Река – это водный поток, возникший естественным путем. У каждой реки есть природное течение. Под воздействием разных факторов, водные пространства могут высыхать, испаряться, мелеть. Количество воды в реках становится больше за счет выпадающих осадков – снега, дождя и града, а также тающих ледников в горах и за счет подземных вод.
План урока:
Составляющие любой реки
Любая река имеет устье, русло, речной ба
Бассейн, исток, притоки. Исток – это место, где река берет начало. Истоком может быть озеро, болото, равнина, родник и даже с небольшого ручья может начинаться река.
Устье – это место, где река впадает в море, озеро или другую реку. Это конечный участок реки.
Руслом называется продолговатое понижение поверхности, которое выработал поток воды. Другими словами, это углубление, в котором течет река.
Притоки реки – водотоки, которые впадают в более крупные водотоки. Размеры притоков могут быть любыми.
Речным бассейном называется земная поверхность, с которой в реку собираются все осадки, питающие ее. Речной бассейн называют также водосбором.
Внутренние воды России. Реки. Видеоурок по географии 8 класс
Реки не имеют постоянной глубины, на протяжении всего водного потока встречаются как мелкие, так и очень глубокие участки. Речные суда ходят только там, где достаточная глубина.
Реки, несущие пресные воды
На планете Земля много разных рек – больших и маленьких, широких и узких. Всего в мире от 2,5 до 4 млрд рек. Нет ни одной соленой реки, все они – пресные. Реки представляют собой важный ресурс питьевой воды. Другое назначение речной воды – ее использование для орошения сельскохозяйственных угодий, в промышленных целях.
Вопрос:
Какая вода называется пресной?
Пресной считается несоленая вода.Все реки пресные.Такая вода является залогом жизни на всей планете Земля.
Пресной воды от всего количества водных ресурсов на Земле всего 2,5 %. Большая её часть – это ледники и снежные покровы, которые недоступны для человека. В реках, озерах, протоках, прудах и других водохранилищах пресной воды содержится около 0,25 %. Пресная вода считается вечным ресурсом, который не может иссякнуть, но из-за смены климата, деятельности человека, перенаселенности всего земного шара, проблема пресной воды существует.
Ученые говорят о том, что если в ближайшее время человечество не научится опреснять воду, экономно ее расходовать, создавать большое количество пресных водоемов, то питьевой воды будет не хватать. Это может привести к войнам и катаклизмам в тех странах, где водные ресурсы есть в небольших количествах.
Наша страна находится на втором месте по количеству пресной воды. Озеро Байкал считается крупнейшим природным пресным водохранилищем.
Запасы пресной воды в России огромны, но есть регионы в Российской федерации, куда питьевую воду доставляют только техникой.
Причины пресной воды в речных системах
Самой главной причиной, почему вода в реках пресная, является выпадение атмосферных осадков. Они не содержат соли вообще. Дождь попадает в землю, смешиваясь с пылью, минеральными веществами и солями. Вода обогащается различными примесями, и дождевые ручейки стекают в реки, а те, в свою очередь, впадают в моря.
Крапивинская ГЭС. Очередная глупость Цивилёва
Под воздействием солнечных лучей, испаряясь, вода с поверхности мирового океана поднимается, соли при этом не испаряются, а остаются в воде. Атмосферные осадки выпадают снова пресными. Так продолжается бесконечно, это явление носит название круговорот воды в природе.
Реки и моря: отличия друг от друга
Соленость морской воды – одно из главных отличий, которые есть между рекой и морем. Кроме него, отличия реки от моря следующие:
- Река находится в движении, море никуда не течет;
- По площади море гораздо больше любой реки, из-за этого у реки видно берега, у моря берегов не видно, либо видно только один;
- Река впадает в море, наоборот быть не может;
- На реке могут быть волны, в то время как на море, кроме волн, встречаются шторма, приливы и отливы;
- Реки могут впадать друг в друга, моря не могут;
- В морях большое разнообразие животного и растительного мира, в реках представителей флоры и фауны меньше по количеству;
- Течение в реке направлено в одну сторону, а морские течения могут быть разнонаправленными.
Течение – одна из главных характеристик рек
Течение представляет собой движение водной массы в определенном направлении.
Все реки текут по разным местностям с непохожими друг на друга рельефами, меняются перепады уровня воды, в реку попадают дополнительные водные потоки, это приводит к ускорению реки. На увеличение скорости течения, кроме рельефа местности, также влияют следующие факторы:
Если скорость и сила ветра сильные, и дует он в ту же сторону, куда течет река, то скорость течения будет больше.
- Температуры воды
Водные потоки с разными температурами увеличивают скорость течения реки, это происходит при слиянии нескольких притоков.
В течении реки встречаются пороги, каменистые участки с быстрым течением и крутым руслом. Они затрудняют движение судам, идущим по воде.
Существует утверждение, что все реки текут с северной части в южную, то есть в одном направлении. Это неверно. Водные потоки передвигаются под силой тяжести. Течение воды может быть любым, как с севера на юг, так и с юга на север.
Реки, текущие на юг в России, это:
Москва-река и Волга-матушка
Главная река столицы России называется Москва-река.
Поселения по ее берегам появились еще в каменном веке. В VIII веке реку обжили славяне, построив свои деревни. Москва-река связывала город с Волгой, Доном, Смоленском и Новгородом, по ней сплавляли лес, вели торговлю, река давала пищу и воду. Кроме этого, Москва-река защищала город от вражеских нападений с юга.
Река протекает по территории Московской области, частично – по Смоленской. Начало берет в Старьковском болоте, там она узкая и похожа на ручей. Длина Москвы-реки – 500 км, в черте города ее берега забетонированы, естественных нет.
Река Волга – царица русских рек, ее называют Волгой-матушкой.
Волга принадлежит к бассейну Каспийского моря. Ее исток располагается в Тверской области, это маленький ключ у деревни Волговерховье. У Волги 150 000 притоков, длина реки – около 3500 км.
Города, стоящие на реках
На Волге располагается множество городов, деревень и поселков. Самые многочисленные среди них:
- Казань
- Саратов
- Волгоград
- Астрахань
- Ярославль
- Тверь
- Чебоксары
- Ульяновск
Ока – один из самых крупных притоков Волги. На Оке располагается 19 городов, среди них – Калуга, Рязань, Коломна, Муром, Алексин, Серпухов и другие.
В городе Новосибирск протекает река Обь. В России это самая длинная река, в Азии по длине Обь занимает второе место. Образуется она слиянием двух рек – Бии и Катуни, на Алтае.
На реке Неве расположен красивый город Санкт-Петербург. Кроме него, вдоль берегов Невы раскинулись другие города Ленинградской области – Отрадное, Кировск, Шлиссельбург.
Городом на реке считается Красноярск. Енисей, на котором он стоит, после Оби находится на втором месте по длине. Также это самая полноводная река России.
Города, стоящие на реках, с древних времен были богатыми, активно развивали торговые связи, быстро росли. В те времена передвижение по суше было очень медленным и неудобным, поэтому речные пути служили главными дорогами для перевозки грузов. По ним переправляли товары, строительные материалы и людей. Речную воду можно было использовать в пищу. Сейчас делать этого нельзя из-за экологии.
Горные и равнинные реки
В связи с особенностями рельефа местности, по которому протекают реки, определяют характер течения реки. Он может быть горным, равнинным и смешанным.
Вопрос:
Какие реки называются горные?
Горными реками называются водные потоки, которые текут по узкой глубокой долине, проходят в пределах горного рельефа и имеют неспокойное и быстрое течение. К горным рекам России относятся:
Горная река берет начало высоко в горах. Большинство из них образуется из тающих ледников и снегов, находящихся на вершинах. Вода горных рек очень холодная.
Равнинной рекой называется водоем со спокойным течением, тихого характера, с широкой долиной. Такой речной поток течет по ровной местности.
Вопрос:
Чем отличаются горные реки от равнинных рек?
Равнинные реки характеризуются:
- Спокойным течением
- Теплой, по сравнению с горными реками, водой
- Менее извилистой траекторией
- Небольшим перепадом высоты между истоком и устьем
В летний период мелкие водоемы могут пересыхать, а с наступлением осеннего половодья снова заполняются водой.
К самым крупным равнинным рекам России относятся:
Смешанный характер течения реки сочетает в себе и равнинный и горный. При выходе горной реки на равнинную местность меняется ее внешний вид, становится шире русло, замедляется течение, что еще раз доказывает зависимость характера течения от рельефа.
Режим и питание рек зависит от климата, где протекает водный поток. Если редко выпадают дожди и климат характеризуется как сухой, то реки могут пересыхать.
Местность, расположенная за рекой называется заречье.
Местность, расположенная вдоль реки, или среди гор, называется долиной.
Реки размывают течением горные породы, берега, береговые породы и уносят их своими водами. По бокам долины есть склоны, они могут быть пологими и крутыми, высокими и низкими. Также у долины есть дно – самая низменная и ровная ее часть, террасы – площадки, расположенные на разных высотах от дна, бровка – место соединения склонов с поверхностью и подошва – место соединения дна и склонов.
Долины очень красивые, там нет недостатка воды, поэтому много зелени и травы.
На возраст долины и степень ее развития указывает форма. Узкие долины с крутыми склонами, ущелье с отсутствием террас, неширокое – это молодые долины.
Пологие склоны с глубоким руслом характеризуют зрелую долину.
На террасах и поймах долин издавна люди располагали свои пастбища, посевы и селились сами.
К самым крупным рекам Земли относятся:
Около 20% всей пресной воды сосредоточены в реке Амазонка, расположенной в Южной Америке. Количество притоков и проливов у реки настолько велико, что их трудно сосчитать.
Большая часть Нила протекает по египетской территории, это полноводная река. Во время разливов Нил меняет цвет. Из-за наличия в воде минералов река становится красной, а из-за большого обилия водных растений – зеленой.
Янцзы – река Китая, относящаяся к бассейну Восточно – Китайского моря. Из евразийских рек Янцзы – самая длинная река.
В переводе с китайского языка Хуанхэ означает «желтая река». Цвет вод Хуанхэ действительно желто – коричневого цвета. Мутной река становится по причине вымывания глины из ее верховьев.
Обь протекает по Западной Сибири. Ее течение несколько раз меняется в разных направлениях.
Важность рек в жизнедеятельности человека
С самых древних времен большую роль играли реки в жизни людей. В то время реки служили естественной защитой от врагов и помогали делить земли. Сейчас главное значение реки – это источник питьевой воды.
Кроме этого, реки используются людьми для судоходства, по ним перевозят грузы, строительные материалы и другое. Судоходство возможно только на равнинных реках. С помощью речной воды орошаются земли сельского хозяйства. Развито рыболовство. Издавна реки служили для рыбного промысла и были источником пищи.
Поэтому люди одушевляли их, считали священными и возводили в культ.
Тогда же люди использовали речные воды в хозяйственных нуждах – стирали белье, мылись, ведь водопроводов тогда в городах и деревнях не было.
Горные реки помогают человеку вырабатывать электроэнергию – на них возводятся ГЭС. Чем больше скорость течения реки, тем больше вырабатывается энергии, поэтому для строительства гидроэлектростанций используют горные реки, а не равнинные. ГЭС помогает получить электроэнергию дешевым способом.
Работа станции заключается в переработке энергии падающей с высоты воды в энергию вращения турбины. Эта энергия попадает в генератор и превращается в электрическую энергию.
В нашей стране гидроэлектростанции построены на Волге, Оби, Енисее. Электроэнергия, полученная с помощью технических гидросооружений, экономичная и дешевая. Постройка плотин способствует улучшению судоходства на реке.
Также по берегам рек любят отдыхать туристы. А на горных реках пользуется популярностью рафтинг, представляющий собой спортивный сплав на надувных судах.
Источник: 100urokov.ru
Строительство каскадов гэс на равнинных реках
Цена компенсационной функции ГЭС на равнинных реках Волга и Кама
Сегодня реки Волга как таковой уже не существует. Есть цепь слабопроточных озер-водохранилищ, используемых как канализационные отстойники. Вода в этих отстойниках практически стоячая. Канализационные стоки, которые Волга раньше уносила в море, остаются на месте и откладываются на дне водохранилищ. Волга до строительства плотин давала 20% добываемой в стране речной рыбы.
А что мы сделали с Волгой на самом деле?
За последние 70 лет мы уничтожили на Волге обширные лесные массивы, соорудили более 300 водохранилищ, перегородили глухими плотинами-тромбами главную водную артерию страны – саму Волгу. Именно – тромбами, закупорившими реку.
Все физические, химические и биологические свойства Волги изменились коренным образом и не в лучшую сторону. Волга стала как бы иным природным объектом. Она перестала быть рекой.
В Волге до строительства плотин вода от Рыбинска до Волгограда добегала за 50 суток, в паводок – за 30 суток. А теперь – за полтора года – 450-500 суток. Во всей гидрографической системе Волги водообмен уменьшился в 12 раз. Из 150 тысяч притоков реки исчезли более 50 тысяч. Самоочищаемость Волги снизилась в десятки раз, и она стала на всем протяжении практически антисанитарным водоемом.
Донные наносы и взвешенные массы, поступающие с бассейна – раньше они удобряли пойменные заливные земли – теперь в основном они задерживаются в водохранилищах и откладываются на их дне.
Практически стоячая, пресная, прогреваемая солнцем вода в водохранилищах способствует развитию болезней рыб и размножению ядовитых водорослей. На сегодня зараженность болезнями рыб в самарском водохранилище достигла 100% поголовья, у 80% рыб обнаруживаются признаки мутации. Ежегодно на дне водохранилищ откладываются более 4-х см органического ила, при разложении которого в воду выделяются ядовитые вещества.
Если разделить среднюю глубину водохранилищ на эти 4 см, мы получим срок в годах, в течение которого водохранилища до верху заполнятся этим илом и превратятся в болота, это в лучшем случае 150-200 лет из которых 60 – уже прошли. Ил начнет переваливаться через плотины.
И самое страшное, что этот процесс заболачивания водохранилищ ничем невозможно остановить или замедлить. Наоборот он будет ускоряться.
В результате сооружения водохранилищ только абсолютные потери земли составляют около 4,8 миллиона гектар. Это 48 тысяч квадратных километров плодороднейшей пойменной земли. Это площадь таких стран как Дания или Голландия.
Только перенос в степи кормодобывания с затопленных пойменных и заливных волжских лугов, где производилась самая ценная и дешевая сельскохозяйственная продукция, обходится нам убытком в около 500 миллиардов рублей в год.
Как известно, основная задача создания ГЭС на Волге и Каме заключалась в покрытии пиковых нагрузок, возникающих в электросетях в часы наиболее высокого потребления электроэнергии, а так же в обеспечении частотных и аварийных резервов Единой энергетической системы европейской части СССР. При падении энергопотребления для предотвращения увеличения частоты в сети более 50 герц, часть гидрогенераторов срочно останавливается.
И все это ради 3% электроэнергии?
Во всем мире уже признали, что ГЭС на равнинных реках – грубая ошибка. Вреда во много раз больше, чем пользы. В США на сегодняшний день разобрано и ликвидировано более 450 ГЭС на малых и больших реках в том числе на великих американских реках Миссури и Миссисипи. И мотив этих ликвидаций один – экологический вред этих ГЭС.
Биологический процесс в водохранилищах запущен, он с каждым годом только ускоряется. Заболачивание водохранилищ неминуемо.
Мы предлагаем объявить еще один национальный проект: « Восстановление реки Волги». Сегодня для этого есть все возможности: и деньги, и газ для заменяющих ГЭС электростанций. Если сейчас не начать эту работу, вода в Волге будет становиться все хуже и хуже. Процесс ее протухания – не остановить.
А дальше будут усугубляться болезни людей, эпидемии, увеличение смертности, вымирание народа в регионе. С каждым годом люди будут тратить все больше денег на покупку бутилированной воды (на радость ее производителей), на средства очистки воды в домашних условиях.
Рыба, какая еще есть в Волге, если строго подходить, уже сегодня не пригодна в пищу. Сельскохозяйственные животные, которых конечно не будут поить бутилированной водой тоже будут все больше болеть, молоко и мясо так же станет непригодным для употребления.
Негативные процессы конечно идут медленно в масштабе срока жизни человека, но они идут, они ускоряются и остановить их можно только одним способом – восстановить Волгу, восстановить качество ее воды, а для этого надо отказаться от плотин и ГЭС. Процесс этот конечно не быстрый, не легкий и не дешевый, но его необходимо начинать.
Энергетики утверждают, что ГЭС выполняют компенсационные функции и без них нельзя обойтись.
Но во-первых мощностей ГЭС все равно не хватает для полной компенсации. Они выполняют ее только частично.
А потом, пришло время искать другие способы регулирования. Уже действуют электростанции с газовыми турбинами. Если газовые турбины держать в прогретом состоянии, то запустить их можно будет быстрее, чем поднять затворы на ГЭС и остановить – то же быстро.
Речники-транспортники утверждают, что мы потеряем глубокие транспортные пути. Но речные грузовые и пассажирские перевозки и так все больше теряют свои объемы. Нефть и нефтепродукты все больше транспортируются трубопроводным транспортом или железнодорожным. А пассажиры все больше пользуются более быстрыми видами – воздушным или так же железнодорожным.
Что касается туристических поездок по реке, то для этого надо строить не 4-х этажные лайнеры, а потом для них спрямлять и углублять русло. Надо строить небольшие, плоскодонные, но комфортные туристические суда, на которых туристам путешествовать будет еще романтичнее.
Речные суда нужно строить не такие какие хотят транспортники, а какие позволяет река. Суда на подводных крыльях или на воздушной подушке могут снова занять утраченные позиции.
Уже было сказано, что волжские водохранилища используются как канализационные отстойники. Мы что же –когда эти отстойники заполнятся до верху илом, бросим их и выкопаем рядом новое русло Волги. Так что ли?
То есть по мнению автора этого ответа – нельзя допустить, чтобы накопившийся ил был смыт в Каспий, а то «он там будет отравлять все живое». Пусть лучше этот ил, считает автор из Службы природопользования, остается и накапливается в водохранилищах и отравляет все живое там, в том числе и нас с вами. Так ведь воду мы пьем не из моря, а из водохранилищ!
В качестве возражения такой позиции уместно привести еще один пример:
О регулировании неравномерного стока реки: действительно 60% стока Волги происходит в поводок, 28% в межень и 12% зимой.
В ответ на предложение ликвидации плотин представитель Министерства природных ресурсов написал:
«Построенные на Волге водохранилища оказывают большое регулирующее влияние на водный и уровенный режим реки. Накопленную весной воду в водохранилищах расходуют на водоснабжение населения и промышленности, на нужды сельского хозяйства и лесосплава, способствуют борьбе с наводнениями».
Господин чиновник Минводресурсов лукавит. Воды в Волге для питья населению всегда хватало и даже на технологические нужды промышленности и сельского хозяйства ее надо не так уж много.
«Улучшает условия речного судоходства» – да – улучшает. Что касается лесосплава, то речным лесосплавом давно никто не пользуется. Установлено что сортность древесины многократно снижается после сплава по реке. В пункты назначения лес по воде приходит в таком состоянии, что годится только на заборы и дрова. Лесоразработчики давно уже распиливают лес на месте его добычи и перевозят железнодорожным транспортом, в крайнем случае – сухогрузными судами.
Что касается наводнений, то они наоборот стали чаще случаться именно после создания водохранилищ. А вот запас воды для выработки электроэнергии – это он правду сказал. У нас в Астраханской области зимние паводки стали обычным и регулярным явлением. Бедная рыба, которая еще осталась в дельте Волги – не знает, куда ей деваться, когда зимой идет паводковая вода.
То есть энергетики выжимают из Волги все что могут, наплевав на экологию, на чистоту воды и на красоту великой русской реки. Запас воды мог бы быть нужен для мелиорации сельхозугодий. Но бесплатная мелиорация безвозвратно ушла в прошлое. Тарифы на электроэнергию сегодня таковы, что ни о какой мелиорации и думать невозможно.
Тысячи насосных станций, качавших когда-то воду из водохранилищ заброшены, разграблены и сданы в металлолом. Никакому фермеру сегодня мелиорация не по карману.
Виды, устройство и принцип работы гидроэлектростанций (ГЭС), потенциал гидроэнергетики
Гидроэнергетика представляет процесс преобразования энергии водного ресурса в электрическую. Он экологически чистый, потому что он не выделяет парниковых газов в атмосферу, которые вносят значительный вклад в загрязнение окружающей среды и глобальное потепление. Однако даже у гидроэлектростанции есть преимущества и недостатки.
Особенности получения гидроэнергии
Поскольку источник гидроэнергии — вода, гидроэлектростанции должны располагаться на водном источнике. Электричество производится с помощью направления движущейся воды в электрические генераторы.
Гидроэнергетика – это универсальная, гибкая отрасль, которая в самом малом размере может питать один дом, а в самом большом — снабжать промышленность и население возобновляемой электроэнергией в национальном и даже региональном масштабе. Энергия рек нескончаема, также для получения электричества используется вода в океанах, природных бассейнах. Также в промышленных целях используются и большие водопады.
Классификация гидроэлектростанций
Гидростанции распространены в России и мест для их размещения много. В зависимости от типа задач, которые нужно решать, ГЭС делятся по:
По принципу действия
Выделяют русловые гидроэлектростанции. Если напор воды на равнинных реках небольшой, то сооружают русловые гидроэлектростанции. В данном случае здание, в котором размещены гидроагрегаты, представляет продолжение плотины.
Приплотинные ГЭС отличаются от предыдущих тем, что у них напористый фон перекрывается плотиной, а само здание ГЭС находится за ней и примыкает к нижнему бьефу. Это их преимущество. Между верхним и нижним бьефами приплотинных ГЭС размещают гидравлические трассы, включающие глубинный водоприёмник с мусорозадерживающей решёткой, турбинный водовод, спиральную камеру, отсасывающую трубу.
Деривационные ГЭС устанавливаются на реках с большими уклонами. Например, в горных и предгорных районах. Напор воды в них создаётся благодаря использованию естественного перепада уровней водотока из русла.
По вырабатываемой мощности
Все ГЭС поддаются разделению на различные классификации: мощные, средние и малые. Чаще идёт строительство средних или малых. Для строительства мощных ГЭС необходимо расположение водопада или мощного потока воды поблизости. Мвт-мощность ГЭС зависит от водного потенциала, то есть от природных условий.
По напору воды
Существует четыре широкие типологии гидроэнергетики:
Плюсы и минусы гидроэлектростанций
Недостатки ГЭС также есть. Главный недостаток ГЭС заключается в том, что они затапливают ближайшие земли, возможны несчастные случаи, когда страдают целые поселки.
Важно также понимать, что существуют как плюсы, так и минусы водохранилищ.
Устройство и конструкция ГЭС
Обычные гидроэлектростанции включают четыре основных компонента:
Это лишь краткий обзор ГЭС, на самом деле компонентов больше.
Принцип работы и получения энергии
В этом заключается принцип работы ГЭС, направленный на получение гидравлической энергии. Падая вода после этого направлена к колесу турбины на более низком уровне. Проточная вода поворачивает колесо турбины, которое соединено с генератором. Генератор имеет ротор, который вращается турбиной. Поворот ротора генератора производит электричество.
КПД используемых турбин и генераторов повышается с помощью ограничения влажности.
Условия для строительства ГЭС
Гидроагрегаты различаются по размеру от «микро-гидрос», которые отдают энергию нескольким сооружениям, до огромных платин, охватывающих не несколько домов, и даже не десяток, а целые города. Размер гидроэлектростанции влияет на её мощность, однако это далеко не все важные характеристики, влияющие на эффективность ГЭС.
Важно место расположения ГЭС. Материалы, которые используются для создания стен плотины, должны быть прочными, чтоб удерживать поток воды. Электростанция должна быть расположена вдоль реки, озера, моря или другой воды.
Чтобы построить ГЭС нужны большие вложения и в дальнейшем постоянный надзор над работой станции.
Существующие крупные ГЭС
Самые крупные гидроэлектростанции известны во всём мире.
В России
Гидроэнергетические ресурсы России обширны, так как в России много рек, озер. И стория гидроэнергетики РФ насчитывает не один век.
Богучанская ГЭС большая и уникальная. Ступенчатый выброс воды помогает во время паводка. Станция не будет затоплена, а это, по расчётам учёных возможно через 10 000 лет.
Усть-Илимская ГЭС расположена в Красноярском крае. Это одна из самых больших станций в России. Однако знаменитой делает её не это, а тот факт, что на ней работают уникальные агрегаты.
В мире
Черчилл-Фолс в Канаде ГЭС одна из двух гидростанций в мире, имеющих машинный вал, расположенный под землёй. Симона Боливара или «Гури» находится в штате Боливар, Венесуэла. Высота плотины составляет 162 м, длина – 1,3 км.
Много крупных ГЭС расположены в США, Канаде и в целом в Европе. Они работают более 100 лет.
Способы применения гидроэнергии
Гидроэнергетика решает многие вопросы. Водные и гидроэнергетические ресурсы широко используются в России и во всем мире. Строительство ГЭС требует финансовых расходов, но они все оправданы, так как в итоге государство получает много преимуществ:
Этот список далеко не полон. Существует много преимуществ ГЭС, которые позволяют назвать данный способ получения энергии наиболее комфортным для населения и экологии страны.
Влияние ГЭС на экологию
Хотя гидроэнергетика более экологична, чем другие источники, она не лишена своих проблем. Плотины могут оказывать негативное воздействие на окружающие экосистемы, например, снижать численность рыбных популяций, а также снижать качество самой воды. Работа ГЭС шумная и может помешать таким отраслям как: сельское хозяйство. В связи с этим гидроэлектростанции должны строиться с учетом окружающей среды, с гарантиями восстановления любых возможных потерь, которые они могут понести, наряду с постоянным мониторингом воздействия на окружающую среду. Однако при всех минусах также есть и важные плюсы, которые заключаются в экологичности метода.Проблемы данной области энергетики
Гидроэнергетика имеет достоинства и недостатки. Часто происходят случаи затапливание ближайших районов. Также страдает экосистема, что несомненно является недостатком.
Перспективы и потенциал гидроэнергетики
Гидроэнергетика — наиболее эффективный и удобный метод производства электроэнергии. Современные гидротурбины настолько инновационные, что способны конвертировать более 90% доступной энергии в электроэнергию. Это намного лучше по сравнению с лучшим объектом ископаемого топлива, который является только на 50% эффективным.
Гидроэлектростанция играет важнейшую роль в современном балансе электроэнергии, обеспечивая более 16% выработки электроэнергии во всем мире. Хотя есть и другие возобновляемые источники энергии, такие как солнечная, ветровая и геотермальная ожидается, что благодаря быстрому накоплению пара гидроэнергетика будет обеспечивать энергией большинство мировых экономик в течение многих последующих лет.
Источник: dom-srub-banya.ru
Строительство гэс на равнинах рек это
Большинство новых ТЭС у нас в стране размещают в непосредственной близости от потребителя.
Это связано с тем, что выгоду от размещения ТЭС в непосредственной близости от источника топлива съедает стоимость транспортировки на дальние расстояния по линиям электропередач. К тому же, в таком случае, присутствуют большие потери.
При размещении электростанции непосредственно рядом с потребителем можно выиграть и еще в том случае, если построить ТЭЦ. Вы можете подробней прочитать, . В таком случае существенно снижается себестоимость отпускаемого тепла.
В случае размещения непосредственно рядом с потребителем отпадает надобность строить высоковольтные линии электропередач, достаточно будет напряжения 110 кВ.
Из всего выше написанного можно сделать вывод. Если источник топлива находится далеко, то в настоящей обстановке ТЭС строить лучше, все же, рядом с потребителем. Большая выгода получается, если источник топлива и источник потребления электроэнергии находятся рядом.
Уважаемые посетители! Теперь у Вас появилась возможность посмотреть России.
Основные типы электростанций
Основные типы электростанций в России подразделяются на:
- — тепловые ТЭС;
- — гидравлические ГЭС;
- — атомные АЭС;
- а) Тепловые электростанции ТЭС — основной тип электростанций в России, работающие на органическом топливе (уголь, мазут, газ, торф). На их долю приходится около 68% производства электроэнергии. Основную роль играют мощные (более 2 млн кВт) ГРЭС — государственные районные электростанции, обеспечивающие потребности экономического района и работающие в энергосистемах .
Преимуществом ТЭС по сравнению с другими электростанциями является возможность производить относительно дешевую электроэнергию на агрегатах с высокой удельной производительностью. Кроме того, производство электроэнергии на ТЭС определенного типа — теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) — сопряжено с производством и отпуском тепла горячей воды для теплофикации промышленности и коммунального хозяйства. Последнее особенно важно в условиях России с ее суровым климатом и продолжительным (7-8 месяцев) отопительным сезоном .
К недостаткам относятся: использование невозобновимых топливных ресурсов, низкий КПД, крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду. КПД обычной ТЭС — 37-39%. Несколько больший КПД имеют ТЭЦ.
На размещение тепловых электростанций оказывают основное влияние топливный и потребительский факторы. Наиболее мощные из них располагаются, как правило, в местах добычи топлива: чем крупнее электростанция, тем дальше она может передавать электроэнергию. ТЭС ориентированы на потребителя и одновременно находятся у источников топливных ресурсов. Потребительскую ориентацию имеют электростанции, использующие высококалорийное топливо, которое экономически выгодно транспортировать. Электростанции, работающие на мазуте, располагаются преимущественно в центрах нефтеперерабатывающей промышленности. Крупнейшие ГРЭС приводятся в таблице 1 .
Размещение ГРЭС мощностью более 2 млн кВт (таблица 1)
Установленная мощность, млн кВт
В обозримом будущем теплоэнергетика сохранит ведущую роль в выработке электроэнергии и тепла в стране . В перспективе доля ТЭС в приросте производства электроэнергии должна составить 78-85%
Развитие теплоэнергетики связывается с серьезным ухудшением среды обитания человека. Электростанции выбрасывают в окружающую среду много пыли, углекислого газа тепла, что способствует образованию парникового эффекта. Воздействие на среду также зависит от вида топлива. Самыми «чистыми» считаются станции, работающие на угле. Наибольший ущерб природе приносят станции, работающие на угле .
б) Гидравлические электростанции (ГЭС) На территории России сосредоточено 12% мировых запасов гидроэнергии, и экономический гидроэнергетический потенциал ее при современном развитии техники оценивается в 1100 млрд кВт•ч. Но размещение его по территории страны крайне неравномерно. По производству электроэнергии на гидростанциях Россия занимает третье место в мире, уступая Канаде и США .
Гидроэлектростанции являются весьма эффективным источником энергии, поскольку используют возобновимые ресурсы, они просты в управлении и имеют высокий КПД — более 80%. В результате производимая на ГЭС энергия — самая дешевая. К огромным достоинствам ГЭС относится высокая маневренность, т.е. возможность практически мгновенного автоматического запуска и отключения любого требуемого количества агрегатов.
В практической работе по размещению электростанций большое значение имеет кооперирование ГЭС с тепловыми электростанциями. Это обусловлено тем, что выработка электроэнергии на гидростанциях сильно колеблется в течение года в связи с изменениями водного режима рек. Объединение ТЭС и ГЭС в одной энергосистеме позволяет компенсировать недостаток в выработке энергии на гидростанциях в маловодные периоды года за счет электроэнергии, вырабатываемой на тепловых электростанциях
Строительство ГЭС требует длительных сроков и больших удельных капиталовложений, связано с потерями земель на равнинах, наносит ущерб рыбному хозяйству. Крупный недостаток ГЭС заключается в сезонности их работы, что неудобно для промышленности.
Гидростроительство в нашей стране характеризовалось сооружением на реках каскадов гидроэлектростанций. Помимо получения гидроэнергии каскады решали проблемы снабжения населения и производства водой, устранения паводков, улучшения транспортных условий. Но создание каскадов привело и к негативным последствиям: потере ценных сельскохозяйственных земель, нарушению экологического равновесия.
Самые крупные ГЭС в стане входят в состав Ангаро-Енисейского каскада: Саяно-Шушнская, Красноярская — на Енисее; Иркутская, Братская, Усть-Илимская — на Ангаре; строится Богучанская ГЭС. В Европейской части страны создан крупный каскад ГЭС на Волге. В его состав входят Иваньковская, Угличская, Рыбинская, Городецкая, Чебоксарская, Волжская (вблизи Самары), Саратовская, Волжская (вблизи Волгограда).
ГЭС можно разделить на две основные группы: ГЭС на крупных равнинных реках и ГЭС на горных реках. В нашей стране большая часть ГЭС сооружалась на равнинных реках. Оно менее рентабельно, чем на крупных .
Особый вид ГЭС — гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС), основное назначение которых — снятие пиковых нагрузок в сетях путем выработки электроэнергии в необходимое время. Строительство ГАЭС считается наиболее экономичным рядом с атомными электростанциями.
Наиболее перспективными районами России для развития электроэнергетики считаются Восточная Сибирь и Дальний Восток. В Восточной Сибири сосредоточена 1/3 потенциала энергоресурсов России. На Дальнем Востоке используется только 3% имеющегося потенциала гидроэнергоресурсов из ј имеющихся. Построенные в Западной и Восточной Сибири мощнейшие ГЭС, несомненно нужны, и это — важнейший ключ к развитию Западно-Сибирского, Восточно-Сибирского, а также Уральского экономических районов .
в) Атомные электростанции (АЭС) В советский период, особенно начиная с 70-х годов, был взят курс на создание крупномасштабной ядерной энергетики. И считалось, что именно за атомными электростанциями будущее электроэнергетики. АЭС в своем размещении учитывают потребительский фактор.
Первая атомная электростанция в Обнинске построена в СССР в 1954г., на два года первой английской и на три года раньше США. Развитие ядерной энергетики в России шло быстро до Чернобыльской катастрофы, последствия которой затронули 11 областей бывшего СССР с населением свыше 17 млн. человек. После катастрофы на Чернобыльской АЭС под влиянием общественности в России приторможены темпы развития атомной энергетики . В настоящее время ситуация меняется. Правительством РФ было принято специальное постановление, фактически утвердившее программу строительства новых АЭС до 2010 г. Первоначальный ее этап — модернизация действующих энергоблоков и ввод в эксплуатацию новых, которые должны заменить выбывающие после 2000г. блоки Билибинской, Новоронежской и Кольской АЭС.
Сейчас в России действует 9 АЭС (таблица 2)
Мощность действующих АЭС таблица 2
Установленная мощность, млн кВт
Станции Северо-Западного и Центрального округа расположены в районах, не имеющих собственных запасов топлива, но нуждающихся в больших количествах электроэнергии. Еще четырнадцать АЭС и АСТ (атомных станций теплоснабжения) находятся в стадии проектирования, строительства или временно законсервированы.
В настоящее время пересмотрены принципы размещения АЭС с учетом потребности района в электроэнергии, природных условий, плотности населения, возможности обеспечения защиты людей от недопустимого радиационного воздействия при тех или иных аварийных ситуациях. Принимается во внимание вероятность возникновения на предполагаемой территории землятресений, наводнений, наличие близких грунтовых вод. Ограничивается суммарная мощность электростанций: АЭС — 8 млн кВт, АСТ — 2 млн кВт.
Новым в атомной энергетике является создание АТЭЦ и АСТ (атомная станция теплоснабжения). На АТЭЦ, как и на обычной ТЭЦ, производится и электрическая, и тепловая энергия, а на АСТ — только тепловая.
К негативным последствиям работы АЭС относятся:
- — трудности в захоронении радиоактивных отходов;
- — катастрофические последствия аварий на наших АЭС вследствие
несовершенной системы защиты;
— тепловое загрязнение используемых АЭС водоемов.
Функционирование АЭС как объектов повышенной опасности требует участия государственных органов власти и управления в формировании направлений развития, выделении необходимых средств .
Важнейшей проблемой современной ядерной энергетики считается разработка управляемого термоядерного синтеза. Им серьезно принялись заниматься не менее 40 лет назад. Если это произойдет, то человечество будет располагать практически неисчерпаемым источником энергии. Но пока этого не произошло, делаются попытки использовать так называемые нетрадиционные и возобновимые источники энергии. К наиболее важным таким источникам относят солнечную, ветровую, приливную, геотермальную энергию и энергию биомассы.
> Особенности развития и размещения электроэнергетики в РФ.
Факторы, определяющие развитие и размещение электроэнергетики РФ
Электроэнергетика России включает тепловые, атомные электростанции, гидроэлектростанции (включая гидроаккумулирующие и приливные), прочие электростанции (ветро-, гелиостанции, геотермальные станции), электрические и тепловые сети, самостоятельные котельные.
Как показывает диаграмма №1, большинство электростанций в России- тепловые. Принцип работы тепловых станций основан на последовательном преобразовании химической энергии топлива в тепловую и электрическую энергию для потребителей. Тепловые электростанции работают на органическом топливе (уголь, мазут, газ, сланцы, торф).
Среди них главную роль, следует отметить, играют мощные (более 2 млн. Квт) ГРЭС — государственные районные электростанций обеспечивающие потребности экономического района, работающие в энергосистемах. Тепловые электростанции имеют как свои преимущества, так и недостатки.
Положительным по сравнению с другими типами электростанций является:
— относительно свободное размещение, связанное с широким распространением топливных ресурсов в России;
— способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний (в отличие от ГРЭС)
К отрицательным относятся следующие факторы:
— ТЭС обладает низким коэффициентом полезного действия, если последовательно оценить различные этапы преобразования энергии, то можно отметить, что не более 32% энергии топлива превращается в электрическую.
— Топливные ресурсы нашей планеты ограничены, поэтому нужны электростанции, которые не будут использовать органическое топливо. Кроме того, ТЭС оказывает крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду. Тепловые электростанции всего мира, в том числе и России выбрасывает в атмосферу ежегодно 200-250 млн. тонн золы и около 60 млн. тонн сернистого ангидрида, они поглощают огромное количество кислорода.
— Так же ТЭС имеют большие затраты на добычу, перевозку, переработку и удаление отходов топлива.
Таким образом, ТЭС имеют как положительные стороны своей работы, так и отрицательные, которые оказывают большое влияние на существование всего населения России. Что же касается территориального размещения ТЭС, следует отметить, что большое влияние оказывают факторы размещения, а именно: сырьевой фактор и потребительский.
Тепловые электростанции построены, как правило, в районах добычи дешёвого топлива (низкокачественный уголь) или в районах значительного энергопотребления (работающие на мазуте и газе). Основные электростанции размещаются возле крупных промышленных центров (Канаповская ТЭС).
К тепловым электростанциям относят также и ТЭЦ, которые в отличие от ГЭС, вырабатывают не только энергию, но и пар, горячую воду. А так как эти продукты часто используются в химии, нефтехимии, лесопереработке, промышленности, сельском хозяйстве, то это дает ТЭЦ существенные плюсы. Наиболее крупные ГРЭС России сосредоточены в Центре и на Урале.
Самые крупные из них — Пермская (4800 МВт), Рефтинская (3800 МВт), Костромская (3600 МВт), Конаковская (2000 МВт), Ириклинская (2000 МВт). Крупнейшая ГРЭС Сибири — Сургутская-2 (4800 МВт). Все основные показатели представлены в таблице.
№1. Таблица №1 ГРЭС мощностью более 2 млн кВт
Мощность, млн кВт
Тверская область, г. Конаково
Ставропольский край, пос. Солнечнодольск
Республика Татарстан, г. Заинек
Уголь Уголь Мазут, газ
автономный округ -Югра,
Республика Саха (Якутия),
Как уже отмечалось, мощные ТЭС расположены, как правило, в местах добычи топлива. Чем крупнее электростанция, тем дальше она может передавать энергию. Тепловые электростанции, использующие местные виды топлива, ориентированы на потребителя и одновременно находятся у источников топливных ресурсов.
Потребительскую ориентацию имеют электростанции, использующие высококалорийное топливо, которое экономически выгодно транспортировать. Электростанции, работающие на мазуте, располагаются в центрах нефтеперерабатывающей промышленности. Но, как правило, фактор сырья преобладает над потребительским фактором, поэтому многие ТЭС и ТЭЦ размещены за несколько сотен километров от потребителя.
Другим немаловажным и эффективным направлением электроэнергетики является гидроэнергетика. Данная отрасль является ключевым элементом обеспечения системной надежности Единой Энергосистемы страны, располагая более 90% резерва регулировочной мощности. ГЭС находятся на втором месте по количеству вырабатываемой электроэнергии.
Из всех существующих типов электростанций именно ГЭС являются наиболее маневренными и способны при необходимости существенно увеличить объемы выработки в считанные минуты, покрывая пиковые нагрузки (имеют высокий КПД более 80%) .Основным преимуществом данного типа электростанций является то, что они производят наиболее дешевую электроэнергию, но имеют довольно-таки большую себестоимость постройки. Именно ГЭС позволили советскому правительству в первые десятилетия советской власти совершить прорыв в промышленности. Современные ГЭС позволяют производить до 7 Млн. Квт энергии, что в двое превышает показатели действующих в настоящее время ТЭС и АЭС, однако размещение ГЭС в европейской части России затруднено по причине дороговизны земли и невозможности затопления больших территорий в данном регионе.
В настоящее время на территории России находятся свыше 200 ГЭС. Их суммарная мощность оценивается в 43 млн. кВт. Самые крупные ГЭС сосредоточены в Сибири. Это Саянская (6400 МВт), Красноярская (6000 МВт), Братская (4500 МВт) и Усть-Илимская (4200 МВт) ГЭС. Самые крупные ГЭС в европейской части страны построены на Волге в виде так называемого каскада.
Это Волжская (2500 МВт), Волгоградская (2400 МВт) и Куйбышевская (2300 МВт) ГЭС. На Дальнем Востоке построено несколько ГЭС, самые крупные из которых Буреинская (в перспективе до 2000 МВт) и Зейский гидроузел (1000 МВт). В таблице охарактеризованы основные каскады ГРЭС в России.
Таблица №2. Размещения основных каскадов ГЭС
пос. Майна на р. Енисей
г. Дивногорск на р. Енисей
г. Братск на р. Ангара
г. Усть-Илимск на р. Ангара
г. Иркутск на р. Ангара
г. Богучаны на р. Ангара
13 гидроузлов мощностью
г. Волгоград на р. Волга
г. Самара на р. Волга
г. Балаково на р. Волга
г. Новочебоксарск на р. Волга
г. Воткинск на р. Кама
Как известно, каскад — группа ГЭС, расположенных ступенями по течению водного потока для последовательного использования энергии. При этом, помимо получения электроэнергии решаются проблемы снабжения населения и производства водой, устранения паводков, улучшения транспортных условий. Но создание каскадов привело к нарушению экологического равновесия. К положительным свойствам ГЭС относятся: — более высокая маневренность и надёжность работы оборудования; — высокая производительность труда; — возобновляемость источников энергии; — отсутствие затрат на добычу, перевозку и удаление отходов топлива; — низкая себестоимость. Отрицательные свойства ГЭС: — возможность затопления населённых пунктов, сельхозугодий и коммуникаций; — отрицательное воздействие на флору, фауну; — дороговизна строительства.
Что касается территориального размещения ГЭС, то следует отметить, что наиболее перспективными районами России считаются Восточная Сибирь и Дальний Восток. В Восточной Сибири сосредоточена 1/3 потенциала энергоресурсов России. Поэтому в прежние годы здесь планировалось строительство порядка 40 электростанций в бассейне Енисея. Дальневосточный район также считался перспективным, поскольку здесь используется только 3% имеющегося потенциала гидроэнергоресурсов из 1/4 имеющихся. В Западной зоне новое строительство рассматривалось в существенно меньших масштабах.
Перспективным является строительство гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС). Их действие основано на циклическом перемещении одного и того же объёма воды между двумя бассейнами (верхним и нижним), соединёнными водоводами.
В ночное время за счёт излишков электроэнергии, вырабатываемой на постоянно работающих ТЭС и ГЭС, вода из нижнего бассейна по водоводам, работающим как насосы, закачивается в верхний бассейн. В часы дневных пиковых нагрузок, когда энергии в сети не хватает, вода из верхнего бассейна по водоводам, работающим уже как турбины, сбрасывается в нижний бассейн с выработкой энергии. Это один из немногих способов аккумуляции электроэнергии, поэтому ГАЭС строятся в районах её наибольшего потребления. В России функционирует Загорская ГАЭС, мощность которой составляет 1,2 млн. кВт.
Атомная энергетика Российской Федерации.
Следующей немаловажной отраслью электроэнергетики России считается атомная энергетика. Ещё в советский период был взят курс на развитие ядерной энергетики. Примером форсированного развития данной отрасли для России всегда были Франция и Япония, уже давно испытывавшие дефицит органического топлива.
Развитие атомной энергетики в СССР шло довольно быстрыми темпами до Чернобыльской катастрофы, последствия которой затронули 11 областей бывшего СССР с населением свыше 17 млн.человек. Но развитие атомной энергетики в России неотвратимо, и это понимает большинство населения, да и сам отказ от ядерной энергетики приведёт к колоссальным затратам. Так, например, если остановить сегодня АЭС, потребуется дополнительно около 100 млн.т условного топлива. На данный период развития, в России насчитывают 10 действующих АЭС, на которых функционирует 30 энергоблоков.
Город, субъект Федерации
г. Сосновый Бор Ленинградской области
г. Курчатов Курской области
г. Балаково Саратовской области
г. Рославль Смоленской области
г. Удомля Тверской области
г. Нововоронеж Воронежской области
г. Кандалакша Мурманской области
п. Заречный Свердловской области
п. Билибино Чукотского АО
г. Волгодонск Ростовской области
Крупнейшими атомными электростанций являются Балаковская (3800 МВт), Ленинградская (3700 МВт), Курская (3700 МВт).
Балаковская атомная электростанция.
В 1985-1993 гг. на берегу Саратовского водохранилища р. Волги были сооружены четыре энергоблока с модернизированными реакторами ВВЭР-1000. Каждый из энергоблоков электрической мощностью 1000 МВт состоит из реактора, четырех парогенераторов, одной турбины и одного турбогенератора. Балаковская АЭС является самой молодой станцией с энергоблоками нового поколения.
Курская атомная электростанция.
Станция сооружена в 1976-1985 гг. в самом центре европейской части страны в 40 км к юго-западу от города Курска на берегу р. Сейм. В эксплуатации находятся четыре энергоблока с уранографитовыми кипящими реакторами большой мощности (РБМК) электрической мощностью 1000 МВт каждый. На энергоблоках поэтапно и последовательно проводятся работы по повышению уровня их безопасности.
Ленинградская атомная электростанция.
Строительство АЭС началось в 1970 г. на берегу Финского залива к юго-западу от Ленинграда в г. Сосновый Бор. С 1981 г. в эксплуатации находятся четыре энергоблока с реакторами РБМК-1000. С пуском Ленинградской АЭС положено начало осуществлению строительства станций с реакторами такого типа. Успешная эксплуатация энергоблоков станции — убедительное доказательство работоспособности и надежности АЭС с реакторами РБМК. С 1992 г. Ленинградская АЭС — самостоятельная эксплуатирующая организация, выполняющая все задачи по обеспечению безопасной эксплуатации энергоблоков атомной станции.
Основные положительные свойства АЭС:
их можно строить в любом районе, независимо от его энергетических ресурсов;
АЭС не делают выбросов в атмосферу в условиях безаварийной работы;
— не поглощают кислород.
Отрицательные свойства АЭС:
существуют трудности в захоронении радиоактивных отходов. Для их вывоза со станций сооружаются контейнеры с мощной защитой и системой охлаждения. Захоронение производится в земле набольших глубинах в геологически стабильных пластах;
катастрофические последствия аварий на АЭС вследствие не совершенной системы защиты;
тепловое загрязнение используемых АЭС водоемов.
Важнейшей проблемой современной ядерной энергетики считается управляемый термоядерный синтез. Им серьезно принялись заниматься не менее 40 лет назад. И, начиная с середины 70-х гг., уже несколько раз объявлялось о переходе к строительству полупромышленной установки. Последний раз говорилось, что это может случиться к 2000г.
Если это произойдет, то человечество будет располагать практически неисчерпаемым источником энергии. Но пока этого не произошло, делаются попытки, с каждым годом все более активные, использовать так называемые нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. К наиболее важным таким источникам относят солнечную, ветровую, приливную, геотермальную энергию и энергию биомассы.
Альтернативная энергетика. Солнечная энергия.
Несмотря на то, что Россия по степени использования так называемых нетрадиционных и возобновляемых видов энергии находится пока в шестом десятке стран мира, развитие этого направления имеет большое значение, особенно учитывая размеры территории страны.
Наиболее традиционным источником «нетрадиционной» энергии считается солнечная энергия. Общее количество солнечной энергии, достигающее поверхности Земли в 6,7 раз больше мирового потенциала ресурсов органического топлива. Использование только 0,5 % этого запаса могло бы полностью покрыть мировую потребность в энергии на тысячелетия. На Сев. Технический потенциал солнечной энергии в России (2,3 млрд. т усл. топлива в год) приблизительно в 2 раза выше сегодняшнего потребления топлива.
Проблема утилизации экологически чистой и притом бесплатной солнечной энергии волнует человечество с незапамятных времен, но только недавно успехи в этом направлении позволили начать формировать реальный, развивающийся рынок солнечной энергетики. К настоящему времени основными способами прямой утилизации солнечной энергии являются преобразование ее в электрическую и тепловую.
Устройства, преобразующие солнечную энергию в электрическую, называются фотоэлектрическими или фотовольтаническими, а приборы, преобразующие солнечную энергию в тепловую, — термическими. Существует два основных направления в развитии солнечной энергетики: решение глобального вопроса снабжения энергией и создание солнечных преобразователей, рассчитанных на выполнение конкретных локальных задач.
Эти преобразователи, в свою очередь, также делятся на две группы; высокотемпературные и низкотемпературные. В преобразователях первого типа солнечные лучи концентрируются на небольшом участке, температура которого поднимется до 3000°С. Такие установки уже существуют. Они используются, например, для плавки металлов.
Самая многочисленная часть солнечных преобразователей работает при гораздо меньших температурах — порядка 100-200°С. С их помощью подогревают воду, обессоливают ее, поднимают из колодцев. В солнечных кухнях готовят пищу. Сконцентрированным солнечным теплом сушат овощи, фрукты и даже замораживают продукты.
Энергию солнца можно аккумулировать днем для обогрева домов и теплиц в ночное время. Солнечные установки практически не требуют эксплуатационных расходов, не нуждаются в ремонте и требуют затрат лишь на их сооружение и поддержание в чистоте. Работать они могут бесконечно.
Но из-за рассеивания солнечных лучей земной поверхностью для строительства силовой станции, сопоставимой по мощности с современными АЭС, понадобились бы солнечные батареи площадью 8 км2, собирающие солнечный свет. Высокая стоимость станций, необходимость больших площадей и высокая доля облачных дней в подавляющем большинстве регионов России, по-видимому, не позволят говорить о существенном вкладе солнечной энергии в российскую энергетику.
Различные виды нетрадиционных видов энергии находятся на различных стадиях освоения. Как это ни парадоксально, наибольшее применение получил самый изменчивый и непостоянный вид энергии — ветер. Особенно активно развивается ветроэнергетика — 24% в год. Сейчас это наиболее быстро растущий сектор энергетической промышленности в мире.
В начале ХХ века интерес к воздушным винтам и ветроколесам не был обособлен от общих тенденций времени — использовать ветер, где это только возможно. Первоначально наибольшее распространение ветроустановки получили в сельском хозяйстве. В России к началу ХХ века вращалось около 2500 тысяч ветряков общей мощностью миллион киловатт.
После 1917 года мельницы остались без хозяев и постепенно разрушились. Правда, делались попытки использовать энергию ветра уже на научной и государственной основе. В 1931 году вблизи Ялты была построена крупнейшая по тем временам ветроэнергетическая установка мощностью 100 кВт, а позднее разработан проект агрегата на 5000 кВт. Но реализовать его не удалось, так как Институт ветроэнергетики, занимавшийся этой проблемой, был закрыт.
Существенным недостатком энергии ветра является ее изменчивость во времени, но его можно скомпенсировать за счет расположения ветроагрегатов. Если в условиях полной автономии объединить несколько десятков крупных ветроагрегатов, то средняя их мощность будет постоянной. При наличии других источников энергии ветрогенератор может дополнять существующие.
И, наконец, от ветродвигателя можно непосредственно получать механическую энергию. Принцип действия всех ветродвигателей один: под напором ветра вращается ветроколесо с лопастями, передавая крутящий момент через систему передач валу генератора, вырабатывающего электроэнергию, водяному насосу.
Чем больше диаметр ветроколеса, тем больший воздушный поток оно захватывает и тем больше энергии вырабатывает агрегат. Использование энергии ветра эффективно в районах со среднегодовой скоростью ветра более 5 м/с. В России это побережье Северного Ледовитого океана и Приморье.
Наиболее перспективно уставать здесь ветроустановки для выработки электроэнергии для местных автономных потребителей. К сожалению, мощные ветряные системы оказывают нежелательное воздействие на окружающую среду. Они непривлекательны внешне, занимают большие площади, создают много шума, а в случае аварии очень опасны. К тому же стоимость сооружения таких систем вдоль побережий для выработки электроэнергии столь велика, что полученная ими энергия оказывается в несколько раз дороже энергии из обычных источников.
В России валовой потенциал ветровой энергии — 80 трлн. кВт/ч в год, а на Северном Кавказе — 200 млрд. кВт/ч (62 млн. т усл. топлива). (I,6) Эти величины существенно больше соответствующих величин технического потенциала органического топлива.
Таким образом, потенциала солнечной радиации и ветровой энергии в принципе достаточно для нужд энергопотребления, как страны, так и регионов. К недостаткам этих видов энергии можно отнести нестабильность, цикличность и неравномерность распределения по территории; поэтому использование солнечной и ветровой энергии требует, как правило, аккумулирования тепловой, электрической или химической. Однако возможно создание комплекса электростанций, которые отдавали бы энергию непосредственно в единую энергетическую систему, что дало бы огромные резервы для непрерывного энергопотребления.
Эксперименты с использованием энергии приливов и отливов на Кольском полуострове (Кислогубская ПЭС) были закончены несколько лет назад из-за прекращения финансирования опытной установки. Тем не менее накопленный опыт утилизации приливов и отливов показал, что это вовсе не беспроблемное предприятие. Для эффективной работы станции требуется высота приливной волны более 5 м. К сожалению, почти повсеместно приливы имеют высоту около 2 м, и только примерно 30 мест на Земле удовлетворяют указанным требованиям. В России это Белое море и Гижигинская губа на Дальнем Востоке. Приливные станции могут иметь важное местное значение в будущем, поскольку являются одной из энергетических систем, которые действуют без серьезного ущерба для окружающей среды.
Наиболее стабильным источником может служить геотермальная энергия. Валовой мировой потенциал геотермальной энергии в земной коре на глубине до 10 км оценивается в 18 000 трлн. т усл. топлива, что в 1700 раз больше мировых геологических запасов органического топлива. В России ресурсы геотермальной энергии только в верхнем слое коры глубиной 3 км составляют 180 трлн. т усл. топлива.
Использование только около 0,2 % этого потенциала могло бы покрыть потребности страны в энергии. Вопрос только в рациональном, рентабельном и экологически безопасном использовании этих ресурсов.
Именно из-за того, что эти условия до сих пор не соблюдались при попытках создания в стране опытных установок по использованию геотермальной энергии, мы сегодня не можем индустриально освоить такие несметные запасы энергии. Геотермальная энергия подразумевает использование термальных вод для отопления и горячего водоснабжения и пароводяной смеси при сооружении геотермальных электростанций.
Предполагаемые запасы пароводяной смеси, сосредоточенной в основном в Курило-Камчатской зоне, могут обеспечить работу геоТЭС мощностью до 1000 МВт, что превышает установленную мощность Камчатской и Сахалинской энергосистем, вместе взятых. В настоящее время на Камчатке функционирует Паужетская геоТЭС, использующая подземное тепло для производства электроэнергии. Она работает в автоматическом режиме и отличается низкой себестоимостью отпускаемой электроэнергии. Предполагается, что геотермальная энергия, подобно энергии приливов, будет иметь сугубо местное значение и не сыграет большой роли в глобальном масштабе. Имеющийся опыт говорит, что эффективно может быть извлечено не более 1% тепловой энергии геотермального бассейна.
Следует отметить тот факт, что большинство возобновляемых источников энергии в условиях экономической нестабильности в России неконкурентоспособно в сравнении с традиционными электростанциями из-за высокой удельной стоимости электроэнергии.
Таким образом, попытки использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в России носят экспериментальный и полуэкспериментальный характер или в лучшем случае такие источники играют роль местных, строго локальных производителей энергии. Последнее относится и к использованию энергии ветра. Это происходит потому, что Россия пока не испытывает дефицита традиционных источников энергии и ее запасы органического топлива и ядерного горючего пока достаточно велики. Однако и сегодня в удаленных или труднодоступных районах России, где нет необходимости строить большую электростанцию, да и обслуживать ее зачастую некому, «нетрадиционные» источники электроэнергии — наилучшее решение проблемы.
Тепловые электростанции
Тепловые электростанции (ТЭС) — электростанции, вырабатывающие электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. На тепловых электростанциях преобразуется химическая энергия топлива сначала в механическую, а затем в электрическую.
Около 67% вырабатываемой в стране электроэнергии дают тепловые электростанции. Преимущественное развитие тепловой электроэнергетики объясняется высокой обеспеченностью страны топливными ресурсами и рядом особенностей, характерных для этого вида электростанций.
Преимущества тепловых электростанций по сравнению с другими типами электростанций — это относительно свободное размещение, связанное с широким распространением топливных ресурсов в России; способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний (в отличие от ГЭС), а также значительно быстрое и дешевое строительство.
Главные недостатки в работе тепловых электростанций — использование не возобновляемых топливных ресурсов, крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду (выбрасывают в атмосферу огромное количество золы, вредных веществ, поглощают громадные порции кислорода и др.). Несмотря на это, в перспективе доля ТЭС в производстве электроэнергии в России может увеличиться.
По целевому назначению тепловые электростанции различают на парогазовые установки, конденсационные электростанции и теплоэлектроцентрали. А по степени распространённости их разделяют на центральные и ГРЭС.
Парогазовая установка — электрогенерирующая станция, служащая для производства тепло- и электроэнергии (Сургутская ГРЭС). Отличается от паросиловых и газотурбинных установок повышенным КПД порядка 50—60 %. Парогазовая установка состоит из двух отдельных установок: паросиловой и газотурбинной. В газотурбинной установке турбину вращают газообразные продукты сгорания топлива. Топливом может служить как природный газ, так и продукты нефтяной промышленности (мазут, солярка).
Конденсационные электростанции (КЭС) — тепловые электростанции, производящие только электрическую энергию. КЭС размещают или у источников топлива (уголь, газ, мазут, сланцы, торф), или в местах потребления электроэнергии. КПД таких станций колеблется в пределах 30 — 35 %.
При выборе места для строительства КЭС учитывают сравнительную эффективность транспортировки топлива и электроэнергии. Если затраты на перевозку топлива превышают издержки на передачу электроэнергии, то электростанции целесообразно размещать непосредственно у источников топлива, при более высокой эффективности транспортировки топлива электростанции размещают вблизи потребителей электроэнергии.
Теплоэлектроцентрали (Сочинская, Тюменская) (ТЭЦ) — предприятия комбинированного типа, которые наряду с электроэнергией производят теплоту (в виде пара и горячей воды). Теплоэлектроцентрали размещаются только в местах потребления, так как радиус передачи тепла невелик (12-15 км).
КПД данных электростанций равняется 70 %. В России действует несколько сотен крупных и средних ТЭЦ, мощность самых крупных превышает 1 млн. кВт. На ТЭЦ существует такой процесс как теплофикация — централизованное теплоснабжение на базе комбинированного производства электроэнергии и тепла. Термодинамическая эффективность производства электроэнергии по теплофикационному циклу обусловлена исключением, как правило, отвода тепла в окружающую среду, неизбежного при производстве электроэнергии по конденсационному циклу. Благодаря этому существенно (на 40—50%) снижается удельный расход топлива на выработку электроэнергии.
Среди тепловых электростанций в России основную роль играют мощные (более 2 млн. кВт) ГРЭС — государственные районные электростанции. Размещаются они, в основном, у источников дешевого топлива или в местах потребления.
Таблица 2. Размещение крупнейших ГРЭС по Федеральным округам и субъектам федерации
Источник: edelweiss-dolina.ru