Плюсове и минуси на изграждането на водноелектрически централи. Електрически станции: предимства и недостатъци. Новосибирски държавен университет
Сигурен съм, че ако обикновения човек бъде попитан за разликите между хидравличните и топлоелектрическите централи, той ще отговори: едната работи на хидравлика, другата на гориво. Но мисля, че отговорът е по-сложен...
Видове електроцентрали
Днес има три основни вида електроцентрали: хидравлични, топлинни и ядрени.
Ефективността на атомните електроцентрали е най-висока спрямо разходите за производство на електроенергия. Когато се използва правилно и разумно ядрената енергияще заеме водеща позиция в близко бъдеще.
Има и вятърни или слънчеви електроцентрали, но тяхната производителност днес е нищожна и може да осигури на хората електричество само на битово ниво.
Предимства на хидравличните електроцентрали
Сред предимствата на хидравличните електроцентрали пред топлоелектрическите централи са следните:
- по-ниска цена на електроенергия;
- причинени по-малко щети заобикаляща среда;
- възобновяем източник на преобразуване на енергия.
За производството на електричество чрез воден поток са необходими по-малко пари, отколкото за производството на електричество чрез изгаряне на гориво: няма нужда да се извършва скъп добив на минерали и да се изгражда логистика за транспортирането им.
Хидравличната електроцентрала причинява по-малко щети на околната среда по време на работа. Няма емисии на странични продукти в атмосферата или хидросферата. вредни веществаот производството на електроенергия - газове, твърди токсични отпадъци и други подобни.
Благодарение на естествения воден цикъл, източникът на производство на електроенергия (вода) може да се използва многократно, за разлика от еднократното изгаряне на гориво.
Недостатъци на хидравличните електроцентрали
Хидравличните електроцентрали също имат недостатъци:
- ниска ефективност в сравнение с горивните;
- разходи за изграждане на значими електропроводи;
- са разположени на определено място по бреговете на големи реки, на разстояние от индустриални центрове, което усложнява ремонтните дейности на агрегатите и доставката на обемисто оборудване до тях.
Това са характеристиките на производството на тези два вида електроцентрали.
Електрическите централи са жизненоважна част от живота на всеки човек, тъй като преобразуват енергията в електричество. Една станция е целият комплексдейности, изкуствени и естествени подсистеми, които служат за преобразуване и разпределение на всички видове енергийни източници. Целият процес може да бъде разделен на няколко етапа:
- Процесът на извличане и преработка на първичен енергиен източник.
- Доставка до електроцентралата.
- Процесът на преобразуване на първичната енергия във вторична.
- Разпределение на вторични (електрически или между консуматори.
Електрическата енергия включва производството на енергия в станция и последващото й доставяне чрез електропроводи. Най-важните елементи на тази верига, като електроцентралите, се различават по вида на първичните източници, които са налични в даден регион.
Нека разгледаме по-подробно някои видове процеси на трансформация, както и предимствата и недостатъците на всеки от тях.
Те принадлежат към групата на традиционната енергия и заемат значителен дял от световното производство на електроенергия (приблизително 40%). Предимствата и недостатъците на топлоелектрическите централи са дадени в следната таблица:
Например резервоарите и реките се използват като основен източник на енергия. Предимствата и недостатъците на водноелектрическите централи също са обобщени в таблицата.
Атомните електроцентрали (АЕЦ) са комплекс от инсталации и дейности, предназначени за които, в резултат на деленето на атомните ядра, в топлина, а след това в най-важният елемент на тази система също е комплекс от свързани устройства. Таблицата по-долу показва предимствата и недостатъците на атомните електроцентрали.
Също толкова важен етап е транспортирането на горивни ресурси до електроцентралата. Този процес може да се извърши по няколко начина, всеки от които има своите предимства и недостатъци. Помислете за основните методи за транспортиране:
- Воден транспорт. Доставката се извършва с помощта на танкери и бункери.
- Автомобилен транспорт. Транспортирането се извършва в цистерни. Възможността за транспортиране само на течно или газообразно гориво определя съществуващите предимства и недостатъци на автомобилния транспорт.
- Железопътен транспорт. Доставка в цистерни и открити вагони на големи разстояния.
- Окачен и рядко използван и само за много къси разстояния.
Водноелектрическата централа е електрическа станция, която използва енергията на изпускане на вода като източник на енергия. Най-често те се издигат върху съществуващи резервоари, като се изграждат изкуствени язовири и резервоари за съхранение на необходимия обем вода.
За ефективно получаване на електричество в този вид станция трябва да бъдат изпълнени две основни изисквания: целогодишно непрекъснато водоснабдяване и наличие на остри речни склонове.
Технология за производство на електроенергия водноелектрически централипредставлява преобразуване на механичната енергия на водата, поради наличието на различни височини чрез използването на двигатели и генератори.
Днес има следните видове водноелектрически централи, които се различават помежду си по начина на водоснабдяване - язовирни, деривационни и помпено-акумулиращи станции.
Язовирните водноелектрически централи са най-популярният и мощен тип станция. Резервоарът се създава чрез издигане на изкуствени прегради за задържане на течението на реката. Водата се пуска по две причини - когато има нужда от електричество и за създаване на необходимото ниво във водоема.
Типът отклонение е различен по това, че не използва целия поток на реката, но с помощта на тръби и дренажна система се взема необходимото количество вода, което след това се изпраща към турбината.
Помпено-акумулиращите станции са инсталации, които съхраняват електрическа енергияи го връща в системата, ако е необходимо; използва се за изравняване на ежедневната хетерогенност на графика на електрическия товар.
Използват се и морски станции, които работят с енергията на приливите и вълните.
Предимства на водноелектрическата енергия
Гъвкавост. Хидроенергията е призната за гъвкав източник на електроенергия, тъй като една водноелектрическа централа може лесно и бързо да се адаптира към променящите се енергийни нужди, увеличавайки или забавяйки производството на електроенергия. Съществуващата турбина стартира само за няколко минути.
Ниски разходи за енергия. Основното предимство на водноелектрическата централа е липсата на разходи за гориво и пълната независимост от изкопаеми горива. Всички такива станции имат дълъг експлоатационен живот, дори и днес водноелектрическите централи, построени преди около 100 години, работят и освен това не изискват много служители, за да ги поддържат.
Използване за промишлени цели. Водноелектрическата енергия се използва както за обслужване на населението, така и за осигуряване на електричество на определени фабрики.
Минимални въглеродни емисии. Самите водноелектрически централи не са в състояние да произвеждат въглероден диоксид, който най-често може да се образува само при изпълнението на строителни дейностистанции. Германският учен Паул Шерер, след провеждане на изследвания, стигна до извода, че водната енергия е на първо място по отношение на минимално производствовъглероден диоксид, следван от вятърна, ядрена и слънчева енергия.
Ползите от създаването на резервоар. Изградените резервоари често са отлични възможности за водни спортове, а някои дори се считат за атракции за посещаващи гости. Освен това водата от тях е идеална за напояване или за отглеждане в нея. различни видовериба Освен това изкуствените язовири помагат за предотвратяване на наводнения.
Недостатъци на водноелектрическите централи
Екологични щети и загуба на земя. Огромните резервоари, необходими за работата на водноелектрическите централи, причиняват наводняване на колосални площи земя, разположени нагоре по течението на язовира, което означава унищожаване на гори, полета, блата и техните обитатели.
Затлачване. Водният поток носи със себе си различни частици и остатъци, които вредят както на язовира, така и на електроцентралата. Такива отлагания могат да намалят размера на резервоара и да влошат способността за предотвратяване на наводнения. И също така намаляване на производството на електроенергия.
Емисии на метан. Водноелектрическите централи, разположени в тропическите райони поради голямо количестворазлагащият се растителен материал произвежда големи количества метан. Ето защо, преди да се изгради водноелектрическа централа и язовир, е необходимо да се почисти площта на горите в района, където се образува изкуственият резервоар.
Преместване. Много изследователи включват необходимостта от презаселване на населението, живеещо в района на бъдещия резервоар, като значителен недостатък на изграждането на водноелектрически централи. В началото на 21-ви век Световната комисия по язовирите публикува своята статистика, според която поради изграждането на язовири почти 80 милиона души по света е трябвало да напуснат местата си на пребиваване.
Едно от основните предимства на малките водноелектрически съоръжения е екологичната безопасност. При тяхното изграждане и последваща експлоатация няма вредни въздействия върху свойствата и качеството на водата. Водоемите могат да се използват за риболов и водоснабдяване на населението. В допълнение към това обаче микро и малките водноелектрически централи имат много предимства. Съвременните станции са прости по дизайн и напълно автоматизирани, т.е. не изискват човешко присъствие по време на работа. Генерираният от тях електрически ток отговаря на изискванията на GOST за честота и напрежение и станциите могат да работят в автономен режим, т.е. извън електрическата мрежа на електроенергийната система на региона или региона и като част от тази електрическа мрежа. А пълният експлоатационен живот на станцията е най-малко 40 години (поне 5 години преди основен ремонт). Е, и най-важното е, че малките енергийни съоръжения не изискват организирането на големи резервоари със съответното наводняване на територията и колосални материални щети.
При изграждането и експлоатацията на МВЕЦ се запазва естественият ландшафт и практически не се натоварва екосистемата. Предимствата на малките водноелектрически централи - в сравнение с електроцентралите, използващи изкопаеми горива - включват също: ниска цена на електроенергия и експлоатационни разходи, сравнително евтина подмяна на оборудване, по-дълъг експлоатационен живот на водноелектрическите централи (40-50 години), интегрирано използване на водните ресурси (електричество, водоснабдяване, рекултивация, опазване на водите, рибарство).
Много от малките водноелектрически централи не винаги осигуряват гарантирано производство на енергия, тъй като са сезонни електроцентрали. През зимата тяхната енергийна мощност рязко спада, снежната покривка и ледените явления (лед и утайка), както и лятното маловодие и пресъхването на реките могат напълно да спрат работата им. Сезонността на малките водноелектрически централи изисква резервни енергийни източници, голям брой от тях могат да доведат до загуба на надеждност на енергоснабдяването. Ето защо в много райони мощността на малките водноелектрически централи се счита не за основна, а за резервна.
Резервоарите на малките водноелектрически централи, особено в планинските и предпланинските райони, имат много остър проблем с тяхното затлачване и свързания с това проблем с повишаване на водните нива, наводнения и наводнения, намаляване на хидроенергийния потенциал на реките и генериране на електроенергия. Известно е например, че резервоарът на водноелектрическата централа Zemonechal на река Кура е бил затлачен с 60% за 5 години.
За рибарството малките водноелектрически язовири са по-малко опасни от средните и големите, които блокират миграционните пътища на анадромни и полуанадромни риби и блокират местата за хвърляне на хайвера. Въпреки че като цяло създаването на водопроводи не премахва напълно щетите върху рибните запаси на основните реки, т.к. Речен басейн е единна екологична система и нарушенията на отделните му връзки неизбежно засягат системата като цяло.
