Количество воды, которое будет проходить через турбины, а также сила ее напора, являются факторами, определяющими мощность ГЭС.Регуляция второго показателя осуществляется благодаря возможности направлять поток воды. Как правило, для этих целей на реках на заранее определенном участке строится плотина и напор создает вода, собравшаяся возле нее.
Еще один способ усиления напора – отведение воды от русла при помощи искусственно созданного канала или туннеля (деривации потока). В зависимости от этого различают три трипа ГЭС:
- Плотины
- Деривационные
- Плотинно-деривационные
Самый распространенный тип ГЭС предполагает наличие в основании плотины, которая преграждает естественное русло реки. Сталкиваясь с препятствием вода начинает накапливаться, подниматься, образуя массу, которая в дальнейшем будет обеспечивать напор и повышенное давление, необходимые для выработки энергии. Чем выше будет построенная плотина, тем более сильный напор воды будет обеспечен.
В случае если река, на которой строится ГЭС, многоводна, но отличается небольшим падением, разность уровней воды, достигаемая за счет строительства плотины, бывает значительна. Бесперебойная работа станции обеспечивается за счет водохранилища, которое формируется над плотиной, а также турбины, находящейся у берега ниже по течению. Она соединена с приплотинной станцией.
В случае если по реке ходят суда, у берегов располагают шлюзы.
В случае если строительство ГЭС планируется на немноговодной, но бурной реке с интенсивным течением, отведение воды происходит по каналу, который отличается меньшим уклоном, чем основной поток. В некоторых случаях его длина может превышать несколько километров. В некоторых случаях (например, для станций повышенной мощности) для отведения воды используется тоннель. Благодаря этому достигается необходимая разность уровней между каналом и нижним течением.
Вода поступает в трубу, имеющую крутой наклон и поступает к гидротурбине с генератором. Разница уровней способствует выработке большого количества кинетической энергии, которой бывает достаточно для обеспечения станции.
В некоторых случаях вместо турбин используется более экономичный вариант – водяное колесо.
Преимущества гидроэлектростанций
Главным достоинством ГЭС является то, что для ее работы требуется вода – ресурс возобновляемый естественным круговоротом воды в природе. Кроме того:
- Выработка энергии посредством ГЭС не сопровождается углекислоты, окислов серы и азота, угарного газа и других вредных веществ. Деятельность таких станций отличается большей экологичностью: они не загрязняют почву, воздух. Конечно, полностью избежать негативного воздействия на среду не удается: часть тепла, которое образуется в результате трения частей турбины, все же передается воде. Но его количество как правило несущественно.
- Существует возможность осуществлять контроль над производительностью станции, меняя объем и скорость воды, которая имеет доступ к турбинам.
- Низкая стоимость электроэнергии
- Нередко водохранилища, которые строятся для ГЭС, становятся популярными зонами отдыха для привлечения туристов.
- Вода, содержащаяся в искусственных водохранилищах, отличается хорошими показателями чистоты. Благодаря этому она может использоваться для ирригации, купания, питья.
В зависимости от актуальных потребностей, генераторы можно включать и выключать по мере необходимости. Это дает возможность использовать ГЭС в качестве аварийного резерва.
Типы гидроэлектростанций
Несмотря на сходный принцип действия, существуют ГЭС разных типов. Так как при их строительстве в большинстве случаев используется естественный рельеф местности, то различия связаны с использованием конкретных преимуществ, которые предоставляют природные условия. 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.
Существует классификация гидроэлектростанций по совокупной мощности установленных генераторов, позволяющая разделить малые и крупные ГЭС, но она отличается для разных стран. Например, в Португалии, Испании, Ирландии, Греции и Бельгии 10 МВт было принято в качестве верхнего предела для малых ГЭС, в Италии – 3 МВт, Швеции – 1,5 МВт, а в Польше – 5 МВт.
Однако эти границы достаточно условны и могут изменяться государственными нормативными актами. Так, В США сначала максимальная мощность малых ГЭС была равной 5 МВт, затем 15 МВт, а сейчас уже 30 МВт. В РФ также гидроэлектростанции мощностью более 30 МВт считаются крупными.
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.
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.
Недостатки
Наиболее существенным недостатком ГЭС является то, что возведение подобного объекта требует затопления обширных территорий, которые могли использоваться иначе. Нередко для строительства приходилось жертвовать целыми городами и это неминуемо приводило к расходам на переселение жителей. Также:
- Аварийные ситуации, возникающие в процессе эксплуатации ГЭС, становились причинами серьезных наводнений. Затопленными оказались территории, находящиеся ниже течения реки.
- Продуктивность ГЭС в немалой степени зависит от погодных условий: нередко после длительной засухи производство энергии резко снижалось или останавливалось.
- В равнинных районах строительство таких электростанций не имеет смысла. Строительство подобных объектов в районе горных рек опасно из-за повышенной сейсмоопасности регионов.
- Учитывая то, что уровень воды в реках, на берегах которых возведена ГЭС, постоянно меняется, строить на них дома крайне нежелательно.
Кроме этого, строительство крупных ГЭС требует большого количества денег, ресурсов и занимает немало времени.
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.
- https://narobraz.ru/avto/plyusy-i-minusy-ges.html
- https://energoseti.ru/articles/gidroenergetika-rossii
- https://gidrotechnologies.ru/stroitelstvo-gidrojelektrostancii/3-pljusy-i-minusy-gjes.html
- https://proagregat.com/energetika/krupneyshie-gidroelektrostantsii-v-rossii-i-v-mire/
- https://rukivnogi.com/russia/articles/samaya-bolshaya-ges-v-rossii
- https://cleanbin.ru/terms/hydropower-plants
- https://musorniy.ru/chto-takoe-ges-i-kak-oni-rabotayut/
ГЭС более экологичны по сравнению с другими видами электростанций?
Одно из главных преимуществ гидроэнергетики — это минимальное влияние на экологию.
Мы сравнили негативное воздействие на окружающую среду тепловых, атомных и гидростанций. Одно из главных преимуществ гидроэнергетики — это минимальное влияние на экологию. Работа ГЭС не требует добычи угля или ядерного топлива, не сопровождается вредными выбросами в атмосферу и водоемы, не требует захоронения отходов. В некоторых случаях плотины позволяют предотвращать затопление населенных пунктов во время весеннего паводка…
У противников строительства ГЭС своя правда. Главный контраргумент — при создании водохранилища существующие живые организмы и микроорганизмы реки, поймы и леса заменяются на живые организмы водохранилища. При этом неизбежно происходит гибель растений и животных, а также мест их обитания. Эксперты рассчитывают ущерб окружающей среде в деньгах, используя методики, существующие для расчета штрафных санкций.
Пример из «прейскуранта» по расчету убытков. Так, черви и другие беспозвоночные животные, обитающие на одном квадратном метре в лесу, оцениваются в 143 рубля. Плюс немалые санкции за каждый экземпляр находящегося в зоне затопления животного… Поскольку крупное водохранилище может занимать сотни квадратных километров, то тянет на сотни миллиардов рублей.
Правда, эксперты оговариваются. Методику расчета убытков можно применить и в сельском хозяйстве. Аграрии выращивают строго определенные культуры, нещадно уничтожая все остальное – другие растения (которые они считают сорняками) и насекомых. Но никто же не пытается обкладывать штрафами фермеров и владельцев агрохолдингов.
— Если ГЭС построена правильно, в бассейне реки, то строительство станции экологически более оправдано, чем строительство атомных или тепловых электростанций, — говорит Оксана Никитина, координатор проектов по сохранению пресноводных экосистем и устойчивой гидроэнергетики российского отделения Всемирного фонда дикой природы.
Каков выход? Ветряки, солнечные батареи и другие альтернативные источники энергетики занимают доли процента в энергосистеме России. Даже многомиллиардные вливания в эту отрасль не позволят отказаться от традиционных источников энергетики. Следовательно, необходимо выбирать наименьшее из зол. Вопрос в другом.
Вмешательство в окружающую среду должно быть обоснованным. Каждый проект должен быть просчитан и при необходимости предусматривать экологическую компенсацию. Это может быть организация заказника, строительство рыбзавода, посадка леса.
ТАБЛИЧКА
Экологические «плюсы» и «минусы» гидроэнергетики
Преимущества
— использование возобновляемой энергии;
— работа не сопровождается вредными выбросами в атмосферу и водоемы, образованием отходов;
— вода водохранилищ может использоваться в сельском хозяйстве для полива, в них можно разводить рыбу;
— в некоторых случаях водохранилища ГЭС позволяют регулировать речной сток и предотвращать наводнения.
Источник: planeta100.ru
Использование энергии падающей воды не загрязняет окружающую среду. Однако строительство ГЭС вызывает в природе изменения. Узнай, какие
Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.
Источник: www.soloby.ru
2. Влияние электростанций на окружающую среду
При строительстве гидроэлектростанций перегораживают реки плотинами и затапливают большие участки плодородных земель и лесов, а иногда затопленными оказываются целые деревни и посёлки.
Атомные электростанции становятся очень опасными, если происходит авария. Загрязнённые радиацией земли на многие годы становятся непригодными для жизни людей.
Источник: www.yaklass.ru
Какой именно вред экологии может приносить работа ГЭС?
Если брать все крупные источники электроэнергии, то ГЭС — самые экологичные. По крайней мере, у них нет выбросов в атмосферу и гидросферу. Но и у ГЭС есть недостатки, негативно сказывающиеся на экологии.
- При создании водохранилища в равнинных условиях затапливаются огромные территории, уничтожаются места обитания многих огранизмов, начинается процесс переработки берегов водохранилища, большие территории становятся подтопленными (поднимается уровень грунтовых вод).
- Смена режима реки приводит к изменению состава фауны и иногда флоры.
- В сейсмичных районах водохранилище становится источником наведенных землетрясений, сейсмичность поднимается на 1 балл, иногда больше.
- Плотина является источником шума и сильных вибраций, особенно при большом сбросе в паводок. Это очень чувствуется в домах, построенных в пределах 3-5 км от ГЭС. Яркий пример — Жигулевская ГЭС.
Вред может быть самым разным. Например, плотина гидроэлектростанции перегораживает реку. В результате рыба, которая тысячи и тысячи лет шла на нерест в определенное место реки, больше такого делать не может. В результате резко уменьшается ее «поголовье». Плотины затапливают большие территории, часто поглощая населенные пункты.
А также уменьшая площадь земель, приходных для сельского хозяйства. Сброс воды, который иногда приходится делать, может также привести к гибели рыб, если сбрасываемая вода теплее, чем допустимо для рыб и потому кислорода в ней недостаточно. Плотины сильно затрудняют судоходство по большим рекам. Зимой река уже не замерзает, значит, по льду нельзя перемещаться с одного берега на другой. Наверное, можно найти еще множество доводов.
Еще один минус — песчаные бури. Когда я жил в Иркутске, там иной раз случались песчаные бури. Старожили рассказывали, что они появились только после строительства Братской ГЭС. До этого их не было в помине. Откуда может браться песок над Ангарой, я до сих пор не понимаю. — 7 лет назад
Да, изменяется и климат в данном месте. Если изменяется направление и сила ветра, он вполне может и песок принести. Но ведь возможно, что песчаные бури появились по другой причине, не зависящей от строительства ГЭС. — 7 лет назад
Источник: www.bolshoyvopros.ru