Возобновляемые источники энергии: гидроэнергетические ресурсы

Красноярская ГЭС, крупнейшая ГЭС мира (1972). Расположена на р. Енисей, выше г. Красноярска, в месте пересечения Енисеем отрогов Восточного Саяна у г. Дивногорска. Установленная мощность 6000 Мвт (6 млн. квт), среднемноголетняя выработка электроэнергии - 20,4 млрд. кВт/ч в год. В состав сооружений входят: русловая бетонная плотина высота 124 м, здание ГЭС длина 430 м, судоподъёмник, открытые распределительные устройства напряжением 220 и 500 кв. Длина напорного фронта гидроузла 1175 м, максимальный напор 101 м, расход воды через плотину 12000 м3/сек. Плотина образует Красноярское водохранилище. В станционной части плотины размещены 24 водозаборных отверстия, а в водосбросной 7 водосливных пролётов шириной по 25 м. В здании ГЭС установлены 12 гидроагрегатов с турбинами радиально-осевого типа мощностью по 508 Мвт. Управление, регулирование и контроль работы электромеханического оборудования ГЭС осуществляются автоматически, с использованием средств телемеханики ближнего действия. Судоподъёмник продольно-наклонного типа с поворотным устройством расположен на левом берегу. Перемещение судов из одного бьефа в другой производится в самоходной судовозной камере.

Волховская ГЭС, первая районная ГЭС , построенная по плану ГОЭЛРО на р. Волхов. Сооружение станции начато в 1918, но из-за Гражданской войны и военной интервенции строительные работы развернулись только в 1921. Первоначальная мощность ГЭС 58 Мвт (58 тыс. квт). В начале Великой Отечественной войны станция была демонтирована и оборудование вывезено. В 1942 частично восстановлена и по подводному кабелю, проложенному по дну Ладожского озера, снабжала электроэнергией осаждённый Ленинград. В октябре 1944 полностью восстановлена. Мощность станции увеличена до 66 Мвт. Среднегодовая выработка электроэнергии - 375 млн. кВт/ч. В состав гидроузла входят: бетонная водосливная плотина длиной 213,3 м, здание ГЭС длиной 140,5 м, водоспуск, однокамерный шлюз и рыбоход. В машинном зале ГЭС установлены 8 гидроагрегатов мощностью по 8 Мвт и 2 малых гидроагрегата по 1 Мвт. Водонапорные сооружения создают Волховское водохранилище.

Саяно-Шушенская ГЭС, Саянская, одна из крупнейших ГЭС, строящаяся в долине р. Енисей, вблизи поселка Майна Хакасской АО Красноярского края. Установленная мощность 6400 Мвт. Среднегодовая выработка электроэнергии составит 23,8 млрд. кВт/ч. В состав гидроузла входят: арочно-гравитационная плотина максимальной высотой 242 м и длина по гребню 1066 м; здание ГЭС приплотинного типа с 10 агрегатами по 640 Мвт; расчётный напор 194 м; эксплуатационный водосброс с водобойным колодцем; предусмотрена возможность устройства судоподъёмника. Плотина образует водохранилище сезонного регулирования полным объёмом 31,3 км3 и полезным объёмом 15,3 км3. Работы подготовительного периода начаты в 1964. Электроэнергия, вырабатываемая ГЭС, будет передаваться по высоковольтным линиям напряжением 500 кв в объединённую энергосистему Сибири.

Саратовская ГЭС, одна из ГЭС Волжского каскада. Расположена у г. Балаково Саратовской области. Установленная мощность 1,36 Гвт, среднегодовая выработка электроэнергии 5,4 млрд. кВт/ч. строительство начато в 1956, введена на полную мощность в 1970. В состав гидроузла входят: русловая земляная намывная плотина длиной по гребню 1260 м и высотой 40м, двухниточный однокамерный шлюз, верховой и низовой каналы, левобережная дамба, рыбоподъёмник и здание ГЭС совмещенного типа с сопрягающими устройствами. В машинном зале длиной 1100 м установлено 24 агрегата (21 по 60 Мвт, 2 по 45 Мвт и один - 10 Мвт для обеспечения собственных нужд ГЭС). Плотина образует Саратовское водохранилище. Электроэнергия по линиям электропередачи 500 и 220 кв передаётся в энергосистему средней Волги, а через неё - в Единую энергетическую систему.

Усть-Хантайская ГЭС, одна из самых северных ГЭС мира. Расположена на р. Хантайка (правый приток Енисея). Максимальный напор 56,5 м. В состав гидроузла входят русловая каменно-набросная плотина длина по гребню 420 м, водоприёмник длина 140 м, береговой водосброс, рассчитанный на пропуск 3300 м3 воды в секунду, и береговые дамбы длина 4,5 км. Здание ГЭС подземного типа длина 139 м, с расстояниями между осями агрегата 17 м. Гидроузел образует Усть-Хантайское водохранилище. Строительство ГЭС начато в 1963, закончено в 1972. ГЭС снабжает электроэнергией Норильский горно-металлургический комбинат и районы Крайнего Севера.

Братская ГЭС, одна из крупнейших в мире. Сооружена на р. Ангаре в Падунском сужении вблизи г. Братска Иркутской области РСФСР. Строительство начато в 1955, в 1961 пущены первые 4 гидроагрегата. Проектная мощность ГЭС 4500 Мвт. Средняя годовая выработка электроэнергии 22,7 млрд. кВт/ч. К 1967 мощность станции достигла 4100 Мвт. В здании ГЭС установлено 16 гидроагрегатов с мощностью по 225 Мвт и 2 гидроагрегата по 250 Мвт. Турбины вертикальные радиально-осевые на напор 100 м и частоту вращения 125 об /м. В состав гидроузла входят: русловая бетонная плотина гравитационного типа длиной 924 м и максимальной строительной высотой 124,5 м, состоящая из станционной части (длиной 515 м, в которой расположены 20 водоприёмных отверстий и напорные трубопроводы), водосливной (длиной 242 м с 10 водосбросными отверстиями) и глухих частей общей длиной. 167 м; здание ГЭС длиной 516 м, расположенное у низовой грани станционной части плотины и примыкающее к левому берегу; береговые бетонные плотины общей длиной 506 м; правобережная земляная плотина длиной 2987 м и левобережная длиной 723 м; открытые распределительные устройства на напряжение 220 и 500 кв., расположенные на левом берегу р. Ангары. По гребню плотины проходит магистральная железная дорога Тайшет - Лена, а ниже - шоссейная дорога. Напорные сооружения общей длиной 5140 м образуют Братское водохранилище. Судоходные сооружения - объекты 2-й очереди.

Воткинская ГЭС, гидроэлектростанция Камского каскада у г. Чайковского Пермской области, в 30 км от г. Воткинска. Установленная мощность 1000 Мвт (1 млн. квт). Среднегодовая выработка электроэнергии 2320 млн. квтЇч. Сооружение гидроузла начато в 1955, в 1961 пущен 1-й агрегат, в 1963 станция введена на полную мощность. В состав гидроузла входят: 8-пролётная водосливная плотина длиной 191 м и высотой 44,5 м; земляные намывные плотины общей длиной 4,79 км и наибольшей высотой 35 м; здание ГЭС длиной 308 м и 2-ниточный однокамерный шлюз. Напорные сооружения общей длиной 5,4 км образуют Воткинское водохранилище. В машинном зале ГЭС установлены 10 гидроагрегатов по 100 Мвт. Электроэнергия, вырабатываемая ГЭС, передаётся по высоковольтным линиям электропередачи напряжением 500, 220 и 110 кв. В. ГЭС - одна из опорных электростанций объединённой энергосистемы Урала.

Волжская ГЭС, одна из крупнейших ГЭС мира, в нижнем течении р. Волги, севернее г. Волгограда. Установленная мощность 2,54 Гвт (2,54 млн. квт), среднегодовая выработка электроэнергии 11,1 млрд. квтЇч. Строительство начато в 1951, в 1958 пущены первые 3 гидроагрегата, в 1962 - последний (22-й агрегат). В состав гидроузла входят: бетонная водосливная плотина распластанного профиля с максимальным напором 27 м, длиной 725 м, имеющая 27 водосливных пролётов; земляная намывная плотина длиной 3375 м; здание ГЭС совмещенного типа длиной 664 м с сороудерживающим сооружением; двухниточный двухступенчатый шлюз с аванпортом в верхнем бьефе и низовым подходным каналом длиной 5,6 км; Волго-Ахтубинский канал; рыбопропускное сооружение. По сооружениям гидроузла устроены железнодорожный и шоссейный переходы через р. Волгу. Напорные сооружения образуют Волгоградское водохранилище. В здании ГЭС установлены 22 вертикальных гидроагрегата мощностью по 115 Мвт (115 тыс. квт). Малый гидроагрегат мощностью 11 Мвт установлен на рыбоподъёмнике.

ПЛАН ГОЭЛРО

Становление электроэнергетики России связано с планом ГОЭЛРО (1920 г.). Рассчитанный на 10—15 лет план предусматривал строительство 10 гидроэлектростанций и 20 паровых электростанций суммарной мощностью 1,5 млн кВт. Фактически план был реализован за 10 лет — к 1931 году, а к концу 1935 г. вместо 30 электростанций были построены 40 районных электростанций, в том числе Свирская и Волховская гидроэлектростанции, Шатурская на торфе и Каширская на подмосковных углях государственные районные электростанции (ГРЭС).

Основу плана составили следующие направления:

• широкое использование на электростанциях местных топливных ресурсов;

• создание высоковольтных электрических сетей, объединяющих мощные станции;

• экономическое использование топлива, достигаемое параллельной работой тепловых электростанций (ТЭС) и ГЭС;

• сооружение ГЭС в первую очередь в районах, бедных органическим топливом.

План ГОЭЛРО создал базу индустриализации России. В 1920-е годы наша страна занимала одно из последних мест в мире по выработке энергии, а уже в конце 1940-х годов она заняла первое место в Европе и второе в мире.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ

Одно из важнейших воздействий гидроэнергетики связано с отчуждением значительных площадей плодородных (пойменных) земель под водохранилища. В России, где за счет использования гидроресурсов производится не более 20% электрической энергии, при строительстве ГЭС затоплено не менее 6 млн. га земель. На их месте уничтожены естественные экосистемы.

Со строительством водохранилищ связано резкое нарушение гидрологического режима рек, свойственных им экосистем и видового состава гидробионтов. Так, Волга практически на всем протяжении (от истоков до Волгограда) превращена в непрерывную систему водохранилищ.

Ухудшение качества воды в водохранилищах происходит по различным причинам. В них резко увеличивается количество органических веществ как за счет ушедших под воду экосистем (древесина, другие растительные остатки, гумус почв и т. п.), так и вследствие их накопления в результате замедленного водообмена. Это своего рода отстойники и аккумуляторы веществ, поступающих с водосборов.

В конечном счете, перекрытые водохранилищами речные системы из транзитных превращаются в транзитно-аккумулятивные. Кроме биогенных веществ, здесь аккумулируются тяжелые металлы, радиоактивные элементы и многие ядохимикаты с длительным периодом жизни. Продукты аккумуляции делают проблематичным возможность использования территорий, занимаемых водохранилищами, после их ликвидации. Имеются данные, что в результате заиления равнинные водохранилища теряют свою ценность как энергетические объекты через 50-100 лет после их строительства. Считается, что в перспективе мировое производство энергии на ГЭС не будет превышать 5% от общей.

ПЕРСПЕКТИВЫ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ

Сейчас Россия занимает второе место в мире по гидроэнергетическим ресурсам. Но потенциал еще больше. Новое строительство в основном планируется в Сибири и на Дальнем Востоке. Гидропотенциал этих регионов в настоящее время используется на 20 и 4% соответственно. Программой перспективного развития гидроэнергетики предусмотрено строительство следующих ГЭС: Катунская, Чемальсткая, Мокская, Тельмамская, Шилкинская, Нижнеангарская, Выдумская, Стрелковская, а также Ивановской ГЭС.

К 2020 г. планируется ввести в эксплуатацию восемь строящихся сейчас гидростанций: каскад Нижне-Черекских ГЭС, Зарамагские ГЭС, Ирганайскую ГЭС, Богучанскую ГЭС, Бурейскую ГЭС, Усть-Среднеканскую ГЭС и Вилюйскую ГЭС. Их сооружение началось еще до 1990 г.

Однако, нынешнее техническое состояние уже эксплуатирующихся гидроэлектростанций оставляет желать лучшего, поэтому акцент также делается на модернизацию существующих ГЭС.

Весьма перспективным является строительство гидроаккумулирующих электростанций, которые позволяют решать проблему пиковых нагрузок. Построена Загорская ГАЭС (1,2 млн КВт), строится Центральная ГАЭС (2,6 млн КВт).

Энергетика России в последние годы ясно показала, что при недофинансировании, при недоинвестировании энергетических активов энергетика может стать препятствием для экономического роста в регионах. Когда есть запрос на развитие промышленности, есть запрос на подключение потребителя, а энергетика не может обеспечить этот запрос.[2]

ОСОБЕННОСТИ ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ

Гидроэнергетические ресурсы обладают массой достоинств, благодаря которым именно в них и нуждается множество предприятий. Они выступают в роли достаточно дешевого источника энергии, который обладает способностью возобновляться. Такие ресурсы используются на гидроэлектростанциях, с их помощью происходит выработка электроэнергии. Для ее получения принято использовать разные способы и методы, но именно гидроэнергетика позволяет получить весомую часть электроэнергии, производимой во всем мире. Многих привлекают эти ресурсы благодаря их низкой себестоимости, они оказывают меньшее влияние на загрязнение и состояние окружающей среды.

Гидроэлектростанции нуждаются в постоянной модернизации и в совершенствовании, им необходимы инвестиции. Появляется необходимость в использовании новых агрегатов, замене турбин, в том, чтобы появились собственные очистные сооружения.

Гидроэнергетику принято относить к одной из самых развитых областей хозяйственной деятельности, которая позволяет трансформировать водные потоки в самую настоящую электрическую энергию. Исландия является той страной, в которой данная отрасль развита больше всего. Она одерживает пальму первенства по показателям выработки гидроэнергии. В ряде других стран гидроэнергетика также занимает солидное место. Например, в Швеции и в Канаде.

Эта отрасль обладает рядом своих достоинств и недостатков. Она позволяет получать очень дешевую электроэнергию, при этом производственная деятельность не сопровождается выбросами, которые очень вредны для окружающей среды. Подразумевается использование возобновляемой электроэнергии. От момента подключения станции до того момента, как она может начать работать на полную мощность, проходит совсем не много времени. Но когда происходят технологические процессы с использованием воды, следует обязательно подумать про системы водоподготовки. Они помогают очистить воду от разных примесей.