Principalele avantaje ale hidroenergiei sunt evidente. Desigur, principalul avantaj al resurselor hidro este reînnoirea lor: furnizarea de apă este practic inepuizabilă. În același timp, resursele hidro sunt semnificativ în avans în dezvoltarea altor tipuri de surse regenerabile de energie și sunt capabile să furnizeze energie. orase mariși regiuni întregi.

În plus, această sursă de energie poate fi folosită destul de simplu, așa cum demonstrează istoria îndelungată a hidroenergiei. De exemplu, generatoarele hidroelectrice pot fi pornite sau oprite în funcție de consumul de energie.

În același timp, problema influenței hidroenergiei asupra mediu inconjurator. Pe de o parte, exploatarea hidrocentralelor nu conduce la poluarea mediului cu substanțe nocive, spre deosebire de emisiile de CO 2 produse de centralele termice și eventualele accidente la centralele nucleare, care pot duce la consecințe catastrofale globale.

Dar, în același timp, formarea rezervoarelor necesită inundarea unor suprafețe mari, adesea fertile, iar acest lucru provoacă schimbări negative în natură. Barajele blochează adesea calea peștilor către zonele de depunere a icrelor, perturbă curgerea naturală a râurilor, duc la dezvoltarea proceselor de stagnare, reduc capacitatea de „auto-purificare” și, prin urmare, schimbă dramatic calitatea apei.

Costul energiei produse la centralele hidroelectrice este mult mai mic decât la centralele nucleare și termice, iar acestea sunt capabile să ajungă rapid la modul de ieșire a puterii de funcționare după pornire, dar construcția lor este mai costisitoare.

Tehnologiile moderne de producere a energiei hidroelectrice fac posibilă obținerea unei eficiențe destul de ridicate. Uneori este de două ori mai mare decât cea a centralelor termice convenționale. În multe privințe, această eficiență este asigurată de caracteristicile echipamentelor hidrocentralelor. Este foarte fiabil și ușor de utilizat.

În plus, toate echipamentele folosite mai au unul avantaj important. Acest termen lung service, care se explică prin lipsa căldurii în timpul procesului de producție. Și într-adevăr, nu este nevoie să schimbați echipamentul des; defecțiunile sunt extrem de rare. Durata de viață minimă a unei centrale hidroelectrice este de aproximativ cincizeci de ani. Și în vastitatea celor dintâi Uniunea Sovietică Stațiile construite în anii douăzeci sau treizeci ai secolului trecut funcționează cu succes. Centralele hidroelectrice sunt controlate printr-un hub central și ca urmare, în cele mai multe cazuri, au un personal redus.

Concluzie

centrala hidroelectrica turbina cost energie

Potențialul hidroenergiei poate fi determinat prin însumarea tuturor debitelor râurilor existente pe planetă. Calculele au arătat că potențialul global este de cincizeci de miliarde de kilowați pe an. Dar această cifră foarte impresionantă este doar un sfert din cantitatea de precipitații care cad anual în întreaga lume.

Luând în considerare condițiile fiecărei regiuni specifice și starea râurilor lumii, potențialul real al resurselor de apă variază de la două până la trei miliarde de kilowați. Aceste cifre corespund unei producții anuale de energie de 10.000 - 20.000 de miliarde de kilowați pe oră.

Pentru a înțelege potențialul hidroenergiei exprimat prin aceste cifre, datele obținute trebuie comparate cu indicatorii centralelor termice pe bază de petrol. Pentru a genera această cantitate de energie electrică, centralele pe bază de petrol ar avea nevoie de aproximativ patruzeci de milioane de barili de petrol în fiecare zi.

Fără îndoială, energia hidroenergetică în viitor nu ar trebui să aibă un impact negativ asupra mediului sau să-l reducă la minimum. În același timp, este necesar să se realizeze utilizarea maximă a resurselor hidro.

Mulți experți înțeleg acest lucru și, prin urmare, problema conservării mediului natural în timpul construcției de inginerie hidraulică activă este mai relevantă ca niciodată. În prezent, o prognoză precisă a posibilelor consecințe ale construcției instalațiilor hidraulice este deosebit de importantă. Ar trebui să răspundă la multe întrebări referitoare la posibilitatea de atenuare și depășire a nedoritelor situatii de mediu care pot apărea în timpul construcției. În plus, este necesară o evaluare comparativă eficienta mediului viitoare amenajări de apă. Adevărat, implementarea unor astfel de planuri este încă departe, deoarece astăzi nu se realizează dezvoltarea metodelor de determinare a potențialului energetic de mediu.

Avantajele HPP:

Flexibilitate

Hidroenergia este o sursă flexibilă de energie electrică deoarece centralele hidroelectrice se pot adapta foarte rapid la schimbarea cererii de energie, crescând sau scăzând producția de energie electrică. O turbină hidraulică are un timp de pornire de ordinul mai multor minute. Este nevoie de 60 până la 90 de secunde pentru a aduce dispozitivul de la pornire la rece la încărcare completă; aceasta este mult mai puțin decât pentru turbine cu gaz sau instalatii cu abur. Producția de energie electrică poate fi redusă rapid și atunci când există putere în exces.

Centrala Ffestiniog poate produce 360 ​​MW de putere în 60 de secunde

Costuri reduse la energie

Principalul avantaj al energiei hidroelectrice este absența costurilor cu combustibilul. Costul exploatării unei centrale hidroelectrice este aproape imun la creșterea costului combustibililor fosili, cum ar fi petrolul, gaz natural sau cărbune și nu este necesar niciun import. Costul mediu al energiei electrice dintr-o centrală hidroelectrică mai mare de 10 megawați este de 3 până la 5 cenți SUA pe kilowatt-oră.

Centralele hidroelectrice au o durată de viață lungă, unele hidrocentrale mai furnizează energie electrică după 50-100 de ani de funcționare.

Costurile de întreținere operațională sunt scăzute, puțini oameni sunt obligați să controleze funcționarea hidrocentralei.

Barajul poate fi folosit în mai multe scopuri simultan: acumulează apă pentru centrale hidroelectrice, protejează teritoriile de inundații, creează un rezervor.

Adecvarea pentru uz industrial

În timp ce multe centrale hidroelectrice furnizează energie rețelei electrice generale, unele sunt create pentru a servi specific întreprinderile industriale. De exemplu, în Noua Zeelandă, a fost construită o centrală electrică pentru a furniza energie electrică la topitoria de aluminiu Tiwai Point.

Reducerea emisiilor de CO2

Centralele hidroelectrice nu ard combustibili fosili și nu produc direct dioxid de carbon. Deși o parte din dioxid de carbon este generată în timpul procesului de producție și construcție a proiectului. Potrivit unui studiu realizat de Paul Scherrer de la Universitatea din Stuttgart, energia hidroelectrică produce cel mai puțin dioxid de carbon printre alte surse de energie. Pe locul doi s-a clasat vântul, pe locul trei energia nucleară, pe locul 4 energia solară.

Alte utilizări ale rezervorului

Rezervoarele hidroelectrice oferă adesea oportunități pentru sporturi nautice și devin ele însele atracții turistice. În unele țări, acvacultura în rezervoare este obișnuită. Apa din rezervoare poate fi folosită pentru irigarea culturilor, iar peștii pot fi crescuti în ea. Barajele ajută și la prevenirea inundațiilor.

DEZAVANTAJELE CENTRALEI HIDROELECTRICE:

Daune ecosistemului și pierderi de teren

Lacurile de acumulare mari necesare exploatării barajelor hidroelectrice inundă suprafețe vaste de teren în amonte de baraj, distrugând văile forestiere și mlaștinile. Pierderea terenului este adesea agravată de distrugerea habitatului în zonele înconjurătoare ocupate de rezervor.
Centralele hidroelectrice pot duce la distrugerea ecosistemelor, deoarece apa trece prin turbinecurățat de sedimente naturale. Centralele hidroelectrice de pe râurile mari sunt deosebit de periculoase, deoarece duc la schimbări grave ale mediului.

Fotografia prezintă un rezervor rezultat în urma construcției unui baraj.

Înmulțire

Când apa curge, particulele mai grele plutesc în aval.
Aceasta are Influență negativă pe baraje şi ulterior centralele acestora, în special pe râuri sau în bazine cu grad ridicat de colmatare. Namolul poate umple rezervorul și poate reduce capacitatea acestuia de a controla inundațiile, provocând o presiune orizontală suplimentară asupra barajului. Reducerea albiei râului poate duce la scăderea producției de energie electrică. În plus, chiar și o vară fierbinte sau precipitații scăzute pot duce la o scădere a râului.

Emisii de metan (din rezervoare)

Centralele hidroelectrice din regiunile tropicale au cel mai mare impact rezervoarele centralelor din regiunile tropicale produc cantități semnificative de metan. Acest lucru se datorează prezenței material vegetalîn zonele inundate, degradând anaerob și producând metan și un gaz cu efect de seră. Potrivit raportului Comisiei Mondiale pentru Baraje, în cazurile în care rezervorul este mare în comparație cu capacitatea de generare (mai puțin de 100 wați pe metru pătrat de suprafață) și pădurile din zona lacului de acumulare nu au fost defrișate. . Atunci emisiile de gaze cu efect de seră din rezervor pot fi mai mari decât cele ale unei centrale termice convenționale.

Unul dintre principalele avantaje ale instalațiilor hidroenergetice mici este Siguranța mediului. În timpul construcției lor și al funcționării ulterioare nu există efecte nocive asupra proprietăților și calității apei. Lacurile de acumulare pot fi folosite pentru activități de pescuit și ca surse de alimentare cu apă a populației. Cu toate acestea, pe lângă aceasta, microcentralele și centralele hidroelectrice mici au multe avantaje. Stațiile moderne sunt simple în design și complet automatizate, de exemplu. nu necesită prezență umană în timpul funcționării. Produs de ei electricitate respectă cerințele GOST pentru frecvență și tensiune, iar stațiile pot funcționa în mod autonom, adică în afara rețelei electrice a sistemului energetic al regiunii sau regiunii și ca parte a acestei rețele electrice. Și durata de viață completă a stației este de cel puțin 40 de ani (cu cel puțin 5 ani înainte revizuire). Ei bine, și cel mai important, instalațiile energetice la scară mică nu necesită organizarea de rezervoare mari cu inundarea corespunzătoare a teritoriului și pagube materiale colosale.

În timpul construcției și exploatării SHPP-urilor, peisajul natural este păstrat și practic nu există nicio sarcină asupra ecosistemului. Avantajele hidrocentralelor mici – în comparație cu centralele care utilizează combustibili fosili – includ și: costul scăzut al energiei electrice și costurile de exploatare, înlocuirea relativ ieftină a echipamentelor, durata de viață mai mare a hidrocentralelor (40-50 de ani), utilizarea integrată a resurselor de apă. (electricitate, alimentare cu apă, recuperare, protecția apei, pescuit).

Multe dintre centralele hidroelectrice mici nu asigură întotdeauna o producție de energie garantată, fiind centrale sezoniere. În timpul iernii, producția lor de energie scade brusc, stratul de zăpadă și fenomenele de gheață (gheață și nămol), precum și scăderea apei de vară și uscarea râurilor, le pot opri complet activitatea. Sezonalitatea hidrocentralelor mici necesită surse de energie de rezervă, un număr mare dintre ele poate duce la o pierdere a fiabilității aprovizionării cu energie. Prin urmare, în multe zone, puterea centralelor hidroelectrice mici este considerată nu ca principală, ci ca una de rezervă.

Rezervoarele hidrocentralelor mici, în special în zonele muntoase și de la poalele dealurilor, au o problemă foarte acută a colmației lor și problema asociată cu creșterea nivelului apei, inundații și inundații, reducerea potențialului hidroenergetic al râurilor și generarea de energie electrică. Se știe, de exemplu, că rezervorul hidrocentralei Zemonechal de pe râul Kura a fost colmat cu 60% în decurs de 5 ani.

Pentru pescuit, barajele hidroelectrice mici sunt mai puțin periculoase decât cele medii și mari, care blochează rutele de migrație ale peștilor anadromi și semianadromi și blochează zonele de icre. Deși, în general, crearea de instalații de apă nu elimină complet deteriorarea stocului de pește de pe principalele râuri, deoarece bazinul hidrografic este unul singur sistem ecologic iar încălcările legăturilor sale individuale afectează în mod inevitabil sistemul în ansamblu.

ÎN În ultima vreme, ca alternativă la hidrocentralele clasice de baraj de medie-înaltă presiune, hidrocentralele de joasă presiune care funcționează pe flux natural, care sunt destul de răspândite în Europa de Vest. Să încercăm să ne dăm seama care sunt aceste hidrocentrale și care sunt avantajele și dezavantajele lor.

Un exemplu de centrală hidroelectrică de joasă presiune pe curgere a râului este centrala hidroelectrică Iffezheim de pe Rin, pusă în funcțiune în 1978. Fotografie de aici

Conceptul de complex hidroelectric cu curgere de joasă presiune presupune crearea unei centrale hidroelectrice pe un râu plat cu o înălțime de câțiva metri, al cărui rezervor este de obicei situat în zona naturală de inundație a luncii inundabile în timpul inundațiilor puternice. Astfel de instalații de apă au următoarele avantaje:
* O zonă mică inundabilă, care de obicei nu include (sau aproape nu include) terenuri construite. În consecință, nimeni nu trebuie relocat, iar impactul asupra ecosistemelor este mult mai puțin semnificativ.
* Este mult mai ușor să integrezi pasajele pentru pești în baraje de joasă presiune, iar peștii trec prin turbine cu mai puține răni.

Hidrocentrala Saratov este cea mai joasa presiune din cascada Volga-Kama.

Acum să trecem la dezavantaje:
* Asemenea centrale hidroelectrice formează mici rezervoare, potrivite în cel mai bun caz pentru reglarea zilnică a debitului, sau chiar funcționarea pe un curs de apă. Ca urmare, producția unor astfel de centrale hidroelectrice este foarte dependentă de sezon și de condițiile meteorologice - în perioadele cu apă scăzută scade brusc.
* Eficienta utilizarii scurgerii de catre astfel de hidrocentrale este mult mai mica decat cea a celor clasice - neputand acumula scurgeri in timpul apelor mari si inundatiilor, acestea sunt nevoite sa goleasca multa apa.
* Fără un rezervor încăpător, astfel de sisteme hidroelectrice nu pot combate inundațiile.
* Din punct de vedere al navigației, construirea mai multor complexe hidroelectrice de joasă presiune în locul unuia mare duce la o creștere a timpului de închidere - în loc de o ecluză, trebuie să treci prin mai multe.
* Centralele hidroelectrice de joasă presiune au un cost unitar semnificativ mai mare (calculat pe kW de putere și kWh de energie electrică generată). Cu cât presiunea este mai mică, cu atât dimensiunile sunt mai mari și, în consecință, consumul de metal al echipamentului, incapacitatea de a acumula scurgeri în rezervor duce la necesitatea de a crea mai multe ecluze mai scumpe decât una, etc. Pentru comparație, putem cita centrala hidroelectrică de joasă presiune Polotsk din Belarus și centrala hidroelectrică de înaltă presiune Boguchanskaya. Primul costă aproximativ 4.500 USD per kW, al doilea - aproximativ 1.000 USD per kW. Diferența, după cum vedem, este de 4,5 ori.

Centrala hidroelectrică Tucurui din Brazilia. În jungla amazoniană, ca și în taiga siberiană, marile hidrocentrale sunt mai eficiente.

Să rezumam. Avantajele hidrocentralelor de joasă presiune sunt cele mai semnificative în zonele dens populate, unde costul ridicat al terenului și o cantitate mare de muncă pentru relocarea oamenilor, îndepărtarea structurilor și infrastructurii fac hidrocentrale mari cu rezervoare mari sunt inacceptabile. De aceea, hidrocentralele de joasă presiune sunt cele mai răspândite în Europa, unde densitatea populației este mare și există puține resurse energetice proprii, ceea ce obligă la utilizarea întregului potențial hidroelectric disponibil, deși în moduri costisitoare.
În același timp, în regiunile relativ slab populate, avantajele hidrocentralelor mari sunt evidente - de fapt, ele sunt construite în principal acolo în prezent în toată lumea (deși criteriile pentru populația rară în tari diferite diferă semnificativ; pentru China, cu o populație de miliarde, relocarea a câteva zeci de mii de oameni este destul de acceptabilă).

Centralele hidroelectrice la flux de joasă presiune nu concurează cu centralele hidroelectrice de presiune medie și înaltă - fiecare tip de centrală hidroelectrică are propria „nișă ecologică” în care sunt cele mai eficiente. Iar referirile la centralele hidroelectrice la cursul râului din Europa de Vest atunci când discutăm despre proiectele hidroenergetice din Siberia de Est sunt o comparație a incomparabilului.

Ca orice altă metodă de producere a energiei, utilizarea hidrocentralelor mici și mini-hidroelectrice are atât avantaje, cât și dezavantaje.

Printre economice, de mediu și beneficii sociale Instalațiile hidroenergetice mici pot fi denumite după cum urmează. Creația lor crește securitate energetică regiune, asigură independența față de furnizorii de combustibili aflați în alte regiuni și economisește combustibil organic limitat. Construcția unei astfel de instalații energetice nu necesită investiții mari de capital, cantitate mare consumatoare de energie materiale de construcțiiși costuri semnificative cu forța de muncă, se amortizează relativ repede. De menționat că reconstrucția unei mici hidrocentrale dezafectate anterior va costa de 1,5-2 ori mai puțin. Instalațiile energetice la scară mică nu necesită organizarea de rezervoare mari, cu inundarea corespunzătoare a teritoriului și pagube materiale colosale.

În plus, există oportunități de reducere a costurilor de construcție prin unificarea și certificarea echipamentelor. Stațiile moderne sunt simple în design și complet automatizate, de exemplu. nu necesită prezență umană în timpul funcționării. Curentul electric pe care îl generează îndeplinește cerințele GOST pentru frecvență și tensiune, iar stațiile pot funcționa în mod autonom, adică. în afara rețelei electrice a sistemului energetic al regiunii și ca parte a acestei rețele electrice. Iar durata de viață completă a stației este de cel puțin 40 de ani (cel puțin 5 ani înainte de reparațiile majore).

Unul dintre principalele avantaje ale instalațiilor hidroenergetice mici este siguranța mediului. În timpul construcției lor și exploatării ulterioare nu există efecte nocive asupra proprietăților și calității apei. Lacurile de acumulare pot fi folosite pentru activități de pescuit și ca surse de alimentare cu apă pentru populație. În procesul de generare a energiei electrice, centrala hidroelectrică nu produce gaze cu efect de seră și nu poluează mediul cu produse de ardere și deșeuri toxice, ceea ce îndeplinește cerințele Protocolului de la Kyoto. Astfel de obiecte nu provoacă seismicitate indusă și sunt relativ sigure în timpul producerii naturale a cutremurelor. Ei nu oferă impact negativ asupra stilului de viata al populatiei, pe lumea animalăși condițiile microclimatice locale.

Un avantaj semnificativ este, de asemenea, absența întreruperii peisaj naturalși mediul în timpul procesului de construcție și în faza de exploatare, precum și practic deplină independență din conditiile meteo. Furnizarea de energie electrică ieftină către consumator este asigurată în orice perioadă a anului. ??????????????? ??????????????? ???????

În plus, mini-turbinele hidroelectrice pot fi, de asemenea, utilizate ca absorbanți de energie la diferențe de înălțime a apei și alte conducte destinate pompării. tipuri variate produse lichide.

Posibilele probleme asociate cu crearea și utilizarea unor instalații hidroenergetice mici sunt mai puțin pronunțate, dar trebuie menționate și ele.

Ca orice sursă de energie localizată, în caz aplicare izolata, o mică hidrocentrală este vulnerabilă din punct de vedere al defecțiunii, în urma căreia consumatorii rămân fără alimentare cu energie (soluția problemei este crearea de capacități de generare comune sau de rezervă - o turbină eoliană, o mini-cogenerare). boiler cu biocombustibili, o instalație fotovoltaică etc.).

Cel mai frecvent tip de accident la instalațiile hidroenergetice mici este distrugerea barajului și a unităților hidraulice ca urmare a revărsării peste creasta barajului din cauza creșterii neașteptate a nivelului apei și a defecțiunii dispozitivelor de închidere. În unele cazuri, SHPP-urile contribuie la colmatarea rezervoarelor și influențează procesele de formare a canalelor.

Există o anumită sezonalitate în generarea de energie electrică (scăderi vizibile iarna și perioada de vara), ceea ce duce la faptul că în unele regiuni mica hidrocentrală este considerată capacitate de generare de rezervă (duplicată).

Printre factorii care împiedică dezvoltarea micii hidroenergie, majoritatea experților menționează conștientizarea incompletă a potențialilor utilizatori cu privire la beneficiile utilizării micilor instalații hidroenergetice; cunoașterea insuficientă a regimului hidrologic și a volumelor de curgere ale cursurilor de apă mici; calitate scăzută a metodelor, recomandărilor și SNiP existente, acesta este motivul greseli graveîn calcule; lipsa dezvoltării metodelor de evaluare şi de previziune a posibilelor impacturi asupra mediului şi activitate economică; baza slabă de producție și reparații a întreprinderilor care produc echipamente hidroenergetice pentru centrale hidroelectrice mici și construcția în masă a instalațiilor hidroenergetice mici este posibilă numai dacă producție în serie echipamente, abandonarea proiectării individuale și o abordare calitativ nouă a fiabilității și costului echipamentelor - în comparație cu instalațiile vechi dezafectate.

Surse de energie

Sursele de energie pentru mica hidroenergie sunt:

* râuri mici, pâraie,

* diferențe naturale de înălțime pe deversorurile lacurilor și pe canalele de irigare ale sistemelor de irigare,

* cursuri de apă tehnologice (evacuări industriale și de canalizare),

* diferențe de înălțime ale conductelor potabile, sistemelor de tratare a apei și altor conducte concepute pentru pomparea diferitelor tipuri de produse lichide.