Социально-экономические и экологические аспекты выроботки электроэнергии на гидроэектростанциях (ГЭС)

Министерство  образования и науки

Молодежи  и спорта Украины

НТУ «ХПИ»

Кафедра “Организация призводства и управления  персоналом”

 

 

 

 

 

Реферат: на тему” Социально-экономические и экологические аспекты выроботки электроэнергии на гидроэектростанциях (ГЭС)”

 

 

Выполнила: ст. гр. Е-29Б

Водолазская М. А.

Проверила :

Проскурня О.М

 

                                                       

 

Харьков 2013

 

 

Содержание

 

1. Введение

2. Гидроэнергетика Украины

3. Эколого-экономиеские аспекты региональной гидроэнергетики.

4. Взгляд на будущее.

5. Экономические, экологические, социальные аспекты

6. Роль ГЭС в электроэнергетики  Украины.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

С 13 по 24 ноября в  Гааге  (Голландия)  проходил  Шестая  конференция сторон Рамочной конвенции ООН по изменению климата, в ней принимают  участие представители более 160 стран. На  этой  встрече  должны  быть  окончательно разработаны  механизмы  внедрения   международных   документов,   призванных предотвратить глобальное потепление на планете., в том  числе  было  принято решение  о  развитии  "чистых"  технологий.  Это  отличная  возможность  для развивающихся  стран  действительно  пойти  по  пути  устойчивого  развития, основанного на использовании энерго эффективных технологий  и  возобновляемых источниках  энергии.  Однако  развитие  таких  технологий  будет   вряд   ли возможно, если не будут существенно сокращены  кредиты  на  строительство  и эксплуатацию АЭС и крупных гидроэлектростанций, а также проектов,  связанных с   использованием   традиционных   источников    энергии.    Что    касаемо гидроэлектростанций, то кроме того, что они маломощны, именно  благодаря  ими у экологов,  и у спасателей  появилась поговорка "где плотины -  там смерть". Вступив в ХХI век, мир столкнулся  со  многими проблемами  и,  прежде всего, с проблемой необходимости создания устойчивого образа жизни,  который не будет угрожать будущим поколениям.

 Пресная вода является важным  элементом жизни на нашей планете.  Поэтому устойчивое  развитие  требует   рационального   использования   ограниченных мировых ресурсов пресной воды.

Проблема обеспечения водой  населения и  различных  отраслей  хозяйства Украины важная и является одной из актуальнейших для развития всей  экономики на ближайшие годы.

Роль водных ресурсов в развитии производительных сил нашего  общества в решении народнохозяйственных и социально-культурных задач с  каждым  годом возрастает. Водные ресурсы предопределяют развитие отдельных регионов,  размещение промышленных объектов и населенных пунктов,  играют  первостепенную  роль  в формировании природно-технических комплексов,  таких  как  водохозяйственные узлы, оросительные и осушительные системы, энергетические,  агропромышленные и другие комплексы.

  По  высказываниям  различных   ученых,  в  будущем  возможны  серьезные разногласия и противоречия между  странами  в  использовании  пресной  воды, которые могут перерастать в военные конфликты.

 С 1950 по 2003 год население мира  увеличилось с 2,5 млрд. до 6,1 млрд. человек и ожидается, что к 2005 году  его  количество  достигнет  8,5  млрд. человек.

 В мире отмечено увеличение  использования воды за 100 лет в  6  раз.  К 2005 году ежегодное потребление воды на душу населения упадет с 7,3 тыс.  м3 (в 1995 г.) в год до 4,8 тыс. м3 в год.

Нельзя не отметить, что имеется  тесная  связь  между  гидрологическим, гидрохимическим показателями и качеством воды.

Более 1 млрд. людей в мире не имеют  доступа  к  постоянным  источникам воды, а еще 2 млрд. человек испытывают недостаток в чистой  воде,  поскольку живут в антисанитарных условиях. Каждую минуту в мире от нехватки воды гибнут 6 детей.

Нет необходимости обосновывать тот  факт, что водный  фактор,  то  есть водные ресурсы, является определяющим и основным  для  существования  любого государства, в том числе и Украины.

Данный реферат является кратким, обзором  выработки электроэнергии на гидроэлектростанциях. В работе рассмотрены социально-экономические и экологические аспекты выработки электроэнергии. Цель работы – прежде всего ознакомиться современным положением дел.

 

 

 

 

 

 

2. Гидроэнергетика Украины

Для энергетики Украины характерна большая концентрация генерирующих мощностей и зависимость, растущая от экспорта топлива. Улучшение технико-экономических  показателей при концентрации энерго производства одновременно приводило к обострению экологических проблем регионов расположения генерирующих мощностей. Чернобыльская катастрофа и отставание в создании экологически приемлемых технологий генерирования привели к энергетическому кризису, последствия которого еще до конца не осознаны. В условиях моратория на АЭС, конечной экологической емкости окружающей среды, дефицита топлива и технологического отставания в угольной промышленности необходимы нетрадиционные решения в энергетической политике. При этом технологии, считавшиеся экономически малоэффективными, становятся конкурентоспособными. Примером является нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. К ним относятся и малые формы гидроэнергетики, имеющих определенные преимущества гарантированной мощности при значительном потенциале ресурсов малых рек и водоемов на Украине.

Особенности функционирования гидроэнергетики  Украины. Гидроэнергетика Украины  началась с сооружения наибольшей в  Европе Днепровской ГЭС - 560 МВт (1927 г. - начало строительства, 1932 г. - введена  в эксплуатацию). В состав сооружения входили здания ГЭС с девятью  агрегатами. Концентрация мощностей  в процессе развития энергетики привела  к строительству преимущественно  мощных ГЭС. С ГЭС средней мощности была сооружена лишь Теребле-Рикскую (27 МВт, 1955 г.) - чрезвычайно интересная ГЭС, где задействовано процедуру переброски стока г.Теребля в г.Реку. Здесь используется разница имеющихся природных уровней год Теребля и Рики, составляющая 200 м в том месте, где эти реки сближаются на расстоянии 3,5 км. В период с 1955 г. началось освоение гидропотенциала г. Днепр - сооружение ГЭС Днепровского каскада. Обобщенные энергетические показатели Днепровских ГЭС приведены в табл. 1 . Сегодня начался важный процесс реконструкции этих ГЭС. Как видно, все ГЭС, кроме Каховской (периодически - полупиковий объект), являются пиковыми электростанциями. В 1983 г. введена в эксплуатацию Днестровская ГЭС. Установленная мощность Днестровской ГЭС - 702 МВт, середнебагаторичних (проектное) производство электроэнергии составляет 800 млн. кВт * ч, расчетный напор - 55 м, число часов использования мощности по проекту - 1140 часов, т.е. это чисто гостропикова электростанция. Данная электростанция имеет характер горной, поэтому площадь затопления земель под водохранилищем составляет лишь 14,2 тыс. га (буферное водохранилище - 1,04 тыс. га). ГЭС, в зависимости от водности, вырабатывали в последние годы 14 - 16% электроэнергии в энергообъединении. Себестоимость электроэнергии на крупных ГЭС составила, например, в 1998 г. 0,59 коп. / кВт * час. Ясно, что именно ГЭС сдерживают рост тарифов. Причем следует иметь в виду, что в структуре себестоимости плата за водопользование составляет 31% (одна и та же вода проходит через все ГЭС Днепровского каскада и оплачивается многократно), а расходы на заработную плату в структуре себестоимости крайне малы. Уровень освоения гидр потенциала больших рек практически исчерпан.

В последние годы использование  технического гидропотенциала больших рек в Украине превышало 60%. Использованию потенциала г.Днестр требует серьезных экологических исследований и обоснования (кроме верховий). Усложняет эту работу новое межгосударственное значение речки. Известно, что для энергообъединений с относительно малым удельным долей в структуре мощностей ГЭС и преимущественным развитием низькоманеврових пылеугольного блочной теплоэнергетики и атомных электростанций необходимым является сооружение специальных пиковых энергообъектов. Понимание важности решения проблемы покрытия пиковых мощностей специальными способами (кроме широкого использования потребителей-регуляторов на основе многозонных тарифов) было присуще энергообъединения Украины. Еще в январе 1975 г. введена первая в СССР гидроаккумулирующая электростанция - Киевская ГАЭС мощностью 225 МВт. Ее характеристики: • полный объем верхнего водохранилища - 4,79 млн. м3; • полезный объем - 3,79 млн. м3; • площадь верхнего водохранилища - 60 га (нижнее - водохранилище Киевской ГЭС); • средний напор воды Нср = 70 м (65 - 74 м); • мощность ГАЭС в турбинном режиме составляет 225 МВт; • на станции установлены три вращающихся агрегата единичной мощности в насосном режиме 43 МВт (после модернизации 43,5 МВт), в турбинном - 33,4 МВт (после модернизации 37,0 МВт); • мощность трех прямых агрегатов составляет по 41,5 МВт. Украинское энергомашиностроение справилось с задачей создания первых обратных гидро машин. Приобретено опыт их проектирования и эксплуатации. При создании гидр оборудования решены сложные вопросы разработки проточной части насосов-турбин и реверсивных подпятников с нулевым эксцентриситетом. Киевская ГАЭС стала велико масштабною моделью для всесторонних исследований. Выполненные исследования свойств усталости металлов в оборотных агрегатах в зависимости от влияния интенсивных вибрационных нагрузок, прочности узлов (крышки турбины и турбинного подшипника), вибрации лопаток направляющего аппарата, системы отжима воды и выпуска воздуха при пуске в насосный режим. Проведен комплекс исследований переходных процессов при пусках и переведении в разные режимы, остановках, потере привода. Отработанный двухтактный и более режим эксплуатации. Опыт эксплуатации и накопленные исследовательские наработки в будущем будут способствовать внедрению мощных ГАЭС (сооружаются Днестровская и Ташлыкская, начато строительство, но законсервировано, Каневской ГАЭС).

 

 

 

 

3. Эколого-экономические аспекты региональной гидроэнергетики

Эколого-экономические аспекты  региональной гидроэнергетики. В условиях Украины, почти не обеспеченной собственными энергетическими ресурсами, большое  значение приобретает проблема энергетической независимости. На территории Украины  насчитывается почти 630 тысяч малых  рек и притоков к ним, потенциальная  энергия которых может заменить несколько десятков атомных реакторов  Чернобыльской АЭС. Кроме того, нетрадиционные системы МГЭС, разработанные НПК  «Прометей» не требуют большого перепада бьефов и, следовательно, не затопят  проймы рек, что очень важно в  экологическом отношении. Малые  ГЭС не требуют больших ЛЭП, а  следовательно, уменьшаются затраты  металла на опоры, токопроводы и т.п., все это экономически выгодно. В связи с тем, что в Украине осталось много плотинных затворов малых рек, запруд водяных мельниц, имеющих водосбросы, их можно использовать для водозабора МГЭС, что значительно упростит строительство МГЭС и сократит сроки внедрения их в ряды действующих. Для внедрения новой технологии МГЭС нужно только финансирование. Окупаемость МГЭС высокая (порядка 2-3 года), из чего следует, что внедрять их выгодно. Рассмотрим, на примере одного из регионов Украины - Житомирской области, возможности и эффективность внедрения малой гидроэнергетики. В зоне Полесья Житомирской области есть готовые плотины на реках Ирша, Уборть, Жерев, Случь, Словечна, Стружка. На готовых плотинах этих год предлагается построить ряд МГЭС общей мощностью 15-20 МВт. Этому может способствовать Закон Украины О специальном режиме инвестиционной деятельности на территориях приоритетного развития в Житомирской обл., Вошедший в силу с 1 января 2000 года, подписан Президентом 3-го декабря 1999 Согласно этому Закону в зону приоритетного развития вошли 9 северных районов Житомирской области и города Бердичев, Коростень, Новоград-Волынский. Но приоритетное развитие любых территорий практически невозможен без достаточного количества электроэнергии. А именно ее на Украине и в Житомирской области не хватает.

Об этом свидетельствуют частые отключения потребителей, особенно в  зимний период. В Житомирской области  в наличии имеется большое  количество плотины на малых реках. В области в 50-х годах ХХ века на этих плотинах было построено более 20 малых гидроэлектрических станций (МГЭС) общей мощностью около 5 МВт. Почти все они принадлежали Министерству сельского хозяйства бывшей УССР, а точнее колхозам. На сегодня из них работает 2 или 3. Остальные разрушены, но плотины сохранились. Правда, техническое  состояние большинства плотины  требует дополнительного обследования. Сооружение сильфонно-деревацийних МГЭС на существующих плотинах могло бы частично решить проблему энергетической безопасности территорий приоритетного развития. Сильфонно-деревацийни МГЭС даже на малых реках с расходом воды около одного кубического метра в секунду при имеющихся плотинах позволяют получить мощность около 1000 квт Причем высота плотины большого значения не имеет. Таким образом, заниматься оборудованием имеющихся плотины, сооружением на них сильфонно-деревацийних МГЭС с последующим получением дешевой электроэнергии мы считаем одной из главных задач для территорий приоритетного развития в Житомирской области. Эта задача может быть решена не за один год и без первоначальных инвестиций при его решении здесь не обойтись, поскольку у государства эти средства не предусмотрены. Но начинать необходимо, поскольку себестоимость электроэнергии, после срока окупаемости, будет 0,05 грн. Количество водохранилищ на территории приоритетного достигает почти полтора десятка. При хозяйственном подходе они могут быть тем источником дешевой экологически чистой энергии, которой так не хватает в области.

Гидроэлектростанции в своей работе не требуют больших затрат, не требуют  топлива и могут работать неограниченно  долго. Не использовать уже построенные плотины, которые стоят и будут стоять, это верх бесхозяйственности. К тому же, использование малых гидростанций позволяет уменьшить длины линий электропередач высокого напряжения, что позволяет экономии цветных металлов и самое главное уменьшить электромагнитное нагрузки на окружающую среду. Закон Украины «О специальном режиме инвестиционной деятельности ...» дает возможность использовать энергетический потенциал водных ресурсов Житомирщины. А сам потенциал достаточно высок: в области почти десять относительно крупных и множество малых рек, почти сорок водохранилищ с общей площадью водного зеркала 6756 гектаров и полезной емкостью 135,66 млн. кубических метров воды. Для примера возьмем город Бердичев. Оно расположено на реке Гнил опять, которая является основной рекой Бердичевского района. Река Гнилопять протекает с юга на север территории области и по территориям Бердичевского и Житомирского районов Житомирской области. Общая площадь водозабора реки составляет 1200 квадратных километров. Средняя многолетняя расход воды составляет 3,68 метров кубических в секунду (наблюдения проводились в селе Головинка Житомирского района на протяжении 40 лет). Река Гнилопять относится к несудоходных рек и на всем ее протяжении на ней построено около 10 плотины с водохранилищами. Из них 7 водохранилищ находится на территории Бердичевского района.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Взгляд в будущее.

В 2012 году Президентом Украины объявлен курс на внедрение энергосберегающих  технологий и активное развитие инновационных  проектов с использованием альтернативных источников энергии. Правительство  планирует реализовать новые  инвестиционные программы повышения  энергоэффективности экономики страны и сокращения использования традиционных видов топлива. В рамках реализации этих проектов выделяются значительные бюджетные средства на строительство и реконструкцию малых гидроэлектростанций (МГЭС). В настоящее время в Украине гидроэнергетика вырабатывает около 10% всего национального объема электроэнергии, что составляет 14 млрд. кВт/ч. В случае успешной реализации принятой национальной «Стратегии развития энергетики на период до 2030 года», доля гидроэнергетических мощностей и выработка электроэнергии гидроэлектростанциями удвоится. Относительно высокая доля гидроэнергетики в производстве электроэнергии в Украине объясняется работой крупных ГЭС на Днепре и Днестре. Установленная мощность этих станций, составляет от 250 до 700 МВт, а Днепровской ГЭС - свыше 1500 МВт. Программой развития энергетики предусмотрено завершение реконструкции Днепровского каскада гидроэлектростанций, ввод в эксплуатацию Днестровской и Ташлыкской ГАЭС, завершение до 2020 года строительства Каневской ГАЭС, реконструкция Каховской ГЭС и т.д. Как известно, производство электроэнергии на гидроэлектростанциях считается самым надежным, дешевым и экологически чистым. Кроме этого, ГЭС имеют возможность быстро набирать необходимую мощность в часы пиковых нагрузок, позволяют компенсировать неравномерную работу других источников энергии, к примеру, ветро- или солнечных электростанций, а также выравнивать график нагрузок АЭС. Конечно, строительство таких объектов требует вложения немалых средств, однако высокая рентабельность делает эту сферу крайне привлекательной для инвестиций, особенно - сегмент малой энергетики. По сравнению с крупными ГЭС, МГЭС имеют немаловажное преимущество - сравнительно небольшие сроки ввода в эксплуатацию и окупаемость в течение 3-4 лет. По оценкам экспертов, Украина обладает значительным гидропотенциалом. Общая протяженность крупных и малых рек составляет почти 136 тыс. км. Специалисты считают, что потенциал небольших рек мог бы быть использован для строительства малых ГЭС 5-25 МВт и микро ГЭС до 5 МВт. Такие энергетические проекты могли бы реализовываться за счет частных инвестиций и вполне способны были бы решить проблемы с обеспечением электроэнергией энергозависимых регионов. И сегодня в Украине действительно возрождаются небольшие ГЭС.