Główne zalety energetyki wodnej są oczywiste. Oczywiście główną zaletą zasobów wodnych jest ich odnawialność: zasoby wody są praktycznie niewyczerpane. Jednocześnie zasoby wodne znacznie wyprzedzają rozwój innych rodzajów odnawialnych źródeł energii i są w stanie zapewnić energię duże miasta i całe regiony.

Ponadto to źródło energii można wykorzystać w dość prosty sposób, o czym świadczy długa historia energetyki wodnej. Na przykład hydroelektrownie można włączać i wyłączać w zależności od zużycia energii.

Jednocześnie poruszono kwestię wpływu energetyki wodnej na środowisko. Z jednej strony eksploatacja elektrowni wodnych nie powoduje zanieczyszczenia środowiska szkodliwymi substancjami, w przeciwieństwie do emisji CO 2 produkowanej przez elektrownie cieplne i ewentualnych awarii w elektrowniach jądrowych, które mogą mieć globalne katastrofalne skutki.

Ale jednocześnie tworzenie zbiorników wymaga zalania dużych obszarów, często żyznych, a to powoduje negatywne zmiany w przyrodzie. Tamy często blokują rybom drogę na tarliska, zakłócają naturalny przepływ rzek, prowadzą do rozwoju procesów stagnacyjnych, ograniczają zdolność do „samooczyszczania”, a przez to radykalnie zmieniają jakość wody.

Koszt energii wytwarzanej w elektrowniach wodnych jest znacznie niższy niż w elektrowniach jądrowych i cieplnych, a elektrownie te po włączeniu szybko osiągają moc roboczą, jednak ich budowa jest droższa.

Nowoczesne technologie wytwarzania energii wodnej pozwalają uzyskać dość wysoką sprawność. Czasami jest ona dwukrotnie wyższa niż w przypadku konwencjonalnych elektrowni cieplnych. Pod wieloma względami wydajność tę zapewniają cechy wyposażenia elektrowni wodnych. Jest bardzo niezawodny i łatwy w użyciu.

Dodatkowo każdy używany sprzęt posiada jeszcze jeden ważna zaleta. Ten długoterminowy obsługi, co tłumaczy się brakiem ciepła w procesie produkcyjnym. I rzeczywiście, nie ma potrzeby częstej zmiany sprzętu; awarie są niezwykle rzadkie. Minimalny okres użytkowania elektrowni wodnej wynosi około pięćdziesięciu lat. I w ogromie tego pierwszego związek Radziecki Stacje zbudowane w latach dwudziestych i trzydziestych ubiegłego wieku działają z powodzeniem. Elektrownie wodne są sterowane za pośrednictwem węzła centralnego, w związku z czym w większości przypadków zatrudniają niewielką liczbę pracowników.

Wniosek

Koszt turbiny elektrowni wodnej

Potencjał hydroenergetyki można określić, sumując wszystkie przepływy rzeczne istniejące na planecie. Obliczenia wykazały, że globalny potencjał wynosi pięćdziesiąt miliardów kilowatów rocznie. Ale ta imponująca liczba to tylko jedna czwarta ilości opadów, które co roku spadają na całym świecie.

Biorąc pod uwagę warunki panujące w każdym konkretnym regionie oraz stan rzek świata, rzeczywisty potencjał zasobów wodnych waha się od dwóch do trzech miliardów kilowatów. Liczby te odpowiadają rocznej produkcji energii wynoszącej 10 000–20 000 miliardów kilowatów na godzinę.

Aby zrozumieć potencjał energetyki wodnej wyrażony tymi liczbami, uzyskane dane należy porównać ze wskaźnikami elektrowni cieplnych opalanych ropą naftową. Aby wytworzyć taką ilość energii elektrycznej, elektrownie opalane ropą potrzebowałyby dziennie około czterdziestu milionów baryłek ropy.

Bez wątpienia energetyka wodna w przyszłości nie powinna wywierać negatywnego wpływu na środowisko ani ograniczać go do minimum. Jednocześnie konieczne jest maksymalne wykorzystanie zasobów wodnych.

Rozumie to wielu ekspertów, dlatego problem ochrony środowiska naturalnego podczas aktywnego budownictwa hydrotechnicznego jest bardziej aktualny niż kiedykolwiek. Obecnie szczególnie ważne jest dokładne prognozowanie ewentualnych konsekwencji budowy obiektów hydrotechnicznych. Powinien odpowiedzieć na wiele pytań dotyczących możliwości łagodzenia i przezwyciężania niepożądanych sytuacje środowiskowe jakie mogą powstać w trakcie budowy. Ponadto konieczna jest ocena porównawcza efektywność środowiskowa przyszłe wodociągi. To prawda, że ​​​​wdrożenie takich planów jest jeszcze odległe, ponieważ obecnie nie prowadzi się rozwoju metod określania potencjału energetycznego środowiska.

ZALETY HPP:

Elastyczność

Energia wodna jest elastycznym źródłem energii elektrycznej, ponieważ elektrownie wodne potrafią bardzo szybko dostosować się do zmieniającego się zapotrzebowania na energię, zwiększając lub zmniejszając produkcję energii elektrycznej. Turbina hydrauliczna ma czas rozruchu rzędu kilku minut. Doprowadzenie urządzenia od zimnego startu do pełnego obciążenia zajmuje od 60 do 90 sekund; to znacznie mniej niż dla Turbiny gazowe Lub instalacje parowe. Produkcję energii elektrycznej można również szybko zmniejszyć w przypadku jej nadmiaru.

Elektrownia Ffestiniog może wyprodukować 360 MW w 60 sekund

Niskie koszty energii

Główną zaletą energii wodnej jest brak kosztów paliwa. Koszt eksploatacji elektrowni wodnej jest prawie odporny na wzrost kosztów paliw kopalnych, takich jak ropa naftowa, gazu ziemnego lub węgiel i nie jest wymagany import. Średni koszt energii elektrycznej z elektrowni wodnej o mocy większej niż 10 megawatów wynosi od 3 do 5 centów amerykańskich za kilowatogodzinę.

Elektrownie wodne mają długą żywotność, niektóre elektrownie wodne nadal dostarczają energię elektryczną po 50–100 latach pracy.

Koszty utrzymania operacyjnego są niskie do sterowania pracą elektrowni wodnej potrzeba niewielu osób.

Tamę można wykorzystać do kilku celów jednocześnie: gromadzić wodę dla elektrowni wodnych, chronić terytoria przed powodziami, tworzyć zbiornik.

Przydatność do zastosowań przemysłowych

Chociaż wiele elektrowni wodnych dostarcza energię do ogólnej sieci energetycznej, niektóre są tworzone do konkretnych celów przedsiębiorstw przemysłowych. Na przykład w Nowej Zelandii zbudowano elektrownię dostarczającą energię elektryczną do huty aluminium Tiwai Point.

Zmniejszona emisja CO2

Elektrownie wodne nie spalają paliw kopalnych i nie wytwarzają bezpośrednio dwutlenku węgla. Chociaż w procesie produkcyjnym i konstrukcyjnym projektu powstaje pewna ilość dwutlenku węgla. Według badań Paula Scherrera z Uniwersytetu w Stuttgarcie, hydroenergia produkuje najmniej dwutlenku węgla spośród innych źródeł energii. Na drugim miejscu znalazł się wiatr, na trzecim energia jądrowa, na 4. energia słoneczna.

Inne zastosowania zbiornika

Zbiorniki hydroelektryczne często dają możliwość uprawiania sportów wodnych i same stają się atrakcjami turystycznymi. W niektórych krajach akwakultura w zbiornikach jest powszechna. Wodę ze zbiorników można wykorzystać do nawadniania upraw, można w niej hodować ryby. Tamy pomagają również zapobiegać powodziom.

WADY ELEKTROWNI WODNEJ:

Uszkodzenie ekosystemu i utrata gruntów

Duże zbiorniki wymagane do obsługi zapór wodnych zalewają rozległe obszary w górę rzeki od tamy, niszcząc leśne doliny i bagna. Utratę gruntów często potęguje niszczenie siedlisk na otaczających obszarach zajmowanych przez zbiornik.
Elektrownie wodne mogą prowadzić do niszczenia ekosystemów, ponieważ woda przepływa przez turbinyoczyszczony z naturalnych osadów. Szczególnie niebezpieczne są elektrownie wodne na dużych rzekach, które powodują poważne zmiany w środowisku.

Na zdjęciu zbiornik powstały w wyniku budowy tamy.

Zamulenie

Kiedy woda płynie, cięższe cząstki unoszą się w dół rzeki.
To ma Negatywny wpływ na tamach, a następnie na ich elektrowniach, zwłaszcza na rzekach lub w zlewniach o dużym stopniu zamulenia. Ił może wypełnić zbiornik i zmniejszyć jego zdolność do kontrolowania powodzi, powodując dodatkowe ciśnienie poziome na zaporze. Zmniejszenie koryta rzeki może skutkować zmniejszeniem produkcji energii elektrycznej. Ponadto nawet upalne lato lub niewielkie opady mogą doprowadzić do spadku poziomu rzeki.

Emisje metanu (ze zbiorników)

Największy wpływ mają elektrownie wodne w regionach tropikalnych; zbiorniki elektrowni w regionach tropikalnych wytwarzają znaczne ilości metanu. Dzieje się tak dzięki obecności materiał roślinny na obszarach zalanych, rozkładając się w warunkach beztlenowych i wytwarzając metan i gaz cieplarniany. Według raportu Światowej Komisji ds. Zapór, w przypadkach, gdy zbiornik jest duży w porównaniu do mocy wytwórczych (mniej niż 100 watów na metr kwadratowy powierzchni) i lasy w rejonie zbiornika nie zostały wycięte . Wówczas emisja gazów cieplarnianych w zbiorniku może być wyższa niż w przypadku konwencjonalnej elektrowni cieplnej.

Jedną z głównych zalet małych elektrowni wodnych jest Bezpieczeństwo środowiska. W trakcie ich budowy i późniejszej eksploatacji nie dochodzi do szkodliwego wpływu na właściwości i jakość wody. Zbiorniki mogą być wykorzystywane do działalności połowowej oraz jako źródła zaopatrzenia ludności w wodę. Jednak oprócz tego mikro i małe elektrownie wodne mają wiele zalet. Nowoczesne stacje są proste w konstrukcji i w pełni zautomatyzowane, tj. nie wymagają obecności człowieka podczas pracy. Wyprodukowane przez nich Elektryczność spełnia wymagania GOST dotyczące częstotliwości i napięcia, a stacje mogą pracować w trybie autonomicznym, tj. poza siecią elektroenergetyczną systemu elektroenergetycznego regionu lub regionu oraz w ramach tej sieci elektroenergetycznej. A pełny okres użytkowania stacji wynosi co najmniej 40 lat (co najmniej 5 lat wcześniej). wyremontować). Cóż, co najważniejsze, małe obiekty energetyczne nie wymagają organizacji dużych zbiorników z odpowiednim zalaniem terytorium i kolosalnymi szkodami materialnymi.

Podczas budowy i eksploatacji MEW zachowany jest naturalny krajobraz i praktycznie nie występuje obciążenie ekosystemu. Do zalet małych elektrowni wodnych – w porównaniu z elektrowniami wykorzystującymi paliwa kopalne – zalicza się także: niski koszt energii elektrycznej i kosztów eksploatacji, stosunkowo tania wymiana urządzeń, dłuższy okres eksploatacji elektrowni wodnych (40-50 lat), zintegrowane wykorzystanie zasobów wodnych (energia elektryczna, wodociągi, rekultywacja, ochrona wód, rybołówstwo).

Wiele małych elektrowni wodnych nie zawsze zapewnia gwarantowaną produkcję energii, ponieważ są elektrowniami sezonowymi. Zimą ich wydajność energetyczna gwałtownie spada, pokrywa śnieżna i zjawiska lodowe (lód i muł), a w lecie niski poziom wody i wysychanie rzek mogą całkowicie przerwać ich pracę. Sezonowość małych elektrowni wodnych wymaga rezerwowych źródeł energii, a ich duża liczba może prowadzić do utraty niezawodności dostaw energii. Dlatego w wielu obszarach moc małych elektrowni wodnych uważana jest nie za główną, ale rezerwową.

Zbiorniki małych elektrowni wodnych, szczególnie na obszarach górskich i podgórskich, borykają się z bardzo dotkliwym problemem ich zamulenia i związanym z tym problemem podnoszenia się poziomu wody, powodzi i powodzi, zmniejszania potencjału hydroenergetycznego rzek i wytwarzania energii elektrycznej. Wiadomo na przykład, że zbiornik elektrowni wodnej Zemonechal na rzece Kura został zamulony o 60% w ciągu 5 lat.

Dla rybołówstwa małe tamy wodne są mniej niebezpieczne niż średnie i duże, które blokują szlaki migracji ryb anadromicznych i półanadromicznych oraz blokują tarliska. Choć w zasadzie budowa wodociągów nie eliminuje całkowicie szkód w stadzie ryb na głównych rzekach, gdyż dorzecze jest pojedyncze system ekologiczny a naruszenia poszczególnych powiązań nieuchronnie wpływają na system jako całość.

W Ostatnio, jako alternatywę dla klasycznych średniowysokich elektrowni wodnych zaporowych, niskoprężnych elektrowni wodnych pracujących na przepływie naturalnym, które są dość rozpowszechnione w Zachodnia Europa. Spróbujmy dowiedzieć się, czym są te elektrownie wodne i jakie są ich zalety i wady.

Przykładem niskociśnieniowej elektrowni wodnej przepływowej jest elektrownia wodna Iffezheim na Renie, oddana do użytku w 1978 roku. Zdjęcie stąd

Koncepcja niskociśnieniowego kompleksu hydroelektrycznego przepływowego zakłada budowę elektrowni wodnej na płaskiej rzece o kilkumetrowym spadzie, której zbiornik lokalizowany jest zwykle w naturalnej strefie zalewowej równiny zalewowej w czasie silnych powodzi. Takie wodociągi mają następujące zalety:
* Mały obszar zalewowy, który zazwyczaj nie obejmuje (lub prawie nie obejmuje) terenów zabudowanych. W rezultacie nie trzeba nikogo przesiedlać, a wpływ na ekosystemy jest znacznie mniejszy.
* O wiele łatwiej jest zintegrować przejścia dla ryb z tamami niskociśnieniowymi, a ryby przepływają przez turbiny z mniejszymi obrażeniami.

Elektrownia wodna Saratów jest najniżej ciśnieniową elektrownią wodną w kaskadzie Wołga-Kama.

Przejdźmy teraz do wad:
* Takie elektrownie wodne tworzą małe zbiorniki, nadające się co najwyżej do codziennej regulacji przepływu, a nawet działające na cieku wodnym. W rezultacie produkcja tego typu elektrowni wodnych jest w dużym stopniu uzależniona od pory roku i warunków pogodowych – w okresach niżów wodnych gwałtownie spada.
* Efektywność wykorzystania spływu przez takie elektrownie wodne jest znacznie mniejsza niż w przypadku klasycznych elektrowni wodnych - nie będąc w stanie akumulować spływu podczas wezbrań i powodzi, zmuszone są one do opróżniania dużej ilości wody.
* Bez pojemnego zbiornika takie hydroelektrownie nie są w stanie zwalczać powodzi.
* Z punktu widzenia nawigacji budowa kilku niskociśnieniowych kompleksów hydroelektrycznych zamiast jednego dużego prowadzi do wydłużenia czasu śluzowania - zamiast jednej śluzy trzeba przejść przez kilka.
*Niskoprężne elektrownie wodne charakteryzują się znacznie wyższym kosztem jednostkowym (w przeliczeniu na kW mocy i kWh wytworzonej energii elektrycznej). Im niższe ciśnienie, tym większe wymiary i, w związku z tym, zużycie metalu przez sprzęt; niemożność gromadzenia spływu w zbiorniku prowadzi do konieczności tworzenia mocniejszych konstrukcji przepustów; kilka śluz jest droższych niż jedna itp. Dla porównania można przytoczyć niskoprężną elektrownię wodną Połock na Białorusi i wysokoprężną elektrownię wodną Boguczańska. Pierwszy kosztuje około 4500 dolarów za kW, drugi – około 1000 dolarów za kW. Różnica, jak widzimy, jest 4,5 razy.

Elektrownia wodna Tucurui w Brazylii. W dżungli amazońskiej, podobnie jak w tajdze syberyjskiej, duże elektrownie wodne są bardziej wydajne.

Podsumujmy. Zalety niskociśnieniowych elektrowni wodnych są największe na obszarach gęsto zaludnionych, gdzie wysoki koszt gruntów i duży nakład pracy związany z przesiedlaniem ludności, usuwaniem obiektów i infrastruktury sprawiają, że duże elektrownie wodne przy dużych zbiornikach są niedopuszczalne. Dlatego też niskoprężne elektrownie wodne są najbardziej rozpowszechnione w Europie, gdzie gęstość zaludnienia jest duża, a własne zasoby energii są niewielkie, co wymusza wykorzystanie całego dostępnego potencjału hydroelektrycznego, choć kosztownie.
Jednocześnie w regionach stosunkowo słabo zaludnionych zalety dużych elektrowni wodnych są oczywiste – tak naprawdę buduje się je obecnie głównie na całym świecie (chociaż kryteria małej gęstości zaludnienia w różne kraje znacznie się różnią; w przypadku Chin, które mają miliardową populację, przesiedlenie kilkudziesięciu tysięcy ludzi jest całkiem akceptowalne).

Niskociśnieniowe elektrownie wodne przepływowe nie stanowią konkurencji dla elektrowni wodnych średnio i wysokociśnieniowych – każdy typ elektrowni wodnych ma swoją „niszę ekologiczną”, w której sprawdzają się najlepiej. A odniesienia do przepływowych elektrowni wodnych w Europie Zachodniej przy omawianiu projektów hydroelektrowni we wschodniej Syberii są porównaniem nieporównywalnym.

Jak każda inna metoda wytwarzania energii, wykorzystanie małych i minielektrowni wodnych ma zarówno zalety, jak i wady.

Wśród ekonomicznych, środowiskowych i świadczenia społeczne Małe elektrownie wodne można nazwać następująco. Ich tworzenie wzrasta bezpieczeństwo energetyczne regionu, zapewnia niezależność od dostawców paliw zlokalizowanych w innych regionach i oszczędza skąpe paliwo organiczne. Budowa takiego obiektu energetycznego nie wymaga dużych inwestycji kapitałowych, duża ilość energochłonne materiały budowlane i znaczne koszty pracy, zwraca się to stosunkowo szybko. Należy zauważyć, że odbudowa zlikwidowanej wcześniej małej elektrowni wodnej będzie kosztować 1,5-2 razy mniej. Małe obiekty energetyczne nie wymagają organizacji dużych zbiorników z odpowiednim zalaniem terytorium i kolosalnymi szkodami materialnymi.

Ponadto istnieją możliwości obniżenia kosztów budowy poprzez ujednolicenie i certyfikację sprzętu. Nowoczesne stacje są proste w konstrukcji i w pełni zautomatyzowane, tj. nie wymagają obecności człowieka podczas pracy. Wytwarzany przez nie prąd elektryczny spełnia wymagania GOST dotyczące częstotliwości i napięcia, a stacje mogą pracować w trybie autonomicznym, tj. poza siecią elektroenergetyczną regionalnego systemu energetycznego oraz w ramach tej sieci elektroenergetycznej. Pełny okres użytkowania stacji wynosi co najmniej 40 lat (co najmniej 5 lat przed poważnymi naprawami).

Jedną z głównych zalet małych elektrowni wodnych jest bezpieczeństwo ekologiczne. W trakcie ich budowy i późniejszej eksploatacji nie dochodzi do szkodliwego wpływu na właściwości i jakość wody. Zbiorniki mogą być wykorzystywane do działalności połowowej oraz jako źródła zaopatrzenia ludności w wodę. W procesie wytwarzania energii elektrycznej elektrownia wodna nie wytwarza gazów cieplarnianych oraz nie zanieczyszcza środowiska produktami spalania i toksycznymi odpadami, co spełnia wymagania Protokołu z Kioto. Obiekty takie nie powodują indukowanej sejsmiczności i są stosunkowo bezpieczne podczas naturalnego występowania trzęsień ziemi. Nie zapewniają negatywny wpływ na temat stylu życia ludności, na świat zwierząt i lokalne warunki mikroklimatyczne.

Istotną zaletą jest także brak zakłóceń naturalny krajobraz i środowisko w procesie budowy i na etapie eksploatacji, a także praktycznie całkowitą niezależność od warunków pogodowych. Dostawy taniej energii elektrycznej do odbiorców są zapewnione o każdej porze roku. ???????????????? ???????????? ????????

Ponadto miniturbiny hydroelektryczne mogą być również stosowane jako absorbery energii na różnicach wysokości rurociągów pitnych i innych przeznaczonych do pompowania różne rodzaje produkty płynne.

Ewentualne problemy związane z powstawaniem i eksploatacją małych elektrowni wodnych są mniej wyraźne, ale i o nich należy wspomnieć.

Jak każde lokalne źródło energii, w tym przypadku izolowana aplikacja mała elektrownia wodna jest narażona na awarię, w wyniku czego odbiorcy pozostają bez zasilania (rozwiązaniem problemu jest utworzenie wspólnych lub rezerwowych mocy wytwórczych – turbiny wiatrowej, mini-elektrowni kogeneracyjnej, kotłownia na biopaliwa, instalacja fotowoltaiczna itp.).

Najczęstszym rodzajem awarii w małych elektrowniach wodnych jest zniszczenie zapory i agregatów hydraulicznych w wyniku przepełnienia korony zapory na skutek nieoczekiwanego wzrostu poziomu wody i awarii urządzeń odcinających. W niektórych przypadkach MEW przyczyniają się do zamulania zbiorników i wpływają na procesy tworzenia kanałów.

W produkcji energii elektrycznej występuje pewna sezonowość (zauważalne spadki w okresie zimowym i zimowym). okres letni), co powoduje, że w niektórych regionach małe elektrownie wodne uznawane są za rezerwowe (duplikowane) moce wytwórcze.

Wśród czynników utrudniających rozwój małych elektrowni wodnych większość ekspertów wymienia niepełną świadomość potencjalnych użytkowników na temat korzyści płynących z korzystania z małych elektrowni wodnych; niewystarczająca znajomość reżimu hydrologicznego i wielkości przepływów małych cieków wodnych; niska jakość istniejących metod, zaleceń i SNiP, co jest powodem poważne błędy w obliczeniach; brak rozwoju metod oceny i przewidywania możliwych oddziaływań na środowisko oraz działalność gospodarcza; słaba baza produkcyjno-remontowa przedsiębiorstw produkujących urządzenia hydroenergetyczne dla małych elektrowni wodnych, a masowa budowa małych obiektów hydroelektrycznych jest możliwa tylko pod warunkiem produkcja seryjna sprzętu, rezygnacja z indywidualnego projektowania i jakościowo nowe podejście do niezawodności i kosztu sprzętu - w porównaniu ze starymi obiektami wycofanymi z eksploatacji.

Źródła energii

Źródłami energii dla małych elektrowni wodnych są:

* małe rzeki, strumienie,

* naturalne różnice wysokości na przelewach jezior i na kanałach nawadniających systemów nawadniających,

* cieki technologiczne (zrzuty przemysłowe i kanalizacyjne),

* różnice wysokości rurociągów pitnych, stacji uzdatniania wody i innych rurociągów przeznaczonych do pompowania różnego rodzaju produktów płynnych.