Гидроэнергетических ресурсов

Гидроэнергетические ресурсы

гидроэнергети́ческие ресу́рсывозобновляемые природные ресурсы, энергетические ресурсы текущей воды, используемые для выработки электроэнергии на гидроэлектростанциях (ГЭС). Доля гидроэнергетических ресурсов в мировом производстве электроэнергии достигает 15 %. Потенциальные гидроэнергетические ресурсы рек оцениваются величиной мощности 1000 МВт. Суммарно экономические гидроэнергетические ресурсы, использование которых в настоящее время оправданно, составляют 9800 млрд. кВт·ч. По этому показателю лидируют Россия, США, Демократическая Респ. Конго, Канада, Бразилия. На тер. России сосредоточено св. 8 % мировых гидроэнергетических ресурсов. По степени использования экономического гидропотенциала выделяются страны Европы, Сев. Америки, Япония. Преимущества гидроэнергетических ресурсов – низкая себестоимость электроэнергии, высокая маневренность ГЭС с точки зрения покрытия пиков нагрузки. Использование гидроэнергетических ресурсов значительно меньше, чем использование других видов энергетики, загрязняет окружающую среду. В то же время гидротехнические сооружения, гл. обр. плотины и водохранилища на реках, часто вызывают серьёзные экологические последствия – изменения климата, рельефа, почв, растительного и животного мира на прилегающих территориях. Плотины, препятствуя нересту рыбы, причиняют ущерб рыболовству.
География. Современная иллюстрированная энциклопедия. — М.: Росмэн.
.
.

Смотреть что такое «гидроэнергетические ресурсы» в других словарях

ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ (схема). Плотина образует водохранилище, обеспечивая постоянный напор воды. Вода входит в водоприемник и, пройдя по напорному водоводу, вращает гидротурбину, которая приводит в действие гидрогенератор. Выходное напряжение гидрогенераторов повышается трансформаторами для передачи на распределительные подстанции и затем потребителям.

РАДИАЛЬНО-ОСЕВАЯ ГИДРОТУРБИНА С ГИДРОГЕНЕРАТОРОМ. Напор воды преобразуется в механическую энергию вращающегося вала, а затем в электроэнергию. 1 — верхняя платформа; 2 — верхняя ферма статора; 3 — статор генератора; 4 — коллектор водяного охлаждения обмоток статора; 5 — ротор; 6 — обод ротора; 7 — полюсы с обмоткой возбуждения; 8 — контактные кольца; 9 — подпятник с направляющим подшипником; 10 — нижняя ферма статора; 11 — домкраты ротора; 12 — тормоза; 13 — воздухоохладители; 14 — вал и муфта; 15 — направляющий подшипник; 16 — корпус подшипника; 17 — исполнительный механизм затвора; 18 — нижняя платформа; 19 — рабочее колесо; 20 — лопатки направляющего аппарата; 21 — колонны статора турбины; 22 — спиральная камера турбины; 23 — отводная камера; 24 — отводная труба.

ПЛОТИНА ГЭС и водохранилище на р. Тахо (Испания).
В энергетические системы, как правило, входят не только ГЭС. Если в системе имеются и тепловые электростанции (ТЭС), то ГЭС может работать по своему графику нагрузки, отличному от общего. От нее требуется, чтобы она приносила наибольшую пользу всей системе. Для этого ГЭС может, например, работать на максимально возможной мощности при имеющемся запасе воды, чтобы экономилось топливо, или же работать только в часы пиковой нагрузки системы, чтобы снизить требуемую мощность ТЭС и, следовательно, необходимые инвестиции на их сооружение и эксплуатацию.Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС). В часы малых нагрузок гидроагрегаты ГАЭС перекачивают воду из низового водоема в верховой, а в часы повышенных — используют запасенную воду для выработки пиковой энергии. Работа в турбинном и насосном режимах обеспечивается обратимыми гидроагрегатами, состоящими из синхронной электрической машины и гидравлической насос-турбины. На перекачку воды в верхний водоем из нижнего затрачивается иногда в полтора раза больше электроэнергии, чем затем из нее вырабатывается. Но это оправдано с точки зрения экономики энергетической системы. Дело в том, что энергию, затрачиваемую на перекачку, вырабатывают ТЭС энергетической системы в часы пониженной нагрузки, когда ее стоимость понижается. Таким образом дешевая «ночная» электроэнергия превращается в ценную «пиковую», что повышает экономическую эффективность системы в целом. Преимущества ГАЭС состоят в том, что у них может быть повышенный напор, для них проще выбрать место сооружения и они требуют меньше воды (поскольку вода циркулирует между верхним и нижним водоемами). Благодаря повышенному напору можно использовать более крупные и эффективные гидрогенераторы. Но существуют и ГЭС смешанного типа (ГЭС — ГАЭС), на которых часть гидроагрегатов работает как в турбинном, так и в насосном режиме, а остальные — только в турбинном (за счет приточности к верхнему водоему). Такие электростанции часто позволяют накапливать больше воды и, следовательно, вырабатывать больше электроэнергии в более длительные периоды пиковой нагрузки, обеспечивая повышенную гибкость в работе.Приливные электростанции (ПЭС). Для создания экономичной приливной электростанции необходимо сочетание необычайно большого перепада уровней при приливе и отливе (6 м и более) с особенностями береговой линии, позволяющими создать плотину и водный бассейн соответствующих размеров. На Земле не так много мест, где выполняются эти условия: побережья штата Мэн (США) и провинции Нью-Брансуик (Канада), некоторые заливы Желтого моря, Персидский залив, Аляска, некоторые места Аргентины, юг Англии, север Франции, север европейской России и ряд заливов Австралии. Но даже в таких подходящих местах, как залив Пассамакуодди на границе штата Мэн и провинции Нью-Брансуик, ПЭС в настоящее время вряд ли могли бы по стоимости вырабатываемой электроэнергии конкурировать с современными ТЭС. В проектах ПЭС обычно предусматривается создание двух бассейнов — верхового и низового — с водопропускными отверстиями и затворами. Верховой бассейн наполняется во время прилива, а затем опорожняется в низовой, опорожнившийся при отливе.См. такжеЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ.ЛИТЕРАТУРА
Непорожний П.С., Обрезков В.И. Введение в специальность: гидроэлектроэнергетика. М., 1982 Малинин Н.К. Теоретические основы гидроэнергетики. М., 1985 Аршеневский Н.Н. и др. Гидроэлектрические станции. М., 1987

Энциклопедия Кольера. — Открытое общество.
.

Смотреть что такое «ГИДРОЭНЕРГЕТИКА» в других словарях

Общий объем гидроэнергоресурсов, который может быть освоен на данном уровне технико-экономического развития страны.

Словарь по географии.
.

Гидроэнерге́тика, раздел энергетики, связанный с использованием энергии воды, главным образом для производства электрической энергии на гидроэлектростанциях. Гидроэнергетические объекты имеют комплексное назначение, и кроме производства электроэнергии, предназначаются для развития водного транспорта, ирригации, промышленного и коммунально-бытового водоснабжения, защиты территорий от затопления в период паводков, рекреации. Гидроэнергетика является инфраструктурой, обеспечивающей деятельность и развитие целого ряда важнейших отраслей экономики и страны в целом.

Человек ещё в глубокой древности обратил внимание на реки как на доступный источник энергии. Вода была первым источником энергии, и, вероятно, первой машиной, в которой человек использовал энергию воды, была примитивная водяная турбина. Свыше 2000 лет назад горцы на Ближнем Востоке уже пользовались водяным колесом в виде вала с лопатками. Об использовании водной энергии свидетельствуют материалы археологических исследований, в частности, проведённых на территории Армении и в бассейнах реки Амударья (см. также в ст. Гидротехника).

В 17 в. водяные колёса были в России единственной энергетической базой развивавшегося мануфактурного производства. Значительные успехи в строительстве гидросиловых установок в России достигнуты в 18 в. в горнорудной промышленности на Урале и Алтае. Гидросиловые установки стали неотъемлемой частью металлургического, лесопильного, бумажного, ткацкого и других производств. В 1765 г. К. Д. Фролов соорудил на реке Корболиха (Алтай) гидросиловую установку, в которой вода подводилась по специальному каналу к рабочему колесу, приводившему в движение группы машин, в т. ч. предложенный К. Д. Дьяковым внутризаводской транспорт в виде системы вагонеток. Самые мощные водяные колёса (диаметром 9,5 м, шириной 7,5 м) были установлены в конце 18 в. в России на реке Нарова для Кренгольмской мануфактуры. При напоре 5 м они развивали мощность до 368 кВт. В 1-й половине 19 в. была изобретена гидротурбина, открывшая новые возможности перед гидроэнергетикой. С изобретением электрической машины и способа передачи электроэнергии на значительные расстояния гидроэнергетика приобрела новое значение – как направление электроэнергетики; началось освоение водной энергии путём преобразования её в электрическую на гидроэлектрических станциях (ГЭС). К 1917 г. мощность ГЭС России составила 16 МВт, в то время как суммарная мощность ГЭС в мире в 1920 г. достигла 17 тыс. МВт, причём были построены такие крупные электростанции, как, например, ГЭС «Adams» на Ниагарском водопаде (США) мощностью 37 МВт.

Для устранения острого дефицита электроэнергии в послереволюционной России потребовалась разработка специальной программы её электрификации, что было реализовано в плане ГОЭЛРО (1920), который предусматривал сооружение за 15 лет десяти ГЭС общей установленной мощностью 640 МВт. В 1928–1932 гг. введены в действие ГЭС суммарной мощностью 377 МВт, построены 12 ГЭС в различных районах страны, начато сооружение Нижнесвирской, Канакерской, Иваньковской ГЭС и др. В 1932 г. построена Днепрогэс имени В. И. Ленина проектной мощностью 560 МВт – в то время самая крупная в Европе. В 1933–1937 гг. была намечена программа планомерного использования гидротехнических ресурсов страны; начато сооружение Волжского каскада ГЭС, продолжены работы по сооружению каскадов ГЭС в республиках Средней Азии и Закавказья. К 1940 г. мощность всех ГЭС СССР достигла 1,6 тыс. МВт, а выработка электроэнергии – 5,1 млрд кВт·ч. Доля гидроэнергетики в электроэнергетическом балансе страны достигла 10,6 %.

В послевоенные годы продолжалось интенсивное строительство гидроэлектростанций: на Волге – Нижегородской, Куйбышевской, Волгоградской ГЭС, затем Саратовской и Чебоксарской ГЭС; на Днепре – Каховской, Днепропетровской, Кременчугской, Днепродзержинской, Каневской и Киевской ГЭС; на Каме – Камской, Воткинской, а затем Нижнекамской ГЭС; ряда крупных каскадов ГЭС в республиках Закавказья и Средней Азии. В 1960 г. мощность ГЭС СССР достигла 14,8 тыс. МВт, выработка ими электроэнергии – 51 млрд кВт·ч, что составило 17 % от общей выработки электроэнергии в стране. Дальнейшее использование гидроэнергетических ресурсов связано со строительством крупных ГЭС в Сибири. За 1917–1970 гг. Советский Союз стал одной из ведущих стран в области гидроэнергетики, уступая по установленной мощности ГЭС только США и Канаде (таблица 1).

Таблица 1. Освоение гидроэнергетических ресурсов в некоторых странах (на начало 1970-х гг.)

Выделяют три категории потенциала гидроэнергетических ресурсов водотока. Теоретический (валовой) потенциал – совокупность полной мощности всех отдельных участков водотока независимо от технической возможности и экономической целесообразности его использования. Технический потенциал – часть валового потенциала водотока, которая может быть использована. Экономический потенциал – часть технического потенциала, использование которого экономически оправдано в существующих условиях.

В 1990 г. суммарная мощность ГЭС в СССР достигла 65 тыс. МВт (уступая только США) при производстве электроэнергии 233 млрд кВт·ч/год, доля в электроэнергетике около 20 %; 3-е место после США и Канады. ГЭС, расположенные на территории России, имели в этот период суммарную установленную мощность 43,2 тыс. МВт и вырабатывали электроэнергии около 170 млрд кВт·ч.

Распределение величины мировых потенциальных гидроэнергоресурсов речного стока на 2000 г. приведено в таблице 2.

Таблица 2. Гидроэнергетический потенциал мира и его использование

В 2005 г. суммарная мощность ГЭС России (тыс. МВт) составила 45,9, в т. ч. в Европейской части страны 18,6, в Сибири 23,3, на Дальнем Востоке 3,9. Суммарная выработка электроэнергии всеми ГЭС России равна 174,4 млрд кВт·ч, доля в электроэнергетике около 18,7 %. Теоретический потенциал выработки электроэнергии речного стока России определён в 2900 млрд кВт·ч/год. Потенциал крупных и средних рек составляет 2400 млрд кВт·ч, малых рек – 500 млрд кВт·ч. Технически достижимый уровень использования гидроэнергетических ресурсов крупных и малых рек России оценивается в 1670 млрд кВт·ч. По имеющемуся гидропотенциалу РФ занимает 2-е место в мире (после Китая), однако по степени его освоения (18,7 %) она уступает развитым странам. Так, во Франции и Швейцарии этот показатель превышает 90 %, Канаде и Норвегии – 70 %, США и Бразилии – 50 %. Наибольший интерес представляет экономически эффективная для практического использования часть гидроэнергетического потенциала. Суммарный экономический потенциал стока рек России определён в 852 млрд кВт· ч годовой выработки электроэнергии. Региональное распределение этого потенциала и потенциал наиболее крупных рек России, а также уровень его практического использования вместе со строящимися станциями приведены в таблице 3.

Таблица 3. Распределение и степень освоения экономического гидроэнергетического потенциала рек России

Степень освоения гидроэнергетического потенциала речного стока в России пока невелика и значительно отстаёт от уровня его использования в других странах. Во многих странах, в т. ч. европейских, США, Канаде, Японии, странах Азии и Южной Америки уровень использования гидроэнергетического потенциала значительно выше 50 %, а в ряде стран он превысил 90 %. Наиболее интенсивно гидроэнергетический потенциал осваивается в КНР, где уже в течение многих лет одновременно один за другим строятся более 50 крупных гидроэнергетических объектов.

Малая гидроэнергетика за последние 20 лет заняла устойчивое положение в электроэнергии многих стран. Создание новых гидроагрегатов позволило малым ГЭС занять устойчивое положение в электроснабжении КНР, США, Канады, Германии, Швеции, Испании. Лидирующая роль принадлежит КНР, где суммарная установленная мощность малых ГЭС превышает 14 тыс. МВт. В мире с помощью малой гидроэнергетики в 2010 г. планируется получить электрической энергии 220 ТВт·ч/год, а установленная мощность достигнет 55 тыс. МВт.

В РФ число малых рек превышает 2,5 млн, их суммарный сток более 1000 км3/год, что позволит производить 500 млрд кВт·ч/год электроэнергии.

В России на предстоящие 15–20 лет намечается программа дальнейшего использования гидроэнергетических ресурсов. Разрабатываются проекты строительства малых, средних и крупных ГЭС во всех регионах России. Осуществление этой программы позволит к 2025–2030 гг. удвоить существующие в настоящее время мощности гидроэлектростанций.

Гидроэнергетика – одна из важнейших подотраслей топливно-энергетического комплекса страны. Используя возобновляемые энергетические ресурсы, гидроэнергетика уменьшает потребности в топливе для выработки электроэнергии, улучшает структуру топливно-энергетического баланса, повышает надёжность и качество электроснабжения, снижает себестоимость производства электроэнергии. В 2005 г. при выработке электроэнергии 175 млрд кВт·ч сокращена годовая потребность в топливе более чем на 50 млн т условного топлива. При этом предотвращён выброс в атмосферу около 1,3 млн т золы, оксидов серы и азота и около 180 млн т диоксида углерода. Стоимость производства электроэнергии на ГЭС в 5–7 раз ниже, чем на тепловых и атомных электростанциях.

Создание крупных гидроузлов и электростанций оказывает значительное и многообразное влияние на природные и хозяйственные условия в районе строительства. Возникает необходимость переселения населения из зон затопления и негативного влияния водохранилищ, вынос из этих зон хозяйственных объектов и объектов инфраструктуры. Так, за весь период гидроэнергетического строительства на территории России в зоне водохранилищ и подтопления оказалось 45 тыс. км2 земель, в т. ч. 16 тыс. км2 сельскохозяйственных угодий и 21 тыс. км2 лесных площадей. За этот период из зон затопления переселено 840 тыс. человек. Ущерб, наносимый созданием гидроузлов экологической среде и социально-экономической сфере в период их строительства, полностью или частично компенсирован.

Дата публикации:  24 января 2023 г. в 18:33 (GMT+3)

раз­дел энер­ге­ти­ки, свя­зан­ный с ис­поль­зо­ва­ни­ем энер­гии во­ды, гл. обр. для про­из­вод­ст­ва элек­трич. энер­гии на гид­ро­элек­тро­стан­ци­ях. Гид­ро­энер­ге­тич. объ­ек­ты име­ют ком­плекс­ное на­зна­че­ние, и кро­ме про­из-ва элек­тро­энер­гии, пред­на­зна­ча­ют­ся для раз­ви­тия вод­но­го транс­пор­та, ир­ри­га­ции, пром. и ком­му­наль­но-бы­то­во­го во­до­снаб­же­ния, за­щи­ты тер­ри­то­рий от за­то­п­ле­ния в пе­ри­од па­вод­ков, рек­реа­ции. Г. яв­ля­ет­ся ин­фра­струк­ту­рой для дея­тель­но­сти и раз­ви­тия це­ло­го ря­да важ­ней­ших от­рас­лей эко­но­ми­ки и стра­ны в це­лом.

Че­ло­век ещё в глу­бо­кой древ­но­сти об­ра­тил вни­ма­ние на ре­ки как на дос­туп­ный ис­точ­ник энер­гии. Во­да бы­ла пер­вым ис­точ­ни­ком энер­гии, и, ве­ро­ят­но, пер­вой ма­ши­ной, в ко­то­рой че­ло­век ис­поль­зо­вал энер­гию во­ды, бы­ла при­ми­тив­ная во­дя­ная тур­би­на. Св. 2000 лет на­зад гор­цы на Ближ­нем Вос­то­ке уже поль­зо­ва­лись во­дя­ным ко­ле­сом в ви­де ва­ла с ло­пат­ка­ми. Об ис­поль­зо­ва­нии вод­ной энер­гии сви­де­тель­ст­ву­ют ма­те­риа­лы ар­хео­ло­гич. ис­сле­до­ва­ний, в ча­ст­но­сти, про­ве­дён­ных на тер­ри­то­рии Ар­ме­нии и в бас­сей­нах р. Аму­да­рья (см. так­же в ст. ).

В 17 в. во­дя­ные ко­лё­са бы­ли в Рос­сии един­ст­вен­ной энер­ге­тич. ба­зой раз­ви­вав­ше­го­ся ма­ну­фак­тур­но­го про­из-ва. Зна­чит. ус­пе­хи в строи­тель­ст­ве гид­ро­си­ло­вых ус­та­но­вок в Рос­сии дос­тиг­ну­ты в 18 в. в гор­но­руд­ной пром-сти на Ура­ле и Ал­тае. Гид­ро­си­ло­вые ус­та­нов­ки ста­ли не­отъ­ем­ле­мой ча­стью ме­тал­лур­гич., ле­со­пиль­но­го, бу­маж­но­го, ткац­ко­го и др. про­из­водств. В 1765 К. Д. со­ору­дил на р. Кор­бо­ли­ха (Ал­тай) гид­ро­си­ло­вую ус­та­нов­ку, в ко­то­рой во­да под­во­ди­лась по спец. ка­на­лу к ра­бо­че­му ко­ле­су, при­во­див­ше­му в дви­же­ние груп­пы ма­шин, в т. ч. пред­ло­жен­ный К. Д. Дья­ко­вым внут­ри­за­вод­ской транс­порт в ви­де сис­те­мы ва­го­не­ток. Са­мые мощ­ные во­дя­ные ко­лё­са (диа­мет­ром 9,5 м, ши­ри­ной 7,5 м) бы­ли ус­та­нов­ле­ны в кон. 18 в. в Рос­сии на р. На­ро­ва для Крен­гольм­ской ма­ну­фак­ту­ры. При на­по­ре 5 м они раз­ви­ва­ли мощ­ность до 368 кВт. В 1-й пол. 19 в. бы­ла изо­бре­те­на гид­ро­тур­би­на, от­крыв­шая но­вые воз­мож­но­сти пе­ред Г. С изо­бре­те­ни­ем элек­трич. ма­ши­ны и спо­со­ба пе­ре­да­чи элек­тро­энер­гии на зна­чит. рас­стоя­ния Г. при­об­ре­ла но­вое зна­че­ние – как на­прав­ле­ние элек­тро­энер­ге­ти­ки; на­ча­лось ос­вое­ние вод­ной энер­гии пу­тём пре­об­ра­зо­ва­ния её в элек­три­че­скую на (ГЭС). К 1917 мощ­ность ГЭС Рос­сии со­ста­ви­ла 16 МВт, в то вре­мя как сум­мар­ная мощ­ность ГЭС в ми­ре в 1920 дос­тиг­ла 17 тыс. МВт, при­чём бы­ли по­строе­ны та­кие круп­ные элек­тро­стан­ции, как, напр., ГЭС «Adams» на Ниа­гар­ском во­до­па­де (США) мощ­но­стью 37 МВт.

Для уст­ра­не­ния ост­ро­го де­фи­ци­та элек­тро­энер­гии в по­сле­ре­во­лю­ци­он­ной Рос­сии по­тре­бо­ва­лась раз­ра­бот­ка спец. про­грам­мы её элек­три­фи­ка­ции, что бы­ло реа­ли­зо­ва­но в (1920), ко­то­рый пре­ду­смат­ри­вал со­ору­же­ние за 15 лет де­ся­ти ГЭС об­щей ус­та­нов­лен­ной мощ­но­стью 640 МВт. В 1928–32 вве­де­ны в дей­ст­вие ГЭС сум­мар­ной мощ­но­стью 377 МВт, по­строе­ны 12 ГЭС в разл. рай­онах стра­ны, на­ча­то со­ору­же­ние Ниж­не­свир­ской, Ка­на­кер­ской, Ивань­ков­ской ГЭС и др. В 1932 по­строе­на Днеп­ро­гэс им. В. И. Ле­ни­на про­ект­ной мощ­но­стью 560 МВт – в то вре­мя са­мая круп­ная в Ев­ро­пе. В 1933–37 бы­ла на­ме­че­на про­грам­ма пла­но­мер­но­го ис­поль­зо­ва­ния гид­ро­тех­нич. ре­сур­сов стра­ны; на­ча­то со­ору­же­ние Волж­ско­го кас­ка­да ГЭС, про­дол­же­ны ра­бо­ты по со­ору­же­нию кас­ка­дов ГЭС в рес­пуб­ли­ках Ср. Азии и За­кав­ка­зья. К 1940 мощ­ность всех ГЭС СССР дос­тиг­ла 1,6 тыс. МВт, а вы­ра­бот­ка элек­тро­энер­гии – 5,1 млрд. кВтч. До­ля гид­ро­энер­ге­ти­ки в элек­тро­энер­ге­тич. ба­лан­се стра­ны дос­тиг­ла 10,6%.

В по­сле­во­ен­ные го­ды про­дол­жа­лось ин­тен­сив­ное строи­тель­ст­во гид­ро­элек­тро­стан­ций: на Вол­ге – Ни­же­го­род­ской, Куй­бы­шев­ской, Вол­го­град­ской ГЭС, за­тем Са­ра­тов­ской и Че­бок­сар­ской ГЭС; на Дне­пре – Ка­хов­ской, Днеп­ро­пет­ров­ской, Кре­мен­чуг­ской, Днеп­ро­дзер­жин­ской, Ка­нев­ской и Ки­ев­ской ГЭС; на Ка­ме – Кам­ской, Вот­кин­ской, а за­тем Ниж­не­кам­ской ГЭС; ря­да круп­ных кас­ка­дов ГЭС в рес­пуб­ли­ках За­кав­ка­зья и Ср. Азии. В 1960 мощ­ность ГЭС СССР дос­тиг­ла 14,8 тыс. МВт, вы­ра­бот­ка ими элек­тро­энер­гии – 51 млрд. кВт·ч, что со­ста­ви­ло 17% от об­щей вы­ра­бот­ки элек­тро­энер­гии в стра­не. Даль­ней­шее ис­поль­зо­ва­ние гид­ро­энер­ге­тич. ре­сур­сов свя­за­но со строи­тель­ст­вом круп­ных ГЭС в Си­би­ри. За 1917–70 Сов. Со­юз стал од­ной из ве­ду­щих стран в об­лас­ти Г., ус­ту­пая по ус­та­нов­лен­ной мощ­но­сти ГЭС толь­ко США и Ка­на­де (табл. 1).

Вы­де­ля­ют три ка­те­го­рии по­тен­циа­ла гид­ро­энер­ге­тич. ре­сур­сов во­до­то­ка. Тео­ре­тич. (ва­ло­вой) по­тен­ци­ал – со­во­куп­ность пол­ной мощ­но­сти всех отд. уча­ст­ков во­до­то­ка не­за­ви­си­мо от тех­нич. воз­мож­но­сти и эко­но­мич. це­ле­со­об­раз­но­сти его ис­поль­зо­ва­ния. Тех­нич. по­тен­ци­ал – часть ва­ло­во­го по­тен­циа­ла во­до­то­ка, ко­то­рая мо­жет быть ис­поль­зо­ва­на. Эко­но­мич. по­тен­ци­ал – часть тех­нич. по­тен­циа­ла, ис­поль­зо­ва­ние ко­то­ро­го эко­но­ми­че­ски оп­рав­да­но в су­ще­ст­вую­щих ус­ло­ви­ях.

В 1990 сум­мар­ная мощ­ность ГЭС в СССР дос­тиг­ла 65 тыс. МВт (ус­ту­пая толь­ко США) при про­из-ве элек­тро­энер­гии 233 млрд. кВтч/год, до­ля в элек­тро­энер­ге­ти­ке ок. 20%; 3-е ме­сто по­сле США и Ка­на­ды. ГЭС, рас­по­ло­жен­ные на тер­ри­то­рии Рос­сии, име­ли в этот пе­ри­од сум­мар­ную ус­та­нов­лен­ную мощ­ность 43,2 тыс. МВт и вы­ра­баты­ва­ли элек­тро­энер­гии ок. 170 млрд. кВтч.

Рас­пре­де­ле­ние ве­ли­чи­ны ми­ро­вых по­тен­ци­аль­ных гид­ро­энер­го­ре­сур­сов реч­но­го сто­ка на 2000 при­ве­де­ны в табл. 2.

В 2005 сум­мар­ная мощ­ность ГЭС Рос­сии (тыс. МВт) со­ста­ви­ла 45,9, в т. ч. в Ев­роп. час­ти стра­ны 18,6, в Си­би­ри 23,3, на Даль­нем Вос­то­ке 3,9. Сум­мар­ная вы­ра­бот­ка элек­тро­энер­гии все­ми ГЭС Рос­сии рав­на 174,4 млрд. кВтч, до­ля в элек­тро­энер­ге­ти­ке ок. 18,7%. Тео­ре­тич. по­тен­ци­ал вы­ра­бот­ки элек­тро­энер­гии реч­но­го сто­ка Рос­сии оп­ре­де­лён в 2900 млрд. кВтч/год. По­тен­ци­ал круп­ных и сред­них рек со­став­ля­ет 2400 млрд. кВтч, ма­лых рек – 500 млрд. кВтч. Тех­ни­че­ски дос­ти­жи­мый уро­вень ис­поль­зо­ва­ния гид­ро­энер­ге­тич. ре­сур­сов круп­ных и ма­лых рек Рос­сии оце­ни­ва­ет­ся в 1670 млрд. кВтч.

По имею­ще­му­ся гид­ро­по­тен­циа­лу РФ за­ни­ма­ет 2-е ме­сто в ми­ре (по­сле Ки­тая), од­на­ко по сте­пе­ни его ос­вое­ния (18,7%) она ус­ту­па­ет раз­ви­тым стра­нам. Так, во Фран­ции и Швей­ца­рии этот по­ка­за­тель пре­вы­ша­ет 90%, Ка­на­де и Нор­ве­гии – 70%, США и Бра­зи­лии – 50%.

Наи­боль­ший ин­те­рес пред­став­ля­ет эко­но­ми­че­ски эф­фек­тив­ная для прак­тич. ис­поль­зо­ва­ния часть гид­ро­энер­ге­тич. по­тен­циа­ла. Сум­мар­ный эко­но­мич. по­тен­ци­ал сто­ка рек Рос­сии оп­ре­де­лён в 852 млрд. кВт6 ч го­до­вой вы­ра­бот­ки элек­тро­энер­гии. Ре­гио­наль­ное рас­пре­де­ле­ние это­го по­тен­циа­ла и по­тен­ци­ал наи­бо­лее круп­ных рек Рос­сии, а так­же уро­вень его прак­тич. ис­поль­зо­ва­ния вме­сте со строя­щи­ми­ся стан­ция­ми при­ве­де­ны в табл. 3.

Сте­пень ос­вое­ния гид­ро­энер­ге­тич. по­тен­циа­ла реч­но­го сто­ка в Рос­сии по­ка не­ве­ли­ка и зна­чи­тель­но от­ста­ёт от уров­ня его ис­поль­зо­ва­ния в др. стра­нах. Во мно­гих стра­нах, в т. ч. ев­ро­пей­ских, США, Ка­на­де, Япо­нии, стра­нах Азии и Юж. Аме­ри­ки уро­вень ис­поль­зо­ва­ния гид­ро­энер­ге­тич. по­тен­циа­ла зна­чи­тель­но вы­ше 50%, а в ря­де стран он пре­вы­сил 90%. Наи­бо­лее ин­тен­сив­но гид­ро­энер­ге­тич. по­тен­ци­ал ос­ваи­ва­ет­ся в КНР, где уже в те­че­ние мн. лет од­но­вре­мен­но один за дру­гим стро­ят­ся бо­лее 50 круп­ных гид­ро­энер­ге­тич. объ­ек­тов.

Ма­лая гид­ро­энер­ге­ти­ка за по­след­ние 20 лет за­ня­ла ус­той­чи­вое по­ло­же­ние в элек­тро­энер­гии мн. стран. Соз­да­ние но­вых гид­ро­аг­ре­га­тов по­зво­ли­ло ма­лым ГЭС за­нять ус­той­чи­вое по­ло­же­ние в элек­тро­снаб­же­нии КНР, США, Ка­на­ды, Гер­ма­нии, Шве­ции, Ис­па­нии. Ли­ди­рую­щая роль при­над­ле­жит КНР, где сум­мар­ная ус­та­нов­лен­ная мощ­ность ма­лых ГЭС пре­вы­ша­ет 14 тыс. МВт. В ми­ре с по­мощью ма­лой гид­ро­энер­ге­ти­ки в 2010 пла­ни­ру­ет­ся по­лу­чить элек­трич. энер­гии 220 ТВтч/год, а ус­та­нов­лен­ная мощ­ность дос­тиг­нет 55 тыс. МВт.

В РФ чис­ло ма­лых рек пре­вы­ша­ет 2,5 млн., их сум­мар­ный сток бо­лее 1000 км3/год, что по­зво­лит про­из­во­дить 500 млрд. кВтч/год элек­тро­энер­гии.

В Рос­сии на пред­стоя­щие 15–20 лет на­ме­ча­ет­ся про­грам­ма даль­ней­ше­го ис­поль­зо­ва­ния гид­ро­энер­ге­тич. ре­сур­сов. Раз­ра­ба­ты­ва­ют­ся про­ек­ты строи­тель­ст­ва ма­лых, сред­них и круп­ных ГЭС во всех ре­гио­нах Рос­сии. Осу­ще­ст­в­ле­ние этой про­грам­мы по­зво­лит к 2025–30 уд­во­ить су­ще­ст­вую­щие в на­стоя­щее вре­мя мощ­но­сти гид­ро­элек­тро­стан­ций.

Г. – од­на из важ­ней­ших под­от­рас­лей то­п­лив­но-энер­ге­тич. ком­плек­са стра­ны. Ис­поль­зуя во­зоб­нов­ляе­мые энер­ге­тич. ре­сур­сы, Г. умень­ша­ет по­треб­но­сти в то­п­ли­ве для вы­ра­бот­ки элек­тро­энер­гии, улуч­ша­ет струк­ту­ру то­п­лив­но-энер­ге­тич. ба­лан­са, по­вы­ша­ет на­дёж­ность и ка­чест­во элек­тро­снаб­же­ния, сни­жа­ет се­бе­стои­мость про­из-ва элек­тро­энер­гии. В 2005 при вы­ра­бот­ке элек­тро­энер­гии 175 млрд. кВтч со­кра­ще­на го­до­вая по­треб­ность в то­п­ли­ве бо­лее чем на 50 млн. т ус­лов­но­го то­п­ли­ва. При этом пре­дот­вра­щён вы­брос в ат­мо­сфе­ру ок. 1,3 млн. т зо­лы, ок­си­дов се­ры и азо­та и ок. 180 млн. т ди­ок­си­да уг­ле­ро­да. Стои­мость про­из-ва элек­тро­энер­гии на ГЭС в 5–7 раз ни­же, чем на те­п­ло­вых и атом­ных элек­тро­стан­ци­ях.

Соз­да­ние круп­ных гид­ро­уз­лов и элек­тро­стан­ций ока­зы­ва­ет зна­чит. и мно­го­об­раз­ное влия­ние на при­род­ные и хо­зяйств. ус­ло­вия в рай­оне строи­тель­ст­ва. Воз­ни­ка­ет не­об­хо­ди­мость пе­ре­се­ле­ния на­се­ле­ния из зон за­то­п­ле­ния и не­га­тив­но­го влия­ния во­до­хра­ни­лищ, вы­нос из этих зон хо­зяйств. объ­ек­тов и объ­ек­тов ин­фра­струк­ту­ры. Так, за весь пе­ри­од гид­ро­энер­ге­тич. строи­тель­ст­ва на тер­ри­то­рии Рос­сии в зо­не во­до­хра­ни­лищ и под­то­п­ле­ния ока­за­лось 45 тыс. км2 зе­мель, в т. ч. 16 тыс. км2 с.-х. уго­дий и 21 тыс. км2 лес­ных пло­ща­дей. За этот пе­ри­од из зон за­то­п­ле­ния пе­ре­се­ле­но 840 тыс. чел. Ущерб, на­но­си­мый соз­да­ни­ем гид­ро­уз­лов эко­ло­гич. сре­де и со­ци­аль­но-эко­но­мич. сфе­ре в пе­ри­од их строи­тель­ст­ва, пол­но­стью или час­тич­но ком­пен­си­ро­ван.

В целом Россия хорошо обеспечена водными ресурсами, однако размещаются они неравномерно. Особенно велики запасы водных ресурсов в регионах с избыточным увлажнением, где протекают самые полноводные реки России и расположены наиболее крупные пресные озёра.

Европейский Север (Печора, Северная Двина, Онежское и Ладожское озёра), Северо-Западный (Нева, Свирь, Чудское и Ладожское озёра), Волго-Вятский (Волга и Вятка), Поволжский (Волга), Западно-Сибирский (Обь и Иртыш) районы, Восточная Сибирь (Енисей, Ангара, Нижняя Тунгуска, Подкаменная Тушуска, озеро Байкал), Дальний Восток (Лена, Алдан, Амур, Колыма). Наиболее вододефицитными регионами России являются Центрально-Чернозёмный, Уральский и Северо-Кавказский районы, а среди субъектов Федерации — Калмыкия.

Распределение речного стока

по экономическим районам России

По запасам гидроэнергоресурсов Россия занимает 2 место в мире, уступая только Китаю.

Потенциальные запасы гидроэнергоресурсов России оцениваются примерно в 2,4 трлн. кВт.ч, а экономические — в 852 млрд. кВт.ч, хотя используется всего 162 млрд. кВт.ч (19%).

Крупнейшим гидроэнергопотенциалом обладает Восточная Сибирь, где и располагаются крупнейшие гидроэлектростанции России (Саянская и Красноярская на Енисее, Братская и Усть-Илимская на Ангаре), далее следуют Дальний Восток и Поволжье.

Наименьший гидроэнергопотенциал наблюдается в Центрально-Чернозёмном районе.

Среди рек наибольшим гидроэнергопотенциалом обладают Енисей, Лена, Обь, Амур, Волга и Колыма (см. рисунок 5).

Огромный потенциал имеет энергия морских приливов. Наибольшие по высоте приливы и отливы — наиболее удобные места для строительства приливных электростанций — находятся на побережье Баренцева и Белого морей (Кольский полуостров и полуостров Канин), а также в Пенжинской губе в заливе Шелихова на севере Охотского моря.

Рисунок 5. Гидроэнергетические ресурсы бассейнов наиболее мошных рек (млрд. кВт ч)

Геотермальные ресурсы :— это внутренняя энергия Земли, проявляющаяся в вулканизме и горячих источниках — гейзерах. Наиболее богатыми регионами России но обеспеченности геотермальными ресурсами являются районы России, где проявляется современный вулканизм: Камчатка и Курильские острова (Дальний Восток).

Рекреационные ресурсы — это ресурсы, используемые. человеком для отдыха. Рекреационные ресурсы делят на природные, которые включают в себя морские, горные и ландшафтные, и на историко- культурные, созданные человеком.

Главным регионом морской рекреации, безусловно, является Азово- Черноморское побережье Кавказа (Сочи, Туапсе, Анапа, Геленджик, Ейск).

Основными районами горного туризма и отдыха являются: Центральный и Западный Кавказ (Приэльбрусье, Теберда, Домбай), Кавказские Минеральные Воды (Кисловодск, Пятигорск, Ессентуки, Железно- водск), Урал, Хибины, Алтай и Саяны.

Важнейшей ландшафтной рекреационной зоной является Западное Подмосковье (Дорохово, Руза, Истра, Звенигород), а также Карелия и Байкал.

Главными историко-культурными центрами России являются города Золотого кольца (Москва, Сергиев Посад, Переславль-Залесский, Ростов, Ярославль, Углич, Кострома, Иваново, Владимир и Суздаль), Санкт- Петербург и его окрестности (Петродворец, Пушкин, Ломоносов, Павловск), Кижи в Карелии, Великий Новгород и другие.

Кривопорожская ГЭС — самая мощная гидроэлектростанция Карелии

На данный момент, гидроэлектростанции функционируют в 40 регионах России — от Калининградской области до Камчатки. По абсолютному числу ГЭС лидирует Карелия — в этой республике работает 19 гидроэлектростанций, и еще одна строится. На втором месте — Мурманская область (17 ГЭС и одна приливная станция), на третьем — Дагестан (16 ГЭС). Десять и более ГЭС также работают в Ставропольском крае, Башкирии и Московской области. Понятно, что значительную часть этих станций составляют малые ГЭС небольшой мощности.

Богучанская ГЭС, обеспечившая лидерство Красноярскому краю.

Второй критерий — суммарная установленная мощность ГЭС в регионе. Тут в лидеры после пуска Богучанской ГЭС выбился Красноярский край — 10046 МВт гидроэнергетических мощностей. На втором месте — Иркутская область (9088 МВт, главным образом на ГЭС Ангарского каскада), на третьем — Хакасия (6721 МВт). Отрыв тройки лидеров велик — на четвертом месте находится Амурская область (3340 МВт), ГЭС мощностью более 2000 МВт имеют также Самарская и Волгоградская области.

Благодаря Колымской ГЭС Магаданская область попала в число регионов-лидеров.

От абсолютных показателей перейдем к относительным. Все регионы имеют разную площадь и численность населения, посему будет справедливо сравнить их и по тому, на сколько человек населения или квадратных километров территории приходится один мегаватт гидроэнергетических мощностей. И здесь картина меняется. Если сравнивать по населению, то на первом месте оказывается Хакасия — один мегаватт мощностей ГЭС приходится на 79 человек. На втором месте Магаданская область (102 чел/МВт), на третьем — Амурская область (243 чел/МВт). В пятерку лидеров входят также Красноярский край и Иркутская область.

Крупнейшая в России Саяно-Шушенская ГЭС обеспечивает лидерство Хакасии.

Если смотреть мощности ГЭС по отношению к территории, то в лидерах вновь Хакасия (9 км2 площади на 1 МВт мощности ГЭС). Затем идут Чувашия (13 км2/МВт), Самарская область (23 км2/МВт), Дагестан и Московская область.

В более укрупненном разрезе (по федеральным округам) хорошо заметно значительное развитие гидроэнергетики на Северо-Западе, Приволжье и Северном Кавказе. Ситуация в Сибири и на Дальнем Востоке очень неоднородна — гидроэнергетика концентрируется в нескольких регионах при практически полном ее отсутствии в других. Откровенно слабо развита гидроэнергетика в Центральном федеральном округе и, как ни странно, на Урале.

К водным ресурсам, согласно Водному кодексу России относятся:

1) реки, озера, водохранилища, другие поверхностные, в том числе искусственные, водоемы и водные источники, а также воды каналов и прудов;

2) подземные воды и ледники;

3) внутренние моря и другие морские воды, в том числе океанические территориальные воды (12 морских миль от берега).

Российская Федерация обладает гигантскими запасами водных ресурсов, тем не менее, одной из важнейших проблем является их крайне неравномерное распределение по территории страны, а также качественное и количественное истощение.

По территории России протекает более 2,5 млн. рек. Эта мощная речная сеть принадлежит бассейнам трех океанов и одному бассейну внутреннего стока.

К бассейну Северного Ледовитого океана (площадь которого 12,8 млн. км 2 ) относятся реки: Северная Двина, Печера, Обь, Енисей, Хатанга, Оленек, Лена, Яна, Индигирка, Колыма.

В Тихий океан несут свои воды: Анадырь, Пенжина и Амур.

Бассейну Атлантического океана принадлежат Нева, Дон, Кубань.

В Каспийское море впвдают: Волга, Урал и Терек.

В результате Северный Ледовитый океан получает 84% стока рек нашей страны, Тихий океан – 8%, Каспийское море – 5%, Атлантический океан – 3%.

Суммарный объем речного стока на территории России – 4 270 км 2 в год, что составляет почти десятую часть суммарного стока всех рек мира. По этому показателю Россия занимает второе место после Бразилии.

Более 2 млн. озер насчитывается в России, общие запасы в них достигают 26 тыс. км 3 , однако подавляющее большинство озер (более 90%) крайне мелководные (с глубиной до 1,5 м).

На болота и заболоченные земли в России приходится около 10% территории страны, наибольшая заболоченность характерна для лесной зоны. Крупнейшей заболоченной зоной считается Западно-Сибирская равнина.

В арктических и высокогорных районах (Северный Кавказ, Алтай) имеются ледники, а в Сибири и на Дальнем Востоке – крупные запасы подземных льдов.

По запасам почвенной влаги в России выделяют семь зон:

1) избыточного увлажнения (таежные районы);

2) достаточного увлажнения (южнотаежные районы);

3) неустойчивого увлажнения (лесостепь Русской равнины и Западной Сибири);

4) недостаточного увлажнения (степи центрально-черноземных областей, Предкавказья и юга Западной Сибири);

5) засушливую (сухие степи Приазовья, Калмыкии и Заволжья);

6) крайне засушливую (полупустыня Прикаспия);

7) безводную (пустыня в низовьях Волги).

В зонах неустойчивого и недостаточного увлажнения находятся 80% пашни России. Ресурсы влаги в земледельческих районах нашей страны в 1,2 — 2 раза ниже, чем в странах Европы и США.

Большую значимость для страны имеет ее обеспеченность гидроэнергетическими ресурсами. Величина гидроэнергетического потенциала рек зависит от расхода и высоты падения воды, поэтому наибольшими гидроэнергетическими ресурсами обладают полноводные реки со значительным перепадом высот между истоком и устьем. По обеспеченности гидропотенциалом Россия занимает второе место в мире после Китая.

Гидроэнергетические ресурсы, привязанные к рекам, распределяются неравномерно по территории страны. От суммарного потенциального размера гидроэнергетических ресурсов России приходится на Дальневосточный район — 53%, Восточно-Сибирский район — 26%, Центральный район — 1%. Практически отсутствуют гидроэнергетические ресурсы в Центрально-Черноземном районе. К востоку от Урала сосредоточено 90% гидропотенциала страны.

Гидроэнергетические потенциальные ресурсы России составляют 2395 млрд. кВт/ч., из них технически доступные ресурсы в настоящее время составляют 36%, а используемые — 8%.

По данным международных организаций и исследовательских центров, занимающихся энергетическими аспектами, основными производителями гидроэлектроэнергии в мире являются КНР, Бразилия, Канада, США и Российская Федерация. По оценкам специалистов, к 2035 году мировое производство гидроэлектроэнергии может достигнуть 15000 ТВт·ч в год.

Принцип работы гидроэлектростанций

Гидроэлектроэнергия является источником чистой энергии (то есть без выбросов загрязняющих веществ) и возобновляемой (в отличие от ископаемых источников). Ее производство использует преобразование потенциальной гравитационной энергии в кинетическую при движении больших масс падающей воды. Затем кинетическая преобразуется в электрическую посредством работы генераторов и турбин.

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:

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.

История развития гидроэнергетики в мире и России

Вода была основным источником энергии, используемым человеком на протяжении многих лет. Первой машиной, применившей энергию воды, стало колесо для водяных мельниц. Первая гидроэлектростанция была построена в 1878 году в Нортумберленде, в Великобритании, и использовалась для обеспечения электропитания всего одной лампочки для картинной галереи изобретателя У. Дж. Армстронга. А в 1920 году на ГЭС уже была произведена большая часть мировой электроэнергии. Основная технология строительства ГЭС оставалась неизменной в течение всего ХХ столетия.

В России в конце XIX и начале ХХ века различные предприниматели для своих предприятий возводили малые ГЭС, но настоящий толчок строительству мощных электростанций дал принятый в 1920 г. план ГОЭЛРО.

Гидроэнергетический потенциал будущего

Гидроэнергетика открывает большие перспективы. Так как она использует возобновляемую энергию, то именно ГЭС рассматриваются как преимущественные способы генерации электроэнергии, учитывая борьбу с глобальным потеплением.

В будущем возможны два предпочтительных способа использования ГЭС:

Преимущества и недостатки

Гидроэнергетика обладает неоспоримыми преимуществами:

Крупнейшие ГЭС

В мире двумя самыми крупными ГЭС являются:

На территории РФ построено много ГЭС, входящих в список крупнейших в мире:

Крупнейшая аккумулирующая электростанция в РФ – Загорская ГАЭС. Она также присутствует среди 10 мировых самых мощных станций подобного типа.