Гидроэнергетические ресурсы. типы гидроэнергетических установок Максимальные запасы гидроэнергетических ресурсов

Гидроэнергетические ресурсы имеют конечную величину, хоть и считаются возобновляемыми. Они национальное богатство, как нефть, газ или же другие полезные ископаемые, и нуждаются в бережном и обдуманном обращении.

Энергия воды

Еще в древности люди заметили, что вода, падающая сверху вниз, может совершать определенную работу, например крутить колесо. Это свойство падающей воды стало использоваться для приведения в движение колес мельницы. Так появились первые водяные мельницы, сохранившиеся до наших дней почти в своем первозданном виде. Водяная мельница - это и есть первая гидроэнергетическая установка.

Зародившееся в 17-м веке мануфактурное производство также использовало водяные колеса, а в 18-м веке, например, в России таких мануфактур было уже около трех тысяч. Известно, что самые мощные установки из таких колес были применены на Кренгольмской мануфактуре (река Нарова). Водяные колеса имели диаметр 9,5 метра и развивали мощность до 500 лошадиных сил.

Гидроэнергетические ресурсы: определение, преимущества и недостатки

В 19-м веке после водяных колес появились гидротурбины, а вслед за ними - электрические машины. Это позволило преобразовывать энергию падающей воды в электрическую энергию, а затем передавать ее на некоторое расстояние. В царской России к 1913 году было около 50 тысяч установок, оборудованных гидротурбинами, на которых вырабатывалась электроэнергия.

Та часть энергии рек, которая может быть превращена в электрическую энергию, называется гидроэнергетическими ресурсами, а устройство, преобразующее энергию падающей воды в электрическую энергию, - гидроэлектростанцией (ГЭС). Устройство электростанции обязательно включает гидравлическую турбину, которая приводит во вращательное движение электрический генератор. Для получения потока падающей воды строительство электростанции предусматривает сооружение плотин и водохранилищ.

Преимущества использования гидроэлектростанций:

• Энергия реки является возобновляемой.
• Отсутствует засорение окружающей среды.
• Получается дешевая электроэнергия.
• Улучшаются климатические условия вблизи водохранилища.

Недостатки использования гидроэлектростанций:

• Затопление некоторой площади земли для сооружения водохранилища.
• Изменение многих экосистем по всему руслу реки, уменьшение численности рыб, нарушение мест гнездования птиц, загрязнение рек.
• Опасность строительства в горной местности.

Понятие гидроэнергетического потенциала

Для оценки гидроэнергетических ресурсов реки, страны или же всей планеты на Мировой энергетической конференции (МИРЭК) было дано определение гидроэнергетического потенциала как суммы мощностей всех участков рассматриваемой территории, которые можно использовать для получения электроэнергии. Существует несколько разновидностей гидроэнергетического потенциала:

• Валовой потенциал, который представляет потенциальные гидроэнергетические ресурсы.
• Технический потенциал - та часть валового потенциала, которая может технически использоваться.
• Экономический потенциал - та часть технического потенциала, использование которого экономически целесообразно.

Теоретическая мощность некоторого тока воды определяется по формуле

N (кВт) = 9,81QH,

где Q - расход водотока (м 3 /сек); H - высота падения воды (м).

Самая мощная гидроэлектростанция в мире

14 декабря 1994 года в Китае, на реке Янцзы, было начато строительство самой крупной гидроэлектростанции, получившей название «Три ущелья». В 2006 году было закончено строительство плотины, а также осуществлен запуск первого гидроагрегата. Эта ГЭС должна была стать центральной ГЭС энергосистемы Китая.

Вид плотины этой станции напоминает конструкцию Высота плотины равна 185 метрам, а длина - 2,3 км. В центре плотины находится водосброс, рассчитанный на спуск 116 000 м 3 воды в секунду, то есть с высоты около 200 м за одну секунду падает более 100 тонн воды.

На которой построена гидроэлектростанция «Три ущелья», - одна из самых мощных рек мира. Строительство ГЭС на этой реке позволяет использовать природные гидроэнергетические ресурсы этого района. Начинаясь в Тибете, на высоте 5600 м, река приобретает значительный гидроэнергетический потенциал. Самым привлекательным местом для строительства плотины оказался район «Трех ущелий», где река вырывается из гор на равнину.

Конструкция ГЭС

Гидроэлектростанция «Три ущелья» имеет три здания ГЭС, в которых расположены 32 гидроагрегата, каждый из которых имеет мощность 700 МВт, и два гидроагрегата мощностью по 50 МВт. Общая равна 22,5 ГВт.

В результате строительства плотины образовалось водохранилище объемом 39 км 3 . Строительство плотины повлекло переселение на новое место жителей двух городов с общей численностью населения 1,24 миллиона человек. Кроме того, из затопляемой зоны были вывезены 1300 объектов археологии. На все работы по подготовке строительства плотины было потрачено 11,25 млрд долларов. Общие затраты на строительство гидроэлектростанции «Три ущелья» составляют 22,5 млрд долларов.

В строительстве данной ГЭС грамотно предусмотрено обеспечение судоходства, более того, после сооружения водохранилища поток грузовых судов возрос в 5 раз.

Пассажирские суда проходят судоподъемник, который пропускает суда весом, не превышающим 3000 тонн. Для пропуска грузовых судов построены две нитки пятиступенчатых шлюзов. В этом случае вес судов должен быть менее 10 000 тонн.

Каскад ГЭС на Янцзы

Водные и гидроэнергетические ресурсы реки Янцзы позволяют построить на этой реке не одну ГЭС, что и было предпринято в Китае. Выше ГЭС «Три ущелья» сооружен целый каскад ГЭС. Это самый мощный каскад более 80 ГВт.

Строительство каскада позволяет избежать засорения водохранилища «Три ущелья», так как уменьшает эрозию в русле реки выше ГЭС. После этого переносимого ила в воде становится меньше.

Кроме того, каскад ГЭС позволяет регулировать поступление воды к ГЭС «Три ущелья» и получать равномерную выработку электроэнергии на ней.

«Итайпу» на реке Парана

Парана в переводе означает «серебряная река», она является второй по величине рекой Южной Америки и имеет длину 4380 км. Эта река протекает сквозь очень твердый грунт, поэтому, преодолевая его, она создает на своем пути пороги и водопады. Это обстоятельство указывает на благоприятные условия для строительства здесь гидроэлектростанций.

ГЭС «Итайпу» была построена на реке Парана, в 20 км от города Фос-ду-Игуасу в Южной Америке. По мощности эта гидроэлектростанция уступает только ГЭС «Три ущелья». Находясь на границе Бразилии и Парагвая, ГЭС «Итайпу» полностью обеспечивает электроэнергией Парагвай и на 20 % Бразилию.

Строительство гидроэлектростанции началось в 1970 году и закончилось в 2007-м. 10 генераторов мощностью 700 МВт установлены на стороне Парагвая и столько же - на стороне Бразилии. Так как вокруг гидроэлектростанции находился тропический лес, который подлежал затоплению, то животные из этих мест были переселены на другие территории. Длина плотины равна 7240 метрам, а высота - 196 м, стоимость строительства оценивается в 15,3 млрд долларов. Мощность ГЭС равна 14 000 ГВт.

Гидроэнергетические ресурсы России

Российская Федерация обладает большим водным и энергетическим потенциалом, но гидроэнергетические ресурсы страны распределены по ее территории крайне неравномерно. 25 % этих ресурсов расположены в Европейской части, 40 % - в Сибири и 35 % - на Дальнем Востоке. В европейской части государства, по оценкам специалистов, гидроэнергопотенциал используется на 46 %, а весь гидропотенциал государства оценивается в 2500 млрд КВт-часов. Это является вторым результатом в мире после Китая.

Источники гидроэнергии Сибири

Сибирь обладает огромными запасами гидроресурсов, особенно богата гидроэнергетическими ресурсами Восточная Сибирь. Там протекают реки Лена, Ангара, Енисей, Обь и Иртыш. Гидропотенциал этого региона оценивается в 1000 млрд кВт-часов.

Саяно-Шушенская ГЭС имени П. С. Непорожнего

Мощность равна 6400 МВт. Это самая мощная ГЭС в Российской Федерации, а в мировом рейтинге она занимает 14-е место.

Участок Енисея, который называется Саянским коридором, благоприятен для построения гидроэлектростанций. Здесь река проходит сквозь горы Саяны, образуя множество порогов. Именно в этом месте построена Саяно-Шушенская ГЭС, а также и другие ГЭС, образующие каскад. Саяно-Шушенская ГЭС является самой верхней ступенью в этом каскаде.

Строительство велось с 1963-го по 2000 год. Конструкция станции состоит из плотины высотой 245 метров и длиной 1075 метров, здания ГЭС, распределительного устройства и конструкции водосброса. В здании ГЭС находятся 10 гидроагрегатов мощностью по 640 МВт.

Образовавшееся после строительства плотины водохранилище имеет объем более 30 км 3 , а его общая площадь составляет 621 км 2 .

Крупные ГЭС Российской Федерации

Гидроэнергетические ресурсы Сибири в настоящее время используются на 20 %, хотя здесь построено много достаточно крупных ГЭС. Самая крупная среди них - это Саяно-Шушенская ГЭС, за которой идут следующие гидроэлектростанции:

• Красноярская ГЭС мощностью 6000 МВт (на Енисее). На ней установлен судоподъемник, пока единственный в Российской Федерации.
• Братская ГЭС мощностью 4500 МВт (на Ангаре).
• 3840 МВт (на Ангаре).

Менее всего освоен потенциал Дальнего Востока. По оценкам специалистов, гидропотенциал этого региона используется на 4 %.

Источники гидроэнергии в Западной Европе

В странах Западной Европы гидроэнергетический потенциал используется почти полностью. Если он еще и достаточно высок, то такие страны полностью обеспечивают себя электрической энергией за счет ГЭС. Это такие страны, как Норвегия, Австрия и Швейцария. Норвегия занимает первое место в мире по производству электрической энергии на одного жителя страны. В Норвегии эта цифра составляет 24 000 кВт-часов в год, а 99,6 % этой энергии производится именно на гидроэлектростанциях.

Гидроэнергетические потенциалы различных стран Западной Европы заметно отличаются друг от друга. Это связано с различными условиями местности и различным стокообразованием. 80 % общего гидроэнергопотенциала Европы сосредоточено в горах с высокими показателями стока: западная часть Скандинавии, Альпы, Балканский полуостров и Пиренеи. Общий гидроэнергетический потенциал Европы равен 460 млрд кВт-час в год.

Запасы топлива в Европе очень малы, поэтому энергетические ресурсы рек освоены весьма значительно. Например, в Швейцарии эти ресурсы освоены на 91 %, во Франции - на 92 %, в Италии - на 86 %, а в Германии - на 76 %.

Каскад ГЭС на реке Рейн

На этой реке построен каскад гидроэлектростанций, состоящий из 27 ГЭС общей мощностью около 3000 МВт.

Одна из станций построена еще в 1914 году. Это ГЭС Laufenburg. Она дважды подвергалась реконструкции, после чего ее мощность составляет 106 МВт. Кроме того, станция относится к памятникам архитектуры и является национальным достоянием Швейцарии.

ГЭС Rheinfelden относится к современным ГЭС. Ее запуск был осуществлен в 2010 году, а мощность составляет 100 МВт. В конструкцию входят 4 гидроагрегата по 25 МВт. Эта ГЭС сооружена взамен старой станции, построенной еще в 1898 году. Старая станция сейчас находится на реконструкции.

Источники гидроэнергии в Африке

Гидроэнергетические ресурсы Африки обусловлены протекающими по ее территории реками: Конго, Нилом, Лимпопо, Нигер и Замбези.

Река Конго обладает значительным гидроэнергопотенциалом. Часть русла этой реки имеет каскад водопадов, известных как пороги Инга. Здесь водный поток спускается с высоты 100 метров со скоростью 26 000 м 3 в секунду. В этой местности и были построены 2 ГЭС: "Инга-1" и "Инга-2".

Правительство Демократической Республики Конго в 2002 году утвердило проект построения комплекса «Большая Инга», который предусматривал реконструкцию существующих ГЭС "Инга-1" и "Инга-2" и строительство третьей - "Инга-3". После осуществления этих планов решено построить самый крупный в мире комплекс «Большая Инга».

Этот проект был темой обсуждения на Международной конференции по энергетике. Приняв во внимание состояние водных и гидроэнергетических ресурсов Африки, представители бизнеса и правительств стран Центральной и Южной Африки, присутствовавшие на конференции, одобрили данный проект и установили его параметры: мощность «Большой Инги» установлена в размере 40 000 МВт, что больше самой мощной ГЭС «Три ущелья» почти в 2 раза. Сдача в эксплуатацию ГЭС намечена на 2020 год, а затраты на строительство предполагаются в размере 80 млрд долларов.

После того как проект будет реализован, ДРК станет самым крупным поставщиком электроэнергии в мире.

Энергосистема стран Северной Африки

Северная Африка расположена вдоль побережья Средиземного моря и Атлантического океана. Этот район Африки называется Магриб, или Арабский Запад.

Гидроэнергетические ресурсы в Африке распределены неравномерно. На севере континента находится самая жаркая пустыня мира - Сахара. Эта территория испытывает дефицит воды, поэтому обеспечение водой этих регионов - важнейшая задача. Ее решением является строительство водохранилищ.

Первые водохранилища появились в Магрибе еще в 30-е годы прошлого века, затем много их строилось в 60-е годы, но особенно интенсивное строительство началось в 21-м веке.

Гидроэнергетические ресурсы Северной Африки определяются в основном протекающей здесь рекой Нил. Это самая длинная река мира. В 60-е годы прошлого столетия на этой реке была построена Асуанская плотина, после строительства которой образовалось огромное водохранилище длиной около 500 км, а шириной около 9 км. Заполнение водохранилища водой происходило в течение 5 лет с 1970-го по 1975 год.

Асуанская плотина была построена Египтом при сотрудничестве с Советским Союзом. Это был интернациональный проект, в результате осуществления которого удается вырабатывать до 10 млрд кВт-часов электроэнергии в год, контролировать уровень воды в реке Нил во время паводков, накапливать воду в водохранилище в течение длительного времени. От водохранилища расходится сеть каналов, орошающих поля, а на месте пустыни появились оазисы, все больше площадей используется для земледелия. Водные и гидроэнергетические ресурсы Северной Африки использованы с максимальной результативностью.

Распределение мирового гидроэнергетического потенциала

• Азия - 42 %.
• Африка - 21 %.
• Северная Америка - 12 %.
• Южная Америка - 13 %.
• Европа - 9 %.
• Австралия и Океания - 3 %

Мировой гидроэнергетический потенциал оценен в 10 трлн кВт-часов электрической энергии.

20-й век можно назвать веком гидроэнергетики. 21-й век вносит в историю этой отрасли свои дополнения. В мире повысилось внимание к гидроаккумулирующим станциям (ГАЭС) и приливным электростанциям (ПЭС), использующим для получения электрической энергии силу морских приливов. Развитие гидроэнергетики продолжается.

Содержание статьи

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Размер: px

Начинать показ со страницы:

Транскрипт

1 ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ. ТИПЫ ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК Гидроэнергетические ресурсы это часть водных ресурсов, используемая или могущая быть использованной для производства электроэнергии. В отличие от остальных видов первичных энергоресурсов, предназначенных преимущественно для выработки энергии, гидроэнергетические ресурсы еще используются для промышленного и общественного водоснабжения, развития рыбного хозяйства, ирригации, судоходства и т.д. Характерной особенностью гидроэнергоресурсов является преобразование механической энергии воды в электрическую на ГЭС, которое происходит без промежуточного производства тепла. Энергия рек возобновляема, причем цикличность ее воспроизводства полностью зависит от речного стока, поэтому гидроэнергоресурсы неравномерно распределяются в течение года, кроме того, их величина меняется из года в год. В обобщенном виде гидроэнергоресурсы характеризуются среднемноголетней величиной (как и водные ресурсы). В естественных условиях реки, стекая с возвышенных мест в моря и озера, совершают огромную работу, а следовательно, и обладают большим запасом энергии. В естественных условиях эта энергия пропадает, расходуясь на преодоление различных видов сопротивлений при движении воды, и внешне работа потока проявляется в размывах русла, переносе по дну частиц песка, камней и т.п. Для использования энергии воды необходимо иметь ее сосредоточенное падение. В естественных условиях такое падение называется водопадом и встречается достаточно редко. Различают общий энергетический (или валовой) гидропотенциал речного стока по отношению к уровню морей, технический возможное использование гидроэнергетического потенциала на современном уровне развития техники и экономический экономически целесообразный для реализации на гидроэлектростанциях при существующих ценах на топливо.

2 Общий гидропотенциал рек России исчисляется 4000 млн МВт ч (450 тыс. МВт среднегодовой установленной мощности), что составляет примерно % от мирового. Россия располагает наибольшим экономическим потенциалом (852 млрд квт ч). ТИПЫ ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК Гидроэнергетические установки (ГЭУ) это совокупность гидротехнических сооружений, энергетического и механического оборудования, преобразующих механическую энергию водного потока в электрическую энергию или, наоборот, электрическую энергию в механическую энергию воды, при этом механическую энергию воды обычно называют гидравлической энергией. ГЭУ подразделяются на: Гидроэлектростанции (ГЭС); насосные станции (НС); гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС); приливные электростанции ПЭС). Гидроэлектростанции Гидроэлектростанция (ГЭС) это комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия водотока преобразуется в электроэнергию. В состав ГЭС входят гидротехнические сооружения, обеспечивающие необходимую концентрацию водного потока и создание напора, и энергетическое оборудование, преобразующее энергию движущейся под напором воды в электрическую энергию. Водное пространство перед подпорными сооружениями, например перед плотиной, имеющее более высокий уровень, называется верхним бьефом (ВБ). Водное пространство за плотиной, за зданием станции и т.д. имеющее более низкие отметки уровня, называется нижним бьефом (НБ).

3 Отметки уровня обозначается знаком или с соответствующим числом, которое показывает высоту над уровнем моря (абсолютная отметка) или над какой-либо другой плоскостью сравнения (условная отметка). На ГЭС вода под действием силы тяжести движется из верхнего бьефа в нижний бьеф и вращает рабочее колесо турбины, на одном валу с которым находится ротор генератора электрического тока. Иногда при сравнительно небольшой мощности генератора применяют промежуточную передачу для увеличения числа оборотов и уменьшения веса генератора. Турбина и генератор вместе образуют агрегат или точнее гидроагрегат. В турбине гидравлическая энергия превращается в механическую энергию вращения ее рабочего колеса вместе с ротором генератора, а в генераторе происходит преобразование механической энергии в электрическую. По установленной мощности ГЭС подразделяют на: мощные 250 МВт и выше; средние до 25 МВт; малые до 50 МВт. Мощность ГЭС зависит от напора, расхода воды, используемого в гидротурбинах и кпд гидроагрегата. В России по максимально используемому напору ГЭС делятся на: высоконапорные более 60 м; средненапорные от 25 до 60 м; низконапорные от 3 до 25 м. На равнинных реках напоры редко превышают 100 м, а в горных условиях посредством плотины можно создавать напоры до 300 м. Насосные станции Насосные станции (НС) это комплекс гидротехнических сооружений и оборудования, обеспечивающих забор воды из источников и транспортировку

4 ее с помощью насосных агрегатов к напорному бассейну или месту потребления. Насосные станции имеют большое распространение в системах коммунально-бытового и промышленного водоснабжения и в системах водоснабжения тепловых электрических станций; в ирригационных системах, для подачи воды на поля, расположенные на высоких отметках или в отдаленных районах; на судоходных каналах, пересекающих высокие водоразделы, и т.п. Гидроаккумулирующие электростанции Гидроаккумулирующей электростанцией или же ее еще называют насосноаккумулирующая электростанция это ГЭС, предназначенная для перераспределения во времени энергии и мощности в энергосистеме. В часы пиковых (максимальных) нагрузок она работает как ГЭС вырабатывает и выдает электроэнергию в энергосистему. В часы понижения нагрузок ГАЭС работает как насосная станция за счет потребляемой из энергосистемы электроэнергии она перекачивает воду из нижнего бьефа в верхний, создавая запасы гидроэнергии. Для нормальной работы ГАЭС разница высот между верхним и нижним бьефами должна быть не менее 5 м. Таким образом, за счет разности тарифов ГАЭС потребляет дешевую электроэнергию, а вырабатывает более дорогую в период максимальных нагрузок, тем самым существенно улучшая технические условия работы тепловых электростанций и позволяя уменьшить их удельный расход топлива на 1 квт ч выработки электрической энергии. Существуют ГАЭС с суточным, недельным и сезонным аккумулированием энергии. На Украине работает Киевская ГАЭС мощностью 225 МВт, а в России Кубанская ГАЭС, Сергиево-Пасадская ГАЭС мощностью 1200 МВт.

5 Приливные электростанции Приливные электростанции (ПЭС) это особый вид гидроэлектростанций, использующий энергию приливов и отливов (кинетическую энергию вращения Земли). Преимущество приливов и отливов, по сравнению с другими источниками возобновляемой энергии, заключается в том, что они происходят регулярно и поддаются исчислению. ПЭС строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. На некоторых морских побережьях приливные колебания (амплитуда прилива) достигают значительной величины, 8 10 м. Для экономической эксплуатации ПЭС этот перепад должен составлять не менее 5 м. Наибольшая величина приливных колебаний 19,6 м наблюдается в заливе Фанди (Канада). Для получения энергии залив или устье реки перекрывают плотиной, в которой установлены гидроагрегаты, работающие как в режиме генератора, так и в режиме насоса. Во время прилива происходит накопление воды в водохранилище, а во время отлива сброс. Прежде чем попасть в водохранилище или из водохранилища обратно в залив, вода проходит по турбинам, таким образом электроэнергия вырабатывается как при самом высоком, так и самом низком уровне воды. Первая и в настоящее время самая мощная ПЭС была построена на северозападе Франции в устье реки Ранс (залив Сейнт-Мало). Ее мощность составляет 240 МВт. В России с 1968 г. на побережье Баренцева моря около Мурманска построена оригинальная опытная Кислогубская ПЭС мощностью 0,4 МВт. В настоящее время действуют ПЭС в Канаде (20 МВт), Китае (10 МВт) и некоторых других странах.

Тема 3. Устройство и функционирование современной ГЭС. Общие положения. Гидроэлектрические станции это высокоэффективные источники электроэнергии. В большинстве случаев гидроэлектростанции представляют

А к т у а л ь н ы е п р о б л е м ы э н е р г е т и к и 2017 310 УДК 621.3 Основные виды гидроэлектростанций Паланевич А.П., Комякевич Н.А. Научный руководитель к.т.н., доцент КОНСТАНТИНОВА С.В. В связи

Тема 5. Эффективность использования гидроэнергетических ресурсов. Гидроэнергетическими ресурсами, которые могут быть использованы для получения механической или электрической энергии, считаются: - гидроэнергия

НЕТРАДИЦИОННЫЕ И ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ Сухоцкий Альберт Борисович Особенности использования и потенциал гидроэнергетических ресурсов Республики Беларусь. Конструкция ГЭС. Режимы работы и принципиальные

Выполнила: Ученица 11 класса Б Тутарищева Аминат Учитель: Клещева Ф.А Производство, передача и использование электрической энергии Генерация электроэнергии производство электроэнергии посредством преобразования

Работа ОАО «НИИЭС» в области возобновляемых источников энергии Докладчик: вед. инженер НТЦ ПЭ и ВИЭ Городничев Р.М. Направления работ Приливная гидроэнергетика Малая гидроэнергетика Волновая энергетика

ФГБУ «Канал имени Москвы» крупнейший генератор «зеленой» энергии в Московской агломерации Докладчик: Маркин В.В., заместитель руководителя по инвестициям и развитию ФГБУ «Канал имени Москвы» 1 ФГБУ «Канал

REENFOR-2013 КРУГЛЫЙ СТОЛ ТП «МАЛАЯ РАСПРЕДЕЛЕННАЯ ЭНЕРГЕТИКА» (КС 2) Современные технические решения практической реализации автономных электроэнергетических систем распределенной энергетики на базе ВИЭ

Акционерное общество «Научноисследовательский институт энергетических сооружений» (АО «НИИЭС») Мини-ГЭС на базе энергоблоков контейнерного исполнения с ортогональной турбиной Москва, 2016 г. Назначение

МАЛЫЕ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ. ГИДРОТУРБОАГРЕГАТЫ Турбиной называется устройство, служащее для преобразования энергии падающей жидкости в механическую энергию. Они бывают двух типов: активные, рабочее колесо

Филиал ОАО «РусГидро» - «Северо-Осетинский филиал» Принцип работы и устройство ГЭС Главный инженер Северо-Осетинского филиала ОАО «РусГидро» Зангиев Казбек Захарович Типы ГЭС Русловые Плотинные Деривационные

УДК 62-82 ГИДРОПРИВОД СВОБОДНОПОТОЧНОЙ МИНИ ГЭС Земсков Е.А., Сибирскй федеральный университет Проблему электроснабжения маломощных потребителей можно достаточно экономично решить с помощью электростанций

Приходько Е.С. Гидроэлектростанция // Академия педагогических идей «Новация». 2018. 5 (май). АРТ 167-эл. 0,2 п. л. URL: http://akademnova.ru/page/875548 РУБРИКА: ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ УДК 620 Приходько

Постановление Правительства Республики Таджикистан Об утверждении Правил пользования водными объектами для нужд гидроэнергетики г. Душанбе, 4 марта 2003 г. 95 Во исполнение статьи 83 Водного кодекса Республики

Чистая энергия Зеленчукская ГЭС-ГАЭС Филиал ОАО «РусГидро»- «Карачаево-Черкесский филиал» 1 п. Правокубанский, 2014 г. 2 ЗЕЛЕНЧУКСКАЯ ГЭС- ГАЭС Идея трансформации Зеленчукской ГЭС в ГЭС- ГАЭС сформировалась

Национальный исследовательский Томский политехнический университет Энергетический институт Кафедра: ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ Дисциплина: ИНТЕГРИРОВАНИЕ В СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ УСТАНОВОК

КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ Водные ресурсы включают в себя воды рек, озер, водохранилищ, подземные воды определенных территорий, используемые или доступные к использованию для различных целей

Обзор предлагаемых вариантов модернизации систем водоканалов Российской Федерации. На перекачку чистых и сточных вод в России расходуется 12-13 млрд. КВт*ч электроэнергии. Стоимость электроэнергии в общей

ЛЕКЦИЯ 11 Геоэкологические проблемы гидросферы План лекции 1. Геоэкологические особенности гидросферы. 2. Антропогенное воздействие на гидросферу. 3. Геоэкологические аспекты использования природных ресурсов

Справка Краткое описание Филиала ОАО «РусГидро» - «Волжская ГЭС» Содержание: Ключевые факторы исторические, производственные, финансовые. Информация о режиме работы, характере и средней загрузке электростанции.

5 ВВЕДЕНИЕ Функция и место парового котла в тепловой схеме ТЭС Электрическая станция представляет собой промышленное предприятие для выработки электрической энергии. Основное количество электрической энергии

Перспективные технологии и технические решения в области гидроэнергетики Руководитель дирекции инновационного развития ОАО «РусГидро», Член управляющего комитета, координатор технологической платформы

Малые ГЭС Докладчик: Заместитель генерального директора ОАО «УК ГидроОГК» К.Е.Фролов г. Москва сентябрь 2014 г. Преимущества и недостатки малых ГЭС Преимущества Работают по водотоку, не имеют водохранилищ

Международный Конгресс ДНИ ЧИСТОЙ ЭНЕРГИИ В САНКТ-ПЕТЕРБУРГЕ Опыт проектирования приливных электростанций на Северо-Западе России 15-16 апреля 2010 Генеральный директор ОАО «Малая Мезенская ПЭС» Савченков

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа 8 г. Одинцово Тема урока: «Альтернативные источники энергии» Разработала: Кашолкина Е.Н., учитель географии МБОУ

ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТРЕФЕРАТАЦИИ ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ (МОДУЛЮ). Общие сведения физики, биологии и инженерных 1. Кафедра технологий 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

УДК 621.31 ВЫБОР ТУРБИН МАЛЫХ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ПАРАМЕТРОВ ВОДОТОКА Р.О. Архипов, студент, [email protected] М.С. Харитонов, канд. техн. наук, старший преподаватель, [email protected]

РусГидро Зарамагские ГЭС: ознакомительная поездка для аналитиков и инвесторов Август 2018 года Зарамагские ГЭС: основные сведения Схема основных объектов каскада Зарамагских ГЭС Расположение: участок р.

Составитель: С. В. Артемчук, доцент кафедры энергоэффективные технологии Учреждения образования Международный государственный экологический университет им. А.Д. Сахарова, кандидат технических наук. Учебная

УО «Молодечненский государственный колледж» Воспитательный час «Беречь энергию беречь природу. Альтернативные источники энергии» Подготовила: преподаватель Шапель Татьяна Петровна Молодечно, 2017 Тема:

Особенности энергосбережения современного Таджикистана Таджикистан Таджикистан расположен в предгорьях Памира играничит с Узбекистаном и Киргизией на западе исевере, скитаемнавостоке, сафганистаном наюге.

Министерство энергетики Республики Беларусь Состояние и перспективы развития электроэнергетической сферы Республики Беларусь Минск 2017 г. Всего: Установленная мощность объединённой энергосистемы Беларуси

Всегда в движении! Внедрение альтернативных источников электроэнергии, применение мини ГЭС на месторождении алмазов им. В. Гриба Дмитрий Едакин, ведущий инженер отдела водопонижающего контура и карьерного

Вода как ресурс НАУКИ О ЗЕМЛЕ ЗЕМНЫЕ РЕСУРСЫ ВОДА КАК РЕСУРС Глава 1: Гидроэнергия: Плотины Откуда вода берет свою энергию? Гидроэнергия это электричество, вырабатываемое из энергии движения воды. Выработка

Фолькер Куашнинг Системы возобновляемых источников энергии Технология - Расчеты - Моделирование Учебник ИЗДАТЕЛЬСТВО ^ОНАЫТ Астана-2013 с Содержание 1. Энергия и защита климата Г.Г. 1.1. Понятие «энергия»

РОССИЙСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ ЕЭС РОССИИ ТИПОВАЯ ПРОГРАММА ПРОВЕДЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБСЛЕДОВАНИЙ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ РД 153-34.2-09.165-00 УДК 621.311 Вводится в действие

Микро гидроэлектростанции Торопов Михаил, к.т.н., доцент кафедры НВИЭ КРСУ, ЦРВИЭЭ Тренинг Центра развития ВИЭ и энергоэффективности Бишкек, 27-30 апреля 2013 ЦРВИЭЭ, www.creeed.net, 2013 Содержание Энергия

МИНИСТЕРСТВО ЭКОЛОГИИ И ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ УКРАИНЫ MINISTRY OF ENVIRONMENT AND NATURAL RESOURCES OF UKRAINE Geneva 03. 06. 2014 ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ В УКРАИНЕ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ По запасам

АЗИАТСКАЯ СУПЕРСЕТЬ и МОНГОЛИЯ С.Батхуяг д.т.н., профессор Монгольского государственного университета науки и технологии Создание этой суперсети в первую очередь обуславливаются следующими объективными

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «Канал имени Москвы» Инвестиционный потенциал зеленой генерации на Канале имени Москвы Докладчик: Маркин В.В. Инженерная инфраструктура как платформа экономического

Международная конференция ИО РАН, Москва «Многофазные системы», 16-18 июня 2010 года Возобновляемые энергетические ресурсы океана В.А.Акуличев Тихоокеанский океанологический институт имени В.И.Ильичева

Средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением иностранного языка при Посольстве России в Великобритании Способы получения электроэнергии Проект по физике: Руководители проекта: Журба Ярослав,

Источники энергий используемые человеком для еѐ производства Гмырин Денис Мишуков Евгений Ветряная энергия В наши дни двигатели, использующие ветер, покрывают всего одну тысячную мировых потребностей в

РЕГУЛИРОВАНИЕ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ИНДИВИДУАЛЬНОГО, АВ- ТОНОМНОГО ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ ОТ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ Ефимов Н.Н., Паршуков В.И., Папин В.В., Янченко И.В., Машков А.В., Безуглов Р.В., Клинников

116 Учитель географии Н. С. Супонина УРОК ПО ГЕОГРАФИИ В 9-А КЛАССЕ ПО ТЕМЕ: «ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА РОССИИ» Цели урока: Продолжить формирование представлений о межотраслевых комплексах. Познакомить учащихся

Министерство энергетики и промышленности Республики Таджикистан «Вопросы укрепления энергобезопасности и рационального использования энергоресурсов в странах Северной и Центральной Азии, взгляд из Республики

Аргументы в пользу их развития возобновляемой энергетики: завоевание мировых рынков новых техники и технологий; сохранение запасов углеводородов для неэнергетических секторов экономики; диверсификация

Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии Информация о дисциплине Лекции 8 часов Практические занятия 6 часов Лабораторные работы 4 часов Форма отчетности экзамен Литература Твайделл Дж., Уэйр

1. СОСТОЯНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА БАЙКАЛЬСКОЙ ПРИРОДНОЙ ТЕРРИТОРИИ 1.1. Природные объекты 1.1.1. Озеро Байкал 1.1.1.1. Уровень озера (ТОВР по Иркутской области Енисейского БВУ Росводресурсов; Сибирский

Вступительные вопросы для поступающих на магистратуру по специальности 6М071800 Электроэнергетика 1. Электрические цепи: элементы, схемы, законы, классификация. 2. Электромагнитные процессы и режимы электрических

Список гидроэлектростанций Казахстана Название ГЭС Бухтарминская ГЭС 675 2 600 Шульбинская ГЭС 702 1 660 Действующие ГЭС построена по плотинному типу. Состав сооружений ГЭС: правобережная бетонная плотина

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР ЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГОСТ 19431-74 Издание официальное ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СТАНДАРТОВ СОВЕТА МИНИСТРОВ

УПРАВЛЯЕМАЯ САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ ДНЕВНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ 5.1. Методические рекомендации по выполнению работ Управляемая самостоятельная работа состоит из двух разделов: по темам лекций и по

13. Использование энергии приливов и морских течений 13.1. Общие сведения об использовании энергии приливов Приливные колебания уровня в огромных океанах планеты вполне предсказуемы. Основные периоды этих

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ИНСТИТУТ СФЕРЫ ОБСЛУЖИВАНИЯ И ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВА (ФИЛИАЛ) ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

УДК 627.8.09 АНАЛИЗ ВАРИАНТОВ РАЗМЕЩЕНИЯ ГИДРОАККУМУРИЮУЩЕЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ В КАЛИНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ А.М. Москалюк, студент, email: [email protected] ФГБОУ ВО «Калининградский государственный технический

ПРОЕКТЫ В ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ 15 ноября 2012 Факторы развития ВИЭ в мире верны и для РФ ФАКТОР Примеры стран 2 Восприятие ВИЭ в РФ момент внедрения В РФ не настал ВИЭ

Перечень действующих стандартов 1 Гидроэлектростанции. Методики оценки технического состояния основного оборудования гидроэлектростанций 17330282.27.140.001 2006 141/3562 от 06.09.2006 г. 1. 2. С учетом

Группа «РусГидро» один из крупнейших российских энергетических холдингов, объединяющий более 70 объектов возобновляемой энергетики в РФ и за рубежом. Установленная мощность электростанций, входящих в состав

ИСТОРИЯ КОМПАНИИ Президиум Всесоюзного Совета Народного Хозяйства (ВСНХ) СССР специальным постановлением образовал промышленный трест «Донбассводтрест» по централизованному водоснабжению Донецкой, Луганской,

IV МЕЖДУНАРОДНЫЙ КОНГРЕСС REENCON ХХІ Возобновляемая энергетика XXI век: энергетическая и экономическая эффективность 5 6 июня 2018 г. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ МГЭС ДЛЯ МАЛЫХ ПРИЛИВНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Михаил Вадимович Козлов Директор по инновациям и ВИЭ Энергосбережение в ОАО РусГидро ЦЕЛЕВОЕ ВИДЕНИЕ БУДУЩЕГО ОАО РУСГИДРО Решением Совета директоров от 16 июня 2010 утвержден Стратегический план ОАО «РусГидро»

Концепция гидротурбины мощностью 1020МВт для Эвенкийской ГЭС. Демьянов В. А., Пылев И. М., Сотников А. А. ОАО «Силовые машины» филиал «ЛМЗ» Сооружение одной из крупнейших в мире Эвенкийской ГЭС в Сибири

ПРОГРАММА ПРАКТИК Наименование Учебная практика: практика по получению первичных профессиональных умений и навыков Производственная практика: практика по получению профессиональных умений и опыта профессиональной

Лекция 16 Гидрология водохранилищ Назначение и типы водохранилищ. Основные характеристики водохранилищ Водохранилище искусственный водоем, созданный для накопления и дальнейшего использования воды Итайпу

УДК 626.82/.83 А. Л. Кожанов Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации, Новочеркасск, Российская Федерация КОНСТРУКЦИИ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ С НАПОРНЫМ РЕЖИМОМ РАБОТЫ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МЭИ» «УТВЕРЖДАЮ» Директор ИЭЭ П.А. Бутырин 2016 г. ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО

Тонкопленочные солнечные модули «Хевел» Автономные гибридные энергоустановки на основе солнечных модулей Потенциал внедрения автономных гибридных энергоустановок в России В России более 20 млн. человек

На тепловых электростанциях для получения энергии используют природный источник энергии, и является их основным ресурсом: на атомных электростанциях основным ресурсом является ядерное топливо, для гидроэлектростанций основным ресурсом является гидроэнергетические ресурсы.

Основные ресурсы тепловых электростанций

Приведем характеристику основных типов природного топлива.

Торф - геологически молодая среди топлива ископаемое. Образовался из накоплений болотных растений в условиях повышенной влажности и недостаточной аэрации. Торф - очень гидрофильная вещество. В процессе сушки объемная усадка достигает 50% первоначального объема. Но вода в торфе не только заполняет капилляры, она частично связана с ним. Это мешает сушке и препятствует механическому удалению влаги. Содержание углерода в торфе растет с повышением степени разложения растений. Зола торфа состоит, главным образом, с Са, Fe2О3, Ад2О3 и SiO2.

Уголь бурый - смесь в разной степени преобразованных остатков высших наземных растений, водорослей и организмов планктона. Содержание минеральных примесей (зольность) бурого угля более 30%, содержание влаги около 20%. От торфа, из которого оно образовалось, отличается большей однородностью и отсутствием остатков растений, не разложились. Основные буро-угольные бассейны Украины - Львовско-Волынский и Днепровский.

Уголь каменный - по запасам тепловой энергии, содержащейся в нем (вместе с близкими ему антрацитами), занимает основное место среди горючих ископаемых. Каменный уголь является одним из членов генетического ряда твердых горючих ископаемых: торф - бурый уголь - каменный уголь - антрацит. Содержание гигроскопической влаги в каменном угле снижается с ростом его метаморфизма от 7-9% до 0,2-0,4%.

Если зольность угля более 40%, то такой уголь называют топливными сланцами. Основные составляющие золы каменного угля - оксиды кремния, Fe, Al, встречаются некоторые редкие элементы - германий, ванадий, вольфрам, титан и драгоценные металлы - Au, Ag.

Основные каменноугольные бассейны Украины - Донецкий, Западный Донбасс и Южный Донбасс.

Нефть - топливная ископаемое, смесь углеводородов с другими органическими соединениями (сернистыми, азотистыми, кислородными). Нефть - важнейший источник жидкого топлива, а также сырья для химической промышленности. Мазут - остаток после отгона из нефти бензина и керосина.

Газы природные топливные - природные смеси углеводородов различного состава. По способу добычи подразделяются на:

Собственно природные газы, добываемые из чисто газовых месторождений, практически не содержат нефти;

Попутные газы, растворенные в нефти, добываемых вместе с ней;

В газы конденсатных месторождений;

Природное топливо классифицируется:

По агрегатному состоянию (твердые, жидкие, газообразные)

По происхождению (природные и искусственные, получаемые в процессе переработки природных - кокс, моторные топлива, газ коксовый и др.)

В золе топлива содержатся минимальные количества ванадия (0,001%) и натрия (0,0005%), которые являются основными коррозионными агентами. Для сравнения различных видов топлив принята условная единица - условное топливо - 1 т.уп = 7 106 ккал - 2,93 104МДж. Очевидно, что протекание процесса горения зависит как от свойств топлив, так и от организации самого процесса горения.

Свойства топлива определяются его химическим составом, топливной массой и балластом. Химический состав топлива принято записывать символами элементов: С, Н, O, N, S (табл.2.2). Для содержания золы и влаги приняты обозначения А и W. Индексы справа сверху показывают, к которому топлива относятся данные: г. - до рабочего топлива, с - к сухому, г - к горючей массы, в - в органической массы. Топливная масса - основные топливные составляющие: углерод (теплота сгорания 34,4 МДж / кг), водород (143 МДж / кг), сера (9,3 МДж / кг).

Таблица 2.2

Характеристики твердых и жидких топлив

Сера содержится в топливе в 3-х видах: органическая (в составе сложных соединений), колчеданная (в соединениях с Fe и другими металлами) и сульфатная.

Вещества, не сгорают, вместе с влагой топлива образуют балласт топлива. Минеральные примеси, характеризующие зольность, присутствующие в виде силикатов (кремнезем, глинозем, глина), сульфидов (Fe), карбонатов (Са, Mg, Fe), сульфатов (Са, Mg), оксидов металлов, фосфатов, хлоридов и других солей щелочных металлов в различных сочетаниях, характерных для различных месторождений.

Важнейшая характеристика топлива - теплота сгорания. Высшая теплота сгорания топлива - количество теплоты, выделяющейся в процессе полного сгорания твердого, жидкого или газообразного топлива, когда вся влага топлива переходит в продукты реакции горения. Низшая теплота сгорания меньше высшей на то количество тепла, которое затрачивается на испарение воды, образующейся в процессе сгорания топлива, а также влаги, содержащейся в нем.

Основные ресурсы атомных электростанций

Энергетически выгодными являются реакции синтеза легких ядер и деления тяжелых. В реакции синтеза ядер гелия из дейтерия

2Н + 2Н = 4 Не

выделяется 17,6 МэВ на каждый акт синтеза, дает энергию в 23,6 МВт / м сгоревшего дейтерия. Содержание дейтерия в природной водные 0,015% и 4 1013т в гидросфере Земли. Запасы безграничны, но нет управляемого синтеза, является взрывное протекания реакции в термоядерной (водородной) бомбы с инициированием реакции ядерным взрывом (Т ~ 10й К). Исследования по управляемому термоядерному синтезу велись в установках "токомак".

К тяжелым делящихся ядер, относятся природные изотопы 235U 232Th и искусственные 233U 239Рu и 241Pu. Единственный природный изотоп 235U, что делится под действием нейтронов любой энергии, называется первичным ядерным топливом, другие изотопы - вторичное ядерное топливо. Деление ядер урана сопровождается выделением около 200 МэВ в результате 1 реакции или 20 МВт / ч горючего.

Первая АЭС построена и запущена в СССР в г. Обнинске мощностью 5МВт в 1954 году. Это АЭС на тепловых (медленных) нейтронах. Ее действие основано на реакции

В процессе деления образуются вторичные нейтроны, вступают в новые реакции, поддерживая протекания цепной реакции деления ядер. Обломки, образующиеся неустойчивые и делятся сами к образованию устойчивого ядра. Такие реакторы используют примерно 1,5% энергии топлива. В процессе взаимодействия ядерного топлива с быстрыми нейтронами используется до 50% энергии топлива, одновременно создается искусственное ядерное топливо. Первая АЭС на быстрых нейтронах построена в 1973 году в М.Шевченко на Мангышлаке. В таком реакторе топливо используется медленнее, чем производится новое топливо (239Ры или 233U) (такой реактор называется реактор-размножитель или бридеров):

Для работы электростанции мощностью 1000 МВт в течение 1 суток нужно 750 Т угля, 400 т нефти или 250 г 235U.

Урановая руда состоит из трех изотопов: урана-233, -235, и - 238; и только уран-235 подходит как топливо для ядерных электростанций. В процессе производства энергетического топлива сначала в состав руды входит не более 0,7% урана-235. В процессе обогащения руды концентрация этого изотопа увеличивается до 90%.

Гидроэнергетические ресурсы

Гидроэнергетические ресурсы - это запасы потенциальной энергии речных потоков и водоемов. Технически целесообразными для использования на территории Украины могут быть гидроэнергетические ресурсы Днепра - 46%; Днестра и Тисы - по 20% и на все другие реки Украины - 14%. Особенно большое значение ГЭС Днепровского каскада имеют для водоснабжения маловодных районов Центра и Юга страны. В целом из ресурсов искусственных накопителей воды на Днепре обеспечивается 35% промышленной и коммунально-бытовой потребности страны.

Человек еще в глубокой древности обратил внимание на реки как на доступный источник энергии. Для использования этой энергии люди научились строить водяные колеса, которые вращала вода; этими колесами приводились в движение мельничные постава и другие установки. Водяная мельница является ярким примером древнейшей гидроэнергетической установки, сохранившейся во многих странах до нашего времени почти в первозданном виде. До изобретения паровой машины водная энергия была основной двигательной силой на производстве. По мере совершенствования водяных колес увеличивалась мощность гидравлических установок, приводящих в движение станки и т.д. В 1-й половине XIX века была изобретена гидротурбина, открывшая новые возможности по использованию гидроэнергоресурсов. С изобретением электрической машины и способа передачи электроэнергии на значительные расстояния началось освоение водной энергии путем преобразования ее в электрическую энергию на гидроэлектростанциях (ГЭС).

Общие сведения

Гидроэнергоресурсы - это запасы энергии текущей воды речных потоков и водоемов, расположенных выше уровня моря (а также энергии морских приливов).

Существенную особенность в оценку гидроэнергоресурсов вносит то обстоятельство, что поверхностные воды - важнейшая составляющая часть экологического баланса планеты. Если все остальные виды первичных энергоресурсов используются преимущественно для выработки энергии, то гидравлические ресурсы должны оцениваться и с точки зрения возможностей осуществления промышленного и общественного водоснабжения, развития рыбного хозяйства, ирригации, судоходства и т.д.

Характерна для гидроэнергоресурсов и та особенность, что преобразование механической энергии воды в электрическую происходит на ГЭС без промежуточного производства тепла.

Энергия рек возобновляема, причем цикличность ее воспроизводства полностью зависит от речного стока, поэтому гидроэнергоресурсы неравномерно распределяются в течение года, кроме того их величина меняется из года в год. В обобщенном виде гидроэнергоресурсы характеризуются среднемноголетней величиной (как и водные ресурсы).

В естественных условиях энергия рек тратится на размыв дна и берегов русла, перенос и переработку твердого материала, выщелачивание и перенос солей. Эта эрозионная деятельность может приводить и к вредным последствиям (нарушение устойчивости берегов, наводнения и др.), и иметь полезный эффект как, например, при выносе из горной породы руды и минеральных веществ, формирование, вынос и накопление различных стройматериалов (галечник, песок). Поэтому использование гидроресурсов для выработки электроэнергии наносит ущерб формированию других важных ресурсов.

Использование гидроэнергетических ресурсов занимает значительное место в мировом балансе электроэнергии. В 70-80-х годах вес гидроэнергии находился на уровне примерно 26 % всей выработки электроэнергии мира, достигнув значительной абсолютной величины. Выработка электроэнергии ГЭС мира после 2-й Мировой войны росла большими темпами: с 200 млрд. квт-ч в 1946 г. до 860 млрд. квт-ч в 1965 г. и 975 млрд. квт-ч в 1978 г. А сейчас в мире вырабатывается 2100 млрд. квт-ч гидроэергии в год, а к 2000 г. эта величина еще вырастет. Ускоренное развитие гидроэнергетики во многих государствах мира объясняется перспективой нарастания топливно-энергетических и экологических проблем, связанных с продолжением нарастания выработки электроэнергии на традиционных (тепловых и атомных) электростанциях при слабо разработанной технологической основе использования нетрадиционных источников энергии. Основная часть мировой выработки ГЭС падает на Северную Америку, Европу, Россию и Японию, в которых производится до 80 % электроэнергии ГЭС мира.

В ряде стран с высокой степенью использования гидроэнергоресурсов наблюдается снижение удельного веса гидроэнергии в электробалансе. Так, за последние 40 лет удельный вес гидроэнергии снизился в Австрии с 80 до 70 %, во Франции с 53 до очень малой величины (за счет увеличения производства электроэнергии на АЭС), в Италии с 94 до 50 % (это объясняется тем, что наиболее пригодные к эксплуатации гидроэнергоресурсы в этих странах уже почти исчерпаны). Одно из самых больших снижений произошло в США, где выработка электроэнергии на ГЭС в 1938 г. составляла 34 %, а уже в 1965 г. - только 17 %. В то же время в энергетике Норвегии эта доля составляет 99,6 %, Швейцарии и Бразилии - 90 %, Канады - 66 %.

Гидроэнергетический потенциал и его распределение по континентам и странам

Несмотря на значительное развитие гидроэнергетики в мире в учете мировых гидроэнергоресурсов до сих пор нет полного единообразия и отсутствуют материалы, дающие сопоставимую оценку гидроэнергоресурсов мира. Кадастровые подсчеты запасов гидроэнергии различных стран и отдельных специалистов отличаются друг от друга рядом показателей: полнотой охвата речной системы отдельной страны и отдельных водотоков, методологией определения мощности; в одних странах учитываются потенциальные гидроэнергоресурсы, в других вводятся различные поправочные коэффициенты и т.д.

Попытка упорядочить учет и оценку мировых гидроэнергоресуров была сделана на Мировых энергетических конференциях (МИРЭК).

Было предложено следующее содержание понятия гидроэнергетического потенциала - совокупность валовой мощности всех отдельных участков водотока, которые используются в настоящее время или могут быть энергетически использованы. Валовая мощность водотока, характеризующая собой его теоретическую мощность, определяется по формуле:

N квт = 9,81 QH,

где Q - расход водотока, м3/с; H - падение, м.

Мощность определяется для трех характерных расходов: Q = 95 % - расход, обеспеченностью 95 % времени; Q = 50 % - обеспеченностью 50 % времени; Qср - среднеарифметический.

Существенным недостатком этих предложений было то, что они предусматривали учет гидроэнергоресурсов не по всему водотоку, а только по тем его участкам, которые представляют энергетический интерес. Отбор же этих участков не мог быть твердо регламентирован, что на практике приводило к внесению в подсчеты элементы субъективизма. В табл. 1 приводятся подсчитанные для шестой сессии МИРЭК данные по гидроэнергоресурсам отдельных стран.

Вопросу упорядочения учета гидроэнергоресурсов было уделено большое внимание в работе Комитета по электроэнергии Европейской экономической комиссии ООН, которая установила определенные рекомендации по данному вопросу. Этими рекомендациями устанавливалась следующая классификация в определении потенциала:

Теоретический валовой (брутто) потенциал гидроэнергетический потенциал (или общие гидроэнергетические ресурсы):

1. поверхностный, учитывающий энергию стекающих вод на территории целого района или отдельно взятого речного бассейна;

2. речной, учитывающий энергию водотока.

страна				страна	мощность брутто, млн квт при расходах
95% обесп.	50% обесп.	средн.	95% обесп.	50% обесп.	средн
Америка	Азия
Бразилия	16,5	Индия	31,4
Венесуэла	4,4	26,8	26,5	Пакистан	6,6	13,1	9,8
Канада	44,8	75,9	Япония	9,4	17,5
США	29	63,5	98,2	Турция	10,5
Чили	9,5	22,6	26,6	Океания
Европа	Австралия	1,2	2,9	3,9
Австрия	3,2	7	Африка
Греция	9,6	Кот-д"Ивуар	0,5	3,5	7,5
Испания	14,9	Габон	6	18	21,9
Италия	9,2	13,3	17,4	Гвинея	0,5	3,5	8
Норвегия	18,4	20,3	21,4	Камерун	4,8	18,3	28,7
Португалия	0,7	2,7	5,8	Конго (Браззавиль)	3	9	11,3
Финляндия	1,9	Мадагаскар	14,3	49	80
Франция	7,7	Мали	1	4,4
Германия	1,6	2,8	Сенегал	1,1	5,5
Швеция	22,5	ЦАР	3,5	10,5	13,8
Югославия	2,4	6,3	10,1	Чад	2,5	4,3

Эксплуатационный чистый (или нетто) гидроэнергетический потенциал:

1. технический (или технические гидроэнергоресурсы) - часть теоретического валового речного потенциала, которая технически может быть использована или уже используется (мировой технический потенциал оценивается приблизительно в 12300 млрд. квт-ч);

2. экономический (или экономические гидроэнергоресурсы) - часть технического потенциала, использование которой в существующих реальных условиях экономически оправдано (т.е. экономически выгодно для использования); экономические гидроэнергоресурсы в отдельных странах приведены в табл.4.

В соответствии с этим полная величина мировых потенциальных гидроэнергоресурсов речного стока приведена в табл.2.

Табл.2 Гидроэнергетические ресурсы (полный гидроэнергетический речной потенциал) отдельных континентов

континент	гидроэнергоресурсы		% от итога по земному шару	удельная величина гидроэнергоресурсов, квт/кв.км
млн. Квт	млрд. Квт-ч
Европа	240	2100	6,4	25
Азия	1340	11750	35,7	30
Африка	700	6150	18,7	23
Северная Америка	700	6150	18,7	34
Южная Америка	600	5250	16	33
Австралия	170	1500	4,5	19
Итого по земному шару	3750	32900	100	28
бывший СССР	450	3950	12	20

Приведенные расчеты в свое время внесли существенные изменения в прежние представления о распределении гидроэнергоресурсов по континентам. Особенно большие изменения были получены по Африке и Азии. Эти данные показывают, что на Азиатском континенте сосредоточено почти 36 % мировых запасов гидроэнергии, в то время как в Африке, которая считалась наиболее богатой гидроэнергоресурсами, сосредоточено около 19 %. В табл. 3 приводится сопоставление данных, характеризующих распределение гидроэнергоресурсов по континентам, полученных по разным подсчетам. Табл.3 Насыщенность гидроэнергоресурсами территории континентов, тыс. квт-ч на 1 кв. км