En av de största fördelarna med små vattenkraftanläggningar är miljösäkerhet. Under deras konstruktion och efterföljande drift finns det inga skadliga effekter på vattnets egenskaper och kvalitet. Reservoarer kan användas för fiskeaktiviteter och som vattenförsörjningskällor för befolkningen. Men utöver detta har mikro- och små vattenkraftverk många fördelar. Moderna stationer är enkla i designen och helautomatiserade, d.v.s. kräver inte mänsklig närvaro under drift. Den elektriska strömmen de genererar uppfyller GOST-kraven för frekvens och spänning, och stationerna kan arbeta i autonomt läge, d.v.s. utanför elnätet i kraftsystemet i regionen eller regionen, och som en del av detta elnät. Och stationens fulla livslängd är minst 40 år (minst 5 år före större reparationer). Tja, och viktigast av allt, småskaliga energianläggningar kräver inte organisation av stora reservoarer med motsvarande översvämning av territoriet och kolossala materiella skador.

Under byggandet och driften av SHPPs bevaras det naturliga landskapet och det finns praktiskt taget ingen belastning på ekosystemet. Fördelarna med liten vattenkraft - jämfört med kraftverk som använder fossila bränslen - inkluderar också: låg kostnad för el och driftskostnader, relativt billigt byte av utrustning, längre livslängd för vattenkraftverk (40-50 år), integrerad användning av vattenresurser (el, vattenförsörjning, efterbehandling, vattenskydd, fiske).

Många av de små vattenkraftverken ger inte alltid garanterad energiproduktion, eftersom de är säsongsbetonade kraftverk. På vintern sjunker deras energiproduktion kraftigt och isfenomen (is och slask), liksom lågvatten på sommaren och uttorkning av floder, kan helt stoppa deras arbete. Säsongsvariationen hos små vattenkraftverk kräver reservenergikällor. Därför betraktas kraften i små vattenkraftverk i många områden inte som den huvudsakliga, utan som en reservkraft.

Reservoarer av små vattenkraftverk, särskilt i bergs- och utkantsområden, har ett mycket akut problem med deras nedslamning och det tillhörande problemet med stigande vattennivåer, översvämningar och översvämningar, vilket minskar vattenkraftspotentialen i floder och genererar elektricitet. Det är till exempel känt att reservoaren i Zemonechal-vattenkraftverket vid Kurafloden var nedslammad med 60 % inom 5 år.

För fiske är små vattenkraftsdammar mindre farliga än medelstora och stora, som blockerar migrationsvägarna för anadroma och semianadroma fiskar och blockerar lekplatser. Även om skapandet av vattenverk i allmänhet inte helt eliminerar skadorna på fiskbeståndet på huvudfloderna, eftersom Ett avrinningsområde är ett enda ekologiskt system och kränkningar av dess individuella länkar påverkar oundvikligen systemet som helhet.

Ett kraftverk är ett komplex av byggnader, strukturer och utrustning utformade för att generera elektrisk energi. Det vill säga kraftverk omvandlar olika typer av energi till el. De vanligaste typerna av kraftverk är:

— Vattenkraftverk.
— termisk;
- atomär.

Ett vattenkraftverk (HPP) är ett kraftverk som omvandlar energin från rörligt vatten till elektrisk energi. Vattenkraftverk installeras på floder. Med hjälp av en damm skapas en skillnad i vattenhöjder (före och efter dammen). Det resulterande vattentrycket sätter turbinbladen i rörelse. Turbinen driver generatorer som producerar el.

Beroende på effekten delas vattenkraftverken in i: små (upp till 5 MW), medium (5-25 MW) och kraftfulla (över 25 MW). Enligt det maximala använda trycket är de indelade i: lågtryck (maximalt tryck - från 3 till 25 m), medeltryck (25-60 m) och högtryck (över 60 m). Vattenkraftverk klassificeras också enligt principen om användning av naturresurser: damm, nära dam, avledning och pumplager.

Fördelar med vattenkraftverkär: generering av billig el, användning av förnybar energi, enkel hantering, snabb tillgång till driftläge. Dessutom förorenar inte vattenkraftverk atmosfären. Nackdelar: fäste vid vattenförekomster, eventuell översvämning av åkermark, skadlig effekt på flodernas ekosystem. Vattenkraftverk kan endast byggas på låglandsfloder (på grund av den seismiska faran från berg).

Värmekraftverk (TPP) genererar elektricitet genom att omvandla termisk energi som erhålls till följd av bränsleförbränning. Bränslet för värmekraftverk är: naturgas, kol, eldningsolja, torv eller het skiffer.

Som ett resultat av bränsleförbränning i ångpannors ugnar omvandlas matarvatten till överhettad ånga. Denna ånga vid en viss temperatur och tryck tillförs genom en ångledning till en turbogenerator, där elektrisk energi genereras.

Termiska kraftverk är indelade i:

- gasturbin;

— pannturbin;

- kombinerad cykel;

— Baserat på gasanläggningar med kombinerad cykel.
- baserad på kolvmotorer.

Värmekraftverk för pannturbiner, i sin tur delas in i kondenseringsverk (CPS eller GRES) och kraftvärmeverk (CHP).

Fördelar med värmekraftverk

— Låga finansiella kostnader.

— Hög konstruktionshastighet.

— möjlighet till stabilt arbete oavsett årstid.

Nackdelar med värmekraftverk

— Arbete med icke-förnybara resurser.

— långsam återgång till driftläge;

- ta emot avfall.

Kärnkraftverk (NPP)- en station där elektricitet (eller termisk energi) genereras genom drift av en kärnreaktor. För 2015 nästan 11% av elen.

Under drift överför en kärnreaktor energi till det primära kylmediet. Denna kylvätska kommer in i ånggeneratorn, där den värmer det sekundära kretsvattnet. Ånggeneratorn omvandlar vatten till ånga, som kommer in i turbinen och driver elektriska generatorer. Ångan efter turbinen kommer in i kondensorn, där den kyls med vatten från reservoaren. Huvudsakligen används vatten som primär kylvätska. Bly, natrium och andra flytande metallkylmedel kan emellertid också användas för detta ändamål. Antalet kretsar kan variera.

Kärnkraftverk är klassificerade beroende på vilken typ av reaktor som används. Kärnkraftverk använder två typer av reaktorer: termiska och snabba neutroner. Reaktorer av den första typen är indelade i: kokande vatten, vatten-vatten, tungt vatten, gaskylt, grafit-vatten.

Beroende på vilken typ av energi som tas emot är kärnkraftverk av två typer:

Stationer konstruerade för att generera el.

Stationer konstruerade för att generera elektrisk och termisk energi (CHP).

Fördelar med kärnkraftverk:

— Oberoende från bränslekällor.

— Miljömässig renhet.

Den största nackdelen med stationer av denna typ— Allvarliga konsekvenser i nödsituationer.

Utöver de listade kraftverken finns även: diesel, sol, tidvatten, vind, geotermisk energi.

Ett vattenkraftverk är en elstation som använder energin från vattenutsläpp som en energikälla. De är oftast uppförda på befintliga reservoarer, konstruerar konstgjorda dammar och reservoarer för att lagra den erforderliga volymen vatten.

För att effektivt skaffa elektricitet vid den här typen av stationer måste två huvudkrav uppfyllas: en kontinuerlig vattenförsörjning året runt och förekomsten av skarpa flodsluttningar.

Teknik för elproduktion vattenkraftverk representerar omvandlingen av vattens mekaniska energi, på grund av närvaron av olika höjder genom användning av motorer och generatorer.

Idag finns det följande typer av vattenkraftverk, som skiljer sig från varandra i sättet de levererar vatten - dam-, avlednings- och pumpstationer.

Damvattenkraftverk är den mest populära och kraftfulla typen av station. En reservoar skapas genom att man sätter upp konstgjorda skiljeväggar för att hålla tillbaka flodens flöde. Vatten släpps ut av två skäl - när det finns behov av el och för att skapa den nivå som krävs i magasinet.

Avledningstypen är annorlunda genom att den inte använder hela flodens flöde, men med hjälp av rör och ett dräneringssystem tas den erforderliga volymen vatten som sedan skickas till turbinen.

Pumpade lagringsstationer är installationer som lagrar elektrisk energi och återför den till systemet vid behov, som används för att utjämna den dagliga heterogeniteten i det elektriska belastningsschemat.

Marina stationer används också, som arbetar med energin från tidvatten och vågor.

Fördelar med vattenkraft

Flexibilitet. Vattenkraft är erkänt som en flexibel elkälla eftersom ett vattenkraftverk enkelt och snabbt kan anpassa sig till förändrade energibehov, öka eller bromsa produktionen av el. Den befintliga turbinen startar inom bara några minuter.

Låga energikostnader. Den största fördelen med vattenkraftverket är frånvaron av bränslekostnader och fullständigt oberoende av fossila bränslen. Alla sådana stationer har lång livslängd även idag, vattenkraftverk som byggdes för cirka 100 år sedan, och dessutom kräver de inte många anställda för att underhålla dem.

Använd för industriella ändamål. Vattenkraft används både för att betjäna befolkningen och för att tillhandahålla el till vissa fabriker.

Minimala koldioxidutsläpp. Vattenkraftverken kan själva inte producera koldioxid, som oftast bara kan bildas under byggandet av stationen. Den tyske forskaren Paul Scherrer kom efter att ha utfört forskning till slutsatsen att vattenkraften ligger först när det gäller minimal koldioxidproduktion, följt av vindkraft, kärnkraft och solenergi.

Fördelar med att skapa en reservoar. Konstruerade reservoarer är ofta utmärkta alternativ för vattensporter, och vissa anses till och med sevärdheter för besökande gäster. Dessutom är vattnet från dem perfekt för bevattning eller för uppfödning av olika typer av fisk. Dessutom hjälper konstgjorda dammar till att förhindra översvämningar.

Nackdelar med vattenkraftverk

Miljöskador och förlust av mark. De enorma reservoarerna som krävs för driften av vattenkraftverk orsakar översvämningar av kolossala landområden som ligger uppströms dammen, vilket innebär förstörelse av skogar, åkrar, träsk och deras invånare.

Nedslamning. Vattenflödet för med sig olika partiklar och rester som skadar både dammen och kraftverket. Sådana avlagringar kan minska reservoarens storlek och försämra förmågan att förhindra översvämning. Och även minska elproduktionen.

Metanutsläpp. Vattenkraftverk belägna i tropiska regioner producerar stora volymer metan på grund av den enorma mängden ruttnande växtmaterial. Därför, innan man bygger ett vattenkraftverk och en damm, är det nödvändigt att rensa området från skog i området där den konstgjorda reservoaren bildas.

Omlokalisering. Många forskare inkluderar behovet av att återbosätta befolkningen som bor i området för den framtida reservoaren som en betydande nackdel med byggandet av vattenkraftverk. I början av 2000-talet publicerade World Commission on Dams sin statistik, vars data visade att på grund av byggandet av dammar var nästan 80 miljoner människor runt om i världen tvungna att lämna sina bostadsorter.

Nyligen, som ett alternativ till klassiska damvattenkraftverk med medelhögt tryck, har lågtrycksvattenkraftverk som drivs med naturligt flöde, som är ganska utbredda i Västeuropa, aktivt föreslagits. Låt oss försöka ta reda på vad dessa vattenkraftverk är och vilka deras fördelar och nackdelar är.

Ett exempel på ett lågtrycksvattenkraftverk i floden är Iffezheims vattenkraftverk vid Rhen, som togs i drift 1978. Foto härifrån

Konceptet med ett vattenkraftskomplex med lågt tryck innebär skapandet av ett vattenkraftverk på en platt flod med en fallhöjd på flera meter, vars reservoar vanligtvis är belägen i översvämningsslättens naturliga översvämningszon under kraftiga översvämningar. Sådana vattenverk har följande fördelar:

* Ett litet översvämningsområde, som vanligtvis inte omfattar (eller nästan inte omfattar) bebyggda marker. Följaktligen behöver ingen vidarebosättas, och påverkan på ekosystemen är mycket mindre betydande.

* Det är mycket lättare att integrera fiskpassager i lågtrycksdammar, och fisk passerar ner genom turbinerna med mindre skada.

Vattenkraftverket i Saratov är det lägsta trycket i Volga-Kama-kaskaden.

Låt oss nu gå vidare till nackdelarna:

* Sådana vattenkraftverk bildar små reservoarer, som i bästa fall lämpar sig för daglig flödesreglering, eller till och med drift i ett vattendrag. Som ett resultat är produktionen av sådana vattenkraftverk starkt beroende av årstid och väderförhållanden - under lågvattenperioder sjunker den kraftigt.

* Effektiviteten av att använda avrinning från sådana vattenkraftverk är mycket mindre än den hos klassiska - eftersom de inte kan samla avrinning under högvatten och översvämningar, tvingas de tömma mycket vatten.

* Utan en rymlig reservoar kan sådana vattenkraftsystem inte bekämpa översvämningar.

* Ur navigationssynpunkt leder konstruktionen av flera lågtrycksvattenkraftskomplex istället för ett stort till att tiden för låsning ökar - istället för ett sluss måste du gå igenom flera.

* Lågtrycksvattenkraftverk har en betydligt högre enhetskostnad (beräknat per kW effekt och kWh genererad el). Ju lägre tryck, desto större dimensioner och följaktligen, oförmågan att samla avrinning i reservoaren, leder till behovet av att skapa mer kraftfulla kulvertstrukturer som är dyrare än en, etc. Som jämförelse kan vi nämna lågtrycksvattenkraftverket Polotsk i Vitryssland och högtrycksvattenkraftverket Boguchanskaya. Den första kostar cirka $4500 per kW, den andra - cirka $1000 per kW. Skillnaden är som vi ser 4,5 gånger.

Vattenkraftverk Tucurui i Brasilien. I Amazonas djungel, som i den sibiriska taigan, är stora vattenkraftverk mer effektiva.

Låt oss sammanfatta. Fördelarna med lågtrycksvattenkraftverk är mest betydande i tätbefolkade områden, där de höga kostnaderna för mark och det stora arbetet med att flytta människor, ta bort strukturer och infrastruktur gör stora vattenkraftverk med stora reservoarer oacceptabla. Det är därför som lågtrycksvattenkraftverk är mest utbredda i Europa, där befolkningstätheten är hög och det finns få egna energiresurser, vilket tvingar fram all tillgänglig vattenkraftspotential, om än på dyra sätt.

Samtidigt, i relativt glesbefolkade regioner, är fördelarna med stora vattenkraftverk uppenbara - i själva verket byggs de för det mesta där nu över hela världen (även om kriterierna för gles befolkning i olika länder varierar avsevärt, för Kina , med sin miljardbefolkning, är vidarebosättning av flera tiotusentals människor helt acceptabelt).

Lågtrycksvattenkraftverk konkurrerar inte med medel- och högtrycksvattenkraftverk - varje typ av vattenkraftverk har sin egen "ekologiska nisch" där de är mest effektiva. Och hänvisningar till vattenkraftverk i västra Europa när man diskuterar vattenkraftprojekt i östra Sibirien är en jämförelse av det ojämförliga.

De främsta fördelarna med vattenkraft är uppenbara. Naturligtvis är den största fördelen med vattenresurser deras förnybarhet: tillgången på vatten är praktiskt taget outtömlig. Samtidigt ligger vattenkraftsresurserna betydligt före i utvecklingen av andra typer av förnybara energikällor och kan tillhandahålla energi till stora städer och hela regioner.

Dessutom kan denna energikälla användas helt enkelt, vilket framgår av vattenkraftens långa historia. Till exempel kan vattenkraftsgeneratorer slås på eller av beroende på energiförbrukning.

Samtidigt är frågan om vattenkraftens påverkan på miljön ganska kontroversiell. Å ena sidan leder driften av vattenkraftverk inte till miljöföroreningar med skadliga ämnen, till skillnad från CO 2 -utsläpp från värmekraftverk och eventuella olyckor i kärnkraftverk, som kan leda till globala katastrofala konsekvenser.

Men samtidigt kräver bildandet av reservoarer översvämning av stora områden, ofta bördiga, och detta orsakar negativa förändringar i naturen. Dammar blockerar ofta vägen för fisk till lekplatser, stör det naturliga flödet av floder, leder till utveckling av stagnerande processer, minskar förmågan att "självrena" och förändrar därför dramatiskt vattenkvaliteten.

Kostnaden för energi som produceras vid vattenkraftverk är mycket lägre än i kärnkraftverk och termiska kraftverk, och de kan snabbt nå driftläge efter att ha slagits på, men deras konstruktion är dyrare.

Modern teknik för produktion av vattenkraft gör det möjligt att erhålla ganska hög effektivitet. Ibland är den dubbelt så hög som den för konventionella värmekraftverk. På många sätt säkerställs denna effektivitet av funktionerna i utrustningen i vattenkraftverk. Det är mycket pålitligt och lätt att använda.

Dessutom har all utrustning som används en annan viktig fördel. Den har en lång livslängd, vilket beror på bristen på värme under tillverkningsprocessen. Och faktiskt, det finns inget behov av att byta utrustning ofta; haverier är extremt sällsynta. Den lägsta livslängden för ett vattenkraftverk är cirka femtio år. Och i de vidsträckta vidderna av det forna Sovjetunionen fungerar stationer som byggdes på tjugo- eller trettiotalet av förra seklet framgångsrikt. Vattenkraftverk styrs genom ett centralt nav och har som ett resultat i de flesta fall en liten personalstyrka.

Slutsats

vattenkraftverk turbin kostar energi

Vattenkraftens potential kan bestämmas genom att summera alla flodflöden som finns på planeten. Beräkningar har visat att den globala potentialen är femtio miljarder kilowatt per år. Men denna mycket imponerande siffra är bara en fjärdedel av mängden nederbörd som faller årligen över hela världen.

Med hänsyn till förhållandena i varje specifik region och tillståndet för världens floder, varierar den faktiska potentialen för vattenresurser från två till tre miljarder kilowatt. Dessa siffror motsvarar en årlig energiproduktion på 10 000 - 20 000 miljarder kilowatt per timme.

För att förstå potentialen för vattenkraft uttryckt av dessa siffror bör de erhållna uppgifterna jämföras med indikatorerna för oljeeldade värmekraftverk. För att generera denna mängd elektricitet skulle oljeeldade anläggningar behöva cirka fyrtio miljoner fat olja varje dag.

Utan tvekan bör vattenkraft i framtiden inte ha en negativ påverkan på miljön eller minska den till ett minimum. Samtidigt är det nödvändigt att uppnå maximal användning av vattenkraftsresurser.

Många experter förstår detta, och därför är problemet med att bevara den naturliga miljön under aktiv hydraulisk konstruktion mer relevant än någonsin. För närvarande är en exakt prognos av de möjliga konsekvenserna av byggandet av hydrauliska anläggningar särskilt viktig. Den ska ge svar på många frågor om möjligheten att mildra och övervinna oönskade miljösituationer som kan uppstå under byggnationen. Dessutom är en jämförande bedömning av framtida vattenkraftanläggningars miljöeffektivitet nödvändig. Det är sant att genomförandet av sådana planer fortfarande är långt borta, eftersom utvecklingen av metoder för att bestämma miljöenergipotential idag inte genomförs.