Официальный сайт — mrsk-1.ru Без гидроэлектростанций невозможно представить современную жизнь. Энергия, вырабатываемая ГЭС, служит для обеспечения комфортной жизни человека. В нашей статье вы узнаете, что такое гидроэлектростанция, что нужно для ее строительства, какие самые популярные ГЭС существуют и многое другое.
Что такое ГЭС
Гидроэлектростанция – это электростанция, использующая энергию напора воды для преобразования в электроэнергию. Обычно ГЭС строят на реках.
У ГЭС множество преимуществ. Самое главное – в том, что используется возобновляемая энергия. При этом затраты труда самые минимальные, эксплуатация очень простая. Не происходит вредных выбросов в атмосферу.
Самый сложный, большой и вообще основной элемент любой ГЭС – плотина. Невозможно понять, что такое ГЭС, не разобравшись в сути работы плотины. Они представляют собой огромные перемычки, которые удерживают водный поток. В зависимости от конструкции они могут отличаться: есть гравитационные, арочные и другие сооружения, но их цель всегда одна – удержание большого объема воды. Именно благодаря плотине удается концентрировать стабильный и мощный поток воды, направляя его на лопасти турбины, которая вращает генератор. Он, в свою очередь, и производит электрическую энергию.
Модернизация гидроагрегата Братской ГЭС
Условия для строительства ГЭС
Место для строительства выбирают очень тщательно, ведь неправильное расположение станции может не только снизить ее эффективность, но и привести к затоплению близлежащих районов, в том числе и населенных.
Чтобы построить эффективно работающую гидроэлектростанцию, соблюдаются следующие требования:
Сильная река, текущая под углом и обеспечивающая круглогодичный доступ воды
В результате работы гидростанции вода постоянно испаряется в большом количестве, поэтому необходим сильный водный поток, нивелирующий испарение. Идеально, если река проходит под большим углом, а течение непрерывное и сильное.
Приближенность мест добычи сырья и строительных материалов
ГЭС чаще всего строится рядом с горными реками, поэтому может быть сложно доставлять материалы к месту стройки. Поэтому место для строительства выбирают с учетом близко расположенных карьеров для добычи высококачественного песка, камня и других стройматериалов.
Станцию строят только там, где скалистые структуры и почва достаточно устойчивы, чтобы выдержать огромную нагрузку от силы потока в плотине, веса воды и самого сооружения. Горные породы должны выдерживать землетрясения и не пропускать воду, чтобы не ослабить плотину.
Гидроэнергетика Российской Федерации
В России очень большая, разветвленная сеть рек. Здесь они очень активно используются. Особенно мощный потенциал у рек Сибири и Дальнего Востока. Самые большие запасы гидроэнергии – в Поволжье.
На данный момент в России расположено 15 крупных гидроэлектростанций и больше 100 маленьких. Общий объём производства гидроэнергии в нашей стране – 165 миллиардов Квт в час.
Особенности получения гидроэнергии
Главной частью гидростанции является машинный зал. В нем расположены все необходимые приспособления для переработки энергии водных масс – это турбины, генераторы и другое.
Рядом с гидростанцией устанавливают гидротехнические сооружения, такие как:
Гидроэнергетика в мире
Ресурсы гидроэнергии занимают около 19 процентов энергии, которая производится на нашей планете. Это примерно 63 процента от возобновляемой энергетики.
Какие страны являются ведущими по выработке гидроэнергии:
Гидроэнергопотенциал мировых регионов:
Самой первой гидроэлектростанцией в мире была ГЭС в Германии на реке Неккар (приток Рейна), построенная в 1891 году. С этого момента началась мировая история электрификации.
Потенциал и перспективы
Перпективы развития ГЭС весьма неоднозначны. Они напрямую зависят от того, насколько эффективно будут применены различные технологии, насколько продумана будет работа станций. Самая большая проблема с ГЭС сегодня – плохое влияние на экологию.
На данный момент, по исследованиям ученых, перспективным направлением ГЭС является система малой гидроэнергетики. Должны быть построены ГЭС, мощность которых составляет не меньше 25 МВт.
Какие цели ставит перед собой малая гидроэнергетика:
Мир стремительно меняется. Поэтому сложно сказать, каким будет развитие гидроэнергетики. На данный момент это одна из самых развитых отраслей. Вы узнали о самых крупных ГЭС в мире, о преимуществах и перспективах развития этой отрасли, а также многое другое. Надеемся, что вам было интересно изучить нашу статью. До новых встреч!
https://youtube.com/watch?v=z0gqTB0KJI8%3Ffeature%3Doembed
Легендарная гидроэлектростанция – залог развития местной промышленности
Советские экономисты и географы справедливо утверждали, что развитие Восточной Сибири обеспечат крупные промышленные центры, основой для которых станут мощные гидроэлектростанции
на Ангаре и Енисее. Наглядное тому доказательство – город цветной металлургии и деревопереработки, построенный возле легендарной Братской ГЭС. Сегодня он не только переживает кризис легче всей остальной Иркутской области, но и находит ресурсы для развития.
В этом убедился корреспондент «ВСП» Егор ЩЕРБАКОВ, побывавший в Братске накануне его шестьдесят первого дня рождения.
Кажется, Братск одновременно существует в разных эпохах. Из окон подержанного корейского автобуса, едущего сквозь густой снег и темноту из центра города в район Энергетик, видны новые магазины, торговые центры и вывески на латинице. С ними запросто соседствуют серпы с молотами и красные звёзды – световые фигуры на фонарных столбах вдоль улицы Мира. Даже новый памятник гидростроителю и первому почётному жителю города Ивану Наймушину кажется ещё одной из примет прежних времён, сохранившихся на снимках Телеграфного агентства Советского Союза и в фильмах Восточно-Сибирской студии кинохроники. Музыкальный фон – наполненный куда более современной иностранной и российской музыкой радиоэфир, в который врывается новость: через три дня, когда город будет праздновать 61-й день рождения, на стадионе «Северный Артек» состоится акция «Братск, на лыжи!». В программе, как выяснится позднее, значатся концерт, мастер-классы тренеров, гонки профессионалов и любителей, масс-старт Дедов Морозов. А также общение с титулованными лыжниками, ныне тренирующими новое поколение спортсменов. В Братск прилетели четырёхкратный олимпийский чемпион Николай Зимятов, завоевавший медали высшей пробы на Олимпиадах 1980 года в Лейк-Плесиде и 1984 года в Сараеве, и призёр тех же Игр, участник команды, победившей в эстафете на чемпионате мира 1982 года в Осло, Александр Завьялов. Организаторы – холдинг En+ Group и РУСАЛ, представленные в городе Братской ГЭС и крупнейшим в мире Братским алюминиевым заводом, ещё во времена, казалось бы, закрытой плановой экономики получившим международную премию «Золотой Меркурий» как главный экспортёр алюминия на планете.
«Роль мощнейшего источника энергии»
Юбилей легенды привёл нас в город, который более полувека назад журналист британской газеты The Daily Mirror Фредерик Уиллз назвал «столицей электричества». Первый гидроагрегат Братской ГЭС был включён в сеть 28 ноября 1961 года, через месяц на обороты поставили уже четвёртую машину. «Создание мощнейшего в Советском Союзе каскада Ангарских гидроэлектростанций даст возможность разместить в Иркутской области на местном сырье энергоёмкие производства и направить часть излишней электроэнергии через Красноярск в районы Западной Сибири, и в частности в Кемеровскую область», – писал несколькими месяцами ранее на страницах «Восточно-Сибирской правды» первый директор ГЭС Константин Князев. Осенью главный инженер «Братскгэсстроя» Арон Гиндин в том же издании настаивал на создании силами треста целого промышленного района на севере Иркутской области.
Два года спустя Князев развивал тему. «По своим технико-экономическим показателям гидроузел на Падуне выходит на мировую арену как предприятие социалистического труда, имеющее самые высокие показатели по производительности труда на киловатт-час вырабатываемой энергии, – замечал он. – Уже в 1964 году она даст не менее 140 миллионов рублей валовой выработки при издержках производства в 4 миллиона рублей. Через три года Братская ГЭС по показателям затрат живого обобществлённого труда, выраженного в издержках производства на киловатт-час произведённой энергии, превзойдёт самую эффективную гидростанцию мира Грэнд-Кули в США. Мы считаем, что тогда ГЭС будет вырабатывать не менее 20 миллиардов киловатт-часов электроэнергии при издержках производства в пределах 3200 тысяч рублей. Число работающих при этом составит около 600 человек. А валовая выработка – 250 миллионов рублей. Нет на Земле другого такого энергетического предприятия».
«Для Братска и севера Иркутской области мы играем роль мощнейшего источника энергии, – констатирует сегодня директор станции Андрей Вотенев. – При том, что здесь находится и крупнейший потребитель электричества в Иркутской области – Братский алюминиевый завод». Цифры говорят сами за себя: утром 8 декабря, когда происходит наш разговор, на нужды предприятия уходит 1950 МВт. Располагаемая мощность Братской ГЭС в этот момент составляет 2018 МВт. Это меньше половины возможностей станции. Если в 1966 году, когда она была введена в эксплуатацию по полной схеме (официальный акт приёмки с оценкой «отлично» Государственная комиссия во главе с заместителем председателя Совета Министров СССР Владимиром Кирилиным подписала в сентябре 1967 года), её установленная мощность достигала
4,1 ГВт. После реконструкции 1978 года она была увеличена до 4,5 ГВт. Однако в 2016 году, как и полтора года до этого, ограничения накладывает существующее маловодье в бассейне Байкала и Ангары. Вдобавок, указывает Вотенев, на Братской ГЭС «сложилась уникальная ситуация»: впервые за время её работы в капитальный ремонт вывели пять гидроагрегатов из восемнадцати. В настоящий момент регулирование перетока в сечении Сибирь – Казахстан осуществляют Братская, Усть-Илимская и Красноярская ГЭС.
«Без линий электропередачи мощность не выдашь»
«Братская ГЭС, несомненно, жемчужина энергетики и одна из крупнейших гидроэлектростанций мира, но без линий электропередачи её мощность не выдашь»
«Братская ГЭС, несомненно, жемчужина энергетика и одна из крупнейших гидроэлектростанций мира, – отмечает, в свою очередь, главный инженер Северных электрических сетей ОАО «Иркутская электросетевая компания» Константин Ефимов. – Но без линий электропередачи её мощность не выдашь». После этой фразы невольно отрываю взгляд от собеседника и бросаю его в окно на сети, берущие начало на открытом распределительном устройстве Братской ГЭС, которое впечатляет само по себе. На ту самую страну Лэпию, которую придумали советские журналисты и которую неоднократно упоминал фотокорреспондент ТАСС Эдгар Брюханенко. Густой сетью воздушных линий пронизан и сам город, а в нём и его границах можно насчитать одних только подстанций 110–220 кВ семнадцать. Здесь и Братский переключательный пункт, принимающий электричество от двух ступеней Ангарского каскада гидроэлектростанций и выдающий его на юг Иркутской области и в Красноярский край, и подстанции 110 и 220 кВ, чьи названия говорят сами за себя: «БЛПК», «Падунская», «Пурсей», «Заводская» «Вихоревка», «Гидростроитель» и другие.
В целом зона обслуживания Северных электрических сетей охватывает практически весь север Иркутской области – шесть районов и один частично, больше трети площади региона. Через проходящие по ним линии передаётся четыре пятых всего электричества, которое вырабатывают станции ПАО «Иркутскэнерго». При этом один только Братский энергетический район является вторым в области по электропотреблению, не намного уступая по его объёмам крупнейшему Иркутско-Черемховскому. Помимо БрАЗа столь высокий показатель обеспечивают Братский лесопромышленный комплекс – четвёртый по величине промышленный потребитель в регионе, – участок Байкало-Амурской магистрали и Братский завод ферросплавов. Хватает и предприятий поменьше, которые также влияют на общую картину.
Родители нашего собеседника когда-то приехали на Всесоюзную комсомольскую стройку с запада страны. Сам Валерий Альбертович, коренной братчанин, даже в самые экономически тяжёлые времена не помышлял об отъезде. «Помню, как раньше росло население города и как здесь массово строили новые дома, – продолжает он. – Потом был провал девяностых годов. Сейчас же если и строят, то по большей части для переселения людей из ветхого и аварийного жилья. Но я бы не сказал, что город не развивается».
«Деньги приносят промышленность и предпринимательство»
Территория обслуживания Северных электрических сетей занимает треть Иркутской области, рассказывает Константин Ефимов
По сравнению с пиком 1990 года население Братска сократилось на 55 тысяч человек и сегодня немного превышает 234 тысячи. Тем не менее он остаётся вторым по числу жителей городом Иркутской области. И на сей раз экономический кризис затронул его в меньшей степени, чем регион в целом. На первый взгляд, рост промышленного производства предприятий города на 1,7 процента по сравнению с прошлым годом, который прогнозируют в Братске, меньше тех 5,6%, которые за 11 месяцев продемонстрировала вся Иркутская область. Но в масштабах региона его в значительной степени обеспечила добыча полезных ископаемых, тогда как в обрабатывающих производствах зафиксирован спад на 5,2%. А в Братске, построенном вокруг больших заводов, напротив, наблюдается небольшой рост.
«Деньги в город приносят промышленность и предпринимательство, – констатирует мэр города Сергей Серебренников. – Это и гиганты индустрии, и тысячи субъектов малого и среднего бизнеса. В уходящем году выручка обрабатывающих производств увеличилась на пять процентов, или почти на пять миллиардов рублей». Уточним: если в 2015 году она составила 91,1 млрд рублей, то в 2016 году, по предварительным оценкам, достигла 95,9 млрд. В целом выручка предприятий города превышает 255 млрд рублей против 249,2 млрд в прошлом году. Если говорить о цветной металлургии – ОАО «РУСАЛ Братск» является крупнейшим плательщиком в местный бюджет, – то сложившаяся здесь картина во многом объясняется обстановкой на рынке. С одной стороны, цена тонны алюминия на Лондонской бирже металлов стабилизировалась на сравнительно невысокой отметке в 1600–1700 долларов, с другой – значительное ослабление рубля в прошлом году вкупе с другими мерами помогло не только сохранить выручку, но и немного увеличить чистую прибыль. Объёмы производства при этом остались практически на том же уровне: из отчёта ОК «РУСАЛ» следует, что за три квартала 2016 года Братский алюминиевый завод выпустил 752 тыс. тонн алюминия против 751 тыс. тонн за девять месяцев 2015 года.
Выручка малого и среднего бизнеса – в городе насчитывается около 1,5 тыс. мелких фирм и более 4 тыс. индивидуальных предпринимателей – за прошедшие с начала года месяцы увеличилась на 2 млрд рублей. «Но при нынешней системе межбюджетных отношений рост промышленного производства и выручки, к сожалению, никак не влияет на объём местной казны, – подчёркивает глава Братска. – Растут лишь налоговые отчисления в областной и федеральный бюджеты». Так, если доходная часть бюджета города в целом выросла с 5,54 млрд рублей в 2015 году до 7,35 млрд в 2016-м, то собственные налоговые и неналоговые доходы увеличились лишь чуть-чуть: 2,2 млрд рублей против 2,07 млрд. Ситуация в ближайшие три года, следует из проекта бюджета на 2017–2019 годы, значительно не изменится. Хотя в том случае, если региональные власти примут предложение Ассоциации муниципальных образований Иркутской области оставлять в казне городов и районов 30% поступлений от предприятий, пользующихся упрощённой схемой налогообложения, Братск дополнительно получит около 100 млн рублей.
Сдвиг в межбюджетных отношениях – дело как минимум ближайшего будущего. А пока, если судить по официальным данным, на 7% выросла средняя зарплата. Её размер в 2016 году составляет почти 35,3 тыс. рублей. При этом в обрабатывающих производствах он превышает 40,2 тыс. рублей, а в энергетике и газоснабжении почти достигает 42 тыс. рублей. «Но надо отметить, что реального роста не произошло: с корректировкой на инфляцию заработная плата уменьшилась на 1,3%», – уточняет Серебренников. Впрочем, спад не такой серьёзный, как в целом по области, где он составил 2,5%. При этом в Братске официально зарегистрированы 747 безработных – 0,57% от числа занятых в экономике. А на рынке труда есть более 1800 вакансий. В основном ищут высококвалифицированных рабочих.
На этом фоне растут инвестиции в экономику города – плюс
«Помню, как раньше росло население города и как в нём массово строили новые дома, – продолжает Валерий Вагин. – Потом был провал девяностых годов. Сейчас же если и строят, то по большей части для переселения людей из ветхого и аварийного жилья. Но я бы не
9 млрд рублей по предварительным оценкам на 2016 год. Только на реализацию тех 12 проектов, сопровождение которых обеспечивает городская администрация (в их числе, к примеру, модернизация мощностей деревоперерабатывающих предприятий «Ангара Плюс» и «Деком», производство модульных зданий и линия монтажа печатных плат), инвесторы затратили 1,6 млрд
рублей. Результат – создание более 200 новых рабочих мест. По части инвестиционной привлекательности мэрия Братска намерена восстановить кредитный рейтинг города, когда-то присвоенный агентством Standard & Poor’s, но пониженный в начале 2009 года и затем утраченный. «В этом году мы начали работу над его получением, – сообщает Серебренников. – Думаю, мы его получим к середине следующего года».
Плотина-мост
О славной истории Братска напоминают детали городского пейзажа
Существование города и его развитие по-прежнему обеспечивает энергетическое сердце созданного здесь промышленного комплекса – Братская ГЭС. Но ни в коем случае нельзя сводить её роль в экономике исключительно к выдаче электричества. По гребню её плотины проходят два моста – железнодорожный и автомобильный, – которые являются частью Байкало-Амурской магистрали и федеральной трассы «Вилюй». Оба были спроектированы как временные сооружения, которые должен был сменить постоянный переход ниже по течению Ангары. В годы существования СССР его возвести не успели, а в XXI веке деньги на строительство (100–130 млрд рублей по технико-экономическому обоснованию, подготовленному ОАО «Гипродорнии») не предусмотрели в бюджете.
«По результатам регулярного обследования автодорожного полотна и состояния опор проводятся ремонтно-восстановительные работы», – говорит Вотенев. РАО «РЖД» в прошлом году произвело замену нечётного пути, весной следующего года запланирована замена чётного пути, что позволяет снизить динамические нагрузки на плотину Братской ГЭС. Восточно-Сибирская железная дорога, в свою очередь, в нынешнем году заменила рельсовые пути на бесстыковые.
Гидроэнергия использовалась с древних времён, для молки муки и других нужд. При этом приводом служил колёсный механизм, вращаемый потоком воды. В середине 1770-х годов французский инженер Бернар Форест де Белидор в опубликованной им работе Architecture Hydraulique, привёл описание гидромашин с вертикальной и горизонтальной осью вращения. К концу XIX века появились электрические генераторы, которые могли работать в сочетании с гидроприводом. Растущий спрос на электроэнергию вследствие Промышленной революции дал толчок в их развитии. В 1878 году заработала «первая в мире ГЭС», разработанная английским изобретателем Уильямом Джорджем Армстронгом в Нортумберленде, Англия. Она представляла собой агрегат, предназначенный для питания одной единственной дуговой лампы в его картинной галерее. Старая электростанция № 1 Schoelkopf возле Ниагарского водопада в США начала производить электричество в 1881 году. Первая гидроэлектростанция Эдисона для целей освещения, Vulcan Street начала работать 30 сентября 1882 года, в г. Аплтон, штат Висконсин, США, и выдавала мощность около 12,5 киловатт.
Но когда встал вопрос промышленного использования электричества, то оказалось, что под постоянный ток требуется слишком толстая медная проводка. Поэтому при оборудовании шахты Gold King Mine в Колорадо отдали предпочтение проекту компании Вестингауза, основанному на патентах Николы Теслы, то есть системе переменного тока двух фаз. Поныне ГЭС Эймса в Колорадо (en:Ames, Colorado) считается первым коммерчески значимым и успешным промышленным использованием электрического тока. До этого момента все применение сводилось преимущественно к бытовым и городским нуждам освещения домов и улиц постоянным током. А ГЭС в Эймсе вошла в «Перечень значимых объектов и событий IEEE» (en:List of IEEE milestones). Сам Тесла писал в автобиографии, что в проекте участвовать отказался, поскольку считал, что частота переменного тока должна составить 60 Гц, а не 133, как это было задумано инженерами компании Вестингауза. Мнение Теслы было учтено при оборудовании ГЭС на Ниагарском водопаде двумя годами позже, частота 60 Гц поныне является стандартной на территории США. Переменный ток, таким образом, стал де-факто стандартом для построения ГЭС, что явилось важной вехой в ходе «войны токов». Использовались как две фазы (под двигатели Николы Теслы), так и три фазы (под проекты Доливо-Добровольского) с трансформаторами на соответствующее число фаз.
Ныне именно три фазы используются повсеместно.
К 1886 году в США и Канаде было уже 45 гидроэлектростанций. К 1889 году только в США их было 200. В начале XX века коммерческими компаниями строится много небольших ГЭС в горах недалеко от городских районов. К 1920 году до 40 % электроэнергии, производимой в Соединённых Штатах вырабатывалось на ГЭС. В 1925 году в Гренобле (Франция) состоялась Международная выставка гидроэнергетики и туризма, которую посетили более одного миллиона человек. Одной из вех в освоении гидроэнергетики как США, так и в мире в целом стало строительство в 1930-х Плотины Гувера.
Россия имела достаточно богатый опыт промышленного гидростроительства, в основном, частными компаниями и концессиями. Информация об этих ГЭС, построенных в России за последнее десятилетие XIX века и первые 20 лет XX столетия, достаточно разрознена, противоречива и требует специальных исторических исследований.
В советский период развития энергетики упор делался на особую роль единого народнохозяйственного плана электрификации страны, который был утверждён 22 декабря 1920 года. Этот день был объявлен в СССР профессиональным праздником — Днём энергетика. Глава плана, посвящённая гидроэнергетике, называлась «Электрификация и водная энергия». В ней указывалось, что гидроэлектростанции могут быть экономически выгодными, главным образом, в случае комплексного использования: для выработки электроэнергии, улучшения условий судоходства или мелиорации. Предполагалось, что в течение 10-15 лет в стране можно соорудить ГЭС общей мощностью 21 254 тыс. лошадиных сил (15632 МВт), в том числе в европейской части России — мощностью 5438 МВт, в Туркестане — 2221 МВт, в Сибири — 7972 МВт На ближайшие 10 лет намечалось сооружение ГЭС мощностью 950 МВт, однако в последующем было запланировано сооружение десяти ГЭС общей рабочей мощностью первых очередей 535 МВт.
Гидроэлектростанции в мире
По состоянию на 2017 год в России имеется 15 действующих гидроэлектростанций свыше 1000 МВт, и более сотни гидроэлектростанций меньшей мощности.
Другие гидроэлектростанции России
Немного статистики
Самой мощной ГЭС в мире является китайская, под названием «Три ущелья». Она расположена на реке Янцзы. Мощность китайской гидроэлектростанции составляет 22,5 ГВт.
По количеству полученной энергии из воды в год лидером является Норвегия. Последние несколько лет из воды они получали 95% всей необходимой для страны энергии.
Интересно, что в Парагвае полностью вся электроэнергия вырабатывается на одной-единственной ГЭС. Ее мощность составляет 14 ГВт.
Производство гидроэнергии в мире
Гидроэнергетические ресурсы занимают 19% всей производящейся на планете энергии. Они составляют 63% возобновляемых источников энергии.
Ведущие позиции по выработке гидроэнергии занимают Норвегия, Исландия и Канада. Приливные электростанции построены в Северной Америке (США и Канада) в Европе (Великобритания и Франция) и в некоторых других странах.
В Европе недостаток территорий, пригодных для затопления и дороговизна земли затрудняют развитие энергетики рек. Наиболее активно ведется строительство ГЭС на реках в Китае.
Распределение гидроэнергии в миреОбщеизвестный факт, что первая гидроэлектростанция построена на реке Неккар притоке Рейна в Германии в 1891 году. Она передавала электричество на невероятное по тем временам расстояние 170 км.
Руководил производством работ русский инженер-электротехник М.О.Доливо-Добровольский. С того момента берет начало мировая история электрификации.
Есть некоторые особенности добычи энергии из воды.
Преимущества и недостатки ГЭС
Можно выделить как преимущества, так и недостатки в работе гидроэлектростанций. Все они указаны здесь относительно тепловых и атомных электростанций.
Возобновляемый источник энергии
Высокий коэффициент полезного действия
Нет расходов на топливо
Нет больших затрат на обслуживание и персонал
Достаточно быстрый выход на режим активной работы после строительства
Водохранилища могут быть использованы как места для отдыха
Вода, которую сохраняют в водохранилищах, может быть применима в сельском хозяйстве и других отраслях
Строительство ГЭС ведётся в местах большого скопления воды
Несёт вред экологии (например, приходится затапливать пахотные земли)
Опасны на территориях, где могут происходить землетрясения
В некоторых регионах водные ресурсы уже истощены из-за ГЭС
Авария на плотине, ее разрушение приводит к наводнению
Снижается количество кислорода в воде
Как ГЭС влияет на экологию
Гидроэлектростанции не очень хорошо влияют на мировую экологию. В частности, они наносят вред природе следующими способами:
Если правильно спланировать развитие отрасли, все негативные для природы последствия можно значительно смягчить.
Принцип работы ГЭС
Работа гидроэлектростанции достаточно проста. Возведенные гидротехнические сооружения обеспечивают стабильный напор воды, который поступает на лопасти турбины. Напор приводит турбину в движение, в результате чего она вращает генераторы. Последние и вырабатывают электроэнергию, которую затем по линиям высоковольтных передач доставляют потребителю.
Основная сложность подобного сооружения – обеспечение постоянного напора воды, что достигается путем возведения плотины. Благодаря ей большой объем воды концентрируется в одном месте. В некоторых случаях используют естественный ток воды, а иногда плотину и деривацию (естественное течение) применяют совместно.
В самом здании находится оборудование для ГЭС, основная задача которого заключается в преобразование механической энергии движения воды в электрическую. Эта задача возложена на генератор. Также используется и дополнительное оборудование для контроля работы станции, распределяющие устройства и трансформаторные станции.
Ниже на картинке показана принципиальная схема ГЭС.
Как видите, поток воды вращает турбину генератора, тот вырабатывает энергию, подает ее на трансформатор для преобразования, после чего она транспортируется по ЛЭП к поставщику.
Классификация и виды ГЭС
Есть несколько подразделений ГЭС. Рассмотрим подробно каждую из них.
По принципу действия
По принципу работы ГЭС выделяются следующие виды:
По мощности
По мощности выделяют следующие виды ГЭС:
По напору воды
От напора водных масс зависит, какие будут использоваться турбины. Ведь для разной нагрузки нужны разные турбины.
Ядром гидростанции является машинный зал. Там располагаются все необходимые для работы агрегаты: генераторы электричества и турбины. Помимо этого, вокруг самой станции строятся сооружения, входящие в состав гидроузла: плотина, уравнительный резервуар, трансформационные станции, очистительные сооружения.
Крупнейшие аварии и происшествия
На сегодняшний день в России работает около 200 гидроэлектростанций. Самыми крупными из них являются:
Группа компаний Limak Marash занимается проектированием и строительством зданий и сооружений любой сложности. За нашими плечами — масса разнообразных проектов: Плотина и ГЭС Алкумру, Плотина и ГЭС Обрук, Плотина и ГЭС Узунчаийр и другие. Чтобы узнать условия сотрудничества, позвоните по номеру, указанному на сайте, или напишите нам на почту.
Способы использования гидроэнергии
Использование гидроэнергии проходит не только по прямому назначению. Для региона, где построена ГЭС, этот объект является точкой экономического роста.
Вокруг дешевого неисчерпаемого источника энергии строятся предприятия, растет промышленный оборот, создаются новые рабочие места, развивается инфраструктура.
Китай является лидером по потреблению гидроэнергии в миреГосударственные и общественные задачи, которые решает гидроэнергетика:
Братская ГЭС в культуре
Железнодорожный переход по плотине Братской ГЭС
Технические нюансы
Так как напор воды всегда разный, производительность ГЭС тоже разная. Как уже говорили ранее, в зависимости от напора воды необходим разный тип турбин.
Так, для высоконапорных станций используют ковшевую конструкцию. Вода в неё подается из сопел.
Если напор ниже, то применяются радиально-осевые или же поворотно-лопостные аппараты. Они подгружаются полностью в воду, у них может быть разный наклон, количество лопастей, строение и т.д.
Камеры для турбин делают из стали или железобетона. Здание гидростанции может находиться внутри плотины или рядом с ней, или же далеко от воды. В состав станций могут входить шлюзы, рыбоходы, водобросы.
Роль плотины
Основным элементом гидроэлектростанции является плотина. Это очень большие перемычки, которые держат поток воды. Они могут быть разные в зависимости от конструкции. Например, гравитационные, арочные плотины и другие.
Цель плотины одна – удержать большую массу воды. С помощью плотины можно сконцентрировать потоки воды, направляя их на лопасти турбины. Благодаря обращению генератора создается электроэнергия.
Рабочее колесо гидротурбины — монумент перед входом на Братскую ГЭС
Крупнейшие ГЭС мира Google Maps KMZ (файл меток KMZ для Google Earth)
Принцип получения гидроэнергии
В нижнем течении полноводных рек сооружают искусственные водохранилища и строят гидроэлектростанции с гидравлическими турбинами.
В зависимости от скорости течения рек и напора водного потока используют разные конструкции, но все они построены по одному принципу – преобразуют энергию течения рек в механическую энергию вращения валов. При помощи гидравлических турбин она перерабатывается в электроэнергию.
По берегам морей, где регулярно происходят приливы и отливы, используется морская гидроэнергетика.
В ее основе лежит изменение уровня воды в прибрежной зоне под влиянием гравитации Земли – притяжения Солнца и Луны. Оно происходит дважды в сутки – утром и вечером. Перепад уровня воды в разных местностях составляет в это время от 13 до 18 метров.
В России в постсоветском пространстве действует одна экспериментальная приливная электростанция (ПЭС) на побережье Баренцева моря в поселке Кислая Губа. Несколько проектов пока не реализованы.
Особенности возведения и эксплуатации
Вид ГЭС определяют по особенностям рельефа, водного потока. Для постройки генератора используются унифицированные элементы.
Оборудование, которое используется на гидроэлектростанции, износостойкое. Оно долго может находиться в эксплуатации и имеет совсем небольшие требования к обслуживанию. При этом устройство каждой станции особенное.
Понятие о гидроэнергии, история развития гидроэнергетики
Под гидроэнергией подразумевают энергию, которую несет течение реки. Чаще всего используют силу падающего потока, в регионах, где это возможно, применяют естественную силу приливов и отливов.
Широко используется гидроэнергетический потенциал плотин. Это искусственное сооружение, позволяющее воде скапливаться в искусственно созданном водоеме, создавая перепад высот и напор воды.
В средние XX века гидроэнергией реки пользовались на мельницах для приведения в действие жерновов и в кузницах, для раздувания мехов. Раньше строили простейшие запруды и использовали водяное колесо. Затем изобрели гидравлические турбины, они превращают кинетическую энергию потока в механическую.
Сейчас гидроэнергия преобразуется при помощи турбин в электричество.
Принцип работы, схема гидроэлектростанции
Для начала строят плотины. Далее вода начинает скапливаться в искусственном водохранилище, а оттуда она попадает в уравнительный резервуар. Далее поток воды проходит по турбинам. Лопасти начинают вращаться. От этого выделяется энергия, которая передаётся гидрогенератору. Так и получается, что энергия воды становится электроэнергией.
Рейтинг 20 крупнейших ГЭС в мире
Мы составили список самых крупных гидроэлектростанций в мире. Рейтинг представлен ниже.
Плотина Лаксива в Китае
Мощность данной ГЭС составляет 4200 МВт. Она расположена на реке Хуанхэ, в городе Лаксива (графство Гид). Общий объем водохранилищ составляет более миллиарда кубических метров. На ГЭС находится 6 турбин, каждая из них мощностью 700 МВт.
Плотина Сяовань в Китае
Мощность ГЭС составляет 4200 МВт. Расположена она на реке Ланьцан в городе Сяовань. Строили станцию более 11 лет. Плотина станции – вторая по высоте в мире, арочного типа.
Братская ГЭС в России
Мощность ГЭС составляет 4515 МВт. Расположена в Иркутской области, на реке Ангара. Строили ГЭС с 1954 года, на протяжении 12 лет. Наверху плотины расположена автомобильная трасса и колеи железной дороги.
Плотина Цзиньпин-II в Китае
Мощность ГЭС составляет 4800 МВт. Находится на реке Цзиньпин (приток Ялунвана), в провинции Сычуань. Строили объект 7 лет, использовать начали в 2014 году.
Плотина Тарбела в Пакистане
Мощность ГЭС составляет 4888 МВт. Расположена на реке Инд в Пакистане, провинция Хайбер-Пахтунхва. Первоначально плотина была предназначена для сельского хозяйства, борьбы с наводнениями, далее ее начала использовать для вырабатывания электроэнергии.
Электростанция Черчилл-Фоллс в Канаде
Мощность ГЭС составляет 5 428 МВт. Расположена станция на стыке Лабрадора и Ньюфаундленда. Это вторая по величине электростанция в Канаде. Особенность ее в том, что ГЭС расположена полностью под землей. Водохранилище окружают не одна, а целых 88 плотин!
Станция Робер-Бурасса в Канаде
Мощность ГЭС составляет 5616 МВт. Расположена она в городе Бэ-Джеймс (Квебек, Канада). Это самая крупная действующая ГЭС всей Канады. Генерирующая станция находится полностью под землей.
Плотина Нуожаду в Китае
Мощность ГЭС составляет 5850 МВт. Находится в Китае, на реке Ланьканг, на стыке районов Симао и Ланьканг. Является одной из самых мощных в мире.
Красноярская плотина в России
Мощность ГЭС составляет 6000 МВт. Расположена на реке Енисей. Плотина сделана из бетона, гравитационная, 124 метра в высоту.
Саяно-Шушенская ГЭС в России
Мощность ГЭС составляет 6 400 МВт. Расположена станция на реке Енисей в Хакасии, рядом с городом Саяногорск. Это самая крупная ГЭС в России. Плотина арочного типа, гравитационная.
Плотина Лонгтан в Китае
Мощность ГЭС составляет 6 426 МВт. Расположена в Гуанси. Строилась на протяжении 8 лет, использовать начали в 2009 году.
Плотина Гранд-Кули в США
Мощность данной ГЭС составляет 6 809 МВт. Расположена на реке Колумбия в Вашингтоне, Соединённые Штаты Америки. Плотина сделана из бетона, является гравитационной. Используется также для сельского хозяйства. Состоит из 3-х электростанций.
Плотина Сянцзяба в Китае
Мощность ГЭС составляет 7750 МВт. Расположена на реке Цзиньша. Общая стоимость ГЭС составила более 8 миллиардов долларов. Является одной из мощнейших ГЭС мира.
Плотина Тукуруи в Бразилии
Мощность ГЭС составляет 8 370 МВт. Расположена на реке Токантинс в Тукуруи, штат Пара. Плотина сделана из бетона, является гравитационной. Также есть земляные дамбы.
Гидроэлектростанция Удонгде в Китае
Мощность ГЭС составляет 10 200 МВт. Расположена на Угунде, на стыке районов Сычуань и Юньнань в Китае. Была изначально запланирована для китайской Речной ГЭС. Плотина на данной станции сделана из низкотемпературного цементного бетона, арочного типа с двойной кривизной.
Является первой в мире арочной плотиной, а также самой тонкой сверхвысокой плотиной. Высота ее составляет 300 метров.
Плотина Гури в Венесуэле
Мощность ГЭС составляет 10 235 МВт. ГЭС носит название «Симон Боливар», а также есть второе название – «Плотина Гури». Строилась станция на протяжении 6 лет, стали использовать ее в 1969 году. Плотина сделана из бетона с насыпью, является гравитационной.
Белу-Монте-Дам в Бразилии
Гидроэлектростанция Белу-Монте-Дам находится на реке Шингу в штате Пара. Однако она всё ещё строится. Если учесть колебания стока реки, минимальная мощность плотины Белу-Монте будет составлять 4571 МВт. Это около 40 процентов от ее максимальной мощности. Плотина Белу-Монте-Дам будет одной из самых мощных ГЭС во всем мире.
Плотина Ксилуоду в Китае
Мощность ГЭС составляет 13860 МВт. Является типичной ГЭС. Расположена станция на реке Цзиньша между районами Лейбо и Юшань, Китай.
Плотина Итайпу в Бразилии/Парагвае
Мощность ГЭС составляет 14 000 МВт. Строилась Бразилией и Парагваем, находится на границе этих 2 стран, на реке Парана. Строительство началось в 1975 году. На данный момент поток сборов воды данной станции больше в 40 раз, чем поток водопада Игуасу неподалёку.
Общая длина плотины Итайпу составила более 7 тысяч метров. Высота гребня – 225 метров, высота дамбы — 196 метров. Это по высоте как здание из 65 этажей.
Плотина «Три ущелья» в Китае
Мощность ГЭС составляет 22 750 МВт. Расположена данная станция в городе Сандоупин, Китай. Данная ГЭС является супернациональным проектом. Построена она в 1994 году. Строилась при этом на протяжении 17 лет. Общая мощность плотины составляет больше, чем 22 миллионов КВт.
Способы применения гидроэнергии
Гидроэнергия используется не только по своему непосредственному назначению. Вокруг гидроэлектростанций строятся промышленные предприятия, развивается инфраструктура. Электроэнергия для этого берётся со станции.
Для чего ещё используется ГЭС:
Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности:
Мощность ГЭС зависит от напора и расхода воды, а также от КПД используемых турбин и генераторов. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также ещё по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции.
Типичная для горных районов Китая малая ГЭС (ГЭС Хоуцзыбао, уезд Синшань округа Ичан, пров. Хубэй). Вода поступает с горы по чёрному трубопроводу.
Гидроэлектростанции также делятся в зависимости от максимального использования напора воды:
В зависимости от напора воды, в гидроэлектростанциях применяются различные виды турбин. Для высоконапорных — ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами. На средненапорных ГЭС устанавливаются поворотнолопастные и радиально-осевые турбины, на низконапорных — поворотнолопастные турбины в железобетонных камерах.
Принцип работы всех видов турбин схож — поток воды поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия, таким образом, передаётся на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. Турбины отличаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами — стальными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды.
Гидроэлектрические станции также разделяются в зависимости от принципа использования природных ресурсов, и, соответственно, образующегося напора воды. Здесь можно выделить следующие ГЭС:
В состав гидроэлектрических станций, в зависимости от их назначения, также могут входить дополнительные сооружения, такие как шлюзы или судоподъёмники, способствующие навигации по водоёму, рыбопропускные, водозаборные сооружения, используемые для ирригации, и многое другое.
Схема плотины гидроэлектростанции
Принцип работы ГЭС состоит в том, что энергия напора воды с помощью гидроагрегата преобразуется в электроэнергию.
Необходимый напор воды обеспечивается посредством сооружения плотины и водохранилища и, как следствие, концентрации реки в определённом месте; или же естественным потоком воды, зачастую с деривацией. В некоторых случаях для получения необходимого напора используют совместно и плотину, и деривацию.
В гидроагрегате вода поступает на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие гидрогенератор, и вырабатывающий непосредственно электроэнергию. Всё энергетическое оборудование располагается в здании гидроэлектростанции. В зависимости от назначения, здание имеет своё определённое деление. В машинном зале расположен электрогенератор. Есть ещё всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля работы ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое.
Схема выдачи мощности
Принцип работы ГЭС основывается на энергии падающих масс воды. Они перерабатываются в электрическую энергию посредством турбин и генератора. Турбины можно установить как в плотине, так и возле неё. Иногда применяют трубопровод. Через него может проходить вода, которая находится ниже уровня плотины.
Есть несколько условий, при которых может быть построена гидроэлектростанция.
Наличие мощной реки, текущей под углом и обеспечивающей круглогодичный доступ воды
Вода активно испаряется из-за работы гидроэлектростанции. Если течение реки мощное, то оно будет вовремя компенсировать ту воду, которая испарилась.
Близкое расположение мест добычи сырья и различных стройматериалов
Могут возникнуть проблемы с доставкой необходимых стройматериалов и сырья. Поэтому лучше, если поблизости от гидроэлектростанции будет расположен, например, карьер, из которого можно будет добыть некоторое сырье.
Устойчивость почвы
В местах строительства ГЭС происходит большая нагрузка на почву. Так что нужно выбрать место с очень устойчивой почвой. Она должна выдерживать высокое давление.
Плюсы и минусы гидроэлектростанций
Как и любое сооружение, гидроэлектростанция имеет свои плюсы и минусы. К основным плюсам можно отнести:
К недостаткам относятся:
Несмотря на наличие недостатков, можно смело утверждать, что достоинств у такого способа добычи энергии больше. И самое главное из них заключается в том, что для работы гидроэлектростанций не нужно ядерное топливо или другое топливо, а в результате их работы не возникает вредных выбросов в окружающую среду.