Angara este un râu unic. Aici se află cel mai mare complex de hidrocentrale din Rusia: la sfârșitul anului 2012, a fost lansată CHE Boguchanskaya, iar stațiile Irkutsk, Bratsk și Ust-Ilimsk sunt situate în amonte. Mai mult, conducerea URSS plănuia să construiască șapte stații pe Angara. De ce atât de multe și va continua dezvoltarea Angara de către inginerii energetici?

PE INSTRUCȚIUNILE VSNKH

Prima încercare de a dezvolta o schemă de utilizare a energiei apei Angara a fost făcută în 1920. Cunoscutul inginer, doctor în științe tehnice, August Velner, a înaintat Comisiei de Stat pentru Electrificare a Rusiei un raport privind energia apei Angara și posibilitățile de utilizare a acesteia, în care a vorbit despre cascada hidrocentralelor de pe Angara. Proiectul, îndrăzneț în design, ar face posibilă crearea unei cascade de uzine metalurgice și chimice lângă o sursă de energie ieftină.

Un studiu mai detaliat al problemei a început în 1930, când Departamentul pentru Studiul Problemei Angarsk a apărut sub Consiliul Suprem al Economiei Naționale. În 1955 a fost aprobată schema de utilizare a Angara. Dar Angara de Jos nu a fost luată în considerare în ea - ultima centrală hidroelectrică de pe râu a fost planificată să fie Boguchanskaya.

La sfârșitul anului 1956, la 38 km de gura de vărsare a canalului Angara, geologii au găsit zăcământul de plumb-zinc Gorevskoye (încă unul dintre cele mai mari din lume). Conducerea Comitetului de Stat de Producție pentru Energie și Electrificare al URSS a însărcinat Hydroproject să elaboreze o schemă de construcție a unei centrale hidroelectrice în partea de jos a Angarei și cursul mijlociu al Yenisei, ținând cont de specificul mineritului. . De atunci, problema protejării acestui câmp de inundații a devenit decisivă în dezvoltarea schemelor hidroenergetice de utilizare a Angarei de Jos.

Până în 1964, după compararea mai multor variante, s-a dezvăluit o prioritate - construirea hidrocentralei Sredne-Yenisei pe Yenisei deasupra confluenței Angara, pe debitul combinat a două râuri. În același timp, s-a propus să se blocheze Angara sub confluența Taseeva cu un baraj orb și să se transfere apele râului printr-un canal special săpat la rezervorul hidrocentralei Sredne-Yenisei, ocolind Gorevsky. camp.

PRĂBUȘIREA URSS - CRUCE PE PROIECT

În 1975, a fost aprobat un studiu de fezabilitate pentru CHE Sredne-Yeniseiskaya cu o capacitate de peste 7.000 MW. Stația a fost propusă a fi construită în două faze. În prima etapă, pe Yenisei, la 17 km în amonte de confluența Angara, se construiește CHE Savinskaya cu o capacitate de 3050 MW. La a doua etapă se construiește barajul orb Nizhne-Angara, un canal de legătură prin bazinul hidrografic Taseeva-Angara și a doua etapă a hidrocentralei Sredne-Yenisei cu o capacitate de peste 4000 MW, care funcționează pe apa Angara. . Această opțiune a făcut posibilă crearea unui complex hidroenergetic cu o capacitate totală de până la 7440 MW și o generare de până la 34,3 miliarde kWh. electricitate, pentru a proteja zăcământul Gorevsky de inundații și inundații, pentru a rezolva problemele de navigație în Yenisei și Angara de Jos prin inundarea rapidurilor Kazachinsky și crearea canalului navigabil Yenisei-Angara.

Cu toate acestea, ulterior conceptul s-a schimbat de mai multe ori. În 1990, Hydroproject a pregătit o altă schemă pentru utilizarea Angara inferioară ca parte a unei cascade de trei CHE: Strelkovskaya (1600 MW), Vydumskaya (1320 MW), Nizhneangarskaya (660 MW). Dar după prăbușirea țării, evoluțiile ulterioare au fost suspendate.

INVESTIȚIE PRIVATĂ

Interesul pentru construcția unei centrale hidroelectrice la Nizhnyaya Angara a reapărut la sfârșitul anilor 2000. În 2008, a fost aprobată Schema generală de dezvoltare a instalațiilor de energie electrică până în 2020, care a inclus două stații din schema din 1990: Nizhneboguchanskaya (fostul Nizhneangarskaya) și Motyginskaya (fostul Vydumskaya). Pentru CHE Motyginskaya, Institutul Lenhydroproekt a elaborat un studiu de fezabilitate a investițiilor (capacitatea centralei a fost determinată la 1082 MW), iar compania RusHydro a început să evalueze impactul construcției unei noi CHE asupra mediu inconjurator. Dar criza din 2008 a dus la oprirea lucrărilor la acest proiect.

Inginerii hidroenergetici spun că valorificarea potențialului Angarei de Jos este foarte atractivă: râul este „îmblânzit” – reglementat de lacurile de acumulare deja construite, ceea ce face posibilă crearea unor hidrocentrale puternice, cu zone de inundații relativ mici. Producția totală de energie electrică poate fi comparabilă cu CHE Boguchanskaya. În prezent, Institutul Lenhydroproject efectuează cercetări cu privire la potențialul hidroenergetic al bazinului râului Angara în secțiunea de la CHE Boguchanskaya până la gura de vărsare. Rezultatul lucrării ar trebui să fie o schemă actualizată pentru utilizarea hidroenergetică a râului, cu definirea locurilor de amplasare și parametrii hidrocentralelor promițătoare.

Eurosibenergo se arată, de asemenea, interesat de construcția unei centrale hidroelectrice pe Nizhnyaya Angara. Compania a anunțat planuri de a construi CHE Nizhneangarskaya cu o capacitate de 600-1200 MW.

O centrală hidroelectrică este un complex de diferite structuri și echipamente, a căror utilizare vă permite să convertiți energia apei în energie electrică. Structurile hidraulice asigură concentrația necesară a debitului de apă, iar procesele ulterioare sunt efectuate folosind echipamente adecvate.

Centralele hidroelectrice sunt construite pe râuri prin construirea de baraje și rezervoare. De mare importanță pentru eficiența stației este alegerea locației. Sunt necesari doi factori: o aprovizionare garantata cu apa pe tot parcursul anului si cea mai mare panta posibila a raului. Hidrocentralele sunt împărțite în baraj (nivelul necesar al râului este asigurat de construcția barajului) și derivație (apa este deviată din canalul râului către un loc cu o diferență mare de nivel).

Locația stației poate fi, de asemenea, diferită. De exemplu, clădirea stației poate face parte din structuri de apă (așa-numitele stații de curgere) sau poate fi situată în spatele unui baraj (stații de baraj).

CHE Krasnoyarsk

• HPP (Barajul Hoover din Nevada)

Tehnologie

Lucrarea hidrocentralelor se bazează pe utilizarea energiei cinetice a apei în cădere. Pentru a converti această energie, se folosesc o turbină și un generator. În primul rând, aceste dispozitive generează energie mecanică și apoi electricitate. Turbinele și generatoarele pot fi instalate direct în baraj sau în apropierea acestuia. In unele cazuri se foloseste o conducta prin care apa sub presiune este adusa sub nivelul barajului sau la priza de apa a hidrocentralei.

Presiunea necesară a apei se formează prin construirea unui baraj, iar ca urmare a concentrării râului într-un anumit loc, sau prin derivare - debitul natural al apei. În unele cazuri, atât un baraj, cât și o derivație sunt utilizate împreună pentru a obține presiunea necesară a apei.

Toate echipamentele electrice sunt amplasate direct în clădirea hidrocentralei. În funcție de scop, are propria sa diviziune specifică. În sala mașinilor există unități hidraulice care transformă direct energia curentului de apă în energie electrică. Există, de asemenea, tot felul de echipamente suplimentare, dispozitive de control și monitorizare pentru funcționarea centralei hidroelectrice, o stație de transformare, aparate de comutație și multe altele.

Centralele hidroelectrice sunt împărțite în funcție de puterea generată:

• puternic - produc de la 25 MW și mai sus;
• mediu - până la 25 MW;
• centrale hidroelectrice mici - până la 5 MW.

Cum asigură un astfel de dispozitiv conversia energiei apei în energie electrică? În cameră are loc o explozie a unei anumite cantități de substanță. Valul de explozie de lichid trece prin butoi și intră în cilindru. Ca urmare, paletele turbinei se rotesc, ceea ce, la rândul său, este motivul funcționării hidrogeneratorului.

Potrivit dezvoltatorilor proiectului, cea mai importantă condiție pentru asigurarea eficacității invenției este calculul corect al greutății undei de explozie necesară pentru a produce un val, și nu o stropire. În plus, periodicitatea exploziilor trebuie calculată cu precizie, ceea ce va face posibilă evitarea întreruperilor în funcționarea dispozitivului și nu reducerea vitezei de rotație a lamelor. Alte variante ale unor astfel de instalații sunt în curs de dezvoltare.

Centrale cu hidrostocare

Semnul la PSP de la Kiev

În perioada de încărcări reduse, unitățile hidroelectrice ale stației sunt ocupate cu pomparea apei din rezervorul din aval în cel din amonte. În timpul sarcinii crescute, apa stocată este utilizată pentru a genera energie de vârf. Unitățile hidraulice reversibile asigură funcționarea modurilor de turbină și pompare și sunt o combinație între o mașină electrică sincronă și o pompă-turbină hidraulică.

Energia care este cheltuită pentru pompare este generată de TPP în timpul unei sarcini reduse, când costul acestuia nu este prea mare. Adică, electricitatea ieftină pe timp de noapte este transformată în scumpă. Eficiență economică, după cum se vede, este destul de mare. Avantajul incontestabil al acestui tip de hidrocentrala este prezenta unei presiuni ridicate. Acest lucru permite instalarea de baterii mai eficiente. Există și stații de tip mixt. Unele dintre unitățile hidraulice instalate acolo sunt capabile să funcționeze în două moduri: turbină și pompare. Cealaltă parte funcționează doar în modul turbină. Utilizarea unor astfel de stații face posibilă acumularea cantitate mare apă și, prin urmare, produc mai multă energie electrică în perioadele de sarcină crescută.

Centrale mareomotrice

centrală maremotrică

Pentru a crea o stație de maree economică, sunt necesare anumite condiții naturale. În special, ar trebui să existe o diferență mare de niveluri în timpul valului scăzut și al valului (cel puțin șase metri), caracteristici ale liniei de coastă care să permită crearea unui baraj și a unui bazin de apă de dimensiuni adecvate.

Nu este atât de ușor să găsești astfel de locuri pe planeta noastră. Acestea sunt coasta statului american Maine, provincia canadiană New Brunswick, Golful Persic, anumite regiuni din Argentina, sudul Angliei, nordul Franței și regiunile de nord ale părții europene a Rusiei. Cu toate acestea, nici măcar stațiile construite în aceste regiuni nu ar putea concura în mod adecvat cu TPP-urile deja în funcțiune în ceea ce privește costul energiei produse.

Proiectele de energie mareelor ​​includ de obicei două bazine. Acestea sunt rezervoare în amonte și în aval. Fiecare dintre ele trebuie completat cu canale și porți. La maree mare, bazinul de sus se umple cu apă, iar apoi dă toată apa celui de jos, care se golește la reflux.

Istoria hidroenergiei

Omul a trăit întotdeauna în apropierea corpurilor de apă și nu a putut să nu acorde atenție potențialului uriaș al apei ca sursă de energie. Prin urmare, istoria hidroenergiei datează din cele mai vechi timpuri. Chiar și atunci, oamenii au învățat să folosească apa pentru a măcina cerealele sau a sufla aer atunci când topesc metalul.

Treptat, mecanismele s-au îmbunătățit, iar roțile de apă au devenit din ce în ce mai eficiente. La sfârşitul secolului al XIX-lea a venit scena modernăîn dezvoltarea hidroenergiei. Dar utilizarea pe scară largă a resurselor de apă a început abia în secolul al XX-lea, sau mai bine zis, în anii treizeci, când apa a început să fie folosită de om pentru a genera electricitate. În această perioadă a început în lume construcția de hidrocentrale mari.

Hidroenergia a parcurs un drum destul de lung și interesant de dezvoltare și continuă să se dezvolte, dotând o persoană cu noi oportunități. ÎN aceasta sectiune vom parcurge pas cu pas calea făcută de hidroenergie timp de mai multe secole, luăm în considerare etapele și trăsăturile dezvoltării acesteia, de la roțile de apă folosite în epoca antichității și Evul Mediu, până la centralele hidroelectrice moderne apărute deja în secolul al XX-lea. secol.

Hidroenergie antică și medievală

Moara de apa

Este greu de spus când omul a început să folosească resursele de apă pentru energie. Cele mai vechi referiri la astfel de procese datează din secolul al IV-lea î.Hr. În același timp, oamenii de știință tind să creadă că utilizarea apei a avut loc în paralel în multe regiuni ale planetei. Apropo, arheologii au găsit dovezi că resursele de apă au fost exploatate și pe teritoriul fostei Uniuni Sovietice: pe teritoriul Armeniei moderne și în bazinul râului Amu Darya.

Grecii antici foloseau roata cu apă pentru a ușura unele tipuri de ridicare grele. muncă manuală. De exemplu, acest dispozitiv efectuează măcinarea cerealelor. Treptat, tehnologiile s-au îmbunătățit, numărul de roți de apă din țările europene a crescut constant. Deci, în secolul al XI-lea, în Anglia și Franța, o moară reprezenta două sute cincizeci de oameni. Potrivit istoricilor, în jurul secolului al XIII-lea, morile de apă au apărut în Rusia medievală, sau mai bine zis, în regiunile sale de sud-vest și nord-est.

De-a lungul timpului, domeniul de aplicare a dispozitivelor a crescut și el. Morile de apă asigurau funcționarea fabricilor mai pline și pompele de pompare, participau la tăierea lemnului, ajutau o persoană să producă bere și erau folosite în mori de ulei. Până în secolul al XVIII-lea s-au folosit doar roțile inferioare de luptă. Mai târziu, au apărut roți de apă cu străpungere medie și inferioară.

Hidroenergie în secolul al XIX-lea

turbină cu apă

Realizările secolelor precedente nu au mai putut satisface nevoile omului în secolul al XIX-lea. Impulsul dezvoltării ulterioare a hidroenergiei a fost dat de inventarea turbinelor cu apă. Deși s-au mai făcut încercări de a crea un mecanism mai avansat în comparație cu roata de apă. Deci, în secolul al XVI-lea, în Urali, a fost folosită o roată spiralată de mare viteză cu ax vertical. În astfel de mecanisme, apa a căzut pe lamele curbate ale roții dintr-un jgheab special.

Ulterior, turbinele de apă cu jet liber au fost aranjate într-un mod similar. Dar o turbină de apă cu drepturi depline a fost creată abia la începutul secolului al XIX-lea. Crearea sa este meritul mai multor inventatori talentați. Unul dintre ei a fost cercetătorul rus I. Safonov, care a instalat în 1837 o turbină cu apă proiectată de el pe râul Neiva. Doi ani mai târziu, Safonov și-a îmbunătățit propria invenție instalând o turbină ușor modificată la una dintre fabricile locale. În paralel cu Safonov, omul de știință francez Fourneuron a lucrat la crearea turbinelor cu apă. Dispozitivul inventat de el a fost prezentat în 1834. Invențiile realizate de ambii oameni de știință au câștigat rapid popularitate, iar în următorii cincizeci de ani au apărut o mare varietate de turbine.

Deja la sfârşitul secolului al XIX-lea are loc un eveniment care va deschide de fapt etapa modernă din istoria hidroenergiei mondiale. În 1891, inginerul rus M.O. Dolivo-Dobrovolsky, care locuiește în Germania și a părăsit Rusia din cauza neîncrederii sale politice, a sosit în orașul Frankfurt pe Main pentru a participa la o expoziție de electricitate. Acolo a trebuit să-și demonstreze invenția - un motor cu curent alternativ. Atunci o astfel de atracție a fost în general o noutate, dar autorul a decis să o completeze cu o altă structură.

Era o centrală hidroelectrică. În micul oraș Lauffen, Dolivo-Dobrovolsky a instalat un generator de curent trifazat, care a fost rotit de o mică turbină de apă. Energia electrică generată a fost furnizată zonei expoziționale printr-o linie de transport. Lungimea sa era de 175 de kilometri. Astăzi, nimeni nu este surprins de linii cu o lungime de câteva mii de kilometri, dar în acele zile toate acestea erau o senzație de netăgăduit. Era hidroelectrică a început.

Energia hidroelectrică în secolul XX

HPP Hoover SUA

În ciuda descoperirii Dolivo-Dobrovolsky, dezvoltarea ulterioară a hidroenergiei a fost încetinită de unii factori obiectivi. Construirea unor hidrocentrale mari care ar fi cu adevărat eficiente s-a dovedit a fi o întreprindere mai complexă decât centrala experimentală prezentată la expoziție. La urma urmei, pentru a face turbinele mari să se rotească, este nevoie de o aprovizionare semnificativă cu apă.

La începutul secolului al XX-lea, o astfel de construcție părea destul de dificilă. În primele două decenii ale noului secol au fost construite doar câteva hidrocentrale. Dar acesta a fost doar începutul. Deja în anii treizeci au fost construite stații mari, de exemplu, centrala hidroelectrică Hoover din SUA cu o capacitate de 1,3 Gigawați.

Un alt punct culminant din istoria hidroenergiei americane a fost deschiderea centralei hidroelectrice Adams, situată pe Cascada Niagara. Puterea sa a ajuns la 37 MW. Lansarea unor astfel de hidrocentrale puternice a dus la o creștere a cantității de energie consumată în țările industrializate, ceea ce, la rândul său, a dat impuls programelor de dezvoltare a potențialului hidroenergetic.

CHE Ust-Kamenogorsk

Până la începutul secolului al XX-lea, dezvoltarea hidroenergiei ruse a fost foarte lentă. Deci, în 1913, pe teritoriul Imperiului Rus au funcționat aproximativ cincizeci de mii de centrale hidraulice. Capacitatea lor totală era de aproximativ un milion de cai putere. În același timp, aproximativ șaptesprezece mii de instalații au fost dotate cu hidroturbine.

Producția totală anuală de energie electrică la toate hidrocentralele nu a depășit treizeci și cinci de milioane de kilowați pe oră cu o capacitate instalată de aproximativ 16 MW. În același timp, în multe țări europene, capacitatea totală a fost de aproximativ 12.000 MW. Situația s-a schimbat după Revoluția din octombrie. Noul guvern era bine conștient de importanța dezvoltării industriei.

Deja la 13 iunie 1918, sa decis începerea construcției hidrocentralei Volhov, care a devenit primul proiect al industriei hidroenergetice sovietice, iar capacitatea sa a fost de 58 MW. Deja în primii ani ai puterii sovietice a fost elaborat un plan de electrificare a țării (GOELRO), care a fost aprobat la 22 decembrie 1920. Unul dintre capitolele planului se numea „Electrificarea și energia apei”. Acesta a menționat că utilizarea hidrocentralelor ar putea fi benefică în cazul utilizării integrate.

Planul prevedea construirea unei centrale hidroelectrice cu o capacitate totală de 21.254.000 cai putere. În același timp, în partea europeană a Rusiei, capacitatea totală a stațiilor va fi de 7394, în Turkestan - 3020, în Siberia - 10840 mii cai putere. Era planificată construirea a zece hidrocentrale cu o capacitate totală de 640 MW.

Prima hidrocentrală sovietică a fost Hidrocentrala Lenin Nipru din Zaporojie. În 1921, Lenin a semnat decizia de a începe construcția, iar construcția în sine a început în 1927. Prima unitate a fost lansată în 1932, iar capacitatea de proiectare a fost posibilă în 1939. S-a ridicat la 560 MW. În timpul construcției barajului, celebrele repezi ale Niprului au fost inundate, ceea ce a făcut râul complet navigabil.

De câteva decenii Uniunea Sovietică a devenit unul dintre liderii industriei hidroenergetice mondiale. De exemplu, la începutul anilor șaptezeci, industria hidroenergetică sovietică era a doua după cea americană în ceea ce privește capacitatea instalată. Construcția hidrocentralelor a fost realizată pe Volga, Kama, Don, Nipru, Svir și alte râuri mari.

Acest lucru a făcut posibilă transformarea lor în căi navigabile ale părții europene a țării, creșterea semnificativă a nivelului apei în râuri și, ca urmare, obținerea unui sistem de transport maritim integral care a conectat Mările Caspice, Negre, Azov, Baltice și Albe. Până la sfârșitul anilor șaptezeci ai secolului XX au fost construite cele mai mari centrale hidroelectrice din lume. Acestea sunt Sayano-Shushenskaya și Krasnoyarskaya, situate pe râul Yenisei, Bratskaya și Ust-Ilimskaya (râul Angara), Nurekskaya (râul Vakhsh), Volzhskaya.

Hidroenergia mondială în secolul XXI

La începutul secolului XXI, energia hidroenergetică furnizează până la șaizeci și trei la sută din energia regenerabilă a lumii. Aceasta reprezintă nouăsprezece la sută din energia electrică a lumii. Capacitatea hidroenergetică instalată este de 715 GW.

Țări precum Norvegia, Islanda și Canada sunt lideri în generarea de hidroenergie per cetățean. China este cea mai activă în construcția de hidrocentrale. Pentru acest stat, hidroenergia este cea mai promițătoare sursă de energie și, evident, va deveni în curând principala. În plus, China este liderul mondial în ceea ce privește numărul de centrale hidroelectrice mici.

Cele mai mari hidrocentrale sunt situate în China (Sanxia pe râul Yangtze, Brazilia (Itaipu pe râul Parana și Tukurui pe râul Tocantin), Venezuela (Guri pe râul Caroni).Industria hidroenergetică se dezvoltă și în Rusia. Federația Rusă sunt o sută două hidrocentrale.

Capacitatea totală a tuturor unităților hidroelectrice rusești care operează este de patruzeci și cinci de milioane de kilowați (aceasta este a cincea ca mărime din lume). În același timp, ponderea hidrocentralelor în cantitatea totală de energie rusă primită este de douăzeci și unu la sută. Și asta nu este atât de mult, mai ales având în vedere că Rusia este pe locul doi în ceea ce privește potenţial economic resurse hidro (aproximativ 852 miliarde kilowați pe oră). Dar aceste resurse au fost dezvoltate doar cu douăzeci la sută.

Perspective pentru hidroenergie

Fără îndoială, furnizarea de energie este una dintre cele mai multe probleme reale umanitatea. Rezervele mondiale de petrol și gaze sunt în scădere rapidă, iar ziua în care vor fi complet epuizate nu este departe. Toată lumea înțelege acest lucru și, prin urmare, în fiecare an un număr tot mai mare de specialiști studiază posibilitățile de înlocuire echivalentă a acestora. Astăzi există mai multe domenii ale energiei alternative: utilizarea energie solarași energie eoliană, bioenergie, energie geotermală.

Fiecare dintre aceste zone are anumite avantaje și dezavantaje. Și astfel este necesar să decideți: ce sursă alternativă de energie este cea mai potrivită pentru a satisface nevoile omenirii și, în același timp, provoacă daune minime naturii.

Potenţialul hidroenergetic global

Potențialul de hidroenergie poate fi determinat prin însumarea tuturor debitelor fluviale care există pe planetă. Calculele au arătat că potențialul mondial este egal cu cincizeci de miliarde de kilowați pe an. Dar chiar și această cifră foarte impresionantă este doar un sfert din cantitatea de precipitații care cad anual în întreaga lume.

Luând în considerare condițiile fiecărei regiuni specifice și starea râurilor lumii, potențialul real al resurselor de apă este de la două până la trei miliarde de kilowați. Aceste cifre corespund unei producții anuale de energie de 10.000-20.000 de miliarde de kilowați pe oră (sunt date date ONU).

Pentru a înțelege potențialul hidroenergiei, exprimat prin aceste cifre, este necesar să se compare datele obținute cu indicatorii centralelor termice cu petrol. Pentru a genera această cantitate de energie electrică, stațiile de petrol ar avea nevoie de aproximativ patruzeci de milioane de barili de petrol în fiecare zi.

În același timp, întrebarea nu își pierde relevanța: ce cotă din această bogăție naturală își poate permite omenirea să folosească? Pentru a răspunde la această întrebare, este necesar să ne imaginăm posibilele consecințe ale funcționării hidrocentralelor asupra mediului.

Principalele avantaje și dezavantaje

Principalele avantaje ale hidroenergiei sunt evidente. Desigur, principalul avantaj al resurselor hidro este reînnoirea lor: furnizarea de apă este practic inepuizabilă. În același timp, resursele hidro sunt semnificativ înaintea altor tipuri de surse regenerabile de energie în dezvoltare și sunt capabile să furnizeze energie orașelor mari și regiuni întregi.

În plus, este destul de ușor să utilizați această sursă de energie, fapt dovedit de istoria îndelungată a hidroenergiei. De exemplu, generatoarele hidroelectrice pot fi pornite sau oprite în funcție de cerere. Costul construirii hidrocentralelor este destul de mic.

În același timp, problema impactului hidroenergiei asupra mediului este destul de controversată. Pe de o parte, funcționarea hidrocentralelor nu duce la poluarea mediului cu substanțe nocive.

Dar, în același timp, formarea rezervoarelor necesită inundarea unor suprafețe mari, adesea fertile, iar acest lucru provoacă schimbări negative în natură. De exemplu, barajele blochează adesea calea peștilor de a depune icre, dar în același timp, datorită acestei împrejurări, numărul peștilor din rezervoare crește semnificativ și se dezvoltă pescuitul.

Aspecte de mediu ale utilizării hidroenergiei

Fără îndoială, energia hidroenergetică în viitor nu ar trebui să aibă un impact negativ asupra mediului sau să-l reducă la minimum. În același timp, este necesar să se realizeze utilizarea maximă a resurselor hidro.

Acest lucru este înțeles de mulți specialiști și, prin urmare, problema conservării mediului natural în timpul construcției de inginerie hidraulică activă este mai relevantă ca niciodată. În prezent, o prognoză precisă a posibilelor consecințe ale construcției de instalații hidrotehnice este deosebit de importantă. Ar trebui să răspundă la multe întrebări referitoare la posibilitatea de atenuare și depășire a situațiilor de mediu nedorite care pot apărea în timpul construcției. În plus, este necesar evaluare comparativă eficienta de mediu a viitoarelor instalatii hidroelectrice. Adevărat, astfel de planuri sunt încă departe de a fi implementate.

21/07/2010

În 1920 a fost adoptat planul GOELRO. La 90 de ani de la construirea primei centrale hidroelectrice sovietice, este timpul să ne dăm seama dacă astăzi este nevoie de inginerie hidraulică – în vremuri de inovare, modernizare și nanotehnologie? Este specialitatea ingineriei hidraulice promițătoare sau se va vorbi despre ea cu un zâmbet condescendent peste zece ani? Online812 a căutat răspunsuri la Universitatea Politehnică de Stat din Sankt Petersburg - de la doctorul în științe tehnice, profesor al facultății de inginerie și construcții (numită anterior hidrotehnică) a Universității Pedagogice de Stat din Sankt Petersburg Vladimir BUKHARTSEV.

- Inginerie hidraulică - este încă relevantă? Este doar o centrală hidroelectrică, sau zona ei este mult mai largă?
- Cele mai importante ramuri ale ingineriei hidraulice sunt: ​​hidroenergetica, ameliorarea ingineriei, transportul pe apa etc. Totuși - lupta împotriva manifestărilor dăunătoare ale elementului apă, adică inundațiile și inundațiile. Aceste secțiuni de inginerie hidraulică vor fi solicitate în 20 de ani și pe termen lung.

- Care este principalul avantaj al hidrocentralelor? Pentru că avem mai multă apă decât soare?
- În eficiență și fiabilitate. În întreg complexul energetic rusesc, hidrocentralele sunt cele care creează o rezervă de capacitate de reglare. Și acesta este un element cheie pentru asigurarea fiabilității sistemului. Amintiți-vă: când a avut loc accidentul la CHE Sayano-Shushenskaya, regiunea nu a rămas fără electricitate nici un minut. Pentru că centralele învecinate situate pe Yenisei au compensat imediat această defecțiune. Dintre toate tipurile de centrale electrice existente, centralele hidroelectrice sunt cele mai manevrabile, capabile să pornească instantaneu o unitate de putere suplimentară și să crească semnificativ producția de energie electrică, dacă există o astfel de nevoie, dacă există o sarcină de vârf. Mi se pare că în viitor vom avea două tipuri de centrale electrice: nucleare, care vor furniza cantitatea principală de energie, un flux constant, puternic, și centrale hidroelectrice - pentru încărcare suplimentară. Sau poate vor exista și alte tipuri de energie, despre care nu se știe nimic acum. De exemplu, hidrogenul, care acum nu este folosit cu adevărat nicăieri, deși hidrogenul poate fi obținut direct din aer.

Dar stațiile eoliene și solare?
- vânt și energie solara reprezintă aproximativ 3-5 la sută din soldul total și nu pot concura cu hidroenergia. Și apoi cer înstrăinarea pământului, așa că nu va fi posibil să inundați rapid toate regiunile cu ele. Deși ca tip suplimentar de energie - ar putea funcționa foarte bine, deservind un bloc - o casă. De exemplu, acolo unde alimentarea liniilor electrice de la centrala electrică principală este prea dificilă și costisitoare. Imaginează-ți un far la cinci sute de kilometri de cel mai apropiat localitate. Pune o placă turnantă și un generator lângă ea - și farul va străluci de la sine.

- La noi nu se folosește energia geotermală?
- Vulcanii - nu, dar gheizerele care funcționează constant sunt capabile atât să încălzească încăperile, cât și chiar să dea electricitate. Se pare că există mai multe complexe mici în Kamchatka care folosesc acest tip de energie.

Ei spun că în unele sate din sud oamenii blochează râurile, pun generatoare de casă și - vă rog, au propria hidrocentrală, totuși, pe un canal public. Este posibil?
- Aici nici nu ai nevoie de un generator de casa, astfel de jucarii se vand in magazinele din Europa sau America. Desigur, nu poți lua asta în serios... Dar dacă ai un pârâu care curge prin cabana ta de vară și vrei să obții o sursă alternativă de energie, poți încerca. Înălțimea „structurii” dintre amonte și aval ar trebui să fie de cel puțin doi metri, atunci există șansa ca turbina să funcționeze.

- În întreaga lume, care este atitudinea față de hidroenergie?
- Conform datelor din 2005, furnizează până la 19% din toată energia electrică din lume. Capacitatea instalată a instalațiilor hidraulice ajunge la 715 GW. În ceea ce privește kilowați pe cap de locuitor, liderii în generarea de hidroenergie sunt Norvegia, Islanda și Canada. Acum, cea mai activă construcție hidroelectrică este realizată de China, unde au fost construite aproximativ jumătate din toate centralele hidroelectrice mici din lume și cea mai mare centrală hidroelectrică din lume, Cele Trei Chei de pe râul Yangtze. Ca toate țările cu o economie în dezvoltare rapidă, China s-a bazat pe centrale hidroelectrice, iar acum stațiile hidraulice sunt aproape singura sursă potențială de energie acolo. Centralele hidroelectrice sunt o întreprindere foarte intensivă în capital: construcția este scumpă, dar întreținerea costă un ban. Dar nu toate țările își pot permite.

- În Africa au fost construite hidrocentrale cu ajutorul specialiștilor ruși. Deci va continua?
- Mă tem că mai devreme sau mai târziu chinezii îi vor forța să iasă. Dar în Africa ei iau cu adevărat această problemă foarte în serios. Absolventul nostru Hamidi Ahmet, care a construit o centrală hidroelectrică în Maroc, a spus că statutul său în acei ani corespundea aproximativ cu unul ministerial. De exemplu, i s-a dat un jet privat.

- Și țările europene vor dori apoi să se întoarcă din centrale nucleare la hidrocentrala - sau este deja imposibil?
- În multe țări, potențialul hidroenergetic este utilizat pe deplin, deci este imposibil să construiți noi stații. Elveția folosește 99 la sută din potențial, Franța - 89%, SUA și Japonia - 82, Canada - 66, Brazilia - 44. Și Rusia doar 20. Construcția de hidrocentrale se va dezvolta inevitabil în Orientul Îndepărtat și Siberia de Est - apropo, potențialul hidroenergetic este folosit acolo doar cu cinci procente. În plus, seceta din 2010 a reamintit că este necesar să se dezvolte construcția de recuperare a terenurilor - crearea de zone irigate pentru producția agricolă în regiunile sudice și centrale ale Rusiei. Apropo, cred că ideea de a devia curgerea râurilor siberiene pentru a salva Marea Aral nu este atât de nebunească și oricum se vor întoarce la ea, nu în asta, ci în următorul deceniu. Și acum se vorbește despre asta din când în când.

- Adică vom salva republicile din Asia Centrală cu apa noastră?
- Și Rusia va dobândi o pârghie colosală de influență în politica tuturor statelor din Asia Centrală.

Odată cu apariția oricărei centrale hidroelectrice, mediul are de suferit. Râurile sunt blocate, teritorii vaste sunt inundate, flora și fauna se schimbă, iar în viitor, clima. Poate servi acest lucru ca o limitare pentru dezvoltarea hidroenergiei?
- Înstrăinarea teritoriilor este cerută de aproape toate tipurile de activitate economică: constructii de orase, drumuri, uzine metalurgice. Fiecare pas uman pe pământ afectează mediul înconjurător. Dar o persoană nu va merge în așa fel încât să calce pe propriul picior. În faza de proiectare, toate obiectele construcției propuse sunt evaluate, toate efectele pozitive sunt cântărite, proporțional cu impactul negativ. Abia după o astfel de analiză se ia decizia. Sau nu este acceptat. Restricționarea dezvoltării hidroenergiei nu poate fi decât restrângerea nevoilor societății. Adevărat, eu însumi nu sunt entuziasmat de mica hidroenergie pe râurile mici. Acolo pescuitul poate fi grav afectat, iar între timp se va primi puțină energie. Cu toate acestea, la majoritatea stațiilor noastre au conștientizat pericolul care poate fi cauzat speciilor de pești valoroși și încearcă să nu pună obstacole în calea migrației acestora. Pentru a salva, să zicem, sturioni sau somon, pe râuri precum Don, Volga, Nipru, Ob, Tuloma, Kura, Yenisei, Daugava, special puncte de control.

- Yenisei din zona hidrocentralei Sayano-Shushenskaya s-a transformat într-o fundătură navigabilă. Este justificat din punct de vedere economic?
- Această problemă apare în timpul construcției tuturor hidrocentralelor. Și sunt rezolvate. Ei bine, în zona CHE Sayano-Shushenskaya nu există trafic special, un teren sălbatic. Alte locuri încearcă să rezolve problema. În Krasnoyarsk funcționează un lift pentru nave, care ridică și coboară navele. Undeva fac canale de ramificație. Dar este mai ușor să organizezi un punct de transbordare cu descărcarea barjei, încărcarea conținutului în camioane sau trenuri...

- În acest secol, nu vom mai avea proiecte gigantice de construcție de hidrocentrale?
- par gigantice doar pentru orășeni. Există centrale hidroelectrice în lume care sunt de câteva ori mai mari decât Sayano-Shushenskaya în ceea ce privește capacitatea și volumul rezervorului. Sunt proiecte mari de construcție în derulare chiar acum. De exemplu, complexul hidroelectric Zaramagsky și hidrocentralele Nizhne-Cherkessky, Motyginskaya, Nizhne-Bureiskaya, hidrocentrala Boguchanskaya, care este deja în curs de finalizare.

- Unde se dezvoltă hidroenergia și cum vor arăta hidrocentrale peste 30 - 50 de ani?
- Principiul va rămâne același: transformarea energie mecanică curgerea apei în energie electrică. Aspectul va ramane acelasi, echipamentele vor suferi modernizari, ceea ce va permite atingerea unei eficiente mai mari. De exemplu, vor apărea noi materiale nanotehnologice cu un coeficient de frecare redus, din care se vor realiza turbine. Deși e greu de crezut acum.

Se crede că principala problemă a hidrocentralelor rusești este că au fost construite cu mult timp în urmă și dărăpănate. Ce să faci cu ele acum - pentru a restaura sau a construi altele noi?
- Problema nu este în CHE în sine, ci în relație cu acestea. Într-adevăr, multe CHE construite conform planului GOELRO funcționează de mai bine de 75 de ani. Dar la acele CHE au fost planificate preventiv lucrări de reparații, nu există simptome de degradare. La urma urmei, Cetatea Petru și Pavel nu poate fi numită dărăpănată. Și Isaakievsky, care a fost ridicat pe grămezi de lemn. Cel mai vulnerabil element al unei centrale hidroelectrice este echipamentul acesteia - turbine, generatoare, transformatoare. Sunt modificate... Au fost actualizate recent la CHE din Svetogorskaya și Lesogorskaya.

- Și atunci de ce s-a întâmplat accidentul la Sayano-Shushenskaya? Sau este un mister?
- Nu există niciun mister și nu a fost niciodată. Există două motive. Scăzut competențe profesionale personalul de service, mai exact, oameni de care depinde luarea deciziilor. Și lăcomia oligarhilor, care au căutat să minimizeze personal de serviciu, inclusiv cea de care depindea funcționarea fiabilă a hidrocentralei.

- Aisbergul care a crescut pe barajul SSHHPP în această iarnă și-a amenințat starea - ar putea digul să spargă?
- Din punct de vedere al mecanicii, o creștere a sarcinii verticale, care era gheața pe gheață, crește stabilitatea barajului. Sarcina orizontală de la presiunea apei din partea laterală a rezervorului nu a crescut în timpul iernii. Prin urmare, nu exista niciun pericol.

REFERINŢĂ
Planul GOELRO, conceput pe 10-15 ani, prevedea construirea a 30 de centrale electrice regionale (20 TPP-uri și 10 CP-uri) cu o capacitate totală de 1,75 milioane kW. Printre altele, s-a planificat construirea centralelor termice regionale Shterovskaya, Kashirskaya, Gorkovskaya, Shaturskaya și Chelyabinskaya, precum și centrale hidroelectrice - Nizhegorodskaya, Volkhovskaya, Dneprovskaya, două stații pe râul Svir etc. Planul a fost în principiu îndeplinit excesiv de 1931. Producția de energie electrică în 1932 față de 1913 a crescut nu de 4,5 ori, așa cum era planificat, ci de aproape 7 ori: de la 2 la 13,5 miliarde kWh.

Pentru a dezvolta un proiect de electrificare, la 21 februarie 1920 a fost creată Comisia de Stat pentru Electrificarea Rusiei (GOELRO). În decembrie 1920, planul elaborat de comisie a fost aprobat de către Congresul al VIII-lea al Sovietelor al Rusiei, iar cu o lună înainte, V. Lenin a spus că „comunismul este puterea sovietică plus electrificarea întregii țări”. pregătirea unui proiect de electrificare la scară largă pentru Rusia a fost realizată chiar înainte de revoluția din 1917.

HIDROENERGIE ÎN LUME
Liderul absolut în producția de hidroenergie pe cap de locuitor este Islanda. În plus, această cifră este mare în Norvegia, Canada și Suedia. Cea mai activă hidroconstrucție de la începutul anilor 2000 este realizată de China.

PRO și contra ENERGIEI HIdroelectrice
- Costul energiei electrice la CHE din Rusia este de peste două ori mai mic decât la centralele termice.

Generatoarele hidroelectrice pot fi pornite și oprite suficient de rapid în funcție de consumul de energie.

Impact semnificativ mai mic asupra aerului decât alte tipuri de centrale electrice.

Construcția hidrocentralelor necesită mai mult capital.

Adesea, HPP-urile sunt îndepărtate de consumatori.

Rezervoarele ocupă suprafețe mari; din anii 1960, structurile de protecție au fost folosite în URSS pentru a limita zona rezervorului.

Barajele schimbă natura pescuitului prin blocarea drumului către zonele de depunere a icrelor pentru peștii migratori, dar adesea favorizând o creștere a stocurilor de pește în rezervorul însuși .

Zeya HPP - unul dintre cele mai mari din Rusiași al doilea ca mărime din Orientul Îndepărtat. Este situat în regiunea Amur, lângă orașul Zeya și joacă un rol deosebit în sistemul energetic din Orientul Îndepărtat.

CHE Zeya din regiunea Amur a deschis istoria hidroenergiei mari din Orientul Îndepărtat în urmă cu 35 de ani. A fost construită într-un climat aspru, original ca design și unic în ceea ce privește soluția tehnică.

Deversorul „Track”:

În clădirea CHE sunt instalate 6 hidrocentrale, a căror capacitate totală este de 1.330 MW, producția medie anuală 4.910 milioane de kilowați-oră. În Orientul Îndepărtat, doar hidrocentrala Bureya a depășit recent capacitatea hidrocentralei Zeya, despre care se va discuta și ea în curând.

Zeya HPP are o serie de caracteristici unice. Barajul hidroelectric are aproape 116 metri înălțime. Punctul culminant al stației sunt turbinele sale. Zeya HPP este prima din Rusia cu hidroturbine diagonale. Astfel de turbine sunt structural mai complicate, dar pot funcționa eficient cu fluctuații mari ale presiunii apei.

O altă caracteristică amuzantă este că o întreagă colonie de veverițe de pământ trăiește pe teritoriul centralei hidroelectrice Zeya:

Acestea sunt astfel de rozătoare de dimensiuni medii din familia veverițelor. Sunt cunoscuți pentru obiceiul lor de a sta în picioare în pericol și de a scoate sunete caracteristice de șuierat. (Fotografia de Bob Cuthill):

Porțile sunt dispozitive care vă permit să controlați fluxul de apă prin baraj:

Vedere de pe creasta barajului:

Din macaraua situată pe creastă se poate evalua diferența de nivel al apei creată de baraj:

Camera motoarelor:

Arborele generatorului hidro:

Și iată-necamera spiralata, la începutul începutului - locul în care apa se deplasează la turbină și o învârte. Este chiar greu de imaginat amploarea procesului care are loc aici, în timp ce generatorul funcționează.

Conducta de apă a centralei hidroelectrice Zeya:

Aici puteți vedea rotorul. Este interzis ca oamenii să fie înăuntru în timp ce generatorul funcționează, dar dacă vrei neapărat, poți să o faci pentru o perioadă.Viteza de rotație a acestui colos este de 136,4 rotații pe minut:

Dar cel mai interesant lucru sunt spațiile interne ale barajului. Datorită faptului că barajul este masiv, în interiorul lui există mult spațiu gol. La etajele inferioare este destul de umed, este o usoara ceata si miroase ca in constructia metroului:

Etaje”, dintre care sunt până la 6!

Lanțul din vechiul terasament, distrus în 2007 de o puternică inundație:

Zeya HPP cu iluminatul de sărbători aprins:

Sculptura lui Zeya, instalată aici în 1981. Săgețile simbolizează energia pe care o dă râul de munte neclintit Zeya, cucerit de om:

Transformatoare:

Vederi ale regiunii mele natale Amur din jurul barajului:

A fost o mică excursie la hidrocentrala Zeya.

CHE Bureyskaya este cea mai mare CHE din Orientul Îndepărtat și una dintre cele mai moderne centrale electrice din Rusia. Să o cunoaștem mai bine.

CHE Bureyskaya este situată în regiunea Amur, pe râul Bureya, care în limba Evenki înseamnă „râu mare”. Râul își are originea în munți la o altitudine de 1700 m la intersecția crestelor Esop și Dusse-Alin.

Barajul gravitațional din beton cu o înălțime de 140 de metri este cel mai înalt baraj de acest tip din țara noastră:

Cu o capacitate instalată de 2010 MW, CHE Bureyskaya este una dintre cele mai mari zece centrale hidroelectrice din Rusia. Deversorul centralei hidroelectrice este proiectat astfel încât fluxurile de apă să se ciocnească între ele și să le stingă reciproc energia:

Vedere de pe creasta barajului:

Conducte:

140 de metri:

Macara pe creasta barajului:

Vedere a HPP de pe malul stâng:

Construcția de fortificații de coastă:

În interior: un hol frumos și spațios:

Camera motoarelor:

Capacitatea unei astfel de unități hidroelectrice este de 335 MW. E mult. De exemplu, puterea tuturor HPP este de 455 MW:

Camera spiralata:

Telecomandă:

Unul dintre cele mai interesante și frumoase locuri de pe cel mai mare - acesta este KRUE 500. Semnifica pentru „aparatură completă cu izolație cu gaz SF6 pentru 500 kV”. Pentru profan, asta nu spune mare lucru:

Interesant este că, dacă inhalezi gaz SF6, vocea ta va deveni joasă, se va transforma într-un vuiet (o acțiune opusă celei a heliului):

Tuneluri din interiorul barajului:

S-ar părea că o centrală hidroelectrică este o structură inginerească ideală.

Pe lângă generarea de energie electrică fără a emite monoxid de carbon sau a lăsa în urmă deșeuri radioactive, există mult mai multe avantaje.

Ca urmare a construcției centralei hidroelectrice, se creează rezervoare în care peștii pot fi crescuți cu succes. Pe malurile acestor rezervoare artificiale sunt plantați copaci, formând parcuri pentru relaxare.

Uneori se pare că, după ce a creat o centrală hidroelectrică, o persoană a învățat în sfârșit să folosească mediul în scopuri proprii fără a-l distruge.

Guvernele tuturor țărilor finanțează în mod activ construcția de noi centrale hidroelectrice, demonstrându-și angajamentul față de progresul ecologic.

Dar aceste centrale electrice folosesc „resursele regenerabile ale planetei”, așa cum sunt numite în mod obișnuit. La urma urmei, ciclul apei în natură nu se oprește și râurile continuă să se umple cu apă.

Există unele aspecte pe care liderii țării nu le place să le facă publice. Și anume modul în care uriașele platine construite pentru funcționarea centralelor electrice afectează natura. Într-adevăr, pentru ca centrala hidroelectrică să înceapă să genereze energie electrică, este necesar să se acumuleze apă în rezervoare artificiale, apoi să o arunce.aceasta prin hidro-turbine.

Sunt aceste platine cu adevărat inofensive pentru natură?

Așa că, de exemplu, în Brazilia, pădurea tropicală unică Xingu a fost pe cale de dispariție după ce a început acolo construcția unui baraj de centrală electrică pe râul local.


În aprilie 2014, în Malaezia a avut loc Săptămâna Energiei, în cadrul căreia s-a discutat despre un proiect de construcție de baraje pe râul Baram, pe insula Barneo. Construcția patinei ar trebui realizată în cadrul programului „coridorul de energie regenerabilă”. Energia electrică primită de la hidrocentrala va fi folosită atât pentru nevoile proprii, cât și pentru export.

Mulți participanți au fost sceptici cu privire la o astfel de inițiativă, subliniind că construcția va duce la schimbări globale în ecosistem. Potrivit unor oameni de știință, termenul „resurse regenerabile” nu este aplicabil aici, deoarece astfel de intervenții la scară largă în natură pot duce la dispariția unor specii.animale si plante.

Potrivit criticilor, canalele unor râuri atât de mari precum Baram și Xingu nu ar trebui atinse, este mai bine să construiți centrale hidroelectrice pe râuri mai mici, atunci consecințele nu vor fi atât dedistructiv. Electricitatea generată de aceste CHE ar trebui utilizată pentru a alimenta regiunile înconjurătoare și nu ar trebui să fie exportată.