов, замена человеческого труда машинным. Но подавляющее большинство технических средств механизации и автоматизации (оборудование, приборы, ЭВМ) имеет электрическую основу. Особенно широкое применение электрическая энергия получила для привода в действие электрических моторов.

Электроэнергия нужна человечеству, причем потребности в ней увеличиваются с каждым годом. Вместе с тем, запасы традиционных органических топлив (нефти, угля, газа) конечны. Поэтому на сегодняшний день крайне важно найти выгодные источники электроэнергии, причем — выгодные не только с точки зрения дешевизны топлива, но и с точки зрения простоты конструкций, эксплуатации, стоимости необходимых для постройки станции материалов, их долговечности. Таким источником может стать гидравлическая электростанция.

Данная контрольная работа направлена на рассмотрение особенностей именно этого типа электростанций. Соответственно, цель работы — прежде всего ознакомление с современным положением дел в этой проблематике и выявление плюсов и минусов использования гидроресурсов для получения энергии.

Электрические станции , их виды

Электрическая станция — совокупность установок, оборудования и аппаратуры, используемых непосредственно для производства электрической энергии, а также необходимые для этого сооружения и здания, расположенные на определённой территории.

В зависимости от источника энергии различают:

тепловые электростанции (ТЭС), использующие природное топливо;

гидроэлектростанции (ГЭС), использующие энергию падающей воды запруженных рек;

атомные электростанции (АЭС), использующие ядерную энергию;

иные электростанции, использующие ветровую, солнечную, геотермальную и другие виды энергий.

В нашей стране производится и потребляется огромное количество электроэнергии. Она почти полностью вырабатывается тремя основными типами электростанций: тепловыми, атомными и гидроэлектростанциями.

Гидравлические электрические станции

Гидроэлектростанции являются весьма эффективными источниками энергии. Необходимый для этого подпор воды создается плотинами, которые воздвигают на реках и каналах. Для эффективного производства электроэнергии на ГЭС необходимы два основных фактора: гарантированная обеспеченность водой круглый год и возможно большие уклоны реки, благоприятствуют гидростроительству каньонообразные виды рельефа.

Особенности ГЭС:

себестоимость электроэнергии на российских ГЭС более чем в два раза ниже, чем на тепловых электростанциях;

требуется намного меньше обслуживающего персонала;

обладают очень высоким коэффициентом полезного действия (более 80%) ;

гидравлические установки позволяют сокращать перевозки и экономить минеральное топливо (на 1 кВт-ч расходуется примерно 0, 4 т угля) ;

турбины ГЭС допускают работу во всех режимах от нулевой до максимальной мощности и позволяют быстро изменять мощность при необходимости, выступая в качестве регулятора выработки электроэнергии;

сток реки является возобновляемым источником энергии;

значительно меньшее воздействие на воздушную среду, чем другими видами электростанций;

строительство ГЭС обычно более капиталоёмкое, чем тепловых станций;

часто эффективные ГЭС удалены от потребителей;

водохранилища занимают значительные территории, но с 1963 г. начали использоваться защитные сооружения (Киевская ГЭС), которые ограничивали площадь водохранилища, и, как следствие, ограничивали площадь затопляемой поверхности (поля, луга, поселки) ;

плотины зачастую изменяют характер рыбного хозяйства, поскольку перекрывают путь к нерестилищам проходным рыбам, однако часто благоприятствуют увеличению запасов рыбы в самом водохранилище и осуществлению рыбоводства.

Немного об истории ГЭС

Гидроэнергия, равно как и мускульная энергия людей и животных, а также солнечная энергия, используется очень давно. Упоминание об использовании энергии воды на водяных мельницах для помола зерна и дутья воздуха при выплавке металла относится к концу II в. до н. э. С течением столетий размеры и эффективность водяных колёс увеличились. В XI в. в Англии и Франции одна мельница приходилась на 250 человек. В это время сфера применения мельниц расширилась. Они стали использоваться в сукновальном производстве, при варке пива, распилке леса, для работы откачивающих насосов, на маслобойнях. Можно считать, что современная гидроэнергетика родилась в 1891 году. В этом году русский инженер Михаил Осипович Доливо-Добровольский, эмигрировавший в Германию по причине «политической неблагонадёжности», должен был демонстрировать на электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне изобретённый им двигатель переменного тока. Этот двигатель мощностью около 100 киловатт в эпоху господства постоянного электрического тока сам по себе должен был стать гвоздём выставки, но изобретатель решил для его питания построить ещё и совершенно неожиданное по тем временам сооружение — гидроэлектростанцию. В небольшом городке Лауффен Доливо-Добровольский установил генератор трёхфазного тока, который вращала небольшая водяная турбина. Электрическая энергия передавалась на территорию выставки по невероятно протяжённой для тех лет линий передачи длиной 175 километров (это сейчас линии передач длиной в тысячи километров никого не удивляют, тогда же подобное строительство было единодушно признано невозможным). Всего за несколько лет до этого события виднейший английский инженер и физик Осборн Рейнольдс в своих Канторовских лекциях неопровержимо, казалось бы доказал, что при передаче энергии по средствам трансмиссии потери энергии составляют всего лишь 1, 4% на милю, в то время как при передачи электрической энергии по проводам на такое же расстояние потери составят 6%. Опираясь на данные опытов, он сделал вывод о том, что при использовании электрического тока на другом конце линии передачи вряд ли удастся иметь более15-20% начальной мощности. В то же время, считал он, можно быть уверенным в том, что при передаче энергии приводным тросом сохранится 90% мощности. Этот «неоспоримый» вывод был успешно опровергнут практикой работы первенца гидроэнергетики в Лауффене.

Но эра гидроэнергетики тогда ещё не наступила. Преимущества гидроэлектростанций очевидны — постоянно возобновляемый самой природой запас энергии, простота эксплуатации, отсутствие загрязнения окружающей среды. Да и опыт постройки и эксплуатации водяных колёс мог бы оказать не малую помощь гидроэнергетикам. Однако постройка плотины крупной гидроэлектростанции оказалось задачей куда более сложной, чем постройка небольшой запруды для вращения мельничного колеса. Чтобы привести во вращение мощные гидротурбины, нужно накопить за турбиной огромный запас воды. Для постройки плотины требуется уложить такое количество материалов, что объём гигантских египетских пирамид по сравнению с ним покажется ничтожным. Поэтому в начале ХХ века было построено всего несколько гидроэлектростанций. Это было лишь началом. Освоение гидроэнергоресурсов осуществлялось быстрыми темпами, и в 30-е годы ХХ века была завершена реализация таких крупных проектов, как ГЭС Гувер в США мощностью 1, 3 гиговатт. Строительство подобных мощных ГЭС вызвало рост использования энергии в промышленно развитых странах, а это, в свою очередь, дало толчок программам освоения крупных гидроэнергетических потенциалов.

В настоящее время использование энергии воды по-прежнему остается актуальным, а основным направлением является производство электроэнергии.

Принцип работы и виды гидроэлектростанций

Гидравлические установки представлены гидроэлектростанциями (ГЭС), гидроаккумулирующими электростанциями (ГАЭС) и приливными электростанциями (ПЭС). Их размещение во многом зависит от природных условий, например, характера и режима реки. В горных районах обычно возводятся высоконапорные ГЭС, на равнинных реках действуют установки с меньшим напором, но большим расходом воды. Гидростроительство в условиях равнин сложнее из-за преобладания мягких оснований под плотинами и необходимости иметь крупные водохранилища для регуляции стока. Сооружение ГЭС на равнинах вызывает затопление прилегающих территорий, что приносит значительный материальный ущерб.

ГЭС состоит из последовательной цепи гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потока воды и создание напора, и энергетического оборудования, преобразующего энергию движущейся под напором воды в механическую энергию вращения, которая, в свою очередь, преобразуется в электрическую энергию.

Напор ГЭС создаётся концентрацией падения реки на используемом участке плотиной, либо деривацией, либо плотиной и деривацией совместно. Основное энергетическое оборудование ГЭС размещается в здании ГЭС: в машинном зале электростанции — гидроагрегаты, вспомогательное оборудование, устройства автоматического управления и контроля; в центральном посту управления — пульт оператора-диспетчера или автооператор гидроэлектростанции. Повышающая трансформаторная подстанция размещается как внутри здания ГЭС, так и в отдельных зданиях или на открытых площадках. Распределительные устройства зачастую располагаются на открытой площадке. Здание ГЭС может быть разделено на секции с одним или несколькими агрегатами и вспомогательным оборудованием, отделённые от смежных частей здания. При здании ГЭС или внутри него создаётся монтажная площадка для сборки и ремонта различного оборудования и для вспомогательных операций по обслуживанию ГЭС.

По установленной мощности (в Мвт) различают ГЭС мощные (свыше 250), средние (до 25) и малые (до 5). Мощность ГЭС зависит от напора Нб (разности уровней верхнего и нижнего бьефа), расхода воды Q (м3/сек), используемого в гидротурбинах, и кпд гидроагрегата hг. По ряду причин (вследствие, например, сезонных изменений уровня воды в водоёмах, непостоянства нагрузки энергосистемы, ремонта гидроагрегатов или гидротехнических сооружений и т. п.) напор и расход воды непрерывно меняются, а кроме того, меняется расход при регулировании мощности ГЭС. Различают годичный, недельный и суточный циклы режима работы ГЭС.

По максимально используемому напору ГЭС делятся на высоконапорные (более 60 м), средненапорные (от 25 до 60 м) и низконапорные (от 3 до 25 м). На равнинных реках напоры редко превышают 100 м, в горных условиях посредством плотины можно создавать напоры до 300 м и более, а с помощью деривации — до 1500 м. Классификация по напору приблизительно соответствует типам применяемого энергетического оборудования: на высоконапорных ГЭС применяют ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами; на средненапорных — поворотнолопастные и радиально-осевые турбины с железобетонными и металлическими спиральными камерами, на низконапорных — поворотнолопастные турбины в железобетонных спиральных камерах, иногда горизонтальные турбины в капсулах или в открытых камерах. Подразделение ГЭС по используемому напору имеет приблизительный, условный характер.

По принципу использования водных ресурсов и концентрации напоров ГЭС обычно подразделяют на русловые, приплотинные, деривационные с напорной и безнапорной деривацией, смешанные, гидроаккумулирующие и приливные. Русловые и приплотинные ГЭС — наиболее распространенные виды гидроэлектрических станций. В таких ГЭС напор воды создаётся плотиной, перегораживающей реку и поднимающей уровень воды в верхнем бьефе. При этом неизбежно некоторое затопление долины реки. В случае сооружения двух плотин на том же участке реки площадь затопления уменьшается. На равнинных реках наибольшая экономически допустимая площадь затопления ограничивает высоту плотины. Русловые и приплотинные ГЭС строят и на равнинных многоводных реках и на горных реках, в узких сжатых долинах.

В состав сооружений русловой ГЭС, кроме плотины, входят здание ГЭС и водосбросные сооружения. Состав гидротехнических сооружений зависит от высоты напора и установленной мощности. У русловой ГЭС здание с размещенными в нём гидроагрегатами служит продолжением плотины и вместе с ней создаёт напорный фронт. При этом с одной стороны к зданию ГЭС примыкает верхний бьеф, а с другой — нижний бьеф. Подводящие спиральные камеры гидротурбин своими входными сечениями закладываются под уровнем верхнего бьефа, выходные же сечения отсасывающих труб погружены под уровнем нижнего бьефа.

В соответствии с назначением гидроузла в его состав могут входить судоходные шлюзы или судоподъёмник, рыбопропускные сооружения, водозаборные сооружения для ирригации и водоснабжения. В русловых ГЭС иногда единственным сооружением, пропускающим воду, является здание ГЭС. В этих случаях полезно используемая вода последовательно проходит входное сечение с мусорозадерживающими решётками, спиральную камеру, гидротурбину, отсасывающую трубу, а по специальным водоводам между соседними турбинными камерами производится сброс паводковых расходов реки. Для русловых ГЭС характерны напоры до 30-40 м; к простейшим русловым ГЭС относятся также ранее строившиеся сельские ГЭС небольшой мощности. На крупных равнинных реках основное русло перекрывается земляной плотиной, к которой примыкает бетонная водосливная плотина и сооружается здание ГЭС.

Плотинные ГЭС строятся при более высоких напорах воды. В этом случае река полностью перегораживается плотиной, а само здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней её части. Вода, в этом случае, подводится к турбинам через специальные напорные тоннели, а не непосредственно, как в русловых ГЭС.

Деривационные гидроэлектростанции строят в тех местах, где велик уклон реки. Необходимая концентрация воды в ГЭС такого типа создается посредством деривации. Вода отводится из речного русла через специальные водоотводы. Последние — спрямлены, и их уклон значительно меньший, нежели средний уклон реки. В итоге вода подводится непосредственно к зданию ГЭС. Деривационные ГЭС могут быть разного вида — безнапорные или с напорной деривацией. В случае с напорной деривацией, водовод прокладывается с большим продольным уклоном. В другом случае в начале деривации на реке создается более высокая плотина, и создается водохранилище — такая схема еще называется смешанной деривацией, так как используются оба метода создания необходимой концентрации воды.

Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) способны аккумулировать вырабатываемую электроэнергию, и пускать её в ход в моменты пиковых нагрузок. Принцип работы таких электростанций следующий: в определенные периоды (не пиковой нагрузки), агрегаты ГАЭС работают как насосы от внешних источников энергии и закачивают воду в специально оборудованные верхние бассейны. Когда возникает потребность, вода из них поступает в напорный трубопровод и приводит в действие турбины.

Гидроэнергетика в мире

В настоящее время гидроэлектростанции обеспечивают примерно одну пятую мирового производства электроэнергии. Большинство из них —

крупные электростанции мощностью свыше 10-15 МВт. Однако возможности строительства крупных ГЭС в Европе практически исчерпаны, и в настоящее время внимание направлено на развитие малых ГЭС, мощность которых не превышает 10 МВт (иногда даже принимается лимит 5 МВт). Они генерируют электричество, преобразуя энергию малых рек, каналов, промышленных водотоков. Сегодня эта технология получения электричества является технически выверенной и экономически выгодной. Благодаря постоянному совершенствованию конструкции и контролирующего оборудования улучшаются эксплуатационные характеристики малых ГЭС и облегчается их продвижение на рынок экологически чистых технологий. Малая ГЭС с установленной мощностью 1 МВт может вырабатывать 6000 МВт*ч в год, предотвращая при этом эмиссию 4000 тонн углекислого газа, которые были бы выброшены в окружающую среду при выработке этого же количества электричества электростанцией, работающей на угле. Экономический потенциал гидроэнергии в мире составляет 7300 ТВт*ч/год. Из этого объема 32% уже освоено, в том числе 5% за счет малых ГЭС. В 1995 году в 15 странах ЕС было получено 33 ТВт*ч/год. К 2010 году во всем мире за счет малой гидроэнергетики в 2010 году планировалось получить 220 ТВт*ч/год, а установленная мощность должна была достигнуть 55 ГВт. Быстрый рост ожидался, в основном, в Азии, Латинской Америке, Центральной и Восточной Европе и странах бывшего Советского Союза. В странах ЕС усилия будут сосредоточены, по-видимому, на реконструкции старых ГЭС, нежели на строительстве новых объектов.

Абсолютным лидером по выработке гидроэнергии на душу населения является Исландия. Кроме неё этот показатель наиболее высок в Норвегии, Канаде и Швеции. Наиболее активное гидростроительство на начало 2000-х вел Китай, для которого гидроэнергия является основным потенциальным источником энергии. В этой стране размещено до половины малых гидроэлектростанций мира, а также крупнейшая ГЭС мира «Три ущелья« на реке Янцзы и строящийся крупнейший по мощности каскад ГЭС. Ещё более крупная ГЭС «Гранд Инга« мощностью 39 ГВт планируется к сооружению международным консорциумом на реке Конго в Демократической Республике Конго (бывший Заир) .

Выгоды и препятствия для развития малых ГЭС

Малые ГЭС, как было показано, являются наиболее чистым способом получения энергии. Поэтому, в цене произведенного кВт*час, помимо рыночных ценовых аргументов, должен быть учтен фактор минимального воздействия на окружающую среду. Без учета экологических и социальных факторов, строительство крупной электростанции на газе зачастую оказывается проще, чем восстановление и пуск десятка 100 кВт-ных малых ГЭС. Самая большая проблема состоит в том, что намерения, провозглашенные законодательно, не осуществляются на практике. Проблемы возникают и на уровне местных администраций. Иногда небольшие местные организации оказывают сопротивление строительству отдельных крупных объектов на основе ВИЭ, не учитывая при этом более широкие выгоды возобновляемой энергетики.

Типичной является ситуация, когда население деревни или отдельного района ничего не получает от установки малой ГЭС в зоне проживания, только собственник ГЭС получит прибыль, используя местную реку. Поэтому новая инициатива помощи этим небольшим поселкам со стороны сектора малой гидроэнергетики — отмена взимания платы за электричество, произведенное малой ГЭС с жителей тех муниципалитетов, где была установлена ГЭС — заслуживает особой позитивной оценки.

И все же фирмы, работающие с малой гидроэнергетикой, могли бы работать более эффективно. Недостаток достоверной информации, распространяемой среди местного населения, слабое взаимодействие фирм с локальными природоохранными группами, безусловно, являются препятствиями на пути продвижения малой гидроэнергетики.

Гидроэнергетика России

По состоянию на 2009 год в России имеется 15 гидравлических электростанций свыше 1000 МВт (действующих, достраиваемых или находящихся в замороженном строительстве), и более сотни гидроэлектростанций меньшей мощности. Россия обладает вторым в мире по объему гидропотенциалом. 852 млрд. кВтч можно производить ежегодно за счет энергии российских рек, это составляет 12% от мирового гидропотенциала.

Самые мощные ГЭС сооружены на Волге, Каме, Ангаре, Енисее, Оби и Иртыше. Каскад гидроэлектростанций представляет собой группу ГЭС, расположенных ступенями по течению водного потока с целью полного последовательного использования его энергии. Установки в каскаде обычно связаны общностью режима, при котором водохранилища верхних ступеней регулирующе влияют на водохранилища нижних ступеней. На основе ГЭС восточных районов формируются промышленные комплексы, специализирующиеся на энергоемких производствах.

В Сибири сосредоточены наиболее эффективные по технико-экономическим показателям ресурсы. Одним из примеров этого может служить Ангаро-Енисейский каскад, в состав которого входят самые крупные гидроэлектростанции страны: Саяно-Шушенская (6, 4 млн. кВт), Красноярская (6 млн. кВт), Братская (4, 6 млн. кВт), Усть-Илимская (4, 3 млн. кВт). Строится Богучановская ГЭС (4 млн. кВт). Общая мощность каскада в настоящее время — более 20 млн. кВт. Каргиев В.М.Малая гидроэнергетика России — современное состояние // Ежеквартальный информационный бюллетень «Возобновляемая Энергия». — апрель, 2002. — с. 4-8

Гидроэнергетика занимает важное место в энергобалансе России. В настоящее время около 20% (165 млрд. кВт*час) электроэнергии страны производится на гидроэлектростанциях, при общей установленной мощности ГЭС России 44, 1 ГВт. Значительная часть неиспользованного потенциала находится в таких энергодефицитных районах, как Северный Кавказ и Дальний Восток.

Несмотря на то, что потенциал для развития гидроэнергетики России велик, в ближайшее время не предвидится интенсивного строительства ГЭС, что связано как с экономическими причинами, так и с более жесткими экологическими требованиями. Более того, возможности строительства больших ГЭС в Европейской части страны практически исчерпаны. В этой связи возрастает интерес к использованию энергии малых рек и водотоков. Как известно, гидроэнергетические проекты требуют больших капиталовложений, но, в то же время, расходы при производстве электроэнергии намного меньше. Строительство малых ГЭС требует меньших начальных инвестиций, поэтому более реально в современных экономических условиях. Большие традиционные ГЭС требуют отвода больших площадей под затопление, что приводит к серьезным экологическим последствиям и приводит к увеличению затрат на защиту окружающей среды и расходов на сглаживание социального воздействия (переселение людей, затопление традиционных мест обитания и т. п.).

Правильно спроектированные малые ГЭС (обычно менее 10 МВт) обычно легко интегрируются в местную экосистему. Малые ГЭС составляют самую большую долю среди других электрогенерирующих ВИЭ как в Европе, так и в мире. В мире установлено примерно 47 ГВт с потенциалом — техническим и экономическим — Малая гидроэнергетика России — современное состояние около 180 ГВт. В Европе установленная мощность — около 9, 5 ГВт, намечено к 2010 году нарастить эту мощность до 14 ГВт. В России в настоящее время насчитывается около 300 малых ГЭС и 50 микроГЭС общей мощностью около 1, 3 ГВт, которые производят ежегодно около 2, 2 млрд. кВтч электроэнергии. Наиболее экономически целесообразными направлениями развития малой гидроэнергетики в настоящее время являются:

* реконструкция и восстановление существовавших ранее малых ГЭС;

* строительство малых и микроГЭС при сооружаемых гидроузлах, на существующих водохранилищах неэнергетического назначения с перепадами;

* сооружение малых ГЭС на небольших реках.

К малым ГЭС относятся станции мощностью до 30 МВт с мощностью единичного агрегата до 10 МВт. К микроГЭС относятся гидроагрегаты мощностью до 100 кВт. Большинство малых ГЭС работают по так называемой «run-of-river» схеме, то есть без использования больших водохранилищ. Такие безрезервуарные малые ГЭС производят электроэнергию тогда, когда воды в реке достаточно для работы гидротурбин; когда расход воды падает ниже определенной величины, работа малой ГЭС останавливается. Это означает, что автономные схемы малых ГЭС не всегда могут обеспечить непрерывное электроснабжение, за исключением случаев, когда минимальный расход реки обеспечивает нормальную работу ГЭС. Эту проблему можно решить двумя способами. Во-первых, использовать существующие вверх по течению водные резервуары для регулирования расхода. Во-вторых, интегрировать малую ГЭС в систему централизованного электроснабжения. Это, с одной стороны, позволяет автоматически контролировать станцию и удаленно управлять ее параметрами (напряжение, частота), но с другой стороны, приводит к необходимости продавать электроэнергию электросетям по их закупочной цене, которая обычно значительно ниже отпускной цены. Несомненным преимуществом малых ГЭС является возможность полной автоматизации ее работы, что приводит к снижению затрат на обслуживание и, следовательно, снижает стоимость производимой электроэнергии.

Аварии и происшествия на ГЭС

гидравлическая электрическая станция

Аварии на ГЭС не частое явление, однако, они имеют место быть. Вот некоторые из них:

17 мая 1943 года — подрыв британскими войсками по операции Chastise плотин на реках Мёне (водохранилище Мёнезее) и Эдер (водохранилище Эдерзее), повлекшие за собой гибель 1268 человек, в том числе около 700 советских военнопленных.

9 октября 1963 года — одна из крупнейших гидротехнических аварий на плотине Вайонт в северной Италии.

10 октября 2001 года из-за землетрясения на Байкале произошла авария и возник пожар на подстанции Иркутской ГЭС. Причиной аварии стало замыкание на одном из трансформаторов подстанции. Через час пожар был ликвидирован. На энергоснабжении города и предприятий это не отразилось.

11 марта 2004 года на ГЭС_10, расположенной на реке Вуокса в городе Светогорске Выборгского района Ленинградской области, произошло короткое замыкание. Станция остановилась, шлюзы стало затоплять, возникла опасность подтопления города, в котором проживало около 15 тысяч человек. Аварийной службой шлюзы были подняты вручную, и угроза подтопления города исчезла. На снабжении города электроэнергией авария на ГЭС не отразилась, поскольку электростанция работала исключительно на экспорт электроэнергии. В ночь на 11 февраля 2005 года в провинции Белуджистан на юго-западе Пакистана из-за мощных ливней произошел прорыв 150-метровой плотины ГЭС у города Пасни. В результате было затоплено несколько деревень, более 135 человек погибли.

6 февраля 2006 года в Талакане Амурской области на Бурейской ГЭС произошла поломка самого большого на электростанции тысячетонного подъемного крана. От стрелы грузоподъемного устройства оторвался крюк. Падая, он пробил водовод станции, из которого моментально хлынула вода. Работники гидростанции перекрыли шлюз водовода, предотвратив попадание жидкости на находившийся недалеко от пробоины трансформатор.

В ночь на 19 августа 2006 года на Бурейской ГЭС (Приамурье) вышел из строя блочный трансформатор 4-го гидроагрегата. Причиной аварии стало межвитковое замыкание высоковольтной обмотки трансформатора. Во время сбоя последовательно сработали все защиты. Трансформатор вывел из работы оперативный персонал, т. е. не последовало ни пожара, ни взрыва, пострадавших нет. Однако поломка привела к длительной — более месяца — остановке гидроагрегата.

13 июня 2007 года произошел пожар на Жигулевской ГЭС в Самарской области. Загорелся мусор в одной из так называемых банок ГЭС (размером 40 на 40 метров). Возгорание привело к сильному задымлению. Пожару был присвоен второй номер сложности. С огнем боролись пожарные Тольятти и Жигулевска. Пожар был потушен через 4, 5 часа. 5 октября 2007 года на реке Чу во вьетнамской провинции Тханьхоа после резкого подъема уровня воды прорвало плотину строящейся ГЭС Кыадат. В зоне затопления оказалось около 5 тысяч домов, 35 человек погибли.

12 сентября 2007 года на Новосибирской ГЭС произошел пожар на блочном трансформаторе. Все люди были эвакуированы из здания ГЭС, никто не пострадал. Нагрузка станции, которая обеспечивает электроэнергией часть Советского и Ленинского районов Новосибирска, была снижена до нуля. Полностью потушить пожар удалось через два часа.

8 октября 2007 года из-за повреждений на линии 500 киловольт Бурейской ГЭС в Хабаровске произошли веерные отключения электроэнергии. От электроснабжения были отключены отдельные предприятия и несколько десятков жилых домов. Авария была вызвана дождевым циклоном с ветром.

27 февраля 2008 года произошел пожар на Рыбинской ГЭС в Ярославской области. Произошло возгорание на крыше основного здания гидростанции, горела кровля на площади 300 квадратных метров. Через 2, 5 часа очаг возгорания был ликвидирован. Жертв и пострадавших нет, основное оборудование гидроэлектростанции не пострадало. Происшествие не отразилось на выработке электроэнергии ГЭС. Оперативно в работу была запущена резервная линия.

17 августа 2009 года произошла авария на Саяно-Шушенской ГЭС, самой мощной электростанции России, расположенной на реке Енисей в Сибири. ЧП произошло во время ремонта одного из гидроагрегатов ГЭС, в машинный зал хлынула вода. Станция была остановлена, прорыва плотины и подтопления жилых районов не было. Из-за аварии было нарушено энергоснабжение сибирских алюминиевых заводов. В результате аварии 7 человек погибли, 8 были доставлены в больницы, часть людей покинула станцию самостоятельно.

Заключение

Несмотря на кажущееся обилие ископаемых видов топлива, имеющегося в недрах, находящихся в границах Российской Федерации, в ближайшие годы страна столкнется с серьезным дефицитом энергоресурсов на внутреннем рынке. Это понимают многие серьезные специалисты, работающие в топливно-энергетическом комплексе России.

Учитывая результаты существующих прогнозов по истощению запасов нефти, природного газа и других традиционных энергоресурсов в ближайшем будущем, а также сокращения потребления угля из-за вредных выбросов в атмосферу, а также употребления ядерного топлива, которого при условии интенсивного развития реакторов-размножителей хватит не менее чем на 1000 лет можно считать, что на данном этапе развития науки и техники тепловые, атомные и гидроэлектрические источники будут еще долгое время преобладать над остальными источниками электроэнергии. Уже началось дорожание нефти, поэтому гидравлические электростанции вытеснят другие виды электростанций.

Некоторые ученые и экологи в конце 1990-х гг. говорили о скором запрещении государствами Западной Европы атомных электростанции. Но исходя из современных анализов сырьевого рынка и потребностей общества в электрической энергии, такие утверждения выглядят неуместными.

Библиографический список

Гиршфельд В. Я., Кароль Л. А. Общий курс электростанций. Учеб. Пособие для учащихся энергетических и энергостроительных техникумов. — изд. 2-е, перераб. и доп. — М. : «энергия». — 1976. — 272 с.

Каргиев В. М. Малая гидроэнергетика России — современное состояние // Ежеквартальный информационный бюллетень «Возобновляемая Энергия». — апрель, 2002. — с. 4-8

Ларин В. Состояние и перспективы применения возобновляемых источников энергии в России // Электронный журнал энергосервисной компании «Экологические системы». — 2009. — №4. [Электронный ресурс]. URL: http://esco-ecosys.narod.ru/2009_4/art154.pdf

Малая гидроэнергетика в России // Информационно-аналитичес-кое агентство Cleandex. — 2008. [Электронный ресурс]. URL: http: //www. cleandex. ru/articles/2008/03/18/hydropower8

Чрезвычайные происшествия на ГЭС России в 2001-2009 гг. Справка // Информационное агентство «РИА Новости». — 2009. [Электронный ресурс]. URL: http://www.rian.ru/incidents/20090817/181228926.html

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Понятие, виды, принцип работы гидроэлектрических станций. Предыстория развития гидростроения в России. Физические принципы процесса преобразования энергии падающей воды в электроэнергию. Основные преимущества гидроэнергетики. Аварии и происшествия на ГЭС.

курсовая работа , добавлен 12.02.2016

Немного об истории. Гидроэнергетика в Беларуси. Основные схемы использования водной энергии. Описание работы ГЭС. Влияние гидроэнергетических объектов на окружающую среду и охрана природы.

реферат , добавлен 01.06.2007

Характеристика возобновляемых и невозобновляемых источников энергии. Изучение схемы плотины гидроэлектростанции. Особенности работы русловых и плотинных гидроэлектростанций. Гидроаккумулирующие электростанции. Крупнейшие аварии на гидроэлектростанциях.

реферат , добавлен 23.10.2014

Принцип работы и источники энергии гидроэлектростанций, факторы их эффективности. Крупнейшие и старейшие гидроэлектростанции России, их месторасположение, преимущества и недостатки использования. Крупнейшие гидротехнические аварии и происшествия.

презентация , добавлен 14.12.2012

Общая характеристика, история разработки и развития основных гидроэлектростанций, расположенных на территории Памира. Динамика производства и потребления электроэнергии, ее потребление по секторам. Структура и элементы данных сооружений, их значение.

презентация , добавлен 16.10.2014

Уровень развития гидроэнергетики в России и в мире. Комплекс гидротехнических и рыбозащитных сооружений, оборудование, принципиальные схемы гидроэлектростанций. Аварии и происшествия на ГЭС; социальные и экономические последствия, экологические проблемы.

реферат , добавлен 15.02.2012

Виды возобновляемых природных энергетических ресурсов Сахалинской области — геотермальные, ветроэнергетические и приливные. Проектирование гибридной станции для электроснабжения нефтяного месторождения. Выбор количества и мощности ветрогенераторов.

отчет по практике , добавлен 21.01.2015

Экономический потенциал гидроэнергоресурсов России. Основные виды гидроэлектростанций. Сооружения и оборудование гидроэлектростанций. Радиально-осевая турбина (турбина Френсиса). Определение преимуществ гидроэнергетики. Расчет себестоимости энергии.

реферат , добавлен 24.09.2013

Производство электрической и тепловой энергии. Гидравлические электрические станции. Использование альтернативных источников энергии. Распределение электрических нагрузок между электростанциями. Передача и потребление электрической и тепловой энергии.

учебное пособие , добавлен 19.04.2012

Принцип работы водозабора станции Хабаровск-1. Оборудование насосной станции 2-го подъёма. Расчет пусковых характеристик и режимов работы насоса. Алгоритм работы системы автоматизации водозабора. Увеличение срока службы оборудования и приборов.

Краткая характеристика работы гидроэлектростанции

ГЭС – комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. ГЭС состоит из последовательной цепи гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потока воды и создание напора, и энергетического оборудования, преобразующего энергию движущейся под напором воды в механическую энергию вращения, которая, в свою очередь, преобразуется в электрическую энергию.

Напор ГЭС создается концентрацией падения воды реки на используемом участке плотиной, либо деривацией, либо плотиной и деривацией совместно.

Основное энергетическое оборудование ГЭС размещается в здании ГЭС:

в машинном зале электростанции – гидроагрегаты, вспомогательное оборудование, устройства автоматического управления и контроля;
в центральном посту управления – пульт оператора-диспетчера или автооператор гидроэлектростанции;
повышающая трансформаторная подстанция размещается как внутри здания ГЭС, так и в отдельных зданиях или на открытых площадках;
распределительные устройства зачастую располагаются на открытой площадке;
при здании ГЭС или внутри него создаётся монтажная площадка для сборки и ремонта различного оборудования и для вспомогательных операций по обслуживанию ГЭС.

По схеме использования водных ресурсов и концентрации напоров ГЭС обычно подразделяют на русловые, приплотинные, деривационные с напорной и безнапорной деривацией, смешанные, гидроаккумулирующие и приливные. Подробнее остановимся на русловых ГЭС.

В русловых ГЭС (рис.Е.1.) напор воды создаётся плотиной, перегораживающей реку и поднимающей уровень воды в верхнем бьефе. При этом неизбежно неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ затопление долины реки. На равнинных реках наибольшая экономически допустимая площадь затопления ограничивает высоту плотины. Русловые ГЭС строят и на равнинных многоводных реках и на горных реках, в узких сжатых долинах.

В соответствии с назначением гидроузла в его состав могут входить судоходные шлюзы или судоподъёмник, рыбопропускные сооружения, водозаборные сооружения для ирригации и водоснабжения. Для русловых ГЭС характерны напоры до 30-40 м. На крупных равнинных реках основное русло перекрывается земляной плотиной, к которой примыкает бетонная водосливная плотина и сооружается здание ГЭС. Такая компоновка типична для многих отечественных ГЭС на больших равнинных реках.

Отдельные ГЭС или каскады ГЭС, как правило, работают в системе совместно с конденсационными электростанциями, теплоэлектроцентралями (ТЭЦ), атомными электростанциями (АЭС), газотурбинными установками (ГТУ), причём исходя из характера участия в покрытии графика нагрузки энергосистемы ГЭС бывают базисными, полупиковыми и пиковыми.

Важнейшая особенность гидроэнергетических ресурсов по сравнению с топливно-энергетическими ресурсами – их непрерывная возобновляемость.

Из-за большой площади зеркал водохранилищ наиболее крупных ГЭС ущерб, наносимый природе, значителен. Наиболее значимым фактором воздействия крупных гидроэлектростанций на экосистему водосброса является создание водохранилищ и затопление земель. Это вызывает изменение видового состава, численности биомассы растений, животных, формирование новых биоценозов.

Эффективным способом уменьшения затопления территорий является увеличение количества ГЭС в каскаде с уменьшением на каждой ступени напора и, следовательно, зеркала водохранилищ.

Еще одна экологическая проблема гидроэнергетики связана с оценкой качества водной среды. В водохранилищах задерживается большая часть питательных веществ, приносимых реками. В теплую погоду водоросли способны массами размножаться в поверхностных слоях обогащенного питательными веществами, или эвтрофного, водохранилища. В ходе фотосинтеза водоросли потребляют питательные вещества из водохранилища и производят большое количество кислорода. Отмершие водоросли придают воде неприятный запах и вкус, покрывают толстым слоем дно и препятствуют отдыху людей на берегах водохранилищ. Массовое размножение, ʼʼцветениеʼʼ водорослей в неглубоких заболоченных водохранилищах делает их воду непригодной ни для промышленного использования, ни для хозяйственных нужд.

В случае если вопрос о положительном или отрицательном влиянии водохранилищ на качество воды до сих пор остается спорным, то негативное влияние неочищенных стоков, бесспорно. Большие объёмы воды и высокий эффект самоочищения в водохранилищах побуждают к строительству предприятий без должной очистки стоков, что превращает водохранилища в огромные отстойники сточных вод.

Кроме загрязнения объективным показателем качества является состояние обитающих в воде живых организмов. Наиболее тесно связаны с водными массами планктонные организмы. В условиях верхнего бьефа формируется планктобиоценоз озерного типа, а в условиях нижнего – речного. Как правило, организмы сообществ озерного типа не приспособлены к жизни в реке. В речных условиях течение даже средней силы оказывает губительное влияние на озерные виды организмов. На структуру и динамику планктона влияют и сами гидротехнические сооружения, т.к. при преодолении гидроагрегатов планктон подвергается разрушению.

Рис.Е.1. Разрез здания Волжской ГЭС: 1 – водоприемник, 2 – камера турбины, 3 – гидротурбина, 4 – гидрогенератор, 5 – отсасывающая труба, 6 – распределительные устройства (электрические), 7 – трансформатор, 8 – портальные краны, 9 – кран машинного зала, 10 – донный водосброс; НПУ – нормальный подпорный уровень, м; УНБ – уровень нижнего бьефа, м

Развитие ГЭС и их промышленное использование тесно связано с проблемой передачи электроэнергии на расстояние: как правило, места͵ наиболее удобные для сооружения ГЭС, удалены от базовых потребителей электроэнергии.

И все же, рассматривая воздействие ГЭС на окружающую среду, следует отметить жизнесберегающую функцию ГЭС. Так выработка каждого млрд. кВт * ч электроэнергии на ГЭС вместо ТЭС приводит к уменьшению смертности населения на 100-226 чел/год.

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж

Краткая характеристика работы гидроэлектростанции — понятие и виды. Классификация и особенности категории «Краткая характеристика работы гидроэлектростанции» 2017, 2018.

Гидроэлектростанция — Energy Education

Гидроэлектростанция — это электростанция особого типа, которая использует энергию падающей или текущей воды для выработки электроэнергии. Они делают это, направляя воду через ряд турбин, которые преобразуют потенциальную и кинетическую энергию воды во вращательное движение турбины. Затем турбина присоединяется к генератору, и движение используется для выработки электроэнергии. Гидроэнергетика дает миру около 16% от общей выработки электроэнергии.^[1] В число крупнейших производителей входят Китай, Канада и Бразилия. ^[2] См. Мировое производство электроэнергии для получения конкретных сведений о том, сколько электроэнергии вырабатывается гидроэнергетикой в разных странах.

Схема традиционной гидроэлектростанции показана ниже.

Рисунок 1. Схема, показывающая основные компоненты традиционной гидроэлектростанции. ^[3]

Типы

Классификация	Вместимость
Большой	> 100 МВт
Средний	15 — 100 МВт
Малый	1-15 МВт
Мини	100 кВт — 1 МВт
Микро	5 — 100 кВт
Пико	~ 200 Вт — 5 кВт

Есть как традиционные, так и нетрадиционные гидроэлектростанции.Обычные гидроэлектростанции — наиболее распространенный тип — полагаются на разницу напора, создаваемую искусственными плотинами и препятствиями. Два типа систем, которые считаются традиционными, — это плотины гидроэлектростанций и приливные дамбы. Нетрадиционные методы генерации обычно основаны на гидроэлектрическом разряде или небольшом перепаде напора. Некоторыми примерами нетрадиционных гидроэнергетических объектов являются низконапорные гидроэлектростанции, русловые системы, гидроэнергетические системы в русле реки и кинетические приливы.

Каждому типу метода выработки гидроэлектроэнергии соответствует классификация выходной мощности, основанная на его мощности.Они указаны в таблице слева. ^[4]

Компоненты и работа

При проектировании гидроэлектростанции учитывается множество различных факторов, но большинство из них имеют одни и те же основные компоненты и работают одинаково. Эти компоненты и их функции описаны ниже.

Водохранилище

основная статья

Резервуар гидроэлектростанции — это скопление воды, сдерживаемой плотиной гидроэлектростанции.Эта вода имеет определенное количество потенциальной энергии, поскольку она удерживается над хвостовой частью плотины, а потенциальная энергия используется для выработки электроэнергии. Высота, на которой находится вода в резервуаре, называется гидравлическим напором и является одним из основных факторов, определяющих, сколько электроэнергии может быть произведено. Чем выше вода, тем больше у нее потенциальной энергии и, следовательно, тем больше электроэнергии может быть произведено. ^[5]

Плотина

Основная статья

Плотина гидроэлектростанции — это большое искусственное сооружение, построенное для удержания некоторого количества воды.^[5] Назначение плотины гидроэлектростанции — обеспечить место для преобразования потенциальной и кинетической энергии воды в электрическую с помощью турбины и генератора. Плотины действуют как место, где вода сдерживается и под контролем спускается к этим турбинам, обеспечивая место, где происходят преобразования энергии. ^[6] Типичные плотины создают резервуар, в котором вода хранится на заданной высоте. Эта высота и скорость, с которой вода падает из резервуара на турбины, определяют, сколько электроэнергии может быть произведено.

Подвес

основная статья

Водозаборные колодцы — это трубы или длинные каналы, по которым вода спускается из гидроузла к турбинам внутри самой электростанции. ^[7] Обычно они изготавливаются из стали, и вода под высоким давлением течет через затвор. Они являются жизненно важным компонентом гидроэлектростанции, который позволяет воде перемещаться к турбине. К концам затворов можно прикрепить решетки или фильтры, чтобы улавливать крупный мусор, например, ветки.Это гарантирует, что мусор не сможет попасть в канал и заблокировать его. ^[8] Количество воды, которое может проходить через напорный водопровод, можно регулировать с помощью шлюза, который представляет собой просто затвор, который можно поднимать и опускать для увеличения или уменьшения количества воды, через которую может проходить вода.

Турбины

Основная статья

Гидротурбины — это устройства, используемые на гидроэлектростанциях, которые передают энергию от движущейся воды к вращающемуся валу для выработки электроэнергии.Эти турбины вращаются или вращаются в ответ на попадание воды на их лопасти. Тип турбины, выбранной для любого гидроэнергетического проекта, зависит от высоты водохранилища, известного как гидравлический напор, и объема воды, который течет, известного как скорость потока. Также следует учитывать эффективность и стоимость. ^[9]

КПД

Энергия движущейся воды — это чисто механическая энергия, одна из самых качественных форм энергии. Таким образом, теоретически, поскольку это такая высококачественная энергия, ее можно преобразовать в электрическую с почти 100% -ным КПД, поскольку в ней не используется тепловая энергия (и, следовательно, второй закон термодинамики не должен приниматься во внимание) .Однако по-прежнему существуют незначительные потери, связанные с трением и неэффективностью транспортировки электроэнергии (в результате таких факторов, как сопротивление проводов). В целом это означает, что гидроэнергетика может быть преобразована в электричество с КПД выше 90%. ^[1]

Для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:

Список литературы

↑ ^1.0 ^1.1 Р. Вольфсон. Энергия, окружающая среда и климат , 2-е изд.Нью-Йорк, США: Нортон, 2012 г.
↑ Абхишек Шах. (3 сентября 2015 г.). Список крупнейших в мире гидроэлектростанций и стран — Китай, ведущий строительство гидроэлектростанций [онлайн]. Доступно: http://www.greenworldinvestor.com/2011/03/29/list-of-worlds-largest-hydroelectricity-plants-and-countries-china-leading-in-building-hydroelectric-stations/
↑ Wikimedia Commons. (3 сентября 2015 г.). Гидроэлектростанция [Онлайн]. Доступно: https: // upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/57/Hydroelectric_dam.svg/2000px-Hydroelectric_dam.svg.png
↑ IPCC. (3 сентября 2015 г.). Глава 5 — Гидроэнергетика [Онлайн]. Доступно: www.ipcc.ch/pdf/special-reports/srren/drafts/SRREN-FOD-Ch05.pdf
↑ ^5,0 ^5,1 Ботанический сад штата Миссури. (3 сентября 2015 г.). Hydroelectric Power [Онлайн]. Доступно: http://www.mbgnet.net/fresh/rivers/dams.htm
↑ BrightHub Engineering.(3 сентября 2015 г.). Как работает плотина гидроэлектростанций [Online]. Доступно: http://www.brighthubengineering.com/building-construction-design/42794-how-does-a-hydroelectric-dam-work/
↑ Дж. Бойль. Возобновляемые источники энергии: энергия для устойчивого будущего , 2-е изд. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета, 2004.
↑ WiseGeek. (3 сентября 2015 г.). Что такое Penstock? [Онлайн]. Доступно: http://www.wisegeek.com/what-is-a-penstock.htm
↑ BrightHub Engineering.(3 сентября 2015 г.). Что такое гидравлические турбины? [Онлайн]. Доступно: http://www.brighthubengineering.com/fluid-mechanics-hydraulics/26551-hydraulic-turbines-definition-and-basics/

Гидроэнергетика

1. Что Гидроэнергетика?

Гидроэнергетика (из гидро значение вода) — это энергия, возникающая в результате движения воды.

Падение и поток воды является частью непрерывного естественного цикла. Солнце притягивает влагу из океанов и рек, и влага затем конденсируется в облака в атмосфере.Влага выпадает как дождь или снег, пополнение океанов и рек. Гравитация гонит воду, перемещая его с возвышенности на низину. Сила движения вода может быть очень хорошей. Любой, кто был белой водой рафтинг знает это!

Гидроэнергетика называется возобновляемой источник энергии, потому что он пополняется за счет снега и дождя. Пока идет дождь, у нас не закончится этот источник энергии.

2. История гидроэнергетики

Гидроэнергетика использовалась для веков.Греки использовали водяные колеса, чтобы перемолоть пшеницу в муку. более 2000 лет назад. В начале 1800-х годов американские и европейские фабрики использовали водяное колесо для привода машин.

Водяное колесо — простое машина. Гидравлическое колесо собирает проточную воду в ведрах, расположенных вокруг колеса. Вес воды заставляет колесо повернуть. Водяные колеса преобразуют кинетическую энергию (энергия, относящаяся к к движению) воды в механическую энергию. Механическая энергия затем можно использовать для измельчения зерна, работы лесопильных заводов или перекачивания воды.

В конце 19 века сила падающей воды использовалась для выработки электроэнергии. Первое ГЭС была построена на Ниагарском водопаде в 1879 году. В последующие десятилетия многие другие гидроэлектростанции были построен. На пике своего развития в начале 1940-х годов гидроэнергетика обеспечивала 33 процентов электроэнергии этой страны.

Но к концу 1940-х гг. разработаны лучшие площадки для больших плотин. Недорогое ископаемое также вошли топливные (угольные, нефтяные) заводы. В то время, эти станции могут производить электроэнергию дешевле, чем гидроэлектростанции.Вскоре они начали занижать цены на меньшие гидроэлектростанции. Только после нефтяных потрясений 1970-х люди показали, что возобновление интереса к гидроэнергетике.

3. Гидроэлектростанции

Как люди открыли века назад поток воды представляет собой огромный запас кинетической энергии это можно заставить работать. Водяные колеса полезны для генерации механическая энергия для измельчения зерна или пиления древесины, но они не практично для выработки электроэнергии.Гидравлические колеса слишком громоздки и медленно.

Гидроэлектростанции (или гидроэлектростанции). растения, как их обычно называют) очень разные. Они используют режим турбинных генераторов для выработки электроэнергии так же, как и тепловой (угольные, нефтяные, атомные) электростанции делают.

Как работает гидроэлектростанция

Гидравлическая установка использует силу падающей воды, чтобы произвести электричество. Типичная гидроэлектростанция — это система из трех частей:

и электростанция где электричество производится.
плотина открываемая или закрыт для контроля потока воды.
а водохранилище (искусственное озеро), где можно хранить воду.

Чтобы сделать электричество, плотина открывается. его ворота, чтобы позволить воде из резервуара течь через большая труба, называемая затвором. Внизу напорного трубопровода Быстро движущаяся вода вращает лопасти турбины. Турбина подключен к генератору для производства электроэнергии. Электричество затем транспортируется по огромным линиям электропередачи к местным коммунальным предприятиям. Компания.

Напор и расход

Количество электроэнергии, которое возможность выработки на гидроэлектростанции определяется двумя факторами: голова и поток. Напор — это расстояние до капель воды. Это расстояние от наивысшего уровня плотины до точка, в которой он проходит через энергетическую турбину.

Расход — это количество воды, проходящей через систему. В чем больше воды проходит через систему, тем выше расход.В целом, завод с высоким напором требует меньшего расхода воды, чем завод с низким напором производить такое же количество электроэнергии.

Подробнее о плотинах

Гидро построить проще, Растение там, где есть природный водопад. Вот почему первая ГЭС была построена на Ниагарском водопаде. Плотины искусственные водопады — следующий лучший способ.

Плотины построены на реках, где местность создаст искусственное озеро или водохранилище над плотина.Сегодня в США около 80 000 плотин, но только 3% имеют гидроэлектростанции. Большинство плотины построены для борьбы с наводнениями и орошения, а не электрические выработка энергии.

Плотина служит двум целям на гидроэлектростанция. Во-первых, плотина увеличивает напор или высоту водопад. Во-вторых, он контролирует поток воды. Выпуск плотин вода, когда она нужна для производства электроэнергии. (Специальные ворота так называемые «водосливные ворота» сбрасывают излишки воды из водохранилище во время сильных дождей.)

Накопление энергии

Одно из самых больших преимуществ ГЭС — это ее способность накапливать энергию. Вода в в конце концов, резервуар — это запасенная энергия.

Воду можно хранить в резервуаре и высвобождается при необходимости для производства электроэнергии. В течение день, когда люди потребляют больше электроэнергии, вода может течь через завод по выработке электроэнергии. Затем ночью, когда люди используйте меньше электроэнергии, воду можно удерживать в резервуаре.Хранение также позволяет сэкономить воду от зимних дождей. для производства электроэнергии летом или для экономии воды в дождливые годы для выработка электроэнергии в засушливые годы.

ГАЗ Системы

Некоторые гидроэлектростанции также используют гидроаккумулирующих систем. Работает гидроаккумулирующая система. как общественный фонтан. Снова используется та же вода и снова.

На гидроаккумулирующей гидроаккумулирующей станции, г. течет, вода используется для производства электроэнергии, а затем хранится в нижний бассейн.В зависимости от того, сколько нужно электричества, вода может или не может быть откачана обратно в верхний бассейн. Перекачивание вода в верхний бассейн требует электричества, поэтому гидроэлектростанции обычно используйте гидроаккумуляторы при большом спросе на электроэнергию.

Гидравлическая насосная самая надежная. система хранения энергии, используемая американскими электроэнергетическими компаниями. Уголь а атомные электростанции не имеют систем хранения энергии. Они должны обратиться к дорогостоящим генераторам, работающим на газе и масле, когда люди требуют много электроэнергии.У них также нет возможности хранить какие-либо дополнительная энергия, которую они могут производить в нормальные периоды генерации.

4. Производство гидроэлектроэнергии

Сколько электричества мы получить от гидроэнергетики сегодня? Немного. В зависимости от того, год был влажным или засушливым, гидроэлектростанции производили от восьми до десяти процентов электроэнергии, производимой в этой стране (почти 8,5 процентов в 1994 году), намного больше, чем любой другой возобновляемый источник энергии. В Орегоне и Вашингтоне гидроэнергетика обеспечивает более 85 процентов электроэнергии каждый год.

В настоящее время насчитывается около 75 миллионов киловатт гидроэлектрических генерирующих мощностей в Соединенные Штаты. Это эквивалентно генерирующей мощности 70 крупных атомных электростанций. Самая большая гидроэлектростанция в страна расположена у плотины Гранд-Кули на реке Колумбия. в северном Вашингтоне.

США также получают немного электричества гидроэнергетики из Канады. Некоторая полезность Новой Англии компании покупают эту импортную электроэнергию.

Как выглядит будущее для гидроэнергетики? Лучшие площадки под плотины гидроэлектростанций уже есть. были развиты, поэтому создание больших гидроэлектростанций маловероятно.Но существующие электростанции могут быть расширены, чтобы обеспечить дополнительную генерацию. емкость. Кроме того, многие противопаводковые дамбы не оборудованы электричеством. производство может быть укомплектовано генерирующим оборудованием. Федеральный Комиссия по регулированию энергетики оценивает 60 тыс. Мегаватт дополнительные генерирующие мощности могут быть созданы в США. Состояния.

Хороший источник базовой нагрузки мощность

Спрос на электроэнергию нет устойчивый; он идет вверх и вниз. Люди потребляют больше электроэнергии во время день, когда они бодрствуют и используют электрические приборы, и меньше ночью, когда они спят.Люди также потребляют больше электроэнергии когда погода очень холодная или очень жаркая.

Электроэнергетические компании должны производить электроэнергию, чтобы удовлетворить эти меняющиеся потребности. Базовая нагрузка мощность — это электричество, которое коммунальные предприятия должны производить все время. По этой причине мощность базовой нагрузки должна быть дешевой и надежный. Гидроэнергетика отвечает обоим этим требованиям. Генерация, электричество из проточной воды — самый дешевый способ производства электричество в Соединенных Штатах, а подача топлива — проточная вода всегда в наличии, особенно на заводах с гидроаккумулятором системы.

Гидроэлектростанции больше энергии эффективнее, чем тепловые электростанции. Это означает, что они тратят впустую меньше энергии для производства электроэнергии. На тепловых электростанциях много энергии теряется в виде тепла.

Гидроэлектростанции также работают на 85 процентов в настоящее время примерно на 50 процентов больше, чем тепловые станции.

5. Экономика гидроэнергетики и Окружающая среда

Гидроэнергетика — самая дешевая способ выработки электроэнергии сегодня. Никакого другого источника энергии, возобновляемые или невозобновляемые, могут соответствовать этому.В 1994 году стоил меньше чем один цент за кВтч (киловатт-час) для производства электроэнергии на типовой гидроэлектростанции. Для сравнения: угольные электростанции обходятся около четырех центов за киловатт-час, а атомные станции — два цента за киловатт-час для выработки электроэнергии.

Производство электроэнергии из гидроэнергия стоит дешево, потому что после того, как плотина была построена, оборудование установлено, источник энергии — проточная вода — бесплатно.

Другая причина гидроэлектростанций производить электроэнергию дешево благодаря их прочной конструкции и простоте оборудование.Гидроустановки надежны и долговечны, а их затраты на обслуживание низкие по сравнению с угольными или атомными станциями.

Есть одна вещь, которая может увеличить затраты на гидроэнергетику в будущем. Порядок лицензирования строительство плотины стало длительным и дорогостоящим процессом. Многие экологические необходимо провести исследования воздействия. А иногда целых 13 необходимо проконсультироваться с государственными и федеральными агентствами. Это займет куда угодно от пяти до семи лет только для того, чтобы получить лицензию на строительство плотины.

Гидроэнергетика и Окружающая среда

Гидроэнергетика представляет несколько проблемы окружающей среды.Закрывание рек может разрушить или нарушить дикая природа и природные ресурсы. Рыба, например, больше не может быть может плыть против течения.

Работа гидроэлектростанции может также влияют на качество воды, взбалтывая растворенные металлы, которые возможно, давно были депонированы промышленностью. Гидроэлектростанции может увеличить заиление, изменить температуру воды и снизить уровни растворенного кислорода. В какой-то степени эти проблемы могут управляться путем сооружения рыбных трапов, выемки ила и осторожного регулирование работы завода.

С другой стороны, гидроэнергетика Подача топлива (проточная вода) чистая и ежегодно обновляется снег и осадки. В отличие от электростанций, работающих на ископаемом топливе, гидроэлектростанции не выбрасывают в воздух какие-либо загрязняющие вещества, потому что они не сжигают топливо.

Гидроэнергетика также является единственной источник энергии, который предлагает целый ряд дополнительных преимуществ. Плотины контролировать паводковые воды, а водохранилища обеспечивают озера для катания на лодках, рыбалка и плавание.

Гидроэнергетика: сила проточной воды

Гидроэнергетика производится за счет движения воды.Hydro происходит от греческого слова «вода».

Гидроэнергия используется уже тысячи лет. Древние римляне построили турбины — колеса, вращаемые потоком воды. Римские турбины использовались не для электричества, а для измельчения зерна для производства муки и хлеба.

Водяные мельницы — еще один источник гидроэнергетики. Водяные мельницы, которые были обычным явлением до промышленной революции, представляют собой большие колеса, обычно расположенные на берегах рек с умеренным течением.Водяные мельницы генерируют энергию, необходимую для таких разнообразных работ, как измельчение зерна, резка пиломатериалов или разжигание горячих огней для получения стали.

Первая гидроэлектростанция в США была построена на реке Фокс в 1882 году в Аплтоне, штат Висконсин. На этом заводе работали две бумажные фабрики и один жилой дом.

Использование гидроэлектроэнергии

Чтобы использовать энергию проточной воды, воду необходимо контролировать. Большой водохранилище создается, как правило, путем перекрытия реки плотиной для создания искусственного озера или водохранилища.Вода проходит через туннели в плотине.

Энергия воды, протекающей через туннели плотины, заставляет турбины вращаться. Турбины приводят в движение генераторы. Генераторы — это машины, производящие электричество.

Инженеры контролируют количество воды, пропускаемой через плотину. Процесс, используемый для управления этим потоком воды, называется системой впуска. Когда требуется много энергии, большинство туннелей к турбинам открыты, и через них проходят миллионы галлонов воды.Когда требуется меньше энергии, инженеры замедляют работу системы впуска, закрывая некоторые туннели.

Во время паводков к водозаборной системе помогает водосброс. Водосброс — это конструкция, которая позволяет воде стекать прямо в реку или другой водоем ниже плотины, минуя все туннели, турбины и генераторы. Водосбросы предотвращают повреждение плотины и населения. Водосбросы, похожие на длинные аппарели, большую часть времени пусты и сухие.

От водных течений к электрическим токам

Крупные реки с быстрым течением производят больше всего гидроэлектроэнергии.Река Колумбия, которая образует часть границы между штатами США Вашингтон и Орегон, является большой рекой, производящей огромное количество гидроэлектроэнергии.

Плотина Бонневиль, одна из многих плотин на реке Колумбия, имеет 20 турбин и ежегодно вырабатывает более миллиона ватт электроэнергии. Этой энергии достаточно для питания сотен тысяч домов и предприятий.

Гидроэлектростанции возле водопадов тоже могут производить огромное количество энергии. Вода, разбивающаяся о линию падения, полна энергии.Знаменитым примером этого является гидроэлектростанция на Ниагарском водопаде, которая находится на границе между США и Канадой.

Гидроэнергия, вырабатываемая Ниагарским водопадом, распределяется между американским штатом Нью-Йорк и канадской провинцией Онтарио. Инженеры Ниагарского водопада не могут отключить водопад, но они могут серьезно ограничить водозабор и контролировать количество воды, текущей над водопадом.

Самая большая гидроэлектростанция в мире — огромная плотина «Три ущелья», которая пересекает реку Янцзы в Китае.Его высота составляет 185 метров (607 футов), а толщина у основания — 115 метров (377 футов). Он имеет 26 турбин и сможет вырабатывать более миллиарда ватт энергии. Плотина «Три ущелья» работает, но инженеры все еще работают над системой. Они добавляют к проекту еще больше турбин и генераторов.

Гидроэнергетика и окружающая среда

Гидроэнергетика зависит от воды, которая является чистым возобновляемым источником энергии. Возобновляемый источник энергии — это тот, который не иссякнет.Возобновляемая энергия поступает из природных источников, таких как ветер, солнечный свет, дождь, приливы и геотермальная энергия (тепло, производимое внутри Земли). Невозобновляемые источники энергии включают уголь, нефть и природный газ.

Вода возобновима, потому что круговорот воды постоянно повторяется. Вода испаряется, образует облака, а затем проливается дождем на Землю, снова начиная цикл.

Водохранилища, созданные плотинами, могут предоставить большое безопасное место для отдыха сообществу.Лодочники и водные лыжники могут полюбоваться озером. Многие водоемы также заполнены рыбой. Территория вокруг водохранилища часто является охраняемым природным пространством, позволяющим отдыхающим и туристам наслаждаться природой.

Использование воды в качестве источника энергии, как правило, является безопасным для окружающей среды выбором. Однако это не идеально. Гидроэлектростанции нуждаются в плотине и водохранилище. Эти искусственные сооружения могут быть препятствием для рыб, пытающихся плыть против течения. На некоторых плотинах, в том числе на плотине Бонневиль, установлены рыбные лестницы, чтобы рыба могла мигрировать.Рыбные лестницы — это серия широких ступеней, построенных на берегу реки и плотины. Лестница позволяет рыбе медленно плыть вверх по течению, вместо того, чтобы быть полностью заблокированной плотиной.

Плотины затопляют берега рек, разрушая среду обитания на водно-болотных угодьях для тысяч организмов. Водные птицы, такие как журавли и утки, часто подвергаются риску, а также растения, зависящие от болотистой среды обитания на берегу реки. Работа электростанции также может повысить температуру воды в резервуаре. Растения и животные около плотины должны приспосабливаться к этим изменениям или мигрировать в другое место.

Плотина Ошонесси на реке Туолумн в американском штате Калифорния была одним из первых гидроэнергетических проектов, вызвавших широкую критику за свое воздействие на окружающую среду. Плотина, построенная в 1913 году, затопила регион под названием долина Хетч-Хетчи, часть национального парка Йосемити. (Озеро, образованное плотиной Ошонесси, называется водохранилищем Хетч-Хетчи.) Экологические коалиции выступили против плотины, сославшись на разрушение окружающей среды и создаваемых ею мест обитания.Тем не менее, электростанция обеспечивала доступной гидроэлектроэнергией быстро развивающийся городской район Сан-Франциско.

Водохранилище Хетч-Хетчи все еще остается спорным проектом. Многие считают, что плотину Ошонесси следует разрушить, а долину вернуть в естественную среду обитания. Другие утверждают, что уничтожение источника энергии в таком крупном городском районе снизит качество жизни жителей Bay Area.

Есть ограничения на количество гидроэлектрической энергии, которую может обеспечить плотина.Наиболее ограничивающим фактором является ил, который накапливается на дне водохранилища. Этот ил переносится текущей рекой, но не может добраться до его обычного пункта назначения в дельте или устье реки плотиной. Сотни метров ила накапливаются на дне резервуара, уменьшая количество воды в сооружении. Меньше воды означает менее мощную энергию, протекающую через турбины системы. Большинство плотин должны тратить значительные суммы денег, чтобы избежать скопления ила, процесса, называемого заиливанием. Некоторые электростанции могут обеспечивать электричеством только 20 или 30 лет из-за заиления.

Гидроэнергетика и люди

Ежедневно от гидроэлектроэнергии зависят миллиарды людей. Он питает дома, офисы, фабрики, больницы и школы. Гидроэнергетика обычно является одним из первых методов, используемых развивающейся страной для обеспечения доступного электричества в сельских районах.

Гидроэлектроэнергия помогает улучшить гигиену, образование и возможности трудоустройства, доступные для сообщества. Китай и Индия, например, построили десятки плотин за последнее десятилетие, поскольку их строительство быстро росло.

Соединенные Штаты зависели от гидроэнергетики, чтобы обеспечить электричеством многие сельские или бедные районы. Большая часть этого строительства велась в 1930-х годах. Плотины были важной частью «Нового курса», серии государственных программ, которые заставляли людей работать и обеспечивали электричеством миллионы американцев во время Великой депрессии. Плотина Бонневиль на реке Колумбия, плотина Шаста на реке Сакраменто и плотина Гувера на реке Колорадо — это некоторые плотины, построенные в рамках Нового курса.

Самым известным гидроэнергетическим проектом Нового курса, вероятно, является Управление долины Теннесси (TVA). TVA построила серию плотин вдоль реки Теннесси и ее притоков. Сегодня TVA является крупнейшей государственной энергетической компанией в США, обеспечивающей доступное электричество для жителей штатов Алабама, Джорджия, Кентукки, Миссисипи, Северная Каролина, Теннесси и Вирджиния.

Однако гидроэлектроэнергия часто обходится человеческими жертвами. Огромные плотины, необходимые для проектов гидроэнергетики, создают водохранилища, которые затопляют целые долины.Дома, общины и города могут быть перемещены по мере начала строительства плотины.

Египет начал строительство комплекса Асуанской плотины на реке Нил в 1960 году. Инженеры поняли, что древние храмы Абу-Симбела будут затоплены водохранилищем, называемым озером Насер. Эти памятники были встроены прямо в скалы высотой в несколько этажей. Храмы Абу-Симбела являются частью культурного наследия Египта и являются одним из основных туристических направлений. Вместо того, чтобы затопить памятники, правительство Египта переместило весь склон горы на искусственный холм поблизости.Сегодня Абу-Симбел находится над Асуанской плотиной.

Масштабный проект плотины «Три ущелья» в Китае обеспечит безопасное и доступное электричество для миллионов людей. Это позволит больницам, школам и фабрикам работать дольше и надежнее. Это также позволит людям поддерживать более здоровый образ жизни, обеспечивая их чистой водой. Строительство плотины принесло прямую пользу и рабочим. Более четверти миллиона человек нашли работу с проектом.

Однако проект вынудил переехать более миллиона человек.Был нарушен образ жизни. Многие семьи были переселены из сельских городов на берегу реки Янцзы в Чунцин, крупный городской район с населением 31 миллион человек. Остальные были полностью переселены за пределы провинции.

Как работает гидроэнергетика | Союз неравнодушных ученых

Экологические и социальные проблемы

Хотя при производстве гидроэлектроэнергии не выделяются газы, вызывающие глобальное потепление, или другие загрязнители воздуха, строительство и эксплуатация гидроэнергетических проектов может иметь экологические и социальные последствия, которые во многом зависят от того, где находится проект и как он осуществляется.

Плотины, которые затопили районы с живой растительностью, могут выделять метан, мощный газ глобального потепления, когда этот органический материал разлагается. Например, плотина Тукуруи в Бразилии создала водохранилище в тропическом лесу перед вырубкой деревьев. Когда растения и деревья начали гнить, они снизили содержание кислорода в воде, убив растения и рыбу в воде, и выпустили большое количество метана.

Гидроэнергетические проекты могут уменьшить сток в реках вниз по течению, если потоки вверх по течению задерживаются за водохранилищем и / или отводятся в каналы, которые отводят воду от реки к генерирующей установке.Уменьшение стока реки может изменить температуру воды и ухудшить среду обитания растений и животных. Меньшее количество воды в реке также может снизить уровень кислорода, что ухудшит качество воды.

Вода обычно накапливается за плотиной и выпускается через турбины, когда требуется электроэнергия. Это создает искусственные модели течения в реке вниз по течению, которые могут сильно отличаться от моделей течения, которые естественным образом наблюдаются в реке. Например, реки, питаемые в основном за счет таяния снегов, могут испытывать гораздо больший сток зимой и весной, чем летом и осенью.Гидроэнергетика может отличаться от этих естественных схем потока, что имеет последствия для прибрежных и водных видов ниже по течению. Если уровень воды ниже по течению от гидроэнергетического проекта будет сильно колебаться из-за операций по выработке электроэнергии, рыба может оказаться на мели на внезапно мелководье. Если операции приводят к более статичному графику стока в течение года, чем это обычно бывает в реке, движение наносов по участку реки может быть нарушено, что приведет к сокращению среды обитания для водных видов.Меньшее количество сезонных потоков также может привести к сгущению прибрежного коридора до менее динамичного русла, поскольку молодые саженцы, которые обычно сезонно прореживаются из-за высоких потоков, способны созреть.

Плотины также могут блокировать миграцию рыбы, которая плывет вверх по течению, чтобы достичь нерестилищ. На Тихоокеанском северо-западе и в Калифорнии большие плотины заблокировали миграцию кижуча, чавычи и нерки из океана в их нерестилища вверх по течению. Количество лосося, отправляющегося вверх по течению, сократилось на 90 процентов после строительства четырех плотин в нижнем течении реки Снейк.Предпринимаются некоторые шаги по перемещению рыбы вокруг плотин, например, размещение рыбы на баржах или строительство рыбных лестниц, но успехи были ограничены. Проход рыбы вниз по течению также может быть проблемой, поскольку молодь может быть съедена турбинами плотины, когда она направляется к океану.

Затопление земель для создания водохранилищ также может уничтожить районы, где люди живут или выращивают урожай. Плотина Балбина в Бразилии, например, затопила 2360 квадратных километров, площадь размером с Делавэр [8].Плотность населения обычно выше вдоль рек, что приводит к массовому перемещению городских центров. Плотина «Три ущелья» в Китае привела к перемещению почти 1,2 миллиона человек [9].

Разрушенные водохранилищами среды обитания диких животных могут быть особенно ценными. В Южной Америке 80 процентов гидроэнергетического потенциала сосредоточено в тропических лесах, одной из самых богатых и разнообразных экосистем на Земле. Плотина Росана в Бразилии разрушила одно из немногих сохранившихся мест обитания тамарина черного льва, редкого и красивого вида длинношерстных обезьян.

В Соединенных Штатах большинство нефедеральных гидроэлектростанций должны получить лицензию на эксплуатацию от Федеральной комиссии по регулированию энергетики (FERC). Эти лицензии, которые регулируют работу станции в течение 30–50 лет, играют большую роль в определении того, как деятельность гидроэнергетического объекта влияет на местные экологические, культурные и рекреационные ресурсы. Таким образом, процесс повторного лицензирования — это важная возможность для переоценки и, при необходимости, корректировки деятельности проекта, чтобы лучше согласовать его с текущими потребностями и ценностями окружающей среды и общества.Процессы повторного лицензирования гидроэнергетики по всей стране привели к увеличению потоков для поддержки водных и прибрежных сред обитания, лучшему доступу и услугам для поддержки общественного отдыха на реках и защите объектов культурного наследия [10].

Что такое гидроэнергетика — Iberdrola

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

По эксплуатации гидроэлектростанции классифицируются как:

Эти растения приспосабливаются к скорости течения реки в любое время, не изменяя его. Эти типы установок поэтому имеют небольшую вместимость и работают непрерывно и изменчиво в течение года. Вырабатываемая ими энергия не может быть увеличена для покрытия спроса на электроэнергию.

Эти объекты способны накапливать воду и контролировать работу установки для удовлетворения меняющегося спроса на энергию. Вода хранится в резервуаре перед установкой. В зависимости от емкости водохранилища, пондирование может быть сезонным, годовым и даже сверхгодовым.

Помимо выработки электроэнергии, эти объекты могут также накапливать электроэнергию, перекачивая воду в водохранилище, расположенное выше по течению.

ПРЕИМУЩЕСТВА ГИДРОЭНЕРГИИ

Гидроэлектростанции обладают рядом преимуществ и положительных сторон:

Повторное использование:
Этот ресурс поступает из дождевой воды и, что еще лучше, воду, использованную в процессе, можно повторно использовать.

Продолжительность:
Гидрооборудование имеет длительный срок эксплуатации.

Устойчивое развитие:
Гидроэнергетика помогает сократить выбросы парниковых газов.

Гибкость:
Гидроэнергетические ресурсы позволяют покрывать пиковых нагрузок за счет гибкого использования воды в водохранилищах.

Контроль:
Водохранилища особенно полезны для , контролирующего сток реки для предотвращения опасного наводнения.

Затраты:
Хотя строительство гидроэлектростанции обязательно влечет за собой крупные инвестиции для строительства водохранилищ, плотин, трубопроводов и т. Д., эксплуатационные расходы низкие.

Резервный:
Эти гибкие установки являются важным дополнением и резервом для других технологий прерывистой возобновляемой генерации , таких как фотоэлектрическая солнечная и ветровая энергия.

Iberdrola инвестирует в гидроэлектрические технологии с самого начала в рамках своего обязательства по 100% возобновляемой электроэнергии поколение с нулевыми выбросами загрязняющих веществ, снижением зависимости от энергии из внешних источников и способностью удовлетворять спрос в режиме реального времени , служащий важным ресурсом для повышения безопасности и гарантии электроснабжения.

Группа планирует к 2025 году установить 14 ГВт гидроэнергетических мощностей, включая традиционные гидроэлектростанции и гидроаккумуляторы.

Гидроэлектростанция Байшу-Игуасу

Тамега пр.

ГАЭС

Как работает гидроэлектростанция? Краткая история и основы механики

Современная гидроэлектростанция — это удивительное нововведение, основанное на тысячелетней человеческой изобретательности. В этой статье, первой из серии из трех частей, исследуется история этой технологии и основные принципы работы гидроэлектростанции.

Люди давно используют энергию воды для работы механизмов. По сей день гидроэнергетика остается важным источником электроэнергии во всем мире. Для обеспечения безопасности и эффективности современные гидроэлектростанции полагаются на набор измерительных приборов для контроля уровня, расхода, давления и температуры на протяжении всех процессов.

На протяжении тысячелетий вода была основным источником энергии для работы систем измельчения зерна, орошения полей и обработки древесины.В конце 1800-х годов люди начали использовать гидроэнергетику для производства электроэнергии. Первая коммерческая гидроэлектростанция в США была построена на Ниагарском водопаде в 1879 году. Постоянные усовершенствования сделали гидроэлектростанции более безопасными и эффективными, чем когда-либо.

Плотина «Три ущелья» на реке Янцзы в центрально-восточном Китае — крупнейшая в мире электростанция.

Сегодня гидроэнергетика является крупным и надежным источником электроэнергии. Более того, он чистый и возобновляемый. Поскольку они не зависят от погодных условий (за исключением засухи), гидроэлектростанции могут обеспечить более надежное обслуживание, чем солнечные или ветряные электростанции.Кроме того, возможность управлять потоком позволяет каждому предприятию адаптировать свою производительность в соответствии с требованиями рынка. Неудивительно, что 9 из 10 крупнейших энергетических предприятий мира работают на энергии воды. (Касивадзаки-Карива в Японии, шестая по величине, является атомной электростанцией.)

Как работает гидроэлектростанция

Схема плотины гидроэлектростанции

По сути, современная гидроэлектростанция состоит из резервуара, плотина, водозаборники, турбины и генераторы.Резервуар хранит «топливо» и позволяет операторам контролировать, сколько воды подается в турбины. Он также служит в качестве декантера: большая часть грязи и мусора в воде оседает на его дне, вдали от зоны забора.

Вода из водохранилища подается на турбины через водозабор (затворы плотины) и напорный водовод . Система фильтрации на входе дополнительно очищает воду, чтобы гарантировать, что она относительно свободна от взвешенных твердых частиц, которые могут повредить лопасти турбины. Гидравлические системы — регулятор, тормоза, органы управления заслонками и т. Д. — работают вместе, открывая и закрывая отверстия, которые позволяют воде течь вниз по потоку от резервуара.

Гидравлическое колесо прошлого превратилось в современную турбину . Три основных типа, различающиеся в основном формой и конфигурацией лопастей, — это турбина Фрэнсиса, турбина Каплана и турбина Пелтона, названные в честь своих изобретателей. Независимо от конструкции турбина преобразует кинетическую энергию движущейся или падающей воды в механическую.Турбина соединена валом с ротором генератора , который преобразует механическую энергию в электричество. Для максимальной эффективности турбины изготавливаются индивидуально для каждой гидроэлектростанции.

В то время как концепции гидроэнергетики просты и понятны, операции совсем не похожи. Каждая современная гидроэлектростанция опирается на множество сложных систем, которые отслеживают, контролируют и улучшают условия для обеспечения надлежащей работы. Подшипники и системы смазки сводят к минимуму трение и износ движущихся частей.Фильтры задерживают частицы, которые могут истирать лопатки турбины. Мощные гидравлические системы открывают и закрывают ворота напорного водовода. Системы охлаждения поддерживают контроль температуры, чтобы предотвратить перегрев и возгорание трансформаторов, кабелей, распределительных устройств и других электрических и механических механизмов.

Не пропустите следующую статью: Как контролировать и поддерживать гидроэлектростанцию для обеспечения оптимальной эффективности.

Почему мы не ищем больше гидроэнергетики?

Гидроэнергетика уже является одним из основных источников энергии во всем мире — это крупнейший источник возобновляемой электроэнергии и один из самых быстрорастущих, но мест для строительства гидроэлектростанций ограничено, а большие плотины вызывают ряд социальных и экологических проблем.

В то время как ветер и солнце часто доминируют в разговорах о низкоуглеродной электроэнергии, гидроэнергетика дает гораздо больше электроэнергии во всем мире, чем любой другой низкоуглеродный источник энергии — почти в восемь раз больше, чем солнечная энергия, и в 1,5 раза больше, чем ядерная. И это один из самых быстрорастущих источников возобновляемой энергии: по данным Международного энергетического агентства, в период с 2008 по 2018 год гидроэнергетика выросла больше, чем любой другой источник возобновляемой электроэнергии, кроме энергии ветра.¹

«Если вы посмотрите на некоторые из наиболее драматических предложений по пути к системе электричества с нулевым выбросом углерода, все они должны включать в себя значительную застройку гидроэнергетики», — говорит Джон Парсонс, экономист по энергетике из Центра исследований энергетической и экологической политики Массачусетского технологического института. .

Однако большие плотины гидроэлектростанций не могут быть построены где-либо. Гидроэлектростанции нуждаются в постоянном водоснабжении и большом количестве земли. В некоторых странах таких ресурсов предостаточно; другие нет.

Плохо спланированная гидроэнергетика также может вызвать больше проблем для климата, чем предотвратить. Гидроустановкам нужны большие резервуары, чтобы обеспечивать постоянный поток воды. Когда эти водохранилища построены, растения и другие органические вещества затопляются. Этот материал со временем разлагается, выделяя парниковые газы, такие как углекислый газ и метан. По словам Парсонса, исследований по измерению этих выбросов не проводилось, но проведенные исследования обнаружили огромные различия от резервуара к резервуару.

«Люди правы, думая о гидроэнергетике как о низкоуглеродном ресурсе, но вариабельность очень высока, и есть некоторые водохранилища, выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла которых выше на единицу произведенной электроэнергии, чем на ископаемом заводе», — говорит он. . «Вы не хотите просто пропагандировать гидроэнергетику повсюду».

Многие богатые страны, включая США, уже построили большую часть подходящих гидроресурсов. Страны, добавляющие большое количество гидроэлектростанций, — это, в основном, страны с развивающейся экономикой в Восточной Азии и Южной Америке.В таких местах, как Китай и Бразилия, запланированы крупные гидроэнергетические проекты, которые будут запущены в ближайшие несколько лет, но вместо того, чтобы заменить ресурсы ископаемого топлива, эти плотины будут использоваться для расширения доступа к электроэнергии в районы, где ее нет. Эти огромные проекты производят большое количество электроэнергии и стоят миллиарды долларов.

«Гидроресурсы часто требуют очень долгосрочного инвестиционного горизонта», — говорит Парсонс. «Когда вы инвестируете в строительство гидроузла, это обычно является частью очень большой стратегии экономического развития на пару десятилетий.«

Гидроэнергетика также может вызывать экологические и социальные проблемы. Водохранилища кардинально меняют ландшафт и реки, на которых они построены. Плотины и водохранилища могут уменьшить речной сток, повысить температуру воды, ухудшить качество воды и вызвать накопление наносов. Это отрицательно сказывается на рыбах, птицах и других диких животных.

Это воздействие на окружающую среду часто распространяется и на людей. По оценке Всемирного банка в 2000 году, от 40 до 80 миллионов человек были вынуждены покинуть свои дома из-за плотин и водохранилищ.² По оценкам другого исследования 2010 года, 472 миллиона человек ниже по течению от крупных плотин страдают от снижения продовольственной безопасности, регулярных наводнений или воздействия на их средства к существованию. ³

Таким образом, хотя гидроэнергетика является хорошим источником низкоуглеродной электроэнергии, даже странам с большим количеством неиспользованной воды необходимо сопоставить преимущества гидроэнергетики с экологическими и социальными издержками проектов плотин. Есть еще место для роста гидроэнергетики, но большинство стран не будут строить столько гидроэлектроэнергии, сколько они теоретически могли бы — и это может быть к лучшему.