Проблемы гидроэнергетики и пути их решения

МУНИЦИАЛЬНОЕ КАЗЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №9»
ЛЕВОКУМСКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО ОКРУГА
СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ

ДОКЛАД НА ТЕМУ

«ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ В РОССИИ»

РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ:

ВИНОГОРОВ ДЕНИС

с.Урожайное 2023 г.

11 марта 2011 года в Японии было землетрясение, в следствии которого произошли разрушения на атомной электростанции Фукусима Дайти (Фукусима-1). На ней была повреждена оболочка реактора, откуда произошел выброс радиации. Из строя системы охлаждения вышли три из шести реакторов. После этого взрыва погибло много людей, но еще больше пострадало от воздействия радиации.

25 лет назад и у нас в СССР была похожая авария на Чернобыльской АЭС. Последствия таких аварий отражаются и будут отражаться еще долгое время.

Все это произвело на меня неизгладимые впечатления!!! Неужели сегодня, в нашем мире, нельзя найти способ уберечь нашу планету от таких катастроф? Что можно сделать, чтобы решить эту проблему?

Сегодня мы часто слышим об альтернативной электроэнергетике, возможно это выход в будущем. Но у нас в России есть гидроэлектростанции. Может ли произойти что-то подобное как в Японии и в России. Что дает нам эта гидроэлектростанция и какие последствия могут быть.

Эти вопросы меня заинтересовали и при исследовании данных вопросов я поставила для себя цель:

Установить значимость гидроэнергетики, ее недостатки и преимущества, будущее развитие в мире гидроэнергетики.

Задачи:

- изучить гидроэнергетику России;

- проанализировать недостатки и преимущества гидроэнергетики;

-сделать выводы о перспективе развития ГЭС в России.

Гидроэнергетика – третий по величине источник электроэнергии в мире, обеспечивающий примерно 70% возобновляемой.В настоящее время исследователи пытаются найти способы сделать гидроэнергетику более экологически чистой. Значение гидроэнергетики сложно переоценить. Наличие доступной энергии является обязательным условием обеспечения комфортной жизни человека. Цивилизация и история развития энергетики, изучение новых методов ее преобразования, изобретение новых источников неразрывно связаны. В структуре современной энергетики после тепловых электростанций, на которые приходится 62%, второе место занимают турбины, использующие силу водного потока в качестве источника энергии.

ГЭС могут накапливать избыточную энергию, генерируемую, когда светит солнце и дует ветер, и, в отличие от солнечной и ветровой, гидроэнергетика довольно стабильна. Вот почему, несмотря на экологические проблемы, в течение последних 20 лет строительство крупных плотин не уменьшается.
Строительство гидроэлектростанций имеет ряд преимуществ:

1. Безопасность для человека и окружающей среды. ГЭС при работе не выделяют опасный угарный газ, серу и окислы азоты. Также они не загрязняют пылью и другими вредными отходами почву. Работающие турбины нагреваются, их тепло передается воде, однако его количество не влияет на окружающую среду.

2. Высокий потенциал гидроэнергетики обеспечивает природный круговорот воды, поскольку они является возобновляемым источником энергии.

3. Регулируя скорость, объемы подаваемого водного потока, сокращая или увеличивая его при подаче к турбинам, легко обеспечить контроль показателя производительности работы ГЭС.

4. Сооружаемые водохранилища могут использоваться в качестве зон для отдыха.

5. Сберегаемая в водохранилищах чистая вода может использоваться для бытовых целей, полива хозяйственных угодий.

Сегодня на гидроэлектростанции возложен ряд функций, в числе которых:

#1074;ыработка электрической энергии в количестве, необходимом для работы промышленности, бытовых потребностей;

#1086;беспечение стабильности энергосистемы;

#1089;охранение энергии водных ресурсов до момента, когда она будет преобразована в электрическую.

Создание искусственных водохранилищ при строительстве гидроэлектростанций позволяет вырабатывать энергию, накапливать ее в необходимом количестве. Перспективы развития гидроэнергетики зависят от того, насколько эффективно внедряются достижения технического прогресса, насколько принятые решения успешны. Постоянный рост КПД гидроэлектростанции обеспечивают инновационные решения.

Проблемы гидроэнергетики

Несмотря на стремительное развитие гидроэнергетики, эта отрасль сталкивается с рядом проблем. Во многих развитых странах подобный вид энергетики практически исчерпал себя. Как показывают данные исследований, сегодня в странах Западной Европы потенциал гидроэнергетики исчерпан на 70 процентов. По расчетам специалистов потенциал гидроэнергетики в России составляет более 1600 млрд. киловатт-час, что в 1,5 раз превышает потребляемые объемы электроэнергии. На сегодня степень использования мощностей построенных ГЭС не превышает 10,5 процентов. Основная часть гидропотенциала страны расположена в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. В европейской части России значительная часть ресурсов расположена на Европейском Севере.
Многие реки в зимний период покрываются льдом, промерзая до самого дна. Поэтому строительство и эксплуатация ГЭС в таких регионах не имеет перспектив. Еще одной проблемой гидроэнергетики является то, что ГЭС часто возводятся в отдаленных регионах. Чтобы обеспечить доставку, потребителям электроэнергии необходимо возводить линии электропередач, что связано с высокими финансовыми затратами. Содержание проводов, поддержание их в рабочем состоянии, замена при физическом износе также требуют средств.

Одной из проблем энергетики является ее негативное влияние на окружающую среду и человека. Работа ГЭС связана с большим количеством выбросов газов в атмосферу, большие объемы потребления воды, создание водохранилищ. Негативно работа электростанций отражается на состоянии литосферы: изменяется природный ландшафт, увеличивается загрязненность токсическими веществами.
Строительство гидроэлектростанций имеет ряд недостатков:

1. Строительство искусственных водохранилищ приводит к затоплению большого количества плодородных земель, которые могли бы использоваться для развития сельского хозяйства. Целые города становятся заложниками строительства ГЭС. Их население вынуждено менять место жительства, миграция создает ряд экономических проблем.

2. Авария плотины, ее разрушение неминуемо вызовет наводнение.

3. Строительство гидроэлектростанций неэффективно на равнине.

4. Засуха может негативно отразиться на эффективности работы ГЭС, снижая количество вырабатываемой энергии.

5. Работа ГЭС существенно снижает количество кислорода в воде, что приводит к экологической катастрофе, гибели представителей животного и растительного мира не только в водохранилище, но и вокруг него.

ЭС — источники «чистой» энергии со сроком службы до 100 и более лет и характеризуются наименьшим воздействием на окружающую среду, соответственно, гидроэнергетика может быть одним из экологически приемлемых методов обеспечения энергетической безопасности страны. Также развитие малых ГЭС может стать одним из направлений децентрализации энергетики, что соответствует глобальным трендам энергоперехода.

В России сосредоточено около 9% мировых запасов гидроэнергии. По этому показателю наша страна занимает второе место в мире после Китая. При этом гидроресурсы очень неравномерно распределены по территории России: порядка 80% приходится на Сибирь и Дальний Восток, 20% — на европейские регионы страны. Экономический потенциал российских гидроэнергетических ресурсов достигает 852 ТВт/ч, и только 20% из них в настоящее время используются. Мощность ГЭС в России составляет 51,2 млн кВт, а это 20,6% общей мощности электростанций.
Перспективы гидроэнергетики в России

Сегодня российскими учеными проводятся исследования, от результатов которых зависит, будет ли дальнейшее развитие гидроэнергетики в стране перспективным и эффективным.

Перспективным направлением развития гидроэнергетики в России является внедрение программы развития малой гидроэнергетики. В ее основе лежит реализация мер, направленных на строительство ГЭС мощностью не менее 25 МВт. Данному виду производства электроэнергии экономическую привлекательность обеспечивают установленные на государственном уровне доплаты к цене на вырабатываемую малыми станциями энергию, компенсационные выплаты, покрывающие затраты, понесенные при присоединении объектов малой гидроэнергетики к общим сетям.

Системная надежность: ГЭС обеспечивают 95% резерва регулировочной мощности в энергосистеме, являясь ключевым элементом энергосистем России и сопредельных государств.

Защита от наводнений: гидротехнические сооружения ГЭС играют ключевую роль в борьбе с паводками для защиты населения и объектов экономики от наводнений (Средний Амур, Обь, бассейн р. Волги).

Обеспечение инфраструктуры: ГЭС обеспечивают функционирование и развитие инфраструктурных объектов — ж/д и автотранспорт, судоходство, промышленное и коммунальное водоснабжение, сельское хозяйство, рекреация.

Низкоуглеродная энергетика: гидроэнергетика обладает наименьшей величиной удельных выбросов СО2, создавая потенциал декарбонизации экономики РФ.

Энергоэффективность: выработка ГЭС (170 млрд кВт*ч/год, около 20% электроэнергии) позволяет экономить до 55 млн т условного топлива ежегодно.

Аккумулирование электроэнергии: использование ГАЭС позволяет аккумулировать электроэнергию в объемах, необходимых для регулирования режима работы энергосистемы, в том числе создавая условия функционирования ВИЭ с нестабильной генерацией.

Малая Гидроэнергетика России – перспективное направление, основным задачами которого являются:

#1091;странение дефицита электроэнергии в регионах, еще не охваченных системами централизованной поставки энергии потребителям;

2. использование энергии возобновляемых источников позволяет существенно сократить затраты на доставку топлива для объектов генерации;

3. безопасное производство экологически чистой энергии;

4. строительство гидроэлектростанций в рамках реализации программы МГЭС позволяет создать дополнительные места для трудоустройства.
Реализация программы МГЭС предполагает отказ при строительстве от возведения плотин, сооружения искусственных водохранилищ, оказывающих негативное влияние на природу. Использование инновационной технологии, обеспечивающей естественный перепад высот между устройством, принимающим воду и машинным залом, где установлены турбины, позволяет минимизировать негативное действие гидроэлектростанций на природу, сохранить экосистему рек.

Сегодня на территории РФ действуют 185 ГЭС, из которых: 15 мощностью более 1000 МВт, 102 — более 10 МВт, а также две ГАЭС
Также в «РусГидро» считают, что необходима корректировка подходов по назначению класса ГТС, поскольку решения о повышении классов эксплуатируемых сооружений ГЭС/ТЭС, как правило, влекут за собой необходимость реконструкции действующих сооружений, при этом:
#1086;тсутствуют проектные проработки и техническое обоснование, оценка социально-экономических и экологических последствий реконструкции;

#1088;ешения обусловлены формальным критерием (величина потенциального ущерба), а не

повышением уровня надежности;

внесение изменений в конструкцию действующих гидроузлов (устройство дополнительных

пропускных сооружений) повышает риски для населения, проживающего вблизи ГЭС;
#1086;дной из причин повышения классов ГТС ГЭС является незаконная или непродуманно
спланированная частная застройка в защитной зоне водохранилищ;
#1087;роизойдет увеличение финансовой нагрузки на потребителей электрической энергии в силу проведения дорогостоящей реконструкции;

#1089;уществуют риски возникновения дефицита мощности и отсутствия замещающих мощностей при принятии решения о консервации (ликвидации) ГЭС/ТЭС.

Сегодня развитие этой отрасли является обязательной составляющей развития базовых отраслей промышленности, их прогресса. Отмечается настоящий «бум» строительства гидроэлектростанций. Первенство по количеству новых ГЭС занимают Китай, Пакистан, Индия, Эфиопия. В Поднебесной сегодня открыта одна из крупнейших электростанций, источником энергии для которой служат потоки воды. Мощность станции «Три ущелья», строительство которой было окончено в 2003 году, составляет 22,5 ГВт. В Китае сегодня построено более 30 электростанций, мощность каждой – 1 ГВт.

В большинстве европейских стран мест для строительства очень больших плотин уже нет, но
Балканах, например, строительство продолжается.

Ситуацию, создаваемую крупными плотинами, можно отслеживать, но по меньшим плотинам, построенным на европейских реках, в настоящее время надежных оценок нет.Плотины, необходимость в которых будет признана, подлежат восстановлению.

Проект заключающийся в использовании так называемого адаптивного управления. Суть его в том, чтобы максимизировать выгоды от плотины, минимизируя при этом воздействие на окружающую среду.

Это может быть сделано, например, с помощью турбин, которые более безопасны для рыбы и эффективны, или путем уменьшения высоты плотин. Производство электроэнергии может быть даже остановлено в критические моменты, чтобы помочь рыбе пройти вверх по течению.

Помимо рыбоохранных мер, при проектировании плотин должна быть учтена местная экосистема. «Плотины могут быть построены таким образом, что, например, водно-болотные угодья могут быть восстановлены в качестве компенсации, и во многих проектах это уже сделано», —говорит Шлейсс.

Успешным примером может быть опыт плотины Путес на реке Алье в Центральной Франции, говорит профессор Гарсиа де Леаниз. Плотина стала причиной резкого сокращения местной популяции дикого лосося. Но в последние годы был достигнут компромисс между энергетической компанией EDF, экологами, учеными и местными органами власти, которые договорились о снижении высоты плотины и уменьшении размеров водохранилища.

Потребность в предоставляемых ГЭС системных услугах настолько велика, что существующие в европейской части России гидроэлектростанции уже не вполне справляются с этой функцией, а возможности строительства в этом регионе крупных ГЭС исчерпаны. В связи с этим необходимо строительство гидроаккумулирующих электростанций, закачивающих воду в верхний бассейн ночью (потребляя при этом электроэнергию) и срабатывающих ее утром и вечером (вырабатывая при этом электроэнергию). Уже ведется строительство Загорской ГАЭС-2 (840 МВт) и Зеленчукской ГЭС-ГАЭС (140 МВт), в скором времени развернется строительство Ленинградской ГАЭС (1560 МВт), рассматриваются проекты Курской, Центральной и других ГАЭС.

Развитие гидроэнергетики важный этап в современном мире, его развитие должно возрастать как в нашей стране, так и во всем мире, наряду с сокращением атомных электростанций, в связи с экологическими катастрофами, происшедших в последнее время. Люди должны выбрать лучшее, чтобы просто жить на планете!

Литература.