Официальный сайт — mrsk-1.ru Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 19 октября 2021 года; проверки требуют 8 правок.
Гидроэнергетика — отрасль энергетики, совокупность больших естественных и искусственных подсистем, служащих для преобразования энергии водного потока в электрическую энергию.
ГОСТ 19431-84 «Энергетика и электрификация. Термины и определения» определяет гидроэнергетику как раздел энергетики, связанный с использованием механической энергии водных ресурсов для получения электрической энергии.
Электрическая энергия вырабатывается электрогенераторами на:
Специфическое место в возобновляемых источниках энергии вообще и гидроэнергетике, в частности, занимают электростанции, использующие энергию приливов, отливов и океанских течений. Установленная мощность этих электростанций на конец 2018 года 519 МВт
Для крупных стран мира различие превышает два порядка, а именно: Китай — 6083 ТВт∙ч/год (максимальный) и Южная Корея — 52 ТВт∙ч/год (минимальный).
В структуре установленной мощности электростанций регионов мира на конец 2018 года на долю ГЭС приходится от 5,2 % на Ближнем Востоке до почти 51 % в Центральной и Южной Америке. Диапазон изменения этой доли в структуре установленной мощности крупных стран, например, Бразилии — доля ГЭС достигает 63,7 %, а в Саудовской Аравии ГЭС отсутствуют. Наибольший удельный вес ГЭС в странах мира (179 стран), составляющий практически 100 % приходится на Парагвай, где установленная мощность-нетто всех электростанций 8761 МВт, в том числе ГЭС — 8760 МВт.
На конец 2018 года установленная мощность ГЭС мира составляет — 1283,4 ГВт, включая ГАЭС.
На конец 2018 года установленная мощность ГАЭС мира — 109,1 ГВт
Преимущества и недостатки
На 2006 год гидроэнергетика обеспечивала производство до 88 % возобновляемой и до 20 % всей электроэнергии в мире, установленная гидроэнергетическая мощность достигала 777 ГВт.
Абсолютным лидером по выработке гидроэнергии на душу населения является Исландия. Кроме неё этот показатель наиболее высок в Норвегии (доля ГЭС в суммарной выработке — 98 %), Канаде и Швеции. В Парагвае 100 % производимой энергии вырабатывается на гидроэлектростанциях.
В пятерку крупнейших стран мира по техническому гидроэнергопотенциалу на 2008 год входили (в порядке убывания): Китай, Россия, США, Бразилия и Канада.
Наиболее активное гидростроительство на начало 2000-х ведёт Китай, для которого гидроэнергия является основным потенциальным источником энергии. В этой стране размещено до половины малых гидроэлектростанций мира, а также крупнейшая ГЭС мира «Три ущелья» на реке Янцзы и строящийся крупнейший по мощности каскад ГЭС. Ещё более крупная ГЭС «Гранд Инга» мощностью 39 ГВт планируется к сооружению международным консорциумом на реке Конго в Демократической Республике Конго (бывший Заир).
EES EAEC. Структура установленной мощности электростанций мира по типам за 1992 год, %
EES EAEC. Структура установленной мощности электростанций мира по типам за 2018 год, %
Только за период с 1992 года по 2018 год происходят значительные изменения в структуре установленной мощности электростанция мира (здесь и далее мир включает 179 стран). Доля гидроэнергетики, включающая гидроэлектростанции (ГЭС) и гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) уменьшилась с 23,3 % (659,3 ГВт) в 1992 году до 18,0 % (1283,4 ГВт) на конец 2018 года.
Доля выработки электроэнергии в России: красный — ТЭС(68 %), синий — ГЭС(16 %), зелёный — АЭС(16 %).
В 1919 году Совет труда и обороны признал строительства Волховской и Свирской гидростанций объектами, имеющими оборонное значение. В том же году началась подготовка к возведению Волховской ГЭС, первой из гидроэлектростанций, возведенных по плану ГОЭЛРО.
Список стран по мощности гидроэлектростанций
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)
Значение слова «гидроэнергетика»
Делаем Карту слов лучше вместе
Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать
Карту слов. Я отлично
умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!
Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.
Вопрос: неконкурентный — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?
Синонимы к слову «гидроэнергетика»
ГИДРОЭНЕРГЕТИКА, использование энергии естественного движения, т.е. течения, водных масс в русловых водотоках и приливных движениях. Чаще всего используется энергия падающей воды. До середины 19 в. для этого применялись водяные колеса, преобразующие энергию движущейся воды в механическую энергию вращающегося вала. Позднее появились более быстроходные и эффективные гидравлические турбины. До конца 19 в. энергия вращающегося вала использовалась непосредственно, например для размола зерна или для приведения в действие кузнечных мехов и молота. В наши дни практически вся механическая энергия, создаваемая гидравлическими турбинами, преобразуется в электроэнергию. См. также ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ.
Почти вся гидравлическая энергия представляет собой одну из форм солнечной энергии и поэтому относится к возобновляемым природным энергоресурсам. Под лучами солнца испаряется вода из озер, рек и морей. Образуются облака, идет дождь, и вода в конце концов возвращается в водные бассейны, т.е. туда, откуда испарилась. С таким круговоротом воды в природе связаны колоссальные количества энергии. Географическая область умеренного климата высотой над уровнем моря около 2500 м и количеством осадков порядка 1000 мм/год теоретически могла бы непрерывно давать более 750 кВт с каждого квадратного километра площади. На самом деле можно использовать лишь малую долю всего количества осадков и лишь ничтожную долю высоты, с которой они стекают. Кроме того, обычно КПД современных гидротурбин и генераторов не превышает 86%. Тем не менее производительность гидроэлектростанций (ГЭС) в США составляет около 75 000 МВт, и по крайней мере еще 50 000 МВт можно получить дополнительно. См. также ДОЖДЬ.
Гидроэнергетические ресурсы.
Уровень развития гидроэнергетики в разных странах и на разных континентах неодинаков. Больше всего гидроэлектроэнергии производят Соединенные Штаты, за ними идут Россия, Украина, Канада, Япония, Бразилия, КНР и Норвегия.
Неосвоенные гидроэнергетические ресурсы Африки, Азии и Южной Америки открывают широкие возможности строительства новых ГЭС. На Северную Америку, в распоряжении которой находится всего около 13% мировых ресурсов гидроэнергетики, приходится около 35% полной мощности действующих ГЭС. В то же время Африка (21% мировых гидроэнергетических ресурсов) и Азия (39%) вносят лишь 5 и 18% соответственно в мировую выработку гидроэлектроэнергии. Из остальных континентов Европа (21% ресурсов) дает 31% выработки, а Южная Америка и Австралия, вместе взятые, располагая примерно 15% ресурсов, дают только 11% производимой в мире гидроэлектроэнергии.
Плотины.
Вода, вращающая гидравлические турбины, обычно берется из искусственных водохранилищ, созданных путем перекрытия реки плотиной. Плотина повышает напор воды, поступающей на турбины, и тем самым увеличивает мощность электростанции. Расход воды из водохранилища через турбины можно регулировать. Водохранилище, кроме того, служит отстойником для песка, ила и мусора, приносимых естественными водотоками. Построив плотину с водохранилищем, можно предотвратить паводковые затопления, а также создать надежный запас воды для водоснабжения населения и промышленности. См. также ПЛОТИНА.
Гидравлические турбины.
Гидравлическая турбина преобразует энергию воды, текущей под напором, в механическую энергию вращения вала. Существуют разные конструкции гидротурбин, соответствующие разным скоростям течения и разным напорам воды, но все они имеют только два лопастных венца. (Паровые и газовые турбины – со многими венцами лопаток.) К лопастям первого венца относятся профилированные колонны статора и лопатки направляющего аппарата, причем последние обычно позволяют регулировать расход воды через турбину. Второй венец образуют лопасти рабочего колеса турбины. Два последовательных лопастных венца (статора и колеса) составляют ступень турбины. Таким образом, в гидротурбинах имеется только одна ступень. См. также ТУРБИНА.
Ось вращения турбины, рассчитанной на большой расход и малый напор, обычно располагают горизонтально. Такие турбины называют осевыми или пропеллерными. В гидроагрегатах приливной ГЭС, построенной в заливе Фанди (провинция Новая Шотландия, Канада), ротор генератора закреплен на периферии рабочего колеса, охватывая его. Такая конструкция генератора требует меньше железа и меди. Но чаще турбину располагают вертикально и выводят ее вал из пологого S-образного водяного канала через уплотнение к внешнему гидрогенератору.
Во всех крупных осевых турбинах лопасти рабочего колеса могут поворачиваться в соответствии с изменениями напора, что особенно ценно в случае приливных ГЭС, всегда работающих в условиях переменного напора. Расчетный диапазон напора для горизонтальных осевых турбин составляет 3–15 м. Вертикальные осевые турбины используются при напорах от 5 до 30 м. Конструкцию поворотно-лопастных турбин предложил в 1910 австрийский инженер В.Каплан. Лопатки их направляющего аппарата поворачиваются на осях, параллельных валу, и турбина снабжена подводящей камерой, к которой подходит водовод.
При повышенных напорах (от 12 до 300 м) более предпочтительны радиально-осевые турбины, в которых вода, входя по радиусу, выходит в осевом направлении. Такие турбины существенно усовершенствовал американский инженер Дж.Френсис, начавший эксперименты с ними в каналах под Лоуэллом (шт. Массачусетс, США) в 1851. Радиально-осевые турбины обычно отличаются лопатками большого диаметра, жестко закрепленными на рабочем колесе, но направляющий аппарат в них такого же вида, как и в поворотно-лопастных турбинах.
Турбины для напоров, превышающих 300 м, совершенно иные, нежели описанные выше. В них имеются от одного до шести сопел кругового сечения, создающих водяные струи, которые падают на лопасти рабочего колеса. Расход воды регулируется перекрытием проходного сечения сопел. Рабочее колесо работает не под водой, как в осевой и радиально-осевой турбинах, а в воздухе. Высокоскоростная свободная водяная струя бьет в лопасть рабочего колеса, которая имеет форму двойного ковша. Конструкция ковшовой гидротурбины была предложена в 1878 и запатентована в 1880 американским инженером А.Пелтоном.
Ковшовая гидротурбина называется активной (свободноструйной), поскольку в соплах напор падает до нуля и сила, действующая на лопасти, создается ударом струи. Осевая же и радиально-осевая турбины относятся к реактивным (напороструйным), так как поток продолжает ускоряться в проходах между лопастями рабочего колеса и крутящий момент частично создается реакцией, ответственной за ускорение.
Гидрогенераторы.
Гидрогенераторы для ГЭС специально проектируются соответственно частоте вращения и мощностью гидротурбин, для которых они предназначаются. Гидрогенераторы на большую единичную мощность обычно устанавливают вертикально на подпятниках с соответствующими направляющими подшипниками. Они, как правило, трехфазные и рассчитаны на стандартную частоту. Система воздушного охлаждения – замкнутая, с теплообменниками воздух – вода. Предусматривается возбудитель. См. также ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ.
Коэффициент нагрузки.
Немногие ГЭС все время работают на полной мощности. Иногда это невозможно из-за нехватки воды, а иногда лишено смысла из-за отсутствия нагрузки. Коэффициент нагрузки электростанции – это отношение средней потребляемой мощности за данный период к пиковой мощности в этот же период. При использовании накопительного водохранилища, в котором вода аккумулируется в часы пониженных нагрузок, ГЭС на водотоке, который годен для выработки лишь 10 МВт, может обслуживать нагрузку в 15–20 МВт, если коэффициент нагрузки лежит в пределах от 0,50 до 0,67. Это относится к отдельной ГЭС, самостоятельно обслуживающей свою нагрузку. Если же она включена в энергетическую систему, в которую входят и другие электростанции, то может быть переведена в режим с пиковой мощностью, значительно превышающей 20 МВт, но при меньшем коэффициенте нагрузки.
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.
Гидроэнергетика в возобновляемой энергетике
План на тему гидроэнергетики:
II. Развитие гидроэнергетики
III. Принцип работы гидроэлектростанций (ГЭС)
IV. Типы гидроэлектростанций
V. Преимущества и недостатки гидроэнергетики
Гидроэнергетика — это область производства электроэнергии, основанная на использовании потенциальной энергии воды. Она является одним из видов возобновляемой энергетики.
Основные принципы гидроэнергетики включают следующее:
Значимость гидроэнергетики для экономики и окружающей среды
Гидроэнергетика — это процесс использования энергии, полученной от потоков воды, для производства электричества. Гидроэнергетика играет важную роль в экономике и окружающей среде по нескольким причинам:
Развитие гидроэнергетики
История развития гидроэнергетики начинается задолго до нашей эры. Одним из первых примеров использования водной энергии является мельница, которая была изобретена еще в древности. Она работала на водяных колесах, которые использовали поток воды для перемещения механизмов.
Первая гидроэлектростанция была построена в 1878 году в США в городе Николсон на реке Фокс. Эта станция использовала генератор постоянного тока для производства электроэнергии.
В начале XX века гидроэнергетика стала более широко распространяться. В 1902 году было создано первое управление гидроэнергетическим строительством в США, что стало отправной точкой для развития этой отрасли. Крупные гидроэлектростанции были построены в период с 1920-х по 1960-е годы, когда были созданы такие известные объекты, как ГЭС на Ниагарском водопаде в США и Канаде и ГЭС имени В. И. Ленина на Волге в СССР.
Сегодня гидроэнергетика продолжает развиваться, используя новые технологии и методы производства электроэнергии. Кроме того, гидроэнергетика стала одним из ключевых инструментов борьбы с изменением климата, так как является экологически чистым источником энергии.
Современное состояние гидроэнергетики в мире и России
Современное состояние гидроэнергетики в мире и России можно охарактеризовать следующим образом:
Однако, стоит отметить, что строительство гидроэнергетических объектов может вызывать экологические проблемы, такие как изменение гидрологических условий в реках, разрушение экосистем и вынужденное переселение населения. Поэтому при проектировании и строительстве гидроэнергетических объектов необходимо учитывать и минимизировать их возможный негативный влияние на природу и людей.
Перспективы развития гидроэнергетики
Гидроэнергетика является одной из наиболее важных форм возобновляемой энергии, и ее перспективы развития весьма благоприятны. Существует несколько факторов, которые способствуют росту гидроэнергетики.
Во-первых, гидроэнергетика имеет очень высокий потенциал производства энергии. Существующие гидроэлектростанции могут производить значительное количество энергии, но также есть потенциал для создания новых станций и увеличения производства.
Во-вторых, гидроэнергетика считается одним из наиболее экологически чистых источников энергии. Гидроэлектростанции не производят выбросов вредных веществ в атмосферу, что делает их более безопасными для окружающей среды, по сравнению с другими формами энергии.
В-третьих, гидроэнергетика является очень надежным и устойчивым источником энергии. Гидроэлектростанции могут производить энергию в течение продолжительного периода времени без необходимости перезарядки или замены топлива, что делает их более надежными, чем другие формы энергии.
Наконец, существует большое количество потенциальных проектов гидроэнергетики, которые могут быть разработаны и реализованы в различных странах мира. Это создает возможности для новых инвестиций и развития отрасли.
В целом, гидроэнергетика имеет очень хорошие перспективы развития, и это один из наиболее важных источников возобновляемой энергии.
Принцип работы гидроэлектростанций (ГЭС)
ГЭС используют потоки воды для производства электрической энергии. Они работают по принципу преобразования кинетической энергии движения воды в механическую, а затем в электрическую.
Главные компоненты ГЭС — это плотина, резервуар, турбины и генераторы.
Плотина создает перепад высот между резервуаром воды и рекой ниже плотины. Когда вода из резервуара выпускается через шлюзы или трубы, она начинает двигаться со значительной скоростью, образуя поток. Энергия потока используется для запуска турбин.
Турбины находятся внутри центральной части ГЭС и состоят из лопастей, которые перемещаются под действием потока воды. Поток воды заставляет лопасти турбин вращаться, что передает механическую энергию валу турбины.
Валы турбин связаны с генераторами, которые конвертируют механическую энергию в электрическую. Генераторы производят переменный ток, который затем преобразуется в постоянный ток и передается в электросеть для использования потребителями.
После прохождения через турбины вода выходит из ГЭС и возвращается в реку ниже плотины. Это означает, что гидроэлектростанции не производят выбросов вредных веществ в окружающую среду, что делает их более экологически чистыми, по сравнению со многими другими формами производства электричества.
Основные компоненты ГЭС
Основными компонентами ГЭС являются:
Типы гидроэлектростанций
Гидроэлектростанции могут быть разных типов в зависимости от способа преобразования энергии потока воды в электрическую энергию. Наиболее распространенными типами ГЭС являются:
Кроме того, существуют также мини-гидроэлектростанции, которые могут быть установлены на небольших реках и используются для производства электроэнергии в удаленных районах или для обеспечения автономности домашних хозяйств.
По типу дамбы
Конструктивно гидроэлектростанции могут быть разделены на несколько типов в зависимости от типа дамбы, используемой для создания водохранилища:
По типу турбин
Гидроэлектростанции могут быть разделены на несколько типов в зависимости от типа турбин, которые используются для преобразования энергии потока воды в электрическую энергию. Наиболее распространенными типами ГЭС по типу турбин являются:
Кроме того, на ГЭС могут использоваться и другие типы турбин, такие как горизонтальные валовые турбины или вертикально-осевые турбины. Каждый тип турбины используется в зависимости от условий работы ГЭС и характеристик потока воды.
По назначению
Гидроэлектростанции могут быть разделены на несколько типов в зависимости от их назначения и режима работы:
Каждый тип ГЭС имеет свои преимущества и недостатки и используется в зависимости от нужд потребителей электроэнергии и характеристик гидрологического режима.
Преимущества и недостатки гидроэнергетики
Действительно, ГЭС имеют ряд преимуществ перед другими источниками энергии. Ниже перечислены некоторые из преимуществ гидроэлектростанций:
Таким образом, гидроэлектростанции являются одними из наиболее перспективных источников энергии в современном мире благодаря своим многим преимуществам.
Как и у любой другой формы производства энергии, у гидроэлектростанций есть свои недостатки. Ниже перечислены некоторые из них:
В целом, недостатки гидроэлектростанций связаны с их воздействием на окружающую среду и требованиями к инвестициям для их строительства и эксплуатации. Однако, при правильном планировании и управлении, эти проблемы могут быть минимизированы.
Итоги обзора гидроэнергетики
Обзор гидроэнергетики показывает, что это один из наиболее развитых и стабильных видов возобновляемой энергии. Гидроэнергетика является экологически чистым способом получения электроэнергии, не создает выбросов в атмосферу и не производит отходов. При этом гидроэнергетика является достаточно надежным и предсказуемым источником энергии.
Однако, при строительстве и эксплуатации гидроэлектростанций существуют определенные проблемы, связанные с их воздействием на окружающую среду и высокими инвестиционными затратами. Также гидроэнергетика имеет свои ограничения в связи с ограниченностью доступных для строительства водоемов и потоков воды.
В целом, гидроэнергетика является важным и перспективным источником возобновляемой энергии. Ее использование может быть оптимизировано при помощи правильного планирования и управления, учитывая все факторы, связанные с ее строительством и эксплуатацией.
Больше о гидроэнергетике: технологиях, тенденциях, перспективах развития, передовом оборудовании; можно узнать на ежегодной выставке RENWEX, проходящей в ЦВК «Экспоцентр».
гидроэнерге́тикаодна из отраслей энергетики, относящаяся к использованию водных ресурсов, гл. обр. в целях получения электрической энергии. Развитие гидроэнергетики связано со строительством гидроузлов, которые обычно создаются не только для электроэнергетики, но и в интересах водного транспорта, рыбного хозяйства, ирригации, водоснабжения и т. п. Рациональное использование гидроэнергетических ресурсов позволяет решать многие проблемы, связанные с орошением безводных сельскохозяйственных земель, судоходством на реках, обеспечением дешёвой электроэнергией энергоёмких производств, электрификацией железных дорог и т. п. Гидроэнергетика обеспечивает выработку недорогой электроэнергии наиболее экологически чистым способом. К достоинствам гидроэнергетики относятся: постоянная естественная возобновляемость гидроэнергетических ресурсов; низкая себестоимость электроэнергии; экономия трудовых затрат при эксплуатации; высокая манёвренность гидроэнергетического оборудования (обеспечение быстрого изменения режимов работы); комплексное использование водных ресурсов; положительное влияние на индустриальное развитие малоосвоенных регионов и др. Недостатки гидроэнергетики: большая продолжительность строительства гидроэлектростанций; значительные удельные капиталовложения (на 1 кВт установленной мощности); зависимость выработки электроэнергии от водных режимов.Энергия водного потока привлекала своей доступностью людей с древних времён, история её применения насчитывает более 2 тыс. лет. Для её использования строили водяные колёса, которые приводили в движение, напр., мельничные жернова. До изобретения паровой машины энергия воды вообще была основной движущей силой в приводах станков, молотов, воздуходувок и т. п. Гидроэнергетика сыграла решающую роль в развитии мануфактуры в 17 в.К нач. 18 в. в России было построено более 3 тыс. промышленных предприятий, на которых работали установки с приводом от водяного колеса (напр., на р. Кораблиха на Алтае, где перемещение гружёных вагонеток осуществлялось с помощью такой установки, сооружённой в 1765 г. мастером К. Д. Фроловым). Самые мощные водяные колёса были установлены на р. Нарова в кон. 18 в.; они имели диаметр 9.5 м, ширину 7.5 м и при напоре 5 м развивали мощность 500 л.с. В 1-й пол. 19 в. была изобретена гидравлическая турбина, открывшая новые возможности использования гидроресурсов. Важнейшим направлением гидроэнергетики стало строительство гидроэлектрических станций для преобразования гидроэнергии в электрическую.На территории России протяжённость рек составляет примерно 3.5 млн. км; их технически пригодная к использованию энергия (экономический потенциал) приблизительно равна 600 млрд. кВт·ч. Установленная мощность всех гидроэлектростанций России к нач. 21 в. достигла 44 000 МВт; вырабатываемая ими электроэнергия 160 млрд. кВт·ч. Таким образом, экономический потенциал гидроресурсов России используется на 26 %, что лишь немногим меньше мирового уровня (33 %).
Энциклопедия «Техника». — М.: Росмэн.
.