Максимальные запасы гидроэнергетических ресурсов. Используемые ресурсы. · энергии в оборудовании

Гидравлическая энергия является возобновляемым источником энергии. Запасы поверхностного стока по территории России распределены неравномерно, что весьма неблагоприятно для народного хозяйства, в том числе и для энергетики. Более 80 % речного стока российских рек приходится на еще мало освоенные территории бассейнов Северного Ледовитого и Тихого океанов.

Особенностью стока реки является его неравномерное распределение как по годам, так и в течение года.

Многолетняя неравномерность стока неблагоприятна для всех отраслей народного хозяйства и прежде всего для энергетики. Различают: многоводные, средневодные и маловодные годы. В маловодные годы обычно значительно снижается выработка энергии на гидроэлектростанциях.

Неравномерность стока в течение года неблагоприятна для энергетики. Для большинства рек России маловодный период наблюдается зимой, когда потребность в электроэнергии наибольшая. Механическая энергия речного стока (или гидравлическая энергия) может быть преобразована в электрическую посредством гидротурбин и генераторов. В естественных условиях энергия водотока расходуется на преодоление внутреннего сопротивления движения воды, сопротивления на трение на стенках русла, размыв дна, берегов и т.п.

Гидроэнергетика использует возобновимые источники энергии, что позволяет экономить минеральное топливо. На гидроэлектростанциях (ГЭС) энергия текущей воды преобразуется в электрическую энергию. Основная часть ГЭС - плотина, создающая разницу уровней воды и обеспечивающая ее падение на лопасти генерирующих электрический ток турбин. К преимуществам ГЭС следует отнести высокий кпд - 92-94% (для сравнения у АЭС и ТЭС - около 33%), экономичность, простоту управления. Гидроэлектростанцию обслуживает сравнительно немногочисленный персонал: на 1 МВт мощности здесь занято 0,25 чел. (на ТЭС - 1,26 чел., на АЭС - 1,05 чел.). ГЭС наиболее маневренны при изменении нагрузки выработки электроэнергии, поэтому этот тип энергоустановок имеет важнейшее значение для пиковых режимов работы энергосистем, когда возникает необходимость в резервных объемах электроэнергии. ГЭС имеют большие сроки строительства - 15-20 лет (АЭС и ТЭС - 3-4 года) и требуют на этом этапе больших капиталовложений, но все минусы компенсируются длительными сроками эксплуатации (до 100 лет и больше) при относительной дешевизне поддерживающего обслуживания и низкой себестоимости выработанной электроэнергии.

Любая ГЭС - комплексное гидротехническое сооружение: она не только вырабатывает электроэнергию, но и регулирует сток реки, плотина используется для транспортных связей между берегами. В нашей стране при крупных ГЭС часто создавались значительные промышленные центры, использовавшие мощности строительной индустрии, высвободившиеся после сооружения плотины, и ориентированные на дешевую электроэнергию гидроустановок. Таковы Тольятти при Волжской ГЭС им. Ленина, Набережные Челны при Нижнекамской ГЭС, Братск при Братской ГЭС, Балаково при Саратовской ГЭС, Новочебоксарск при Чебоксарской ГЭС, Чайковский при Воткинской ГЭС, Волжский при Волжской ГЭС им. XXII съезда КПСС. Похожим образом создавался промышленный центр Саяногорск в Хакасии в относительном удалении от Саяно-Шушенской ГЭС.

Гидроэлектростанция. Фото: Jean-Etienne Minh-Duy Poirrier

Бесспорные преимущества ГЭС несколько приуменьшает относительная «капризность» этого типа электростанций: для их размещения необходим выгодный створ в речной долине, относительно большое падение воды, сравнительно равномерный сток по сезонам года, создание водохранилища и затопление прирусловых территорий, которые прежде использовались в хозяйственной деятельности и для расселения людей. Более полно гидроэнергетические ресурсы используют серии ГЭС на одной реке - каскады. Наиболее мощные каскады ГЭС в России построены на Енисее, Ангаре, Волге, Каме. По числу отдельных ГЭС на протяжении небольшого участка русла в России нет равных каскадам Кольского полуострова: Нивскому (6 ГЭС общей установленной мощностью 578 МВт), Пазскому (5 ГЭС, 188 МВт), Серебрянскому (4 ГЭС, 512 МВт).

Гидроэнергетический потенциал рек России оценивается величиной 852 млрд. кВт ч в год. Это так называемый экономический потенциал, пригодный для промышленного использования. По величине гидроэнергопотенциала Россия занимает 2-е место в мире, уступая только Китаю.

Распределение гидроэнергоресурсов по территории страны крайне неравномерно. На Европейскую часть России приходится 25 %, на Сибирь 40% и 35% на Дальний Восток. В наиболее промышленно развитой части страны – Центре Европейской части, гидроэнергопотенциал использован практически полностью. Возможности развития гидроэнергетики в Европейской части имеются на Северо-Западе и Северном Кавказе. В целом по Европейской части России использование гидроэнергопотенциала составляет 46%.

Необходимо отметить, что в наиболее развитых странах мира процент использования гидроэнергетических ресурсов, как правило, существенно выше. Если же такие страны располагают существенным гидропотенциалом, то они практически полностью обеспечивают себя электроэнергией за счет ГЭС – Норвегия, Швейцария, Австрия и др. Особенно показателен пример Норвегии. Она является абсолютным мировым лидером по производству электроэнергии на душу населения – 24 000 кВт час в год, 99,6 % из которых производится на ГЭС. Именно эти страны обладают наивысшими рейтингам качества жизни.

В России наиболее богатым гидроэнергоресурсами регионом является Сибирь. Здесь протекают крупнейшие реки России – Енисей, Ангара Лена и др. На сегодня гидроэнергоресурсы Сибири использованы на 20%. Здесь построены крупнейшие ГЭС России – Красноярская, Братская, Усть-Илимская, Саяно-Шушенская. На базе этих ГЭС возник мощный промышленно развитый регион, основу которого составили предприятия с энергоемкими производствами: металлургические, химические, лесоперерабатывающие и др.

Наименее освоены гидроэнергоресурсы Дальневосточного региона. Из крупных ГЭС здесь действуют только Зейская и Колымская ГЭС, заканчивается строительство Бурейской. Потенциал региона освоен только примерно на 4 %.

Крупнейшие гидроэлектростанции России

Ранг	Название	Размещение	Установленная мощность, МВт	Река	Год ввода в эксплуатацию	Энерго- система
1	Саяно-Шушенская ГЭС	пос. Черёмушки, Респ. Хакасия	6 400	Енисей	1978	ОЭС Сибири
2	Kрасноярская ГЭС	г. Дивногорск, Kрасноярский край	6 000	Енисей	1971	ОЭС Сибири
3	Братская ГЭС	г. Братск, Иркутская обл.	4 500	Ангара	1967	ОЭС Сибири
4	Усть-Илимская ГЭС	г. Усть-Илимск, Иркутская обл.	3 840	Ангара	1980	ОЭС Сибири
5	Волжская ГЭС им. XXII съезда KПСС	г. Волгоград, Волгоградская обл.	2 541	Волга	1962	ОЭС Центра
6	Волжская ГЭС им. В.И. Ленина	г. Тольятти, Самарская обл.	2 300	Волга	1957	ОЭС Средней Волги
7	Чебоксарская ГЭС	г. Новочебоксарск, Респ. Чувашия	1 370	Волга	1980	ОЭС Средней Волги
8	Саратовская ГЭС	г. Балаково, Саратовская обл.	1 360	Волга	1970	ОЭС Средней Волги
9	Зейская ГЭС	г. Зея, Амурская обл.	1 330	Зея	1980	ОЭС Востока
10	Нижнекамская ГЭС	г. Набережные Челны, Респ. Татария	1 205	Kама	1979	ОЭС Средней Волги
11	Загорская ГАЭС	пос. Богородское, Московская обл.	1 200	Kунья	1987	ОЭС Центра
12	Воткинская ГЭС	г. Чайковский, Пермская обл.	1 020	Kама	1963	ОЭС Урала
13	Чиркейская ГЭС	пос. Дубки, Респ. Дагестан	1 000	Сулак	1976	ОЭС Северного Kавказа

Братская ГЭС в России

Для оценки потенциальных гидроэнергетических ресурсов (без учета потерь при преобразовании водной энергии в электрическую) определяется валовой гидроэнергетический потенциал. Он характеризуется среднемноголетней годовой потенциальной энергией Э по т и среднегодовой потенциальной мощностью N по т .

Годовая потенциальная энергия, исходя из 8760 ч использования в году потенциальной мощности, может определяться по формуле

Э пот = 8760 N пот .

Валовой теоретический гидроэнергетический потенциал рек мира оценивается в 39100 млрд. кВт·ч.

Технический гидроэнергетический потенциал характеризует ту часть водной энергии, которую можно использовать технически.

При определении технического гидроэнергетического потенциала учитываются все потери, связанные с производством электроэнергии, включая невозможность полного использования стока, что вызвано недостаточной емкостью водохранилищ и ограничением мощности ГЭС, в связи с ограниченным использованием верховых и низовых участков рек с малой потенциальной мощностью, потерями на испарение с поверхности водохранилищ и на фильтрацию из водохранилищ, потерями напора и мощности в проточном тракте и энергетическом оборудовании ГЭС.

Экономически эффективный гидроэнергетический потенциал определяет ту часть технического потенциала, которую в настоящее время экономически целесообразно использовать. Следует отметить условность определения экономически эффективного потенциала, так как он базируется на техникоэкономическом сравнении с альтернативными источниками электроэнергии, в качестве которых выступают тепловые электростанции, и не учитывает достаточно полно эффективность комплексного использования водных ресурсов. Кроме того, в связи с ростом стоимости органического топлива, а также увеличением стоимости строительства ТЭС с учетом ужесточения требований по охране окружающей среды и др. можно прогнозировать увеличение в перспективе экономически эффективного потенциала, который будет приближаться к техническому гидроэнергетическому потенциалу.

Таблица 2.1 Данные о гидроэнергетическом потенциале и его использовании в странах, имеющих наибольшие гидроэнергетические ресурсы

	Гидроэнергетический потенциал, выработка
	Технический, млрд.кВт·ч	Экономически эффективный, млрд.кВт·ч	Мощность, млн. кВт	Выработка
				млрд. кВт·ч	% от экономически эффективного
Бразилия
Республика Конго
				308,8 (2000 г.)
Таджикистан
Венесуэла

Глобальное потепление климата на Земле, возможность которого обосновывается многими исследованиями, может повлиять на сток рек и гидроэнергетические ресурсы. Так, по приближенной оценке среднемноголетняя выработка ГЭС в России может увеличиться до 12%.

Мировой технический гидроэнергетический потенциал (на уровне 2008 г.) оценивается в 14650 млрд. кВт·ч, а экономически эффективный – в 8770 млрд. кВт·ч. Распределение экономического эффективного потенциала и его использования по континентам на уровне 2000 г. приведено на рис. 2.2.

Несмотря на резкое повышение требований по охране окружающей среды, за 25 лет с 1975 по 2000 гг. мировой объем выработки электроэнергии на ГЭС вырос с 1165 до 2650 млрд. кВт·ч и составил около 19% мирового производства электроэнергии. При этом используется только треть экономически эффективного гидроэнергетического потенциала. Во всем мире установленная мощность ГЭС, находящихся в эксплуатации, в 2000 г. составила 670 млн.кВт, а к 2008 г. достигла 887 млн.кВт, а выработка – 3350 млрд.кВт·ч. Данные о гидроэнергетическом потенциале стран, обладающих наибольшими гидроэнергетическими ресурсами, и его использовании на уровне 2008 г. приведены в таблице 2.1.

Полный объем всех водохранилищ в мире превысил 6 тыс. км 3 (ресурсы речного стока оцениваются в 37 тыс. км 3 ). На средние и большие водохранилища объемом более 100 млн. м 3 приходится свыше 95% суммарного объема всех водохранилищ, причем подавляющее большинство этих водохранилищ имеют ГЭС.

Гидроэнергические ресурсы не беспредельны, и приходит понимание, что они такое же национальное богатство, как нефть, газ, уголь, уран, в отличие от которых являются возобновляемыми ресурсами.

Самые крупные эксплуатируемые ГЭС имеют установленную мощность: Три ущелья (Китай) – 18,2 млн. кВт, Итайпу (Бразилия – Парагвай) – 12,6 (14,0) млн.кВт, Guri (Венесуэла) – 10,3 млн.кВт, Тукуру (Бразилия) – 7,2 млн.кВт, Гренд Кули (США) – 6,5 млн.кВт, Саяно–Шушенская – 6,4 млн.кВт и Красноярская (Россия) – 6 млн.кВт, Черчилл-Фолс – 5,4 млн.кВт и Ла Гранде (Канада) – 5,3 млн.кВт.

Таблица 2.2 Данные о гидроэнергетическом потенциале стран, максимально его использующих (на уровне 2008 г.)

	Гидроэнергетический потенциал, выработка, млрд. кВт·ч		Освоение гидроэнергетического потенциала
	Технический	Экономически эффективный	Мощность, млн. кВт	Выработка
				млрд. кВт·ч	% от экономически эффективного потенциала
Европа
Швейцария
Германия
Финляндия
Азия
Северная и Центральная Америка
Южная Америка
Венесуэла
Парагвай
Австралия и Океания
Австралия

Анализируя мировой опыт развития энергетики, следует отметить, что практически все наиболее развитые страны в первую очередь интенсивно осваивали свои гидроэнергетические ресурсы и достигли высокого уровня их использования (табл. 2.2). Так, гидроэнергетические ресурсы в США использованы на 82%, в Японии – на 90%, в Италии, во Франции, в Швейцарии – на 95–98%.

В Украине экономически эффективный гидроэнергетический потенциал использован на 60%, в России – на 21%.

В мире сохраняется тенденция к постоянному увеличению использования вечно возобновляемых гидроэнергетических ресурсов, особенно в слаборазвитых и развивающихся странах, развитие энергетики в которых идет по пути первоочередного применения именно гидроэнергетических ресурсов. При этом строительство ГЭС в основном перемещается в предгорья и горные районы, где их отрицательное влияние на окружающую среду значительно уменьшается.

«Итайпу» – одна из крупнейших ГЭС мира на реке Парана, за 20 км до г. Фос-ду-Игуасу (Foz do Iguacu) на границе Бразилии и Парагвая. По мощности уступает лишь ГЭС «Три ущелья» (Китай), однако на 2008 год была крупнейшей по выработке электроэнергии.

ГЭС «Три ущелья» – самая большая за всю историю мировой гидроэнергетики. В состав сооружений ГЭС входят: бетонная глухая плотина, здание ГЭС с 26 агрегатами, водосбросная плотина, 2 нитки шлюзов по 5 камер с напором на каждую камеру 25,4 м, судоподъемник. Полная и полезная емкость водохранилища – 39,3 и 22,1 млн. м 3 , его максимальная глубина – 175 м. Установленная мощность ГЭС 18 200 МВт.

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.

Гидроэнергетические ресурсы

Гидроэнергети́ческие ресу́рсы

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

География. Современная иллюстрированная энциклопедия. - М.: Росмэн . Под редакцией проф. А. П. Горкина . 2006 .

Смотреть что такое "гидроэнергетические ресурсы" в других словарях:

гидроэнергетические ресурсы - Энергетический потенциал речного стока (по отношению к уровню морей), морских приливов и отливов. [СО 34.21.308 2005] Тематики гидротехника EN water power resources … Справочник технического переводчика

гидроэнергетические ресурсы - Общий объем гидроэнергоресурсов, который может быть освоен на данном уровне технико экономического развития страны. Syn.: гидроэнергетический потенциал; гидроэнергоресурсы … Словарь по географии

гидроэнергетические ресурсы - 3.7.2 гидроэнергетические ресурсы: Энергетический потенциал речного стока (по отношению к уровню морей), морских приливов и отливов. Источник: СО 34.21.308 2005: Гидротехника. Основные понятия. Термины и определения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Гидроэнергетические ресурсы СССР - … Географический атлас

Все карты - Физическая карта полушарий Антлантический океан. Физическая карта Арктика. Физическая карта Тихий и Индийский океаны. Физическая карта … Географический атлас

Европа - (Europe) Европа – это плотнонаселенная высокоурбанизированная часть света названная в честь мифологической богини, образующая вместе с Азией континент Евразия и имеющая площадь около 10,5 миллионов км² (примерно 2 % от общей площади Земли) и … Энциклопедия инвестора

ТЕМАТИЧЕСКИЕ КАРТЫ - Атлас включает группу карт разнообразной тематики, состоя­щую из карт природных явлений и социально экономических: ми­ра, материков, зарубежных стран, СССР и его частей. Одновре­менное использование общегеографических и тематических карт на… … Географический атлас

Раздел энергетики, связанный с использованием потенциальной энергии водных ресурсов. Человек ещё в глубокой древности обратил внимание на реки как на доступный источник энергии. Для использования этой энергии научились строить… … Большая советская энциклопедия

Австрийская Республика, гос во в Центр. Европе. В IX в. при адм. устройстве пограничных земель Франк, гос ва Карла Великого в Подунавье была образована Восточная марка франк. Marchia Austriaca (марка граница, пограничная земля). В конце X в.… … Географическая энциклопедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Конго. Конго Река Конго возле Малуку Характеристика Дли … Википедия

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.