1. ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОТРАСЛЬ РОССИИ: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
1.1. Понятие ГЭС и ее природно-хозяйственная система
Гидроэлектростанции являются наиболее интенсивно используемым источником возобновляемой энергии. В 2017 году они предоставили в общей сложности 4060 твт-ч электроэнергии, что составляет 15,9% от общего объема производства электроэнергии в мире.
Крупнейшие ГЭС имеют мощность, которая превышает 10ГВТ. Венесуэла, Бразилия и Канада, получают более 50% своей электроэнергии от гидроэлектростанций, а Норвегия до 98%. В Польше в 2017 году водная энергетика отвечала за 1,5% производства электроэнергии.
Гидроэлектростанции являются относительно дешевым источником энергии и могут быстро изменять мощность, генерируемой в зависимости от спроса. Их недостатком является ограниченное количество мест, в которых их можно построить. Кроме того, строительство плотин для гидроэлектростанций влечет за собой подавление естественного течения реки и создание водохранилищ, что негативно влияет на окружающую среду [6, c.122].
Поскольку источником электроэнергии на гидроэлектростанциях является потенциальная энергия воды, количество этой энергии пропорциональна высоте, которую теряет вода в пределах электростанции. Чтобы увеличить эту энергию, строят высокие плотины, которые позволяют скопления воды. Например, плотина Итайпу имеет высоту 196 метров.
Гидроэлектростанция, как правило, не работает на полную мощность круглый год. Отношение средней годовой объем производства возможности производства при работе на полной мощности называется коэффициентом полезного действия. В следующей таблице приведены страны, производящие больше всего электроэнергии на гидроэлектростанциях.
Работа ГЭС зависит от их типа. Однако, как правило, она основана на использовании кинетической энергии протекающей воды. Принцип работы ГЭС прост и заключается в использовании воды с помощью различных типов плотин. Так, скопившаяся вода находится устье в виде труб и с высокой скоростью попадает в турбины, вызывая вращение его лопастей. Кинетическая энергия, таким образом, превращается в механическую энергию. Далее она попадает в генератор, который преобразует ее в электрическую энергию. Следующим и последним уже элементом всего процесса производства электроэнергии на ГЭС ? это передача произведенного тока в электросети.
Существует несколько типов гидроэлектростанций. Разделение связано не только с используемым методом получения энергии, но, прежде всего, вытекает из источника – это будет текущая река, или искусственная плотина, или сила морские волны.
Исходя из источника получения энергии, гидроэлектростанции делятся на следующие типы:
? плотинные электростанции – их действие основано на строительстве высоких плотин, благодаря которым возможно скопления воды; строит их в окрестностях озер или искусственных водоемов;
? деривационные электростанции – использующие силу текущих рек, наиболее эффективны в местах, где существует естественная убыль воды;
? гидроаккумулирующие электростанции – позволяют регулировать производство энергии для текущего потребления, когда потребности меньше, воду закачивают в резервуар (озеро естественного или искусственного), расположенного на высоте; когда потребность в энергии возрастает, вода высвобождается, и ее энергия генерирует ток;
? приливные электростанции – основаны на энергии приливов и морских приливов, а также регулярных изменениях уровня воды в морях и океанах; это до сих пор наименее используемый способ получения электроэнергии, в первую очередь из-за высоких затрат на инфраструктуру [11, c.12].
В состав гидроэлектрических станций, в зависимости от их назначения, также могут входить дополнительные сооружения, такие как шлюзы или судоподъёмники, способствующие навигации по водоёму, рыбопропускные, водозаборные сооружения, используемые для ирригации, и многое другое.
Доля электроэнергии, произведенной в России из возобновляемых источников, в 2008 году, без гидроэлектростанций выше 25 МВТ, составил около 1 процента. , а с учетом всех гидроэлектростанций - свыше 17%.. Показатель доли энергии от ВИЭ в 2020 году. оценивается на 19-20%, а 10 лет спустя, уже на 80-100 млрд квт * ч в год.
Новая энергетическая стратегия России до 2030 года включает в себя перспективы рационального роста, использования различных форм зеленой энергии для производства электрической и тепловой энергии, а также увеличение использования альтернативных видов топлива, в сфере транспорта и энергетики.
Несмотря на огромные возможности возобновляемых источников энергии, Россия использовала в наибольшей степени только воду. Гидроэлектростанции на мощных сибирских реках производят 16%. тока, необходимого стране. Однако старые, изношенные оборудование, требующие срочной замены и модернизации.
О преимуществах и недостатках гидроэнергетики нельзя говорить однозначно. Большие и малые гидроэлектростанции, хотя они имеют очень много общих черт, отличаются между собой.
Преимущества электростанции большой мощности-это:
? Не загрязняют окружающую среду выхлопными газами и жидкостями, которые образуются в процессе сжигания невозобновляемых источников энергии, таких как ископаемое топливо.
? Могут представлять защиту благодаря возможности сбора воды в соответствующих регулирующих резервуарах.
? Имеют более высокую эффективность, чем традиционные электростанции, благодаря чему более эффективно производят энергию в электрическую.
? Не потребляют невозобновляемых источников энергии, которые благодаря этому могут быть больше использованы.
? Производство в них электроэнергии в несколько раз дешевле, чем в случае традиционных электростанций.
? Они модульные.
? Улучшают условия судоходства, что способствует росту туризма в районах ГЭС [9, c.21].
К недостаткам ГЭС этого типа относятся:
? Вмешательство в естественную среду обязательным, в основном, с затруднением походы рыбам идущий на нерест, а также с ликвидацией мест гнездования птиц, что способствует снижению их численности.
? Затраты на их инвестиции могут быть в 2-3 раза выше, чем в случае традиционных электростанций.
? Внести изменения структуры hydrologicznej (например, Плотина Трех Прорывов в Китае, который замедлил вращение Земли путем удержания больших масс воды).
? Нанесение заиливанию водоемов, а, следовательно, и снижение их пропускной способности, что в периоды обильных осадков или когда лед тает, это может привести к возникновения перелива или наводнения.
? Опасность сейсмических помех.
? Изменение уровня воды способствует возникновения явлений оползня и разрушения берегов.
? Производство в процессе производства электрической энергии шума, который является разрушительным для жителей территорий в районе электростанции.
? Необходимость переселения населения в случае строительства аэс на территориях, ранее населенных может способствовать также в социальных протестов.
? Возможность выброса вредного метана, полученного из резервуаров плотины, расположенных на электростанциях [7, c.32].
Сравнивая малые и большие гидроэлектростанции, за их наиболее важной общей чертой можно считать отсутствие загрязнения окружающей среды вредными веществами. Малые гидроэлектростанции, кроме этого, они характеризуются:
• возможностью улучшения баланса, гидрологического и гидробиологического, окрестных территорий гидроэлектростанций;
• возможностью постройки гидроэлектростанции на небольших площадях, которых достаточно для их нормального функционирования;
• возможностью быстрого и эффективного проектирования, а затем строительства ГЭС в срок, не превышающий 2 года;
• через свою специфику гидроэлектростанции могут быть расположены близко к населению, что уменьшает расстояние передачи электрической энергии [8, c.91].
1.2. Противоречие экономического и экологического воздействия ГЭС на окружающую среду
Ценность гидроэлектрической станции состоит в том, что для производства электрической энергии они используют возобновляемые природные ресурсы. В виду того, что потребности в дополнительном топливе для ГЭС нет, конечная стоимость получаемой электроэнергии значительно ниже, чем при использовании других видов электростанций.
До 80-х годов прошлого века царило общее мнение, что гидроэлектростанции являются источником «более чистой» энергии, это значит, что они менее вредны для окружающей среды. Считалось, что при производстве энергии через гидроэлектростанцию в атмосферу не попадают никакие загрязнения, а уровень издаваемого шума (из-за небольшой скорости вращения турбин) низкий.
Последние исследования показывают, однако, что баки из пластика могут быть источником выбросов метана. Количество метана в зависимости от местных условий (в основном, количества накопленного органического вещества, температуры, в присутствии веществ, ингибирующих метан) может существенно отличаться.
Например, Туравское озеро излучает около 42 мг метана в пересчете на площадь в 1 м2 (что составляет около 9% от всего количества газов, выделяющихся из отложений и составляет в среднем 1445 мл м-2d-1), в то время как Влоцлавское озеро излучает более 400 мг (что составляет около 27% от всего объема, который воспроизводится из отложений составляет в среднем 3114 мл м-2d-1). Из-за этого ГЭС считаются важным источником парниковых газов.
Строительство электростанций существенно меняет экосистему и ландшафт окружающей среды. Чтобы получить высокий уровень воды, часто нужно затопить огромные участки долин рек. Связано это со смещением людей, живущих до сих пор в этом месте, а также вероятной гибели живущих животных и растений. Снижается аэрация воды, отсутствие периодических наводнений приводит к заиливанию дна [7, c.61].
ГЭС является производителем возобновляемой энергии. Наиболее известное преимущество использования ГЭС для энергетических целей является то, что при производстве энергии и не выбрасывает в атмосферу большого количества СО2 и других вредных газов. Обычно сильно ограничена или даже полностью ликвидирован-это процесс создания производственных отходов. Все это делает «зеленая» энергия, если заменит ископаемые виды топлива, будет способствовать сдерживанию продолжающегося изменения климата и используется людьми без вреда для окружающей среды.
В отличие от ископаемого топлива подчеркивает еще одно преимущество альтернативных источников энергии. При генерации водной энергии не нужно беспокоиться о том, что ресурсы будут исчерпаны. Даже если какое-либо из источников расходуется, это восстанавливается с течением времени [3, c.44].
Очень важными являются также вопросы, связанные с вопросами экономическими и социальными. Что касается этих последних, то это растущая технология возобновляемых источников энергии приводит к появлению новых рабочих мест в высокоэффективных отраслях. Все больше и больше новых гидроэлектростанций и установок требуют обслуживания большего числа специалистов, что является противоположностью ситуации, которая имеет место в энергетике углеродистой стали. Так как рентабельность добычи ископаемого топлива сокращается, уменьшается прибыльность функционирования шахт. Предприятия закрываются, а работников увольняют. Совершенно наоборот, в отрасли возобновляемой энергии.
Наиболее важным негативным последствием строительства гидроэлектростанций является фрагментация рек, т.е. прерывание жизни органических существ: предотвращение миграции рыб и других организмов, вверх и вниз по реке и транспортировки шлама вниз по реке. Строительство гидроэлектростанций (как больших, так и малых) является непосредственной причиной гибели речных организмов, например, рыб, перелетных птиц и моллюсков.
Например, после строительства плотины в Асуане (Египет) на реке Нил отложения в верховьях реки (являющиеся на протяжении тысяч лет важным фактором, позволяющим выращивать сельскохозяйственную продукцию в дельте Нила) перестали проходить через плотину. Это связано с необходимостью непрерывного углубления водоема [6, c.8].
Россия стремится к улучшению и оптимизации положений, касающихся возобновляемых источников энергии. Количество гидроэлектростанций должно быть изменено, а существующие объекты должны быть подвергнуты модернизации и расширению. С этой целью необходимо разработать соответствующие нормативные акты, которые позволили бы проведение аукциона также для малых ГЭС с максимальной мощностью 1 МВТ.
Построить ГЭС, которая сохранит существующие особенности ландшафта, является дорогостоящим, но, конечно, дешевле, чем строительство обычной электростанции. В масштабе года, гидроэлектростанции имеют переменную производительность, но она, безусловно, более предсказуема, чем в случае солнечных электростанций или ветряных электростанций.
Рассмотрим экономические выгоды от использования возобновляемых источников энергии, получаемых от ГЭС:
а) экономико – социальные – введение возобновляемых и дешевых источников энергии, в том числе:
• снижение зависимости от иностранных источников энергии;
• создание условий конкуренции между производителями энергии (цены на электроэнергию возникают из стоимости его приобретения);
• создание новых рабочих мест (снижение безработицы);
• благоустройство пустоши для топливно-энергетического комплекса;
б) экологические:
• снижение выбросов загрязняющих веществ воздуха, связанных с переработкой ископаемого топлива;
• уменьшение парникового эффекта;
• уменьшение количества отходов;
• урегулирование водных отношений.
в) здоровьесберегающие:
• уменьшение вредных выбросов и улучшение окружающей среды для жизнедеятельности населения;
• снижение заболеваемости результате загрязнения окружающей среды [21, c.43].
Таким образом, сектор гидроэнергетики становится привлекательным и конкурентоспособным по сравнению с традиционными способами получения энергии. Рядом таких преимуществ, как производство электроэнергии с помощью воды, каким является гидроэлектростанция.
Благодаря удобному доступу к водным ресурсам можно дешево производить энергию. В дополнение, гидроэлектростанции можно создать несколькими способами. Это означает, что преимуществами зеленой энергии пойдет на пользу и целые города, как и отдельные домохозяйства. Все зависит от нахождения правильного места и получения соответствующих финансовых затрат.
