Гидроэнергия является гибким источником электроэнергии, так как ГЭС может очень быстро адаптироваться к изменяющимся требованиям энергии, увеличивая или уменьшая производство электроэнергии. Гидротурбина имеет время запуска порядка нескольких минут. От 60 до 90 секунд требуется, чтобы принести устройство от холодного пуска до полной нагрузки; это гораздо меньше, чем для газовых турбин или паровых установок. Производство электроэнергии может также быть быстро уменьшено, когда есть избыточная мощность.
Электростанция Ffestiniog может развивать мощность 360 МВт в течении 60 секунд
Низкие затраты на электроэнергию
Основным преимуществом гидроэлектроэнергии является отсутствие стоимости топлива. Стоимость эксплуатации гидроэлектростанции почти невосприимчива к увеличению стоимости ископаемого топлива, таких как нефть, природный газ или уголь, и никакой импорт не требуется. Средняя стоимость электроэнергии от гидроэлектростанции больше, чем 10 мегаватт составляет от 3 до 5 центов США за киловатт-час.
Преимущества строительства малых ГЭС
Гидроэлектростанции имеют долгий срок эксплуатации, некоторые ГЭС все еще дают электроэнергию после 50-100 лет работы.
Затраты на оперативное обслуживание небольшие, требуется немного людей для контроля работы ГЭС.
Плотина может использоваться сразу в нескольких целях: накапливать воду для ГЭС, защищать территории от наводнений, создавать водоем.
Пригодность для промышленного применения
В то время как многие гидроэлектростанции поставляют энергию в сети общего потребления электроэнергии, некоторые создаются для обслуживания конкретных промышленных предприятий. Например, в Новой Зеландии электростанция была построена для снабжения электроэнергией алюминиевого завода в Тиваи Пойнт .
Снижение выбросов CO2
Гидроэлектростанции не сжигают ископаемые виды топлива и непосредственно не производят углекислый газ. Хотя некоторый углекислый газ образуется в процессе производства и строительства проекта. Согласно исследованию Пауля Шеррера из Университета Штутгарта, гидроэнергетика производит меньше всего углекислого газа, среди прочих источников энергии. На втором месте был ветер, третьей стала ядерная энергия, энергия солнца оказалась на 4 месте.
Другие виды использования водохранилища
Водохранилища ГЭС часто предоставляют возможности для занятий водными видами спорта, и сами становятся туристическими достопримечательностями. В некоторых странах, аквакультура в водоемах является распространенным явлением. Вода из водоемов может идти на полив сельскохозяйственных культур, в ней можно разводить рыбу. Кроме того плотины помогают предотвратить наводнение.
НЕДОСТАТКИ ГЭС:
Повреждение экосистемы и потеря земли
Большие резервуары, необходимые для работы гидроэлектростанций приводят к затоплению обширных земель выше по течению от плотины, уничтожая долины лесов и болота. Потеря земли часто усугубляется уничтожением среды обитания окружающих территорий, занятое водохранилищем.
Какие бывают электростанции? Обзор #энерголикбез
ГЭС могут привести к уничтожению экосистем, так как вода, проходя через турбины очищается от естественных наносов. Особенно опасны ГЭС на крупных реках, которые ведут к серьезным изменениям среды обитания.
На фото изображен водоем, возникший в результате строительства плотины
Заиление
Когда течет вода, более тяжелые частицы сплывают вниз по течению.
Это оказывает негативное влияние на плотины и впоследствии их электростанций, особенно на реках или в водосборных бассейнах с высокой степенью заиления. Ил может заполнить резервуар и уменьшить его способность контролировать наводнения, вызывая дополнительное горизонтальное давление на плотину. Уменьшение русла реки может привести к снижению вырабатываемой электроэнергии. К тому же даже жаркое лето или малое количество осадков может привести к уменьшению реки.
Выбросы метана (из водохранилищ)
Наибольшее воздействие оказывают ГЭС в тропических регионах, водоемы электростанций в тропических регионах производят значительные объемы метана . Это связано с наличием растительного материала в затопленных районах, распадающихся в анаэробной среде, и образующих метан и парниковый газ. Если верить докладу Всемирной комиссии по плотинам, в случаях, когда водохранилище большое по сравнению с генерирующей мощностью (менее 100 ватт на квадратный метр площади поверхности) и не была произведена очистка лесов в области водоема. То выбросы парниковых газов в резервуаре могут быть выше, чем у обычной ТЭС.
Переселение
Другим недостатком гидроэлектростанций является необходимость переселения людей, живущих на территории будущих водохранилищ. В 2000 году Всемирная комиссия по плотинам посчитала, что постройка плотин привела к переселению от 40 до 80 миллионов человек во всем мире.
Источник: energymuseum.ru
О достоинствах и недостатках гидроэлектростанций
Кондранова, А. М. О достоинствах и недостатках гидроэлектростанций / А. М. Кондранова, М. В. Куимова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 9 (89). — С. 465-467. — URL: https://moluch.ru/archive/89/18498/ (дата обращения: 08.10.2022).
Современное существование и удовлетворение потребностей человека невозможно без потребления энергии. Энергетика определяет прогресс общественного производства, развитие отраслей промышленности. В то же время энергетика является одним из источников неблагоприятного воздействия на окружающую среду и человека, так как оказывает влияние на атмосферу, гидросферу, литосферу.
Одним из источников энергии является гидроэлектростанция. Сила воды действует непрерывным и мощным потоком на турбины гидроэлектростанций. Вода считается обновляемым природой и неисчерпаемым энергоресурсом.
Гидроэнергия имеет ряд преимуществ по сравнению с углем или ядерным топливом:
— отсутствие необходимости добывать, обрабатывать, транспортировать топливо для работы гидроэлектростанции;
— отсутствие вредных отходов и выбросов в атмосферу;
— надежность и простота в эксплуатации;
Более того, создание водохранилищ при сооружении ГЭС обеспечивает надежное и непрерывное водоснабжение промышленных центров [2]. Воду водохранилищ можно использоваться для разведения рыбы, полива сельского хозяйства. Вокруг водохранилищ можно создавать зоны отдыха.
Гидроэлектростанции классифицируются по:
— мощности (мелкие, малые, средние, крупные);
— напору (низконапорные, среднего напора, высоконапорные);
— использованию (электроэнергия для небольшого жилого комплекса, коммунального предприятия и т. д.) [1].
Рассматривая преимущества гидроэлектростанций можно отметить следующее:
— быстрая окупаемость ГЭС;
— работа ГЭС не сопровождается выделением угарного газа и углекислоты, пылевых загрязнителей, не загрязняет почву;
— производительность ГЭС легко контролировать (изменяя скорость потока воды);
— возможность аккумуляции энергии;
— как правило, вода в водохранилищах чистая, так как примеси осаждаются на дне [4, 5].
Тем не менее, у «чистой» гидроэнергии существует ряд недостатков:
— строительство гидроэлектростанции может создать загрязнение окружающей среды;
— изменение климата в зонах водохранилищ;
— повышение влажности воздуха;
— угроза затопления земель, пригодных для сельского хозяйства;
— сокращение рыбных запасов в случае плохой работы рыбоподъемников;
— плотина снижает уровень растворенного в воде кислорода;
— сейсмоактивность горных рек;
— разрушение гидроэлектростанций приведет к спуску воды водохранилища, возникновению волны высотой в десятки метров, которая может привести к наводнению ниже по течению реки и уничтожить близлежащие города [3, 6].
Сооружение ГЭС неэффективно в равнинных районах. Засуха может повлиять на поток воды и снизить производительность. Строительство гидроэлектростанции:
— не может осуществляться в любой области, так как требует огромного пространства и определенных условий;
— связано со значительными финансовыми вложениями, однако обслуживание предполагает меньше рабочей силы, чем на других электростанциях.
Таким образом, при строительстве гидростанций необходимо тщательно исследовать вопросы, связанные с ее функционированием и влиянием на окружающую среду. Сооружение бесплотинных ГЭС может стать одним из альтернативных источников энергии, так как они строятся на малых реках, не требуют значительного водотока и способны обеспечивать электроэнергией небольшие районы или поселки.
1. Аль-Бермани А. Г. Гидроэлектроэнергия // Молодой ученый. 2015. № 5. С. 115–118.
5. Экологические проблемы энергетического обеспечения человечества http://nuclphys.sinp.msu.ru/ecology/ecol/ecol05.htm (дата обращения: 21.04.2015).
6. Экологические характеристики гидроэнергетики. http://lib4all.ru/base/B1836/B1836Part30–129.php (дата обращения: 21.04.2015).
Основные термины (генерируются автоматически): окружающая среда, сельское хозяйство, сооружение ГЭС, строительство гидроэлектростанции.
Источник: moluch.ru
Плюсы и минусы ГЭС
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.
Источник: plusiminusi.ru