Какъв е основният недостатък на водноелектрическите централи. Водноелектрическите централи по-екологични ли са от другите видове електроцентрали? Предимства на атомните електроцентрали пред топлоелектрическите централи

Напоследък, като алтернатива на класическите язовирни водноелектрически централи със средно високо налягане, водноелектрическите централи с ниско налягане, работещи на естествен поток, които са доста разпространени в Западна Европа. Нека се опитаме да разберем какви са тези водноелектрически централи и какви са техните плюсове и минуси.

Пример за водноелектрическа централа с ниско налягане е водноелектрическата централа Iffezheim на река Рейн, пусната в експлоатация през 1978 г. Снимка от тук

Концепцията за речен водноелектрически комплекс с ниско налягане включва създаването на водноелектрическа централа на равна река с напор от няколко метра, чийто резервоар обикновено се намира в естествената зона на наводнение на заливната низина по време на тежки наводнения. Такива водопроводи имат следните предимства:

* Малка заливна зона, която обикновено не включва (или почти не включва) застроени земи. Следователно никой не трябва да бъде презаселен и въздействието върху екосистемите е много по-малко значимо.

* Много по-лесно е да се интегрират рибни пасажи в язовири с ниско налягане и рибата преминава надолу през турбините с по-малко наранявания.

Саратовската водноелектрическа централа е най-ниското налягане в каскадата Волга-Кама.

Сега да преминем към недостатъците:

* Такива водноелектрически централи образуват малки резервоари, подходящи в най-добрия случай за ежедневно регулиране на потока или дори за работа на водно течение. В резултат на това производството на такива водноелектрически централи е силно зависимо от сезона и метеорологичните условия - по време на маловодни периоди то рязко спада.

* Ефективността на използване на оттока на такива водноелектрически централи е много по-малка от тази на класическите - като не могат да акумулират оттока при високи води и наводнения, те са принудени да изпразват много вода.

* Без обемен резервоар такива водноелектрически системи не могат да се борят с наводнения.

* От гледна точка на навигацията, изграждането на няколко водноелектрически комплекса с ниско налягане вместо един голям води до увеличаване на времето за заключване - вместо един шлюз, трябва да преминете през няколко.

* Водноелектрическите централи с ниско налягане имат значително по-високи единични разходи (изчислени за kW мощност и kWh произведена електроенергия). Колкото по-ниско е налягането, толкова по-големи са размерите и съответно разходът на метал на оборудването; невъзможността за натрупване на отток в резервоара води до необходимостта от създаване на по-мощни водосточни конструкции; няколко шлюза са по-скъпи от един и др. За сравнение можем да цитираме Полоцката водноелектрическа централа с ниско налягане в Беларус и Богучанската водноелектрическа централа с високо налягане. Първият струва около $4500 на kW, вторият - около $1000 на kW. Разликата, както виждаме, е 4,5 пъти.

Водноелектрическа централа Tucurui в Бразилия. В джунглата на Амазонка, както и в сибирската тайга, големите водноелектрически централи са по-ефективни.

Нека да обобщим. Предимствата на водноелектрическите централи с ниско налягане са най-значими в гъсто населени райони, където разходите за земя и голям бройРаботата по презаселването на хора и премахването на структури и инфраструктура прави големите водноелектрически централи с големи резервоари неприемливи. Ето защо водноелектрическите централи с ниско налягане са най-разпространени в Европа, където гъстотата на населението е висока и има малко собствени енергийни ресурси, което налага използването на целия наличен хидропотенциал, макар и по скъпи начини.

В същото време в сравнително слабо населените райони предимствата са очевидни големи водноелектрически централи- всъщност те се изграждат там в момента по целия свят (въпреки че критериите за ниска гъстота на населението в различните страни варират значително, за Китай, с неговото милиардно население, презаселването на няколко десетки хиляди души е доста приемливо).

Водноелектрическите централи с ниско налягане не се конкурират с водноелектрическите централи със средно и високо налягане - всеки тип водноелектрическа централа има своя собствена „екологична ниша“, в която те са най-ефективни. А споменаването на речни водноелектрически централи в Западна Европа, когато се обсъждат водноелектрически проекти в Източен Сибир, е сравнение на несравнимото.

Предимства на водноелектрическите централи:

Използване на възобновяема енергия.

Много евтин ток.

Работата не е придружена от вредни емисии в атмосферата.

Бърз (спрямо CHP/CHP) достъп до режим на работна мощност след включване на станцията.

Недостатъци на водноелектрическите централи:

Наводняване на обработваема земя

Строителството се извършва там, където има големи запаси от водна енергия

Планинските реки са опасни поради високата сеизмичност на районите

От енергийна гледна точка те имат редица предимства спрямо всички видове ТЕЦ и АЕЦ.

Първо, те изобщо не се нуждаят от гориво, поради което тяхната енергия е 5-6 пъти по-евтина от енергията на топлоелектрическите централи и 8-10 пъти по-евтина от енергията на атомните електроцентрали. Ефективността на водноелектрическите централи е много висока, 80-90%.

Второ, водноелектрическите централи имат изключително висока маневреност: работещ хидравличен агрегат може да увеличи мощността почти мигновено, а стартирането на спрян хидравличен агрегат отнема само 1-2 минути. Неравномерността на графика на натоварване практически не оказва влияние върху ефективността на работата на водноелектрическата централа. Тези качества правят водноелектрическите централи незаменими за работа в пиковия участък от графика, докато натоварването на топлоелектрическите централи се изравнява и разходът им на гориво се намалява.

Безспорните енергийни предимства на водноелектрическите централи обаче не дават основание да ги противопоставяме на електроцентрали от друг тип.

В редица страни и икономически региони хидроенергийните ресурси са или недостатъчни, или отдалечени от центровете на потребление на енергия.

Производството на енергия във водноелектрическите централи варира рязко в зависимост от наличието на вода през годината.

Първоначалните разходи за изграждане на водноелектрически централи често са по-високи, отколкото за топлоелектрически централи, а времето за изграждане е по-дълго. Разходите, свързани с наводнения при създаване на резервоар, не винаги са оправдани. В същото време работата на водноелектрическите централи е много по-евтина от топлинната и атомни електроцентрали. Няма разходи за гориво, няма екологични такси за емисии, по-ниски разходи за ремонт и малък брой персонал.

Тези обстоятелства определят мястото на водноелектрическите централи в световния енергиен сектор. Делът на участието на водноелектрическите централи в енергетиката на редица страни е различен, което се дължи на различната структура на горивно-енергийния баланс и различните традиции в развитието на енергетиката. Водноелектрическите централи осигуряват около 20% от руското и световното производство на електроенергия. В много страни делът на водната енергия е значително по-висок. Например в Канада, която е най-близка до Русия по природни условия, водноелектрическите централи произвеждат 58% от електроенергията, в Бразилия - 86%, в Норвегия, известна със строгото си екологично законодателство, - 99%.

Хидроенергията е компонент на друга голяма индустрия Национална икономика- управление на водите.

Водата, особено прясната, която представлява само 2,5% от световните водни запаси, е незаменим природен ресурс, една от основите на живота на Земята. Наличните запаси от прясна вода се намират главно в реките, чийто среден годишен дебит в световен мащаб е около 39 000 km3.

Ако в миналите векове в повечето части на планетата водата е изглеждала като безплатен и неизчерпаем природен дар, то през 20в. бърз растежиндустрия и градско население

доведе до факта, че водата започна да се разглежда като скъпа и в някои случаи оскъдна суровина.

Използването на водните ресурси е неразривно свързано с мерките за тяхното опазване, преди всичко за осигуряване на необходимото качество на водата. При извършване на хидротехническо строителство, което прави значителни промени в природни условия, всички фактори за неговото въздействие върху околната среда трябва да бъдат внимателно взети под внимание.

Традиционно водноелектрическите централи (ВЕЦ) са източник на евтина електроенергия. В тях енергийният потенциал на огромни маси вода се превръща в електричество.

Какво представляват водноелектрическите централи и как работят?

Най-често те са построени за тях на реки. язовири, благодарение на което се образуват огромни резервоари от водни ресурси. В същото време реката, на която се предвижда да бъде изградена централата, трябва да е пълноводна, за да се осигури целогодишно водоснабдяване на турбините на електрогенераторите. Освен това трябва да има възможно най-голям наклон. Идеален вариант за изграждане на водноелектрически централи са каньоните, образувани от речните корита.

Язовирът, създаден за настаняване на гарата и др хидротехнически съоръженияосигуряват необходимото налягане на водния поток, който върти лопатките на хидравличните турбини и роторите на електрическите генератори. В допълнение към използването на водно налягане, естественото течение на водния поток, наречено отклонение, може да се използва за производство на електричество. Понякога и двете версии на водната енергия се използват едновременно.

Оборудването, необходимо на централата за производство на електроенергия, е инсталирано директно в помещенията на водноелектрическата централа. Там в отделни помещения са монтирани агрегати, които директно преобразуват силата на водния поток в механичната енергия на турбините, а след това в електричество.

Освен това водноелектрическата централа трябва да бъде оборудвана с различно друго оборудване, с помощта на което се организира мониторинг и управление на работата на станцията. Нормалната работа на станцията е невъзможна без устройства, които разпределят и трансформират електричество и много други системи.

На какво приличат?

В съответствие с генерираната мощност водноелектрическите централи обикновено се разделят на категории. Това се дължи на водния поток и налягане, както и на ефективността на генераторите и водните турбини, монтирани в станцията. Станции, произвеждащи 25 MW или повече, се считат за мощни. Към средномощните спадат тези, които произвеждат по-малко от 25 MW. Производителността на станциите с ниска мощност не надвишава 5 MW.

Водноелектрическите централи са с високо налягане, когато водата идва от височина над 60 m, средно налягане - от 25 m, и ниско налягане, където височината на водата може да бъде от три до 25 метра. Техните турбини са разположени в стоманобетонни или стоманени камери. Може и да имат различни дизайнии технически параметри, свързани с показателите за работно водно налягане.

В станции с високо налягане се използват радиално-аксиални и кофови турбини. Монтират се в специални спираловидни метални камери. Радиално-аксиалните и въртящите се турбини се използват главно в станции, където налягането е средно. Водноелектрическите централи с ниско налягане са оборудвани предимно с турбини с въртящи се лопатки.

В зависимост от начина на използване на водните ресурси водноелектрическите централи се разделят на:

1. Каналски реки.
2. Близо до язовира.
3. Деривационен.
4. Помпено съхранение.

При първия вариант язовирът напълно блокира реката. Нивото на водата в него се повишава до проектната височина. От него водата се отвежда директно към хидравличните турбини. Такава станция е удобна, когато коритото на реката се стеснява и на реки, протичащи през планини.

Язовирната схема също включва язовир, но производственият корпус на водноелектрическата централа е разположен в долната му част. Тук налягането на водата е по-силно, отколкото при каналната версия. Това налага изграждането на специални тунели под налягане, които да го подават към турбините.

В станциите от отклонителен тип водата тече директно през сградата на водноелектрическата централа, където са монтирани турбините.

Помпено-акумулиращите водноелектрически централи ви позволяват да натрупвате водна енергия за използване по време на периоди на пикови натоварвания. В спокоен режим, например през нощта, неговите хидравлични турбини функционират като помпи, изпомпващи вода в горния резервоар. Когато възникнат пикови натоварвания, водата от него се насочва в тръбопровод, който я подава към лопатките на турбината.

Предимства на водноелектрическите централи

Изграждането и експлоатацията на водноелектрически централи е съпътствано от дискусии относно техните плюсове и минуси.

Положителен фактор за такова производство на електроенергия е възобновяване на използваните природни ресурси. В резултат на това цената на електроенергията, получена по този начин, е значително по-ниска, отколкото в други видове електроцентрали.Например, във водноелектрическите централи в Русия тя е наполовина по-ниска, отколкото в топлоелектрическите централи.

Хидравличните електроцентрали са гъвкави в управлението. С помощта на техните турбини е възможно да се регулира мощността на станцията от минимум до максимум. В същото време, за разлика от топлинните и някои други станции, те могат бързо да получат работна мощност от минимални показатели.

Работата на водноелектрическите централи не е съпроводена с вредно замърсяване на въздуха. ДА СЕ положителни факториСъщо така е възможно влиянието на техните резервоари да се отдаде на формирането на по-умерени климатични показатели в съответния регион.

Изграждането на язовири и образованието подобряват навигацията, увеличават рибните запаси в тях и насърчават рибовъдството.

Техните минуси

Критиците на водноелектрическите централи правилно посочват проблемите на първо място околната среда, които са причинени от появата им. На първо място, това е наводняването на големи площи земеделска земя, включително плодородни земи. Останалата заливна почва губи влага. Много видове растителност изчезват. В резултат на това в моретата и океаните навлизат по-малко ценни хранителни вещества.

Ограничените или спрени водни потоци при язовирите налагат модификации на уникалните екологични системи в речните канали и заливните низини. В резултат на това реките стават плитки и се замърсяват, броят на рибите намалява, а някои видове изчезват. Язовирите понякога пречат на мигриращите риби да хвърлят хайвера си, принуждавайки местните риболовци да се адаптират към новите условия. Някои безгръбначни и други водни животни изчезват с едновременното появяване на изобилие от мушици. много прелетни птициса лишени от обичайните си места за гнездене.

При проектирането на станциите и тяхното изграждане се дава приоритет само на райони с големи водни запаси. Те често са разположени много по-далеч от потребителите, отколкото топлоелектрическите централи. Други фактори обаче не винаги се вземат предвид. Водноелектрическите централи на планински реки, които понякога се изграждат в райони с висока сеизмична опасност, представляват потенциална опасност.

Посочени са значително по-високи капиталови разходи в сравнение с изграждането на топлоцентрали. При изграждането на язовири са необходими огромни разходи за изграждането на шлюзове за прехвърляне на корабите до необходимото ниво на водата.

Всички водноелектрически централи използват енергията на водния поток като източник на енергия. Най-често водноелектрическите централи се изграждат на реки, създавайки язовири и резервоари.

Всички водноелектрически централи могат да бъдат разделени на следните видове:
Канал и язовир. Тези видове са най-често срещаните; водното налягане се създава чрез инсталиране на язовир, който блокира реката или повишава нивото на водата до желаното ниво. Този тип водноелектрически централи се изграждат върху пълноводни равнинни реки и планински реки.

1. Близо до язовира. Изграждат се в зони с максимално водно налягане. За да направите това, реката е блокирана от язовир, а сградата на водноелектрическата централа е разположена в долната част на този язовир. Водата навлиза в турбините през тунели под налягане.
2. Деривационен. Такива електроцентрали се изграждат на места, където има голям наклон на реката. И концентрацията на вода се създава поради деривация. Отклонителните водноелектрически централи могат да бъдат със или без отклоняване на налягането.
3. Помпено съхранение. Те акумулират електричество и го използват само при пикови натоварвания. В момента на максимално натоварване блоковете на водноелектрическите централи работят като помпи от външни източници и изпомпват вода в специални басейни, след което водата влиза в тръбопровода и принуждава турбините да работят.

Предимства на водноелектрическите централи:

• Приложение на възобновяема енергия.
• Евтина електроенергия.
• Без вредни емисии в атмосферата.
• Много бързо преминаване към режим на работна мощност след първото включване на станцията.
• Благоприятно е да се използва като авариен резерв, тъй като генераторите на станцията могат лесно да се включват / изключват в зависимост от нуждите.
• По-малко отрицателно въздействие върху въздушната среда в сравнение с други видове електроцентрали.
• Честотата е добре регулирана и се покриват нарастващите пикови натоварвания.

Недостатъци на водноелектрическите централи:

• Наводняване на големи площи.
• Строителство е възможно само на места с големи запаси от водна енергия.
• На планинските реки такива станции са много опасни поради високата сеизмичност на районите.
• Нерегулираното изпускане на вода от резервоари води до преструктуриране на уникални екосистеми по речните корита, така че реките се замърсяват, броят на рибите намалява и местата за гнездене на прелетните птици изчезват.
• Потокът от хранителни вещества в океаните е намален.
• Изграждането на голям язовир изисква много материали и е скъпо.
• Изграждането на водноелектрически централи в сравнение с други източници на енергия е по-дълго и по-скъпо.
• Много голяма площ от резервоари.
• Язовирът нанася големи щети на рибарството, тъй като маршрутът до местата за хвърляне на хайвер е затворен.
• Големите хидротехнически съоръжения и язовири причиняват пресъхване на реките.
• Перспективите за развитие на използването на хидроенергийни ресурси са минимални, тъй като териториите на развитите страни практически са изчерпали потенциала за развитие на тази област.

Например Европа има само 25 процента от неизползваните площи, подходящи за водноелектрически проекти, а северната част на Съединените щати има само 30 процента. Но развиващите се страни имат по-добри перспективи; например Южна Америка и Африка имат големи площи, подходящи за развитие на водните ресурси. В Африка в момента са разработени само 7 процента от водните ресурси, а в Южна Америка 33 процента.

Електрическа централа е комплекс от сгради, конструкции и оборудване, предназначени за производство на електрическа енергия. Тоест електроцентралите се трансформират различни видовеенергия в електричество. Най-често срещаните видове електроцентрали са:

— водноелектрически централи;
— термични;
- атомен.

Водноелектрическата централа (ВЕЦ) е електроцентрала, която преобразува енергията на движещата се вода в електрическа енергия. На реките се монтират водноелектрически централи. С помощта на язовир се създава разлика във височините на водата (преди и след язовира). Полученото водно налягане задвижва лопатките на турбината. Турбината задвижва генератори, които произвеждат електричество.

В зависимост от мощността водноелектрическите централи се делят на: малки (до 5 MW), средни (5-25 MW) и мощни (над 25 MW). Според максималното използвано налягане се делят на: нисконапорни (максимален напор - от 3 до 25 m), среднонапорни (25-60 m) и високонапорни (над 60 m). Водноелектрическите централи също се класифицират според принципа на използване на природните ресурси: язовирни, близо до язовирни, отклонения и помпени акумулатори.

Предимства на водноелектрическите централиса: производство на евтина електроенергия, използване на възобновяема енергия, лекота на управление, бърз изходкъм работен режим. Освен това водноелектрическите централи не замърсяват атмосферата. Недостатъци: привързаност към водни тела, възможно наводняване на обработваема земя, вредно въздействие върху речните екосистеми. Водноелектрически централи могат да се изграждат само в равнинни реки (поради сеизмичната опасност на планините).

ТЕЦ(ТЕЦ)генерира електричество чрез преобразуване на топлинна енергия, получена в резултат на изгаряне на гориво. Горивото за топлоелектрическите централи е: природен газ, въглища, мазут, торф или горещи шисти.

В резултат на изгаряне на гориво в пещите на парни котли захранващата вода се превръща в прегрята пара. Тази пара при определена температура и налягане се подава през паропровод към турбогенератор, където се генерира електрическа енергия.

Топлоелектрическите централи се делят на:

- газова турбина;

— котел-турбина;

- комбиниран цикъл;

— базирани на газови инсталации с комбиниран цикъл;
- базирани на бутални двигатели.

Котелно-турбинни ТЕЦ, от своя страна, се делят на кондензационни (CPS или GRES) и комбинирани топлоелектрически централи (CHP).

Предимства на топлоелектрическите централи

— ниски финансови разходи;

— висока скоростстроителство;

— възможност за стабилна работа независимо от сезона.

Недостатъци на топлоелектрическите централи

— работа с невъзобновяеми ресурси;

— бавно връщане към работен режим;

- получаване на отпадъци.

Атомна електроцентрала (АЕЦ)- станция, в която се генерира електричество (или топлинна енергия) чрез работата на ядрен реактор. За 2015 г. почти 11% от електроенергията.

По време на работа ядрен реактор предава енергия на първичния топлоносител. Тази охлаждаща течност влиза в парогенератора, където загрява водата от втория кръг. В парогенератора водата се превръща в пара, която постъпва в турбината и задвижва електрически генератори. Парата след турбината постъпва в кондензатора, където се охлажда с вода от резервоара. Основно водата се използва като първичен охладител. Въпреки това, оловни, натриеви и други охлаждащи течности от течни метали също могат да се използват за тази цел. Броят на веригите може да варира.

Атомните електроцентрали са класифицираниспоред вида на използвания реактор. Атомните електроцентрали използват два типа реактори: топлинни и бързи неутрони. Реакторите от първия тип се разделят на: кипяща вода, вода-вода, тежка вода, газово охлаждане, графит-вода.

В зависимост от вида на получената енергия атомните електроцентрали са два вида:

Станции, предназначени за производство на електричество.

Станции, предназначени за производство на електрическа и топлинна енергия (CHP).

Предимства на атомните електроцентрали:

— независимост от източници на гориво;

— екологична чистота;

Основният недостатък на станциите от този тип— тежки последици в случай на извънредни ситуации.

Освен изброените електроцентрали има още: дизелови, слънчеви, приливни, вятърни, геотермални.

У дома » Полезен » Какъв е основният недостатък на водноелектрическите централи. Водноелектрическите централи по-екологични ли са от другите видове електроцентрали? Предимства на атомните електроцентрали пред топлоелектрическите централи