XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Получение энергии

 

Гидроэнергетика основана на преобразовании кинетической энергии водных масс в электрическую энергию, которая также используемую человеком в своих целях. К объектам данного вида относятся гидроэлектростанции различной мощности, устанавливаемых на реках и иных водных объектах. В таких установках, под воздействием естественного течения воды, или путем создания плотины, вода воздействует на лопасти турбины вырабатывающей электрический ток. Гидротурбина, является основой гидроэлектростанций.

Еще один способ получения электрической энергии путем преобразования энергии воды – это использование энергии приливов, посредством строительства приливных станций. Работа таких установок основана на использовании кинетической энергии морской воды в период приливов и отливов, происходящих в морях и океанах под воздействием объектов солнечной системы.

Типы гидроэлектростанций

Деривационные. Размещаются на горных реках, где перепад высот позволяет использовать энергию падающего потока, но сильное течение исключает строительство плотины. Потоки воды направляют в специальные отводы, наклон которых сооружают так, чтобы обеспечить необходимый напор.

Плотинные. Основной тип ГЭС, предусматривающий строительство плотины, перегораживающей русло реки и создающей водохранилище. Плотина часто также имеет функцию борьбы с наводнениями. Благодаря водному резервуару, с помощью которого можно регулировать поток воды, электростанция способна реагировать на изменение потребления энергии (снижать и увеличивать выработку) и адаптироваться к сезонным колебаниям количества проточной воды.

Смешанного типа. Применяются в тех случаях, когда для успешной работы деривационных ГЭС необходимо и возможно построить плотину для создания резерва воды с целью регулирования потока.

Аккумуляторные (ГАЭС). У них есть два резервуара для воды: верхний и нижний. В период низкого энергопотребления электростанция перекачивает воду из нижнего в верхний, таким образом накапливая потенциальную энергию (это насосная работа ГАЭС). В свою очередь, генератор начинает работать, когда энергопотребление возрастает. Вода поступает из верхнего резервуара, приводя в движение турбину, посредством которой вырабатывается электричество.

Приливные (ПЭС). Используют колебания уровня воды, часто в устьях рек, где приливные явления вызывают двунаправленный поток. На прибрежном участке возводят плотину. Для эффективной работы необходимо, чтобы перепад воды был не менее 5 м. Мощность таких электростанций невелика, это связано с низкой энергией проточной воды. Большинство ПЭС используют пропеллерные турбины. Некоторые из них имеют внушительные размеры. Во Франции турбины, расположенные в нижней части Ла-Манша, имеют диаметр 21 м и мощность около 2,2 МВт.

Гидроэнергетика России

Этот вид альтернативной энергетики наиболее распространен на территории России. В настоящее время доля вырабатываемой электрической энергии ГЭС, установленными на реках, в разных регионах страны, превышает 20,0 % от общей генерации всей энергосистемы РФ. На конец 2019 года общая установленная мощность электростанций ЕЭС России составила 246 342,45 МВт. Выработка электроэнергии электростанциями ЕЭС России в 2019 году составила 1 080,6 млрд кВт∙ч. Энергию приливов также используют в нашей стране, для производства электрической энергии.

Развитие гидроэнергетики в России с 2014 по 2019 год.

На конец 2019 года в России действовало ровно 100 крупных гидроэлектростанций мощностью свыше 10 МВт. С 2014 по 2019 год было введено в эксплуатацию 92 новых или модернизированных гидроагрегата. В модернизацию входила замена либо турбины, либо гидрогенератора, либо рабочего колеса.

Всего на 100 гидроэлектростанциях действует 499 гидроагрегатов. Доля новых и модернизированных гидроагрегатов, введённых в эксплуатацию с 2014 по 2019 год составила более 18% от общего числа гидроагрегатов. Общая мощность 92 гидроагрегатов, введённых с 2014 по 2019 год, превышает 12 ГВт, что составляет почти 24% от общей мощности гидроэлектростанций.

Также в 2014 году завершился рекордный для российской гидроэнергетики «долгострой». 22 декабря 2014 года был введён в эксплуатацию последний гидроагрегат «Богучанской» ГЭС, строительство которой началось в далёком 1974 году и длилось 40 лет.

Ещё одним рекордсменом стала построенная в 2017 году «Нижне-Бурейская» ГЭС — самая мощная из гидроэлектростанций, строительство которых было начато в современной России.

Преимущества гидроэнергетики:

Чистота электроэнергии. Она вырабатывается при абсолютном отсутствии вредных выбросов.

Возможность строительства мощных электростанций при соответствующих природных условиях.

Гибкость производства. Система плотин позволяет регулировать интенсивность потока воды и конечную выработку электроэнергии. Электростанции легко адаптируются к уровню энергопотребления.

Высокая безопасность. Так как ГЭС не используют ископаемое или ядерное топливо, внутри этих станций нет риска взрыва с тяжелыми последствиями.

Водохранилища, сооружаемые для гидростанций, можно использовать в качестве зон отдыха, порой вокруг них складывается поистине захватывающий пейзаж.

Вода в искусственных водохранилищах, как правило, чистая, так как примеси осаждаются на дне. Эту воду можно использовать для питья, мытья, купания и ирригации.

Недостатки гидроэнергетики:

Высокий уровень инвестиций в строительство.

Неблагоприятное воздействие на окружающую природу. Возведение гидроэлектростанций плотинного типа нарушает естественную экосистему, так как затапливаются огромные участки суши. Строительство вблизи ГЭС линий электропередачи, новых дорог, прокладка кабелей также оказывает влияние на ландшафт.

Необходимость иметь адекватные природные условия: значительный перепад воды в реках, выраженные приливные явления. Большинство мест, пригодных для строительства мощных гидроэлектростанций, уже использованы.

В отдельных районах имеется риск засухи. Длительное отсутствие осадков не очень предсказуемо, иногда может привести к полному прекращению выработки электроэнергии и способно вызвать проблемы в энергосистеме.

Большие водохранилища затопляют значительные участки земли, которые могли бы использоваться с другими целями. Целые города становились жертвами водохранилищ, что вызывало массовые переселения, недовольство и экономические трудности.

Разрушение или авария плотины большой ГЭС практически неминуемо вызывает катастрофическое наводнение ниже по течению реки.

Плотина снижает уровень растворенного в воде кислорода, поскольку нормальное течение реки практически останавливается. Это может привести к гибели рыбы в искусственном водохранилище и поставить под угрозу растительную жизнь в самом водохранилище и вокруг него.

Список используемых источников

https://sdelanounas.ru/blogs/130657/

https://alter220.ru/news/alternativnye-istochniki-energii.html

http://www.enersy.ru/energiya/preimuschestva-i-nedostatki-gidroelektrostantsiy.html

https://nat-geo.ru/science/gidroenergetika-6-faktov-o-kotorykh-vy-ne-znali/

Код для цитирования: Скопировать