Плюсы и минусы гэс кратко
Обновлено: 01.07.2024
Гидроэнергетика – это процесс получения электричества, источником для которого служит энергия водных масс. Хотя водная энергетика и является экологически чистой, у нее все же есть некоторые проблемы. Стоит разобраться в том, что такое ГЭС, и в чем состоят преимущества и недостатки современных гидроэлектростанций.
Условия для строительства ГЭС
Место для строительства выбирают очень тщательно, ведь неправильное расположение станции может не только снизить ее эффективность, но и привести к затоплению близлежащих районов, в том числе и населенных.
Чтобы построить эффективно работающую гидроэлектростанцию, соблюдаются следующие требования:
Сильная река, текущая под углом и обеспечивающая круглогодичный доступ воды
В результате работы гидростанции вода постоянно испаряется в большом количестве, поэтому необходим сильный водный поток, нивелирующий испарение. Идеально, если река проходит под большим углом, а течение непрерывное и сильное.
Приближенность мест добычи сырья и строительных материалов
ГЭС чаще всего строится рядом с горными реками, поэтому может быть сложно доставлять материалы к месту стройки. Поэтому место для строительства выбирают с учетом близко расположенных карьеров для добычи высококачественного песка, камня и других стройматериалов.
Устойчивость почвы
Станцию строят только там, где скалистые структуры и почва достаточно устойчивы, чтобы выдержать огромную нагрузку от силы потока в плотине, веса воды и самого сооружения. Горные породы должны выдерживать землетрясения и не пропускать воду, чтобы не ослабить плотину.
Особенности получения гидроэнергии
- Основная особенность гидроэнергетики – это то, что энергия рек перерабатывается в электричество.
- Гидроэнергетический способ получения электричества – один из самых выгодных и дешевых.
- Гидроэнергетика экологически чистая, так как речной сток – это возобновляемый источник энергии, а вредных отходов в процессе не выделяется.
- ГЭС часто строятся в горах и территориально отдалены от потребителей.
- Плотины перекрывают пути нереста рыб, однако в самих водохранилищах рыба может беспрепятственно размножаться, что увеличивает рыбное поголовье и положительно сказывается на рыбном хозяйстве.
- Защитные сооружения для водохранилищ ограничивают площадь затопляемых территорий.
- Строительство ГЭС подразумевает использование мощных систем подготовки воды и очистительных систем.
Классификация гидроэлектростанций
Гидроэлектростанции классифицируются по нескольким признакам:
По принципу действия
Это самый распространенный тип ГЭС. Для их работы создается плотина, перекрывающая русло реки для создания напора. Плотинные гидроэлектростанции строятся как у равнинных рек, так и в местах сужения русел горных рек.
Приплотинные
Такие ГЭС строят при сильном водном напоре. Реку при этом полностью перегораживают с помощью плотины, а станцию располагают снизу за плотиной. Вода поступает к турбинам по напорным тоннелям.
Деривационные
Деривационные гидроэлектростанции строятся на руслах рек с большим уклоном по принципу отведения воды. Большой уклон не позволяет накапливать воду в нужных количествах, поэтому воду забирают из русла и искусственным путем подводят к самой станции по водоотводу с малым уклоном. В результате к гидростанции вода поступает с большой высоты. Именно разницей в уровнях жидкости обусловлен сильный напор станции.
Гидроаккумулирующие (ГАЭС)
В ГАЭС строятся два бассейна: нижний и верхний, сама станция располагается около нижнего бассейна. Во время возникновения избыточных электрических мощностей в системе электроснабжения агрегаты выполняют роль насосов, качая воду из нижнего бассейна наверх.
При необходимости воду пускают по трубам вниз, запуская турбины. Преимуществом ГАЭС является то, что они собирают электричество и используют его во время пиковых нагрузок.
По вырабатываемой мощности
По мощности АЭС делятся на:
По напору воды
Энергия воды преобразуется в электричество при помощи вращения лопастей. Так как турбины разного типа рассчитаны на разные нагрузки, то от напора воды зависят характеристики и материал используемых турбин.
Деление ГЭС по максимальному напору воды:
- низконапорные (3-25 м);
- средненапорные (25-60 м);
- высоконапорные (больше 60 м).
Плюсы и минусы гидроэлектростанций
Плюсы и минусы ГЭС и созданных водохранилищ занесены в таблицу.
| Практически полная возобновляемость источника энергии | Выбросы в атмосферу водяного пара, являющегося вторым (после CO2) парниковым газом по влиянию на глобальное потепление |
| Отсутствие токсических выбросов в атмосферу | Заболачивание земель |
| Долгая эксплуатация (более 100 лет) | Изменение фауны, миграция животных в затопленных районах |
| Усиленное размножение рыб в водохранилищах | Перекрывание рек для нереста рыб |
| Дешевизна получаемой энергии | Переформирование русел рек |
| Улучшение условий для орошения и судоходства | Влияние на климат (становится более умеренным) |
Устройство и конструкция ГЭС
Центром гидростанции является машинный зал, где располагаются все агрегаты: турбины и генераторы электричества. Также вокруг станции строят гидротехнические сооружения, входящие в гидроузел:
- дамба (плотина);
- уравнительный резервуар;
- трансформаторные станции;
- очистительные сооружения.
Принцип работы и получения энергии
Разобраться, как работают современные гидроэлектростанции, несложно. После перекрытия русла реки плотиной вода скапливается в искусственном водохранилище и попадает оттуда в уравнительный резервуар, где уровень жидкости постоянен. Оттуда поток идет к турбинам по трубоотводу и заставляет лопасти вращаться. От вращения турбин выделяется энергия, передаваемая гидрогенератору, вырабатывающему ток. В итоге энергия воды превращается в электроэнергию.
Существующие крупные ГЭС
В мире на данный момент более 60 стран покрывают половину от всего потребляемого электричества именно энергией, получаемой с помощью гидростанций.
В России
Гидроэнергетические ресурсы в России обширны, так как страна насчитывает огромное количество рек. Всего в России на данный момент работает 189 гидроэлектрических станций, вырабатывающих 20% от общего количества электроэнергии.
- Саяно-Шушенская ГЭС имени Непорожного (Хакасия)
Строилась ГЭС с 1963 по 2000 год на р. Енисей. Первый запуск был осуществлен в 1978 г. Полностью станция заработала в 86 г., но после этого по сооружению пошли трещины, и оно начало разрушаться. Именно на этой ГЭС, одной из самых крупных в РФ, в 2009 г. произошла единственная авария, унесшая жизни 75 человек. Из-за разрушения одного из агрегатов машинный зал был затоплен. Ремонт длился до 2011 г., целиком станция заработала в 2014. Мощность станции – 6400 МВт.
- Красноярская ГЭС (Красноярский край)
Красноярская станция (6000 МВт) также строилась на р. Енисей с 56 по 72 гг. и впервые ввела агрегаты в 1967 г. Это самая рентабельная тепловая станция на территории России и вторая по рентабельности ГЭС.
Эта станция с мощностью 4500 МВт была построена в 1954 г. на р. Ангара, агрегаты вводились с 61 по 66 гг. Станция является крупнейшей в Сибири и первой по рентабельности в РФ.
В мире
Это призер по величине среди всех ГЭС на Земле мощностью в 22.5 тысячи МВт. Вырабатывает 10% от всей электроэнергии в Китае. Год запуска агрегатов – 2003. Полную мощность станция набрала в 2012 г. Дамба построена на р. Янцзы.
Мощность этой станции составляет 14 000 МВт. Год начала строительства – 84. Всего на станции работает 18 агрегатов. ГЭС поставляет электричество примерно пятой части Парагвая.
Способы применения гидроэнергии
На сегодняшний день практически 20% всей электроэнергии вырабатывают из возобновляемых ресурсов. И примерно 85% от этих 20% – гидроэнергия. Гидроэнергетика стремительно развивается во всех странах мира. Всего с помощью водных ресурсов вырабатывается шестая часть всей электроэнергии на Земле.
Влияние ГЭС на экологию
Гидростанции негативно сказываются на экологии, потому что вырабатывают водяные пары и увеличивают испарение воды из-за расширения площади ее поверхности. Это провоцирует изменения в микроклимате, сказывающиеся на экосистеме.
Также происходит существенное нагревание и понижение качества воды. Из-за перегрева в воде уменьшается уровень кислорода, что провоцирует зарастание дна водорослями.
Также водоемы загрязняются разлагающимися органическими отходами (листьями, ветвями деревьев и т.д.) из-за отсутствия водообмена. Все это приводит к ухудшению условий жизни и повышению заболеваемости рыб и других водных обитателей.
Проблемы данной области энергетики
Обладая массой плюсов, гидроэнергетика все же несет за собой и ряд минусов. Основной из них – отчуждение больших площадей под искусственные водоемы с разрушением экосистемы.
Второй недостаток – это периодические затопления из-за увеличения уровня воды и заболачивание местности. Также подмывание и изменение береговых линий, ухудшение качества воды.
Перспективы и потенциал гидроэнергетики
Развитие гидроэнергетики набирает обороты во всем мире. Однако гидроэра в развитых странах давно настала, а почти весь потенциал гидроресурсов исчерпан.
В странах Западной Европы используется 70% гидроресурсов, в Японии – около 90%. Наиболее развитые страны либо строят ГАЭС и мелкие ГЭС, либо вкладываются в модернизацию уже работающих станций. Исключением является Канада, так как в ней гидроресурс практически не освоен.
Активнее всего сферу гидроэнергетики развивает Китай, где располагается практически 50% всех малых гидростанций в мире.
Россия также старается развить водную энергетику. На данный момент 10% от получаемого электричества производят с помощью гидроресурсов. Однако гидропотенциал России огромен и не освоен.
Традиционно источником дешевой электрической энергии являются гидроэлектростанции (ГЭС). В них энергетический потенциал огромных масс воды преобразуется в электроэнергию.
Что такое ГЭС и как они работают
Чаще всего для них на реках сооружаются плотины, благодаря которым образуются огромные хранилища водного ресурса. При этом река, на которой предполагается строить электростанцию, должна быть полноводной, чтобы наверняка круглогодично обеспечивать водой турбины электрогенераторов. Кроме того, она должна иметь максимально большой уклон. Идеальным вариантом для строительства ГЭС являются образуемые руслами рек каньоны.
Создаваемая для размещения станции плотина и другие гидротехнические сооружения обеспечивают нужный напор водяного потока, вращающего лопасти гидротурбин и роторы электрогенераторов. Помимо использования напора воды для производства электроэнергии может использоваться естественный ток водяного потока, называемый деривацией. Иногда одновременно используется оба варианта энергии воды.
Необходимое электростанции оборудование для выработки электроэнергии монтируется непосредственно в помещении гидроэлектростанции. Там в отдельных залах устанавливаются агрегаты, которые напрямую преобразуют силу водяного потока в механическую энергию турбин, а затем в электроэнергию.
Кроме того ГЭС должна быть оснащена другим различным оборудованием, с помощью которого организуется контроль работы станции, управление нею. Нормальная работа станции невозможна без устройств, которые распределяют и трансформируют электроэнергию, множества других систем.
Какими они бывают
В соответствии с генерируемой мощностью ГЭС принято делить на категории. Это связано с расходом воды и силой ее напора, а также эффективностью установленных на станции генераторов и водяных турбин. Станции, дающие 25 и более МВт, считаются мощными. К среднемощностным относят те, которые производят менее 25 МВт. Производительность станций, относящихся к маломощным, не превышает 5 МВт.
ГЭС бывают высоконапорными, когда вода поступает с высоты свыше 60 м, среднего напора высотой от 25 м и низконапорными, где высота воды может быть от трех до 25 метров. Их турбины располагаются в железобетонных или стальных камерах. У них могут быть разные конструкции и технические параметры, связанные с показателями рабочего напора воды.
На станциях высокого напора эксплуатируются радиально-осевые и ковшовые турбины. Их устанавливают в специальных спиралевидных камерах из металла. Радиально-осевые и поворотнолопастные турбины применяют преимущественно на станциях, где средние показатели напора. Низконапорные ГЭС в основном оборудуются турбинами с поворачивающимися лопастями.
В зависимости от схемы использования водных ресурсов ГЭС подразделяются на:
- Русловые.
- Приплотинные.
- Деривационные.
- Гидроаккумулирующие.
В первом варианте плотиной река перегораживается полностью. Уровень воды в ней поднимается на проектную высоту. С нее вода сбрасывается прямо к гидротурбинам. Такая станция удобна там, где русло реки сужается, и на реках, протекающих через горы.
В приплотинной схеме также присутствует плотина, однако производственный корпус ГЭС располагается в нижней ее части. Здесь давление воды сильнее, чем в русловом варианте. Это требует сооружения специальных напорных тоннелей для ее подвода к турбинам.
В станциях деривационного типа вода протекает непосредственно через здание ГЭС, где установлены турбины.
Позволяют аккумулировать гидроэнергию для использования ее в периоды пиковых нагрузок гидроаккумулирующие ГЭС. В ненапряженном режиме, например, ночью ее гидротурбины функционируют как насосы, перекачивая воду в верхнее водохранилище. Когда появляются пиковые нагрузки, вода из него направляется в трубопровод, подающий ее на лопасти турбин.
Достоинства гидроэлектростанций
Строительство и эксплуатация гидроэлектростанций сопровождается дискуссиями относительно их плюсов и минусов.
Положительным фактором подобного производства электроэнергии является возобновление используемых природных ресурсов. В результате стоимость полученной таким образом электрической энергии существенно ниже, чем на прочих видах электростанций, Например, на ГЭС России она вдвое меньше, чем на тепловых.
Гидростанции гибки в управлении. С помощью их турбин можно регулировать мощность станции от минимальной до предельной. При этом отличие от тепловых и некоторых других станций они способны быстро набирать рабочую мощность с минимальных показателей.
Функционирование ГЭС не сопровождается вредными загрязнениями воздуха. К положительным факторам можно и отнести влияние их водохранилищ на формирование более умеренных климатических показателей в соответствующем регионе.
Строительство плотин и образование улучшают судоходство, влияют на увеличение рыбных запасов в них, способствуют рыбоводству.
Их минусы
Критики ГЭС обоснованно указывают на проблемы, в первую очередь экологические, которые вызываются их появлением. Прежде всего, это затопление больших массивов сельскохозяйственных угодий, в том числе плодородных земель. Оставшаяся пойменная почва теряет влагу. Исчезают многие виды растительности. В результате в моря и океаны меньше попадает ценных биогенных веществ.
Ограниченные или останавливаемые пропуски воды на плотинах вынуждают видоизменяться уникальным экологических системам в руслах и поймах рек. В результате реки мелеют и загрязняются, сокращается численность рыб, исчезают их некоторые виды. Плотины порой препятствуют нересту проходных рыб, заставляя местные рыбхозяйства приспосабливаться к новым условиям. Некоторые беспозвоночные и другие водные животные исчезают с одновременным появлением обилия мошек. Многие перелетные птицы лишаются привычных мест гнездования.
При проектировании станций и их строительстве приоритет отдается только местностям, располагающим большими водными запасами. Они зачастую находятся намного дальше от потребителей, чем ТЭС. При этом другие факторы не всегда учитываются. Представляют потенциальную опасность ГЭС на горных реках, которые порой сооружаются в районах с высокой сейсмической опасностью.
Указывается на значительно большие капитальные затраты по сравнению с сооружением тепловых станций. При сооружении плотин нужны огромные затраты на строительство шлюзов для перевода судов на нужный уровень воды.
Гидроэлектростанции — одни из самых дешевых источников производства электроэнергии. Они обеспечивают светом не только города и села, но и фабрики, заводы и концерны, которым ежедневно требуются большие объемы энергии. Потенциал их развития ежегодно растет. Так многие страны, не имеющие в своих недрах полезных ископаемых или отказавшиеся от атомной промышленности, покрывают до 100% энергобаланса благодаря гидроэнергетике.
Что такое ГЭС?
Гидроэлектростанциями называются электростанции, которые используют водные ресурсы и их движение в качестве источника для производства электричества. Чаще всего такие станции строятся на реках с бурным течением, которое может обеспечить работу турбин.
Для малых станций объемом до 30 МВт хватает запасов небольшой реки, но в для крупных ГЭС мира одной реки не достаточно. Для того чтобы обеспечить постоянное и бесперебойное производство электроэнергии необходимо создать условия, в которых поток воды будет стабилен круглый год. Для этого на станциях возводятся искусственные водохранилища.
Гидроэлектростанции обладают множеством полезных для развития экономики качеств, но, как и у многих видов промышленности, у них тоже бывают свои положительные и отрицательные стороны.
Плюсы ГЭС
Одним из самых главных положительных качеств этого вида станций является — возобновляемость ресурсов. Две трети нашей планеты занимает вода. Она находится в постоянной циркуляции, что обеспечивает ее возобновляемость для всей поверхности земного шара. Это позволяет ГЭС вырабатывать до 71% всей глобальной возобновляемой электроэнергии. Так около тысячи трехсот миллионов кубометров воды со всей земли, распределены следующим образом:
В отличие от АЭС или ТЭС, для этого типа не нужна доставка или закуп ресурсов для производства электроэнергии. Что также делает работу здесь намного безопаснее, без риска для здоровья сотрудников. Вода, в отличие от атомных ресурсов, не радиоактивна и не обладает ядерным потенциалом, поэтому здесь не возникнет проблем с утилизацией отходов. При правильной эксплуатации гидроэлектростанции не несут никакого загрязнения водоемам.
Гидростанции не производят вредных выбросов в атмосферу. Так как для их работы не нужны ни уголь, ни уран. Согласно исследованиям Европейской ассоциации электроэнергетики Eurelectric, производство электроэнергии на гидроэлектростанциях сокращает выброс углерода в атмосферу.
Фото: Шахтная электростанция на реке Лойзах. Источник: aussiedlerbote.de
Так эксперты Мюнхенского Технического Университета подтвердили безопасность данного вида производства построив станцию под рекой. Работа генераторов на их станции обеспечивается за счет специальных шахт, построенных под водой. Поступает вода со дна реки, а выходит из-под плотины, что создает благоприятные условия для биосферы реки. Такая схема исключает попадание рыб и щебня в механизмы или турбины. Таким образом они могут легко мигрировать, а полезные для них частички деревьев не только создают условия для нереста, но и помогают при наводнениях.
Часто водохранилища используются как зоны отдыха давая возможность для развития туристического бизнеса. В их водах возможна организация работы судов и яхт, ловли рыбы, а также водных видов спорта. Рестораны, отели, парки и санатории — все это может приносить дополнительный доход региону.
На 2020 год около 20% электроэнергии в России вырабатываются на ГЭС. Это 48,51 ГВт электроэнергии. В то время как производство энергии на ТЭС упало на 18%. Исследователи отмечают, что к 2030 году доля выработки энергии на ГЭС будет составлять до 60%.
В то время как уже сегодня в Уругвае до 98% процентов энергии вырабатывают возобновляемые источники, 56% из которых занимают ГЭС. Избытки экспортируются в соседние страны. При этом стране также решился вопрос с перебоями и засухой.
Строительство возобновляемых источников энергии позитивно влияет на развитие экономики региона не только за счет производства электроэнергии, но и, в частности, благодаря созданию новых рабочих мест. Так, например, в ближайшие десять лет данный сектор экономики обеспечит работой до 900 000 человек.
Строительство таких станций помогает экономить ресурсы и упрощает процесс обеспечения электричеством отдаленных уголков страны. Эксплуатация таких станций на 2021 год заключается не только в использовании водных ресурсов. Благодаря развитию технологий мощность станций можно увеличивать за счет гибридных инноваций. Например, плавающих панелей, которые работают на солнечной энергии. Они особенно хороши для плотин, которые также занимаются орошением сельских угодий. Ведь они помогают снизить количество перебоев и сокращают расходы.
Такие панели уже функционируют на Нижне-Бурейской ГЭС в России. Каждая из семидесяти двух ячеек вырабатывает мощность до 370 Вт.
Как упоминалось ранее — это самый дешевый вид производства электроэнергии. Согласно данным на 2021 год, себестоимость электричества от ГЭС насчитывает 0,054 и 0,11 рублей за КВт*ч. В то время как ТЭС обычно обходятся в 0,18 и 0,45 рублей за КВт*ч.
Объемы производства ГЭС позволяют обеспечить электроэнергией крупные заводы и фабрики. В России пока не существует столь же безопасной альтернативы, которая могла бы сравниться с данным видом производства. При этом они легки в управлении и хорошо справляются с нагрузками. Запуск турбин занимает всего несколько минут. Они также могут работать в нескольких режимах, что невозможно для других видов производства в данном секторе. Эта возможность помогает легко управлять и настраивать агрегаты под нужды станции и собственноручно регулировать выработку энергии.
Вода водохранилищ также помогает орошать близлежащие сельские хозяйства. А стены плотины часто спасают людей и фермерские угодья от паводков и затоплений, тем самым контролируя уровень воды в реках. Многие безопасные ГЭС способствуют развитию рыболовства.
Недостатки
Несмотря на экономическую выгоду при эксплуатации ГЭС, затраты на ее строительство часто бывают намного выше. В сравнении с ТЭС, которые обходятся в сумму от 600-700 долларов на 1 кВт, на установку аналогичной мощности на ГЭС уходит от 1000 долларов и выше.
К тому же строительство дамбы это очень сложный процесс, так как ей придется в одиночку выдержать огромный напор. Поэтому зачастую на ее строительство уходит не один год.
Это также зачастую зависит от природных условий, в которых возводится конструкция, особенностей почвы, земной коры, сейсмичности, качества воды.
Стоит отметить, что самую большую опасность несут в себе именно крупные гидростанции. Но такие плотины не только опасны огромными объемами воды. Для их использования часто приходится затапливать большое количество плодородных земель. Так как чаще всего плотины возводятся в горной местности, ущельях, каньонах, они несут угрозу местной флоре и фауне. В таких далеких от цивилизации землях зачастую обитает множество диких животных, птиц, рыб и насекомых, миграция или вымирание которых может нанести непоправимый вред местной и глобальной экосистеме.
В некоторых случаях при постройке плотин, неизбежно переселение людей. Так, например, строительство плотины в Калифорнии вынудило десять тысяч человек покинуть свои дома. И это также может стать экономической угрозой для данного региона, так как многие жители живущие у речных массивов зарабатывают на жизнь рыболовством. По данным BBC, потери могут составлять в сумме до 2 миллиардов долларов.
При нарушениях в эксплуатации ГЭС могут произойти серьезные изменения в направлении русел рек или полное их высыхание. Если в турбины попадает рыба или древесина, это также может привести к вымиранию водных организмов. Ведь древесина играет немаловажную роль для биологической среды водных экосистем, как уже отмечалось ранее.
По данным некоторых исследователей испарения воды в большом количестве могут оказывать воздействие на изменение климата и стать причиной глобального потепления и таяния ледников.
Еще одной частой проблемой для данной отрасли считается заиление стоков. Ил может собираться в трубах водостока и ухудшить их пропускную способность. В обычные дни такая проблема никак не скажется на работе станции, однако при выпадении больших объемов осадков это может привести к серьезным проблемам. Так, например, в 1975 году это стало одной из причин разрушения дамбы Баньцяо в Китае. Тогда в водостоки забилось большое количество ила, а тайфун с рекордным количеством осадков принес с собой тысячи кубометров воды. Дамба просто не справилась с нагрузкой и рухнула.
Заиление это также следствие снижения способности рек к самоочищению за счет частого простоя. Это может вызвать рост появления ядовитых водорослей и последующее загрязнение воды, от состояния которой напрямую зависит жизнь ее обитателей. При ухудшении ее качества велика вероятность гибели рыб от различных заболеваний.
И хотя ГЭС практически не выделяют вредных выбросов в атмосферу, для тропических стран существует ряд исключений. Из-за особенностей климата, такие ГЭС могут стать причиной образования парниковых газов. Причиной этому стало анаэробное разложение растительности с затопленных земель и неправильная подготовка заготовительных работ. Здесь выбросы метана превышают показатели угольных станций, хотя в северных регионах обычно такие выбросы составляют от 2% до 8%.
Решение проблем ГЭС
Основные проблемы станций часто можно успешно решить на этапе строительства. Несмотря на это каждый год на станциях происходит около трех тысяч аварий.
От безопасности ГЭС зависит не только чистота окружающей среды, но и срок ее эксплуатации. Так, например мы знаем каковы были последствия на саяно-шушенской ГЭС. Полный выход из строя всех турбин, разрушение машинного зала и семьдесят пять погибших. Разлив моторного масла в реке принес непоправимый вред экологии и уничтожил до 400 тонн форели.
Большая часть происшествий на ГЭС связана с ошибками на проектно-техническими решениями. Для этого экспертами нашей компании были разработаны меры по предотвращению подобных происшествий в будущем. Они созданы с учетом опыта прошлых лет и современных технологий.
Во-первых, необходимо проведение тщательных исследований при проектировании станции. Они помогут устранить сразу несколько основных проблем, таких как:
- наводнения;
- миграция рыб;
- скопление ила;
- землетрясения;
- выбросы парниковых газов;
- смещения дамбы.
Строительство таких станций должно производиться с учетом всех климатических составляющих, в том числе и среднее количество ежегодных осадков. А также с введением в приоритет заботу о рыбных хозяйствах, судоходстве, чистоте воды для питьевого потребления и орошения.
При проектировании также должна быть учтена охрана природных условий и биоразнообразия. Так, необходима тщательная подготовка затапливаемых земель, особенно в лесистых местностях. Если не уделить данному процессу достаточного внимания, уже через двадцать лет после начала эксплуатации станции начнутся серьезные проблемы с всплыванием торфяных масс.
Немаловажна и техническая часть оборудования станции. Все агрегаты должны проходить ежегодное обслуживание и ремонтные работы. Недопустимо использование устаревшего оборудования, так как их поломка может привести к серьезным последствиям. Необходимо внедрение селективных водозаборов, с целью уменьшения влияния на микроклимат. Такая система помогает регулировать температурный режим воды.
При правильной эксплуатации ГЭС могут прослужить от ста лет и больше. Ежегодно ГЭС экономят до 55 миллионов топлива. Поэтому развитие станций малых размеров все чаще становится перспективной в силу их меньшего вреда экологии и равномерному распределению водных ресурсов.
На 2021 год 9% глобальных запасов гидроэнергии приходятся на долю России. Это 900 миллиардов КВт*ч, из которых используется только 20%. Однако по словам экспертов ГЭС станут решающим шагом по декарбонизации экономики мира. Большой потенциал для развития данной сферы, по их словам, находится в географическом расположении страны — на территории РФ находятся 2,8 миллиона рек.
Уже сегодня 95% глобального резерва регулировочной мощности приходятся на долю ГЭС.
Почему мы?
Компания Changsha Lichuan Hydroelectric Power Control Equipment Co., LTD и ASUMB — лидер на рынке оснащения и проектирования гидроэлектростанций. Мы помогаем предпринимателям по всему миру с 2009 года со строительством ГЭС любых размеров: от малых до самых крупных.
Наши специалисты, совместно с исследователями создают уникальные технологии, которые обеспечивают стабильную работу станций на протяжении многих лет.
У нас Вы можете не только купить оборудование для ГЭС, но и заказать услуги по:
- проектированию;
- финансированию;
- строительству;
- кредитованию ГЭС.
Мы работаем только по самым продвинутым и безопасным стандартам. Наши эксперты помогут Вам не только на этапах реализации проекта, но и после завершения работ. Наше оборудование не имеет аналогов ни по техническим стандартам, ни по качеству и долговечности.
На нашем сайте Вы легко можете заказать все необходимое оборудование. Для Вас всегда доступна горячая линия, где Вы сможете задать все интересующие Вас вопросы.
15-апр, 17:48 1 351 0
Мини Гэс малые гидроэлектростанции
Поводом для развития малых гидроэлектростанций стало их экологическое преимущество и легкость в эксплуатации.
- работа не сопровождается вредными выбросами в атмосферу.
- быстрый (относительно ТЭЦ/ТЭС) выход на режим выдачи рабочей мощности после включения станции.
Недостатки ГЭС:
- затопление пахотных земель
- строительство ведется там, где есть большие запасы энергии воды
- на горных реках опасны из-за высокой сейсмичности районов
С энергетической точки зрения имеют ряд преимуществ по сравнению со всеми типами ТЭС и АЭС.
Во-первых, они вообще не нуждаются в топливе, благодаря чему их энергия в 5—6 раз дешевле энергии ТЭС и 8—10 раз дешевле энергии АЭС. КПД гидроэлектростанций очень высок, 80—90%.
Во-вторых, ГЭС обладают исключительно высокими маневренными свойствами: работающий гидроагрегат может увеличить мощность практически мгновенно, а запуск остановленного гидроагрегата занимает всего 1—2 мин. Неравномерность графика нагрузки практически не влияет на экономичность работы ГЭС. Эти качества делают ГЭС незаменимыми для работы в пиковой части графика, при этом выравниваются нагрузки на ТЭС и снижается их расход топлива.
Бесопорные энергетические преимущества ГЭС не дают тем не менее основания противопоставлять их электростанциям других типов.
В ряде стран и экономических районов гидроэнергоресурсы либо недостаточны, либо отдалены от центров потребления энергии.
Выработка энергии на ГЭС резко колеблется в зависимости от водности года.
Начальные затраты на строительство ГЭС чаще всего выше, чем на ТЭС, а сроки строительства длиннее. Не всегда оправданы затраты, связанные с затоплениями при создании водохранилища. В то же время эксплуатация ГЭС значительно дешевле тепловых и атомных электростанций. Отсутствуют затраты на топливо, экологические платежи за выбросы, меньше расходы на ремонт, небольшая численность персонала.
Эти обстоятельства и определили место ГЭС в мировой энергетике. Доля участия ГЭС в энергетическом хозяйстве ряда стран различная, что связано с различной структурой топливно-энергетического баланса и различными традициями в развитии энергетики. Гидроэлектростанции обеспечивают порядка 20% российской и мировой выработки электроэнергии. Во многих странах доля гидроэнергетики существенно выше. Например, в наиболее близкой к России по природным условиям Канаде ГЭС производят 58% электроэнергии, в Бразилии - 86%, в Норвегии, известной жесткостью экологического законодательства, - 99%.
Гидроэнергетика является компонентом и другой важнейшей отрасли народного хозяйства — водного хозяйства.
Вода, особенно пресная, которая составляет всего 2,5% мировых запасав воды,— незаменимое природное богатство, одна из основ жизни на Земле. Доступные запасы пресной воды находятся в основном в реках, среднегодовой сток которых во всем мире составляет около 39000 км3.
Если в прошлые столетия в большинстве районов планеты вода казалась бесплатным и неисчерпаемым природным даром, то в XX веке стремительный рост промышленности и городского населения при-
вел к тому, что вода стала рассматриваться как недешевое и в ряде случаев дефицитное сырье.
Использование водных ресурсов неразрывно связано с мероприятиями по их охране, прежде всего для обеспечения необходимого качества воды. При осуществления гидротехнического строительства, вносящего значительные изменения в природные условия, должны тщательно учитываться все факторы его воздействия на окружающую среду.
ГЭС и окружающая среда.
Гидроэнергетические объекты оказывают существенное влияние на окружающую природную среду. Это влияние является локальным.
При рассмотрении влияния гидроэнергетических объектов на окружающую среду необходимо различать период строительства гидроэнергетических объектов и период их эксплуатации.
Первый период сравнительно кратковременный – несколько лет. В это время в районе строительства нарушается естественный ландшафт. Вода, используемая для разнообразных строительных работ, возвращается в реку с механическими примесями – частицами песка, глины и т. п. Возможно загрязнение воды коммунально-бытовыми стоками строительного посёлка. Подъём уровня воды в верхнем бьефе начинается обычно в период строительства. В результате производного при этом наполнении водохранилища изменяются расходы и уровни воды в нижнем бьефе.
В период эксплуатации происходит разносторонне влияние гидроэнергетических объектов на окружающую среду. Наиболее существенное влияние на природу оказывают водохранилища:
1. Затопление в верхнем бьефе. Создание водохранилищ ведёт за собой затопление территории. Всего в настоящее время в мире затоплено более 350 тыс. км². В зону затопления могут попасть сельскохозяйственные угодья, месторождения полезных ископаемых, промышленные и гражданские сооружения, памятники старины, дороги, лесные массивы, места постоянного обитания животных и растений и т. д. Перед затоплением земель не всегда проводится лесоочистка, поэтому оставшийся лес медленно разлагается, образуя фенолы, тем самым, загрязняя водохранилище. Наиболее заселены и освоены прирусловые участки реки и районы в устьях притоков. На склонах гор мало сельскохозяйственных угодий, обычно там отсутствуют промышленные объекты. Поэтому создание водохранилищ в горных условиях приносит значительно меньший ущерб, чем на равнинах.
2. Подтопление. Подтопление прилежащих к водохранилищу земель происходит вследствие подъёма уровня грунтовых вод. В зоне избыточного увлажнения подтопление влечёт за собой негативные последствия – переувлажнение корней растений и их отмирание. С изменением водно-воздушного режима почвы может произойти заболачивание и оглиение почв, что ухудшает качество почвы и снижает её продуктивность. В засушливых районах подтопление улучшает условия произрастания растений при соответствующих глубинах почвенных вод. В неблагоприятных условиях может происходить засоление почвы.
3. Переработка берегов. Вследствие подъёма и снижения уровня воды в водохранилище при регулировании стока и волновых явлений проходит переработка берегов водохранилища, Она заключается в размыве и обрушении крутых склонов, срезке мысов и кос. Размеры переработки берегов зависят от их геологического строения, режима уровней воды и глубины водохранилища, конфигурации берегов, господствующих ветров и т. п. Относительная стабилизация берегов происходит через 5-20 лет после наполнения водохранилища.
4. Качество воды. Вследствие снижения скорости течения и уменьшения перемещения воды по глубине существенно изменяются физико-химические характеристики воды по отношению к бытовым условиям реки до создания водохранилища. На качество в годы в водохранилище влияет заселённость зоны затопления, видовой и возрастной состав леса, подлеска и лесной подстилки, наличие притоков, режим и глубина сработки водохранилища и т.п. Качество воды ухудшают сточные воды промышленных, горнорудных и животноводческих комплексов, коммунально-бытовые сточные воды и вынос удобрений с сельскохозяйственных угодий. Для южных районов неприятным следствием перенасыщения воды в водохранилищах органическими и биогенными веществами (в основном ионами азота и фосфора) является бурное развитие в тёплой воде водорослей. При создании водохранилищ необходимо тщательно изучить совместное влияние всех факторов с учётом перспектив строительства каскадов ГЭС и принимать меры для поддержания качества воды. Качество воды – характеристика состава и свойств воды, определяющая пригодность её для конкретных видов водопользования. Должна производиться тщательная очистка сточных вод, поступающих в водохранилище. Использовать прилегающие земли в сельском хозяйстве надо, применяя передовые методы агротехники, ограничивающие вынос удобрений в водохранилище.
5. Влияние водохранилищ на микроклимат. Водохранилища повышают влажность воздуха, изменяют ветровой режим прибрежной зоны, а также температурный и ледяной режим водотока. Это приводит к изменению природных условий, а также жизни и хозяйственной деятельности населения, обитания животных, рыб. Степень влияния крупных водохранилищ на микроклимат различна для отдельных регионов страны. Интегральное влияние, оказываемое акваторией на развитие растительности, благоприятно в условиях степной и лесостепной зоны и неблагоприятно в лесной.
В первые годы после заполнения водохранилища в нем появляется много
разложившейся растительности, а "новый" грунт может резко снизить уровень кислорода в воде. Гниение органических веществ может привести к выделению огромного количества парниковых газов - метана и двуокиси углерода.
Водохранилища часто "созревают" десятилетиями или дольше, а в тропиках этот процесс длится столетиями - пока разложится большая часть всей органики.
Очистка затопляемой зоны от растительности смягчила бы проблему, но поскольку она трудна и дорога, очистку проводят лишь частично.
Самый известный пример масштабного затопления леса - плотина Брокопондо в Суринаме (Ю. Америка), затопившая 1500 кв. км тропического леса - 1% территории страны. Разложение органического вещества в этом мелководном бассейне лишило его воду кислорода и вызвало мощное выделение сероводорода, зловонного газа, способствующего коррозии. Работники дамбы еще 2 года спустя после заполнения водохранилища в 1964 году носили маски. А стоимость ущерба, нанесенного турбин закисленной водой, составила более 7 процентов общей стоимости проекта.
6. Влияние водохранилищ на фауну. Многие животные из зоны затопления вынуждены мигрировать на территорию с более с высокими отметками. При этом видовой состав и численность животных значительно уменьшается.
Также на окружающую среду влияют гидротехнические сооружения. Возведение плотин гидроузлов приводит к подъёму уровней воды в верхнем бьефе и образованию водохранилищ. Плотины, перегораживающие реки затрудняют проход рыб к местам естественных нерестилищ в верховьях рек. Но плотины, здания ГЭС шлюзы каналы и т. п., удачно вписанные в рельеф местности и хорошо архитектурно оформленные, создают вместе с акваторией верхнего бьефа монументальные и живописные ансамбли.
Гидротехническое строительство на реках приводит к коренному изменению гидробиологического режима, что может привести к нарушению нормальных условий жизни тех пород рыбы, которые существовали в естественных условиях. Особенно неблагоприятные условия создаются для жизни проходных пород рыб, которые в естественных условиях ежегодно направляются для нереста из морей в верховья рек, чему препятствуют плотины гидроузлов.
Нарушает естественный процесс нереста изменившийся режим расходов и уровней воды в реке: при уменьшенных расходах в половодье перестают затапливаться в нижнем бьефе природные нерестилища. Большой вред рыбе, особенно в период нереста, наносят колебания уровней при суточном регулировании. Неблагоприятны также изменения температурного режима, неизбежные при создании водохранилищ. Одновременно создаются благоприятные условия для жизни пород рыб, приспособленных к озерным условиям.
Мероприятия, проводимые в водохозяйственном комплексе для увеличения продуктивности рыбного хозяйства, делятся на две группы: компенсация ущерба, наносимого рыбному стаду, сформировавшемуся в естественных условиях, и разведение новых пород рыб.
Гидроузлы на реках, в которых обитают проходные рыбы, снабжаются рыбоходами, позволяющими рыбе преодолевать створы плотин. Применяются плавучие рыбонакопители — контейнеры для доставки рыбы из нижнего бьефа в верхний, перед плотинами сооружаются искусственные нерестилища. Режим расходов приспосабливают к нуждам рыбного хозяйства.
7. Для ГЭС характерно изменение гидрологического режима рек – происходит изменение и перераспределение стока, изменение уровневого режима, изменение режимов течений, волнового, термического и ледового. Скорости течения воды могут уменьшаться в десятки раз, а в отдельных зонах водохранилища могут возникать полностью застойные участки. Специфичны изменения термического режима водных масс водохранилища, который отличается как от речного, так и от озёрного. Изменение ледового режима выражается в сдвиге сроков ледостава, увеличении толщины ледяного покрова водохранилища на 15-20%, в то время как у водосливов образуются полыньи. Изменяется тепловой режим в нижнем бьефе: осенью поступает более тёплая вода, нагретая в водохранилище за лето, а весной – холоднее на 2-4ºC в результате охлаждения в зимние месяцы. Эти отклонения от естественных условий распространяются на сотни километров от плотины электростанции.
В результате аккумулирования части стока в водохранилищах ниже по течению снижается интенсивность половодий и количество затопляемых земель. У этого процесса есть и плюсы, и минусы. С одной стороны, прекращение затоплений позволяет шире вовлекать пойменные земли в оборот, в частности в пашню, и предотвращает катастрофические наводнения. С другой - в пойменных биоценозах происходят значительные изменения. Наиболее серьезно такая проблема стоит для пойменных земель, расположенных в засушливых зонах: прекращение разливов приводит к смене богатого пойменного биоценоза на биоценоз сухой степи или полупустыни. Такие процессы наблюдаются на Нижней Волге. Для пойм рек, находящихся в лесной зоне и севернее, в зонах природного избыточного увлажнения, где расположено большинство строящихся и проектируемых ГЭС с крупными водохранилищами, эта проблема не столь актуальна.
Читайте также: