О пользе и вреде гэс

Библиографическое описание:

Кондранова, А. М. О достоинствах и недостатках гидроэлектростанций / А. М. Кондранова, М. В. Куимова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 9 (89). — С. 465-467. — URL: https://moluch.ru/archive/89/18498/ (дата обращения: 23.11.2020).

Современное существование и удовлетворение потребностей человека невозможно без потребления энергии. Энергетика определяет прогресс общественного производства, развитие отраслей промышленности. В то же время энергетика является одним из источников неблагоприятного воздействия на окружающую среду и человека, так как оказывает влияние на атмосферу, гидросферу, литосферу.

Одним из источников энергии является гидроэлектростанция. Сила воды действует непрерывным и мощным потоком на турбины гидроэлектростанций. Вода считается обновляемым природой и неисчерпаемым энергоресурсом.

Гидроэнергия имеет ряд преимуществ по сравнению с углем или ядерным топливом:

– отсутствие необходимости добывать, обрабатывать, транспортировать топливо для работы гидроэлектростанции;

– отсутствие вредных отходов и выбросов в атмосферу;

– надежность и простота в эксплуатации;

– низкая себестоимость.

Более того, создание водохранилищ при сооружении ГЭС обеспечивает надежное и непрерывное водоснабжение промышленных центров [2]. Воду водохранилищ можно использоваться для разведения рыбы, полива сельского хозяйства. Вокруг водохранилищ можно создавать зоны отдыха.

Гидроэлектростанции классифицируются по:

– мощности (мелкие, малые, средние, крупные);

– напору (низконапорные, среднего напора, высоконапорные);

– использованию (электроэнергия для небольшого жилого комплекса, коммунального предприятия и т. д.) [1].

Рассматривая преимущества гидроэлектростанций можно отметить следующее:

– быстрая окупаемость ГЭС;

– работа ГЭС не сопровождается выделением угарного газа и углекислоты, пылевых загрязнителей, не загрязняет почву;

– производительность ГЭС легко контролировать (изменяя скорость потока воды);

– возможность аккумуляции энергии;

– как правило, вода в водохранилищах чистая, так как примеси осаждаются на дне [4, 5].

Тем не менее, у «чистой» гидроэнергии существует ряд недостатков:

– строительство гидроэлектростанции может создать загрязнение окружающей среды;

– изменение климата в зонах водохранилищ;

– повышение влажности воздуха;

– угроза затопления земель, пригодных для сельского хозяйства;

– сокращение рыбных запасов в случае плохой работы рыбоподъемников;

– плотина снижает уровень растворенного в воде кислорода;

– сейсмоактивность горных рек;

– разрушение гидроэлектростанций приведет к спуску воды водохранилища, возникновению волны высотой в десятки метров, которая может привести к наводнению ниже по течению реки и уничтожить близлежащие города [3, 6].

Сооружение ГЭС неэффективно в равнинных районах. Засуха может повлиять на поток воды и снизить производительность. Строительство гидроэлектростанции:

– не может осуществляться в любой области, так как требует огромного пространства и определенных условий;

– связано со значительными финансовыми вложениями, однако обслуживание предполагает меньше рабочей силы, чем на других электростанциях.

Таким образом, при строительстве гидростанций необходимо тщательно исследовать вопросы, связанные с ее функционированием и влиянием на окружающую среду. Сооружение бесплотинных ГЭС может стать одним из альтернативных источников энергии, так как они строятся на малых реках, не требуют значительного водотока и способны обеспечивать электроэнергией небольшие районы или поселки.

Литература:

1. Аль-Бермани А. Г. Гидроэлектроэнергия // Молодой ученый. 2015. № 5. С. 115–118.

2. Гидроэнергетика — вред или польза для экологии. https://pinega-zapovednik.ru/58-gidroenergetika-vred-ili-polza-dlya-ekologii.html (дата обращения: 21.04.2015).

3. Достоинства и недостатки гидроэнергетики. https://altaempresa.ru/dostoinstva-i-nedostatki-gidroenergetiki/ (дата обращения: 21.04.2015).

4. Преимущества и недостатки гидроэлектростанций https://www.enersy.ru/energiya/preimuschestva-i-nedostatki-gidroelektrostantsiy.html (дата обращения: 21.04.2015).

5. Экологические проблемы энергетического обеспечения человечества https://nuclphys.sinp.msu.ru/ecology/ecol/ecol05.htm (дата обращения: 21.04.2015).

6. Экологические характеристики гидроэнергетики. https://lib4all.ru/base/B1836/B1836Part30–129.php (дата обращения: 21.04.2015).

Основные термины (генерируются автоматически): окружающая среда, сельское хозяйство, сооружение ГЭС, строительство гидроэлектростанции.

Источник

Плюсы и минусы ГЭС

Традиционно источником дешевой электрической энергии являются гидроэлектростанции (ГЭС). В них энергетический потенциал огромных масс воды преобразуется в электроэнергию.

Что такое ГЭС и как они работают

Чаще всего для них на реках сооружаются плотины, благодаря которым образуются огромные хранилища водного ресурса. При этом река, на которой предполагается строить электростанцию, должна быть полноводной, чтобы наверняка круглогодично обеспечивать водой турбины электрогенераторов. Кроме того, она должна иметь максимально большой уклон. Идеальным вариантом для строительства ГЭС являются образуемые руслами рек каньоны.

Создаваемая для размещения станции плотина и другие гидротехнические сооружения обеспечивают нужный напор водяного потока, вращающего лопасти гидротурбин и роторы электрогенераторов. Помимо использования напора воды для производства электроэнергии может использоваться естественный ток водяного потока, называемый деривацией. Иногда одновременно используется оба варианта энергии воды.
ГЭС

Необходимое электростанции оборудование для выработки электроэнергии монтируется непосредственно в помещении гидроэлектростанции. Там в отдельных залах устанавливаются агрегаты, которые напрямую преобразуют силу водяного потока в механическую энергию турбин, а затем в электроэнергию.

Кроме того ГЭС должна быть оснащена другим различным оборудованием, с помощью которого организуется контроль работы станции, управление нею. Нормальная работа станции невозможна без устройств, которые распределяют и трансформируют электроэнергию, множества других систем.
Одна из ГЭС

Какими они бывают

В соответствии с генерируемой мощностью ГЭС принято делить на категории. Это связано с расходом воды и силой ее напора, а также эффективностью установленных на станции генераторов и водяных турбин. Станции, дающие 25 и более МВт, считаются мощными. К среднемощностным относят те, которые производят менее 25 МВт. Производительность станций, относящихся к маломощным, не превышает 5 МВт.

ГЭС бывают высоконапорными, когда вода поступает с высоты свыше 60 м, среднего напора высотой от 25 м и низконапорными, где высота воды может быть от трех до 25 метров. Их турбины располагаются в железобетонных или стальных камерах. У них могут быть разные конструкции и технические параметры, связанные с показателями рабочего напора воды.

На станциях высокого напора эксплуатируются радиально-осевые и ковшовые турбины. Их устанавливают в специальных спиралевидных камерах из металла. Радиально-осевые и поворотнолопастные турбины применяют преимущественно на станциях, где средние показатели напора. Низконапорные ГЭС в основном оборудуются турбинами с поворачивающимися лопастями.

В зависимости от схемы использования водных ресурсов ГЭС подразделяются на:

Русловые.
Приплотинные.
Деривационные.
Гидроаккумулирующие.

В первом варианте плотиной река перегораживается полностью. Уровень воды в ней поднимается на проектную высоту. С нее вода сбрасывается прямо к гидротурбинам. Такая станция удобна там, где русло реки сужается, и на реках, протекающих через горы.

В приплотинной схеме также присутствует плотина, однако производственный корпус ГЭС располагается в нижней ее части. Здесь давление воды сильнее, чем в русловом варианте. Это требует сооружения специальных напорных тоннелей для ее подвода к турбинам.
Мощная ГЭС

В станциях деривационного типа вода протекает непосредственно через здание ГЭС, где установлены турбины.

Позволяют аккумулировать гидроэнергию для использования ее в периоды пиковых нагрузок гидроаккумулирующие ГЭС. В ненапряженном режиме, например, ночью ее гидротурбины функционируют как насосы, перекачивая воду в верхнее водохранилище. Когда появляются пиковые нагрузки, вода из него направляется в трубопровод, подающий ее на лопасти турбин.

Достоинства гидроэлектростанций

Строительство и эксплуатация гидроэлектростанций сопровождается дискуссиями относительно их плюсов и минусов.

Положительным фактором подобного производства электроэнергии является возобновление используемых природных ресурсов. В результате стоимость полученной таким образом электрической энергии существенно ниже, чем на прочих видах электростанций, Например, на ГЭС России она вдвое меньше, чем на тепловых.

Гидростанции гибки в управлении. С помощью их турбин можно регулировать мощность станции от минимальной до предельной. При этом отличие от тепловых и некоторых других станций они способны быстро набирать рабочую мощность с минимальных показателей.

Функционирование ГЭС не сопровождается вредными загрязнениями воздуха. К положительным факторам можно и отнести влияние их водохранилищ на формирование более умеренных климатических показателей в соответствующем регионе.

Строительство плотин и образование улучшают судоходство, влияют на увеличение рыбных запасов в них, способствуют рыбоводству.

Их минусы

Критики ГЭС обоснованно указывают на проблемы, в первую очередь экологические, которые вызываются их появлением. Прежде всего, это затопление больших массивов сельскохозяйственных угодий, в том числе плодородных земель. Оставшаяся пойменная почва теряет влагу. Исчезают многие виды растительности. В результате в моря и океаны меньше попадает ценных биогенных веществ.

Ограниченные или останавливаемые пропуски воды на плотинах вынуждают видоизменяться уникальным экологических системам в руслах и поймах рек. В результате реки мелеют и загрязняются, сокращается численность рыб, исчезают их некоторые виды. Плотины порой препятствуют нересту проходных рыб, заставляя местные рыбхозяйства приспосабливаться к новым условиям. Некоторые беспозвоночные и другие водные животные исчезают с одновременным появлением обилия мошек. Многие перелетные птицы лишаются привычных мест гнездования.

При проектировании станций и их строительстве приоритет отдается только местностям, располагающим большими водными запасами. Они зачастую находятся намного дальше от потребителей, чем ТЭС. При этом другие факторы не всегда учитываются. Представляют потенциальную опасность ГЭС на горных реках, которые порой сооружаются в районах с высокой сейсмической опасностью.

Указывается на значительно большие капитальные затраты по сравнению с сооружением тепловых станций. При сооружении плотин нужны огромные затраты на строительство шлюзов для перевода судов на нужный уровень воды.

Источник

Крупные гидроэлектростанции, которые регулируют уровень воды в реке, не способны адаптироваться к быстро меняющемуся климату. Специалисты говорят, что они устарели как технология производства энергии. Вот 10 причин, почему дальнейшее распространение больших ГЭС нанесет вред людям и экосистемам:

1. Ради строительства ГЭС приходится переселять огромное количество людей

От 40 до 80 млн человек по всему миру были принудительно переселены для строительства 48 тыс. больших плотин, при котором прежние места жительства попадали в зону затопления. Целые города уходили под воду. Например, Корчева и Молога в Тверской области, старый Пучеж в Ивановской (новый Пучеж восстановлен «с нуля»).

2. Крупные ГЭС разрушают экосистемы, что может приводить к обострению нехватки пресной воды

Два миллиарда человек живут в странах с высоким уровнем нагрузки на водные ресурсы, в том числе из-за ГЭС. Это приводит к неравномерному распределению водных ресурсов: некоторые реки и ручьи осушают, огромные территории затапливают. Строительство крупных ГЭС нарушает установившийся баланс экосистем. Так, Иркутская ГЭС, сооруженная на Ангаре в 65 км от ее истока, спровоцировалаповышение уровня воды озера Байкал в среднем на один метр. Это привело к разрушению берегов, оползням и обвалам. Под воду ушло 600 кв. км земель, было затоплено 127 населенных пунктов и переселено 17 тыс. человек.

К 2030 году из-за острой нехватки воды до 700 млн человек могут вынужденно покинуть свои жилища. Сегодня использование пресной воды значительно опережаетвозможности естественного восстановления ее запасов. Дефицит ценнейшего для жизни ресурса увеличивается из-за неудержимого роста потребления по всему миру.

3. Авария на крупной ГЭС создаст угрозу для жизни и здоровья миллионов людей

Кариба — одно из трех крупнейших водохранилищ Африки — заполнено лишь на 16%. Образующая его ГЭС поставляет большую часть электроэнергии Замбии и Зимбабве. Существует высокая вероятность того, что если водохранилище, созданное в 1950-е годы, заполнится снова, плотина обрушится. В случае аварии большинство из трех миллионов человек, живущих неподалеку от водохранилища, погибнет или лишится имущества и урожая. Катастрофа выведет из строя около 40% генерирующих мощностей в 12 странах, расположенных на юге Африки.

4. Крупные ГЭС не способствуют уменьшению бедности

Крупные ГЭС — затратные, медленно строятся, зависимы от крупных источников спроса — производств и городов — и не могут решать задачи мобильного обеспечения электричеством бедных регионов и труднодоступных поселений.

Несмотря на десятки тысяч ГЭС по всему миру, почти миллиард человек не имеет доступа к электричеству. В России, по данным за 2013 год, его были лишены 1,5 млн домохозяйств. Без электроэнергии бедные регионы и малообеспеченные слои населения не получат доступа к качественному здравоохранению, образованию, рабочим местам. Объекты солнечной и ветряной генерации (а также малые ГЭС) могут находиться вблизи от предприятия или небольшого поселения. Они способны обеспечить электричеством удаленные сельскиерайоны, особенно — в развивающихся странах.

5. ГЭС наносят ущерб биоразнообразию

При строительстве плотин и наполнении водохранилищпроисходит разрушение среды обитания растений и животных, вызванное обезвоживанием или пересыханием притоков рек и ручьев. Происходит и разрушение русла, связанное с избыточной подачей воды в период регулирования стока. Гидроэлектростанции наносят огромный урон популяциям рыб.

6. Проекты строительства ГЭС не учитывают климатических изменений, поскольку их трудно предсказать

Климатические катаклизмы разрушают противопаводковые дамбы. Самые разрушительные паводковые наводнения последнего времени в России: Крымск — 2012 год; бассейн реки Амур — 2013-й; Амурская область, Еврейская АО, Хабаровский край — 2019 год.

7. С водохранилищами ГЭС связаны огромные выбросы парниковых газов

Гидроэлектростанции вносят вклад в изменения климата. Водохранилища задерживают органику, приносимую водными потоками. При ее разложении выделяются значительные объемы парниковых газов. Источниками выбросов также выступают затапливаемые растения и почва.

8. Гидроэнергетика обходится все дороже

Себестоимость производства на ГЭС во много раз выше, так как в нее заложены издержки, связанные со строительством плотины и закупкой оборудования. С 2010 по 2018 годы себестоимость «водного» киловатта в мире в среднем вырослана 25%, в то время как «ветряного» — снизилась на 25%, а «солнечного» — на 76%.

9. ГЭС могут погубить многие объекты Всемирного природного наследия и ООПТ

По состоянию на июнь 2019 года, ГЭС угрожали 42 из 250 объектов Всемирного природного наследия.

Иркутская ГЭС и три планируемые плотины в Монголии угрожают экосистеме озера Байкал. Работа планируемой правительством Камчатского края Жупановской ГЭС может негативно повлиять на состояние природного парка «Вулканы Камчатки».

10. Строительство ГЭС противоречит позиции экспертов

Реализация плотинных мегапроектов идет вразрез с выводамидоклада Всемирной комиссии по плотинам. В документе подробно разбиралось «богатое наследие» построенных гидроэлектростанций: экологические катастрофы и масштабная коррупция. В докладе говорилось, что строительство больших плотин следует планировать лишь в случаях, когда отсутствуют альтернативные варианты решения важных социально-экономических задач.

Необходимость переселения людей, большие затраты на возведение ГЭС, низкая скорость их строительства, зависимость от крупных источников спроса и высокий экологический ущерб — все это означает, что крупные гидроэлектростанции неэффективны с точки зрения выполнения таких целей устойчивого развития, как недорогостоящая и доступная энергия (Цель 7), уменьшение неравенства (Цель 10), борьба с изменением климата (Цель 13) и сохранение экосистем суши (Цель 15).

ГЭС сегодня
71% возобновляемой электроэнергии во всем мире вырабатывается ГЭС. В развивающихся странах в процессе строительства сейчас находятся около 3700 крупных и средних гидроэлектростанций.
ГЭС вырабатывают около 17% всей электроэнергии России. Согласно справочнику «Возобновляемая энергия. Гидроэлектростанции России», в РФ работают 193 ГЭС. Из них 15 — с установленной мощностью свыше 1000 МВт. Крупными считаются 86 объектов — их мощность превышает 25 МВт. В ряде регионов — Магаданской области и большинстве республик Северного Кавказа — гидроэнергетика обеспечивает более 90% всей вырабатываемой электроэнергии. Почти половина всех ГЭС в России располагается на реках Сибири, в первую очередь — на Енисее и его крупнейшем притоке — Ангаре.
Мировыми лидерами по выработке гидроэнергии являются Китай, Канада и Бразилия. Сейчас наиболее активно строит ГЭС КНР. Для Китая гидроэнергия — основной потенциальный источник энергии. В стране размещено до половины малых гидроэлектростанций мира и крупнейшая на планете ГЭС «Три ущелья» на реке Янцзы, мощностью около 22,5 тыс. МВт. Кроме того, в КНР возводится каскад ГЭС совокупной мощностью более 97 тыс. МВт.

Дарья Бекетова

Источник

Гидроэлектростанция является электрической станцией, применяющей энергию сброса воды как источник энергии. Их чаще всего возводят на имеющихся водоемах, конструируя искусственные плотины и резервуары для хранения необходимого объема воды.

Для действенного получения электроэнергии на подобного рода станции нужно соблюдать два главных требования: круглогодичное беспрерывное снабжение водой и наличие резких склонов рек.

Технология получения электроэнергии на гидроэлектростанции представляет собой преобразование механической энергии воды, за счет наличия разноуровневых высот благодаря использованию двигателей и генераторов.

Сегодня имеются следующие типы гидроэлектростанций, которые отличаются друг от друга способом подачи воды – плотинные, деривационные и гидроаккумулирующие станции.

Плотинные гидроэлектростанции являются самым популярным и мощнейшим видом станций. Создается водоем посредством возведения искусственных перегородок для удерживания течения реки. Спуск воды происходит по двум причинам – когда возникает необходимость в электроэнергии и для образования необходимого уровня в водоеме.

Деривационный вид отличается тем, что не применяет все течение реки, а с помощью труб и системы водоотведения происходит забор нужного объема воды, которая затем отправляется в турбину.

Гидроаккумулирующие станции являются установками, которые запасают электрическую энергию и возвращает ее в систему при необходимости, применяется для выравнивания суточной неоднородности графика электрической нагрузки.

Также используются и морские станции, которые работают посредством энергии приливов и волн.

Преимущества гидроэлектростанции

Гибкость. Гидроэнергия признана гибким источником электроэнергии потому что гидроэлектростанция легко и максимально оперативно может приспосабливаться к меняющимся потребностям в энергии, повышая или замедляя выпуск электроэнергии. Имеющаяся турбина запускается в течение всего нескольких минут.

Невысокие расходы на электроэнергию. Главным достоинством гидроэлектростанции признано отсутствие расходов на топливо и полная независимость от ископаемых типов горючего. Все подобные станции обладают огромным сроком использования, даже сегодня работают такие гидроэлектростанции, которые были возведены около 100 лет назад, к тому же для их обслуживания не требуется много сотрудников.

Использование в промышленных целях. Гидроэлектростанция применяется как для обслуживания населения, так и для обеспечения электроэнергией определенных заводов.

Минимальные выбросы углекислого газа. Сами гидроэлектростанции не способны вырабатывать углекислый газ, который чаще всего может образовываться только в ходе реализации строительных работ станции. Немецкий ученый Пауль Шеррер, проведя исследования, пришел к выводу, что гидроэнергетика занимает первое место по минимальному производству углекислого газа, после нее стоят ветер, ядерная энергетика и солнечная энергия.

Польза от создания водохранилища. Построенные водохранилища часто являются отличным вариантом для занятий водными видами спорта, а некоторые даже считаются достопримечательностями для приезжих гостей. Также вода из них отлично подойдет для полива или для разведения в ней различных видов рыб. Плюс ко всему искусственные плотины способствуют предотвращению наводнений.

Недостатки гидроэлектростанций

Нанесение вреда экологии и потеря земли. Огромные резервуары, которые требуются для работы гидроэлектростанций, являются причинами затопления колоссальных площадей земли, расположенной выше по течению плотины, а значит, происходит уничтожение лесов, полей, болот и их обитателей.

Заиление. Поток воды приносит с собой различные частицы и остатки, которые наносят вред, как плотине, так и электростанции. Подобные отложения способны уменьшить размер резервуара и ухудшить способность предотвращать наводнения. А также уменьшить производство электроэнергии.

Выбросы метана. Гидроэлектростанции, расположенные в тропических регионах, из-за огромного количества разлагающегося растительного сырья производят большие объемы метана. Поэтому прежде чем возводить гидроэлектростанцию и плотину необходимо произвести очистку территории от лесов в области образования искусственного водоема.

Переселение. Многие исследователи к значительным минусам строительства гидроэлектростанций относят необходимость переселения населения, которое проживает в районе будущего водохранилища. В начале XXI века Всемирная комиссия по плотинам опубликовала свою статистику, данные которой показали, что из-за возведения плотин практически 80 миллионов человек во всем мире пришлось покинуть места своего проживания.

Источник