Гидроэнергетические ресурсы мира и их использование. Гидроэнергетические ресурсы Распределение мирового гидроэнергетического потенциала

Гидроэнергетические ресурсы

Гидроэнергети́ческие ресу́рсы

возобновляемые природные ресурсы, энергетические ресурсы текущей воды, используемые для выработки электроэнергии на гидроэлектростанциях (ГЭС). Доля гидроэнергетических ресурсов в мировом производстве электроэнергии достигает 15 %. Потенциальные гидроэнергетические ресурсы рек оцениваются величиной мощности 1000 МВт. Суммарно экономические гидроэнергетические ресурсы, использование которых в настоящее время оправданно, составляют 9800 млрд. кВт·ч. По этому показателю лидируют Россия, США, Демократическая Респ. Конго, Канада, Бразилия. На тер. России сосредоточено св. 8 % мировых гидроэнергетических ресурсов. По степени использования экономического гидропотенциала выделяются страны Европы, Сев. Америки, Япония. Преимущества гидроэнергетических ресурсов – низкая себестоимость электроэнергии, высокая маневренность ГЭС с точки зрения покрытия пиков нагрузки. Использование гидроэнергетических ресурсов значительно меньше, чем использование других видов энергетики, загрязняет окружающую среду. В то же время гидротехнические сооружения, гл. обр. плотины и водохранилища на реках, часто вызывают серьёзные экологические последствия – изменения климата, рельефа, почв, растительного и животного мира на прилегающих территориях. Плотины, препятствуя нересту рыбы, причиняют ущерб рыболовству.

География. Современная иллюстрированная энциклопедия. - М.: Росмэн . Под редакцией проф. А. П. Горкина . 2006 .

Смотреть что такое "гидроэнергетические ресурсы" в других словарях:

гидроэнергетические ресурсы - Энергетический потенциал речного стока (по отношению к уровню морей), морских приливов и отливов. [СО 34.21.308 2005] Тематики гидротехника EN water power resources … Справочник технического переводчика

гидроэнергетические ресурсы - Общий объем гидроэнергоресурсов, который может быть освоен на данном уровне технико экономического развития страны. Syn.: гидроэнергетический потенциал; гидроэнергоресурсы … Словарь по географии

гидроэнергетические ресурсы - 3.7.2 гидроэнергетические ресурсы: Энергетический потенциал речного стока (по отношению к уровню морей), морских приливов и отливов. Источник: СО 34.21.308 2005: Гидротехника. Основные понятия. Термины и определения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Гидроэнергетические ресурсы СССР - … Географический атлас

Все карты - Физическая карта полушарий Антлантический океан. Физическая карта Арктика. Физическая карта Тихий и Индийский океаны. Физическая карта … Географический атлас

Европа - (Europe) Европа – это плотнонаселенная высокоурбанизированная часть света названная в честь мифологической богини, образующая вместе с Азией континент Евразия и имеющая площадь около 10,5 миллионов км² (примерно 2 % от общей площади Земли) и … Энциклопедия инвестора

ТЕМАТИЧЕСКИЕ КАРТЫ - Атлас включает группу карт разнообразной тематики, состоя­щую из карт природных явлений и социально экономических: ми­ра, материков, зарубежных стран, СССР и его частей. Одновре­менное использование общегеографических и тематических карт на… … Географический атлас

Раздел энергетики, связанный с использованием потенциальной энергии водных ресурсов. Человек ещё в глубокой древности обратил внимание на реки как на доступный источник энергии. Для использования этой энергии научились строить… … Большая советская энциклопедия

Австрийская Республика, гос во в Центр. Европе. В IX в. при адм. устройстве пограничных земель Франк, гос ва Карла Великого в Подунавье была образована Восточная марка франк. Marchia Austriaca (марка граница, пограничная земля). В конце X в.… … Географическая энциклопедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Конго. Конго Река Конго возле Малуку Характеристика Дли … Википедия

Гидроэнергетические ресурсы имеют конечную величину, хоть и считаются возобновляемыми. Они национальное богатство, как нефть, газ или же другие полезные ископаемые, и нуждаются в бережном и обдуманном обращении.

Энергия воды

Еще в древности люди заметили, что вода, падающая сверху вниз, может совершать определенную работу, например крутить колесо. Это свойство падающей воды стало использоваться для приведения в движение колес мельницы. Так появились первые водяные мельницы, сохранившиеся до наших дней почти в своем первозданном виде. Водяная мельница - это и есть первая гидроэнергетическая установка.

Зародившееся в 17-м веке мануфактурное производство также использовало водяные колеса, а в 18-м веке, например, в России таких мануфактур было уже около трех тысяч. Известно, что самые мощные установки из таких колес были применены на Кренгольмской мануфактуре (река Нарова). Водяные колеса имели диаметр 9,5 метра и развивали мощность до 500 лошадиных сил.

Гидроэнергетические ресурсы: определение, преимущества и недостатки

В 19-м веке после водяных колес появились гидротурбины, а вслед за ними - электрические машины. Это позволило преобразовывать энергию падающей воды в электрическую энергию, а затем передавать ее на некоторое расстояние. В царской России к 1913 году было около 50 тысяч установок, оборудованных гидротурбинами, на которых вырабатывалась электроэнергия.

Та часть энергии рек, которая может быть превращена в электрическую энергию, называется гидроэнергетическими ресурсами, а устройство, преобразующее энергию падающей воды в электрическую энергию, - гидроэлектростанцией (ГЭС). Устройство электростанции обязательно включает гидравлическую турбину, которая приводит во вращательное движение электрический генератор. Для получения потока падающей воды строительство электростанции предусматривает сооружение плотин и водохранилищ.

Преимущества использования гидроэлектростанций:

• Энергия реки является возобновляемой.
• Отсутствует засорение окружающей среды.
• Получается дешевая электроэнергия.
• Улучшаются климатические условия вблизи водохранилища.

Недостатки использования гидроэлектростанций:

• Затопление некоторой площади земли для сооружения водохранилища.
• Изменение многих экосистем по всему руслу реки, уменьшение численности рыб, нарушение мест гнездования птиц, загрязнение рек.
• Опасность строительства в горной местности.

Понятие гидроэнергетического потенциала

Для оценки гидроэнергетических ресурсов реки, страны или же всей планеты на Мировой энергетической конференции (МИРЭК) было дано определение гидроэнергетического потенциала как суммы мощностей всех участков рассматриваемой территории, которые можно использовать для получения электроэнергии. Существует несколько разновидностей гидроэнергетического потенциала:

• Валовой потенциал, который представляет потенциальные гидроэнергетические ресурсы.
• Технический потенциал - та часть валового потенциала, которая может технически использоваться.
• Экономический потенциал - та часть технического потенциала, использование которого экономически целесообразно.

Теоретическая мощность некоторого тока воды определяется по формуле

N (кВт) = 9,81QH,

где Q - расход водотока (м 3 /сек); H - высота падения воды (м).

Самая мощная гидроэлектростанция в мире

14 декабря 1994 года в Китае, на реке Янцзы, было начато строительство самой крупной гидроэлектростанции, получившей название «Три ущелья». В 2006 году было закончено строительство плотины, а также осуществлен запуск первого гидроагрегата. Эта ГЭС должна была стать центральной ГЭС энергосистемы Китая.

Вид плотины этой станции напоминает конструкцию Высота плотины равна 185 метрам, а длина - 2,3 км. В центре плотины находится водосброс, рассчитанный на спуск 116 000 м 3 воды в секунду, то есть с высоты около 200 м за одну секунду падает более 100 тонн воды.

На которой построена гидроэлектростанция «Три ущелья», - одна из самых мощных рек мира. Строительство ГЭС на этой реке позволяет использовать природные гидроэнергетические ресурсы этого района. Начинаясь в Тибете, на высоте 5600 м, река приобретает значительный гидроэнергетический потенциал. Самым привлекательным местом для строительства плотины оказался район «Трех ущелий», где река вырывается из гор на равнину.

Конструкция ГЭС

Гидроэлектростанция «Три ущелья» имеет три здания ГЭС, в которых расположены 32 гидроагрегата, каждый из которых имеет мощность 700 МВт, и два гидроагрегата мощностью по 50 МВт. Общая равна 22,5 ГВт.

В результате строительства плотины образовалось водохранилище объемом 39 км 3 . Строительство плотины повлекло переселение на новое место жителей двух городов с общей численностью населения 1,24 миллиона человек. Кроме того, из затопляемой зоны были вывезены 1300 объектов археологии. На все работы по подготовке строительства плотины было потрачено 11,25 млрд долларов. Общие затраты на строительство гидроэлектростанции «Три ущелья» составляют 22,5 млрд долларов.

В строительстве данной ГЭС грамотно предусмотрено обеспечение судоходства, более того, после сооружения водохранилища поток грузовых судов возрос в 5 раз.

Пассажирские суда проходят судоподъемник, который пропускает суда весом, не превышающим 3000 тонн. Для пропуска грузовых судов построены две нитки пятиступенчатых шлюзов. В этом случае вес судов должен быть менее 10 000 тонн.

Каскад ГЭС на Янцзы

Водные и гидроэнергетические ресурсы реки Янцзы позволяют построить на этой реке не одну ГЭС, что и было предпринято в Китае. Выше ГЭС «Три ущелья» сооружен целый каскад ГЭС. Это самый мощный каскад более 80 ГВт.

Строительство каскада позволяет избежать засорения водохранилища «Три ущелья», так как уменьшает эрозию в русле реки выше ГЭС. После этого переносимого ила в воде становится меньше.

Кроме того, каскад ГЭС позволяет регулировать поступление воды к ГЭС «Три ущелья» и получать равномерную выработку электроэнергии на ней.

«Итайпу» на реке Парана

Парана в переводе означает «серебряная река», она является второй по величине рекой Южной Америки и имеет длину 4380 км. Эта река протекает сквозь очень твердый грунт, поэтому, преодолевая его, она создает на своем пути пороги и водопады. Это обстоятельство указывает на благоприятные условия для строительства здесь гидроэлектростанций.

ГЭС «Итайпу» была построена на реке Парана, в 20 км от города Фос-ду-Игуасу в Южной Америке. По мощности эта гидроэлектростанция уступает только ГЭС «Три ущелья». Находясь на границе Бразилии и Парагвая, ГЭС «Итайпу» полностью обеспечивает электроэнергией Парагвай и на 20 % Бразилию.

Строительство гидроэлектростанции началось в 1970 году и закончилось в 2007-м. 10 генераторов мощностью 700 МВт установлены на стороне Парагвая и столько же - на стороне Бразилии. Так как вокруг гидроэлектростанции находился тропический лес, который подлежал затоплению, то животные из этих мест были переселены на другие территории. Длина плотины равна 7240 метрам, а высота - 196 м, стоимость строительства оценивается в 15,3 млрд долларов. Мощность ГЭС равна 14 000 ГВт.

Гидроэнергетические ресурсы России

Российская Федерация обладает большим водным и энергетическим потенциалом, но гидроэнергетические ресурсы страны распределены по ее территории крайне неравномерно. 25 % этих ресурсов расположены в Европейской части, 40 % - в Сибири и 35 % - на Дальнем Востоке. В европейской части государства, по оценкам специалистов, гидроэнергопотенциал используется на 46 %, а весь гидропотенциал государства оценивается в 2500 млрд КВт-часов. Это является вторым результатом в мире после Китая.

Источники гидроэнергии Сибири

Сибирь обладает огромными запасами гидроресурсов, особенно богата гидроэнергетическими ресурсами Восточная Сибирь. Там протекают реки Лена, Ангара, Енисей, Обь и Иртыш. Гидропотенциал этого региона оценивается в 1000 млрд кВт-часов.

Саяно-Шушенская ГЭС имени П. С. Непорожнего

Мощность равна 6400 МВт. Это самая мощная ГЭС в Российской Федерации, а в мировом рейтинге она занимает 14-е место.

Участок Енисея, который называется Саянским коридором, благоприятен для построения гидроэлектростанций. Здесь река проходит сквозь горы Саяны, образуя множество порогов. Именно в этом месте построена Саяно-Шушенская ГЭС, а также и другие ГЭС, образующие каскад. Саяно-Шушенская ГЭС является самой верхней ступенью в этом каскаде.

Строительство велось с 1963-го по 2000 год. Конструкция станции состоит из плотины высотой 245 метров и длиной 1075 метров, здания ГЭС, распределительного устройства и конструкции водосброса. В здании ГЭС находятся 10 гидроагрегатов мощностью по 640 МВт.

Образовавшееся после строительства плотины водохранилище имеет объем более 30 км 3 , а его общая площадь составляет 621 км 2 .

Крупные ГЭС Российской Федерации

Гидроэнергетические ресурсы Сибири в настоящее время используются на 20 %, хотя здесь построено много достаточно крупных ГЭС. Самая крупная среди них - это Саяно-Шушенская ГЭС, за которой идут следующие гидроэлектростанции:

• Красноярская ГЭС мощностью 6000 МВт (на Енисее). На ней установлен судоподъемник, пока единственный в Российской Федерации.
• Братская ГЭС мощностью 4500 МВт (на Ангаре).
• 3840 МВт (на Ангаре).

Менее всего освоен потенциал Дальнего Востока. По оценкам специалистов, гидропотенциал этого региона используется на 4 %.

Источники гидроэнергии в Западной Европе

В странах Западной Европы гидроэнергетический потенциал используется почти полностью. Если он еще и достаточно высок, то такие страны полностью обеспечивают себя электрической энергией за счет ГЭС. Это такие страны, как Норвегия, Австрия и Швейцария. Норвегия занимает первое место в мире по производству электрической энергии на одного жителя страны. В Норвегии эта цифра составляет 24 000 кВт-часов в год, а 99,6 % этой энергии производится именно на гидроэлектростанциях.

Гидроэнергетические потенциалы различных стран Западной Европы заметно отличаются друг от друга. Это связано с различными условиями местности и различным стокообразованием. 80 % общего гидроэнергопотенциала Европы сосредоточено в горах с высокими показателями стока: западная часть Скандинавии, Альпы, Балканский полуостров и Пиренеи. Общий гидроэнергетический потенциал Европы равен 460 млрд кВт-час в год.

Запасы топлива в Европе очень малы, поэтому энергетические ресурсы рек освоены весьма значительно. Например, в Швейцарии эти ресурсы освоены на 91 %, во Франции - на 92 %, в Италии - на 86 %, а в Германии - на 76 %.

Каскад ГЭС на реке Рейн

На этой реке построен каскад гидроэлектростанций, состоящий из 27 ГЭС общей мощностью около 3000 МВт.

Одна из станций построена еще в 1914 году. Это ГЭС Laufenburg. Она дважды подвергалась реконструкции, после чего ее мощность составляет 106 МВт. Кроме того, станция относится к памятникам архитектуры и является национальным достоянием Швейцарии.

ГЭС Rheinfelden относится к современным ГЭС. Ее запуск был осуществлен в 2010 году, а мощность составляет 100 МВт. В конструкцию входят 4 гидроагрегата по 25 МВт. Эта ГЭС сооружена взамен старой станции, построенной еще в 1898 году. Старая станция сейчас находится на реконструкции.

Источники гидроэнергии в Африке

Гидроэнергетические ресурсы Африки обусловлены протекающими по ее территории реками: Конго, Нилом, Лимпопо, Нигер и Замбези.

Река Конго обладает значительным гидроэнергопотенциалом. Часть русла этой реки имеет каскад водопадов, известных как пороги Инга. Здесь водный поток спускается с высоты 100 метров со скоростью 26 000 м 3 в секунду. В этой местности и были построены 2 ГЭС: "Инга-1" и "Инга-2".

Правительство Демократической Республики Конго в 2002 году утвердило проект построения комплекса «Большая Инга», который предусматривал реконструкцию существующих ГЭС "Инга-1" и "Инга-2" и строительство третьей - "Инга-3". После осуществления этих планов решено построить самый крупный в мире комплекс «Большая Инга».

Этот проект был темой обсуждения на Международной конференции по энергетике. Приняв во внимание состояние водных и гидроэнергетических ресурсов Африки, представители бизнеса и правительств стран Центральной и Южной Африки, присутствовавшие на конференции, одобрили данный проект и установили его параметры: мощность «Большой Инги» установлена в размере 40 000 МВт, что больше самой мощной ГЭС «Три ущелья» почти в 2 раза. Сдача в эксплуатацию ГЭС намечена на 2020 год, а затраты на строительство предполагаются в размере 80 млрд долларов.

После того как проект будет реализован, ДРК станет самым крупным поставщиком электроэнергии в мире.

Энергосистема стран Северной Африки

Северная Африка расположена вдоль побережья Средиземного моря и Атлантического океана. Этот район Африки называется Магриб, или Арабский Запад.

Гидроэнергетические ресурсы в Африке распределены неравномерно. На севере континента находится самая жаркая пустыня мира - Сахара. Эта территория испытывает дефицит воды, поэтому обеспечение водой этих регионов - важнейшая задача. Ее решением является строительство водохранилищ.

Первые водохранилища появились в Магрибе еще в 30-е годы прошлого века, затем много их строилось в 60-е годы, но особенно интенсивное строительство началось в 21-м веке.

Гидроэнергетические ресурсы Северной Африки определяются в основном протекающей здесь рекой Нил. Это самая длинная река мира. В 60-е годы прошлого столетия на этой реке была построена Асуанская плотина, после строительства которой образовалось огромное водохранилище длиной около 500 км, а шириной около 9 км. Заполнение водохранилища водой происходило в течение 5 лет с 1970-го по 1975 год.

Асуанская плотина была построена Египтом при сотрудничестве с Советским Союзом. Это был интернациональный проект, в результате осуществления которого удается вырабатывать до 10 млрд кВт-часов электроэнергии в год, контролировать уровень воды в реке Нил во время паводков, накапливать воду в водохранилище в течение длительного времени. От водохранилища расходится сеть каналов, орошающих поля, а на месте пустыни появились оазисы, все больше площадей используется для земледелия. Водные и гидроэнергетические ресурсы Северной Африки использованы с максимальной результативностью.

Распределение мирового гидроэнергетического потенциала

• Азия - 42 %.
• Африка - 21 %.
• Северная Америка - 12 %.
• Южная Америка - 13 %.
• Европа - 9 %.
• Австралия и Океания - 3 %

Мировой гидроэнергетический потенциал оценен в 10 трлн кВт-часов электрической энергии.

20-й век можно назвать веком гидроэнергетики. 21-й век вносит в историю этой отрасли свои дополнения. В мире повысилось внимание к гидроаккумулирующим станциям (ГАЭС) и приливным электростанциям (ПЭС), использующим для получения электрической энергии силу морских приливов. Развитие гидроэнергетики продолжается.

Содержание статьи

ГИДРОЭНЕРГЕТИКА, использование энергии естественного движения, т.е. течения, водных масс в русловых водотоках и приливных движениях. Чаще всего используется энергия падающей воды. До середины 19 в. для этого применялись водяные колеса, преобразующие энергию движущейся воды в механическую энергию вращающегося вала. Позднее появились более быстроходные и эффективные гидравлические турбины. До конца 19 в. энергия вращающегося вала использовалась непосредственно, например для размола зерна или для приведения в действие кузнечных мехов и молота. В наши дни практически вся механическая энергия, создаваемая гидравлическими турбинами, преобразуется в электроэнергию.

Почти вся гидравлическая энергия представляет собой одну из форм солнечной энергии и поэтому относится к возобновляемым природным энергоресурсам. Под лучами солнца испаряется вода из озер, рек и морей. Образуются облака, идет дождь, и вода в конце концов возвращается в водные бассейны, т.е. туда, откуда испарилась. С таким круговоротом воды в природе связаны колоссальные количества энергии. Географическая область умеренного климата высотой над уровнем моря около 2500 м и количеством осадков порядка 1000 мм/год теоретически могла бы непрерывно давать более 750 кВт с каждого квадратного километра площади. На самом деле можно использовать лишь малую долю всего количества осадков и лишь ничтожную долю высоты, с которой они стекают. Кроме того, обычно КПД современных гидротурбин и генераторов не превышает 86%. Тем не менее производительность гидроэлектростанций (ГЭС) в США составляет около 75 000 МВт, и по крайней мере еще 50 000 МВт можно получить дополнительно.

Гидроэнергетические ресурсы.

Уровень развития гидроэнергетики в разных странах и на разных континентах неодинаков. Больше всего гидроэлектроэнергии производят Соединенные Штаты, за ними идут Россия, Украина, Канада, Япония, Бразилия, КНР и Норвегия.

Неосвоенные гидроэнергетические ресурсы Африки, Азии и Южной Америки открывают широкие возможности строительства новых ГЭС. На Северную Америку, в распоряжении которой находится всего около 13% мировых ресурсов гидроэнергетики, приходится около 35% полной мощности действующих ГЭС. В то же время Африка (21% мировых гидроэнергетических ресурсов) и Азия (39%) вносят лишь 5 и 18% соответственно в мировую выработку гидроэлектроэнергии. Из остальных континентов Европа (21% ресурсов) дает 31% выработки, а Южная Америка и Австралия, вместе взятые, располагая примерно 15% ресурсов, дают только 11% производимой в мире гидроэлектроэнергии.

Плотины.

Вода, вращающая гидравлические турбины, обычно берется из искусственных водохранилищ, созданных путем перекрытия реки плотиной. Плотина повышает напор воды, поступающей на турбины, и тем самым увеличивает мощность электростанции. Расход воды из водохранилища через турбины можно регулировать. Водохранилище, кроме того, служит отстойником для песка, ила и мусора, приносимых естественными водотоками. Построив плотину с водохранилищем, можно предотвратить паводковые затопления, а также создать надежный запас воды для водоснабжения населения и промышленности.

Гидравлические турбины.

Гидравлическая турбина преобразует энергию воды, текущей под напором, в механическую энергию вращения вала. Существуют разные конструкции гидротурбин, соответствующие разным скоростям течения и разным напорам воды, но все они имеют только два лопастных венца. (Паровые и газовые турбины – со многими венцами лопаток.) К лопастям первого венца относятся профилированные колонны статора и лопатки направляющего аппарата, причем последние обычно позволяют регулировать расход воды через турбину. Второй венец образуют лопасти рабочего колеса турбины. Два последовательных лопастных венца (статора и колеса) составляют ступень турбины. Таким образом, в гидротурбинах имеется только одна ступень.

Ось вращения турбины, рассчитанной на большой расход и малый напор, обычно располагают горизонтально. Такие турбины называют осевыми или пропеллерными. В гидроагрегатах приливной ГЭС, построенной в заливе Фанди (провинция Новая Шотландия, Канада), ротор генератора закреплен на периферии рабочего колеса, охватывая его. Такая конструкция генератора требует меньше железа и меди. Но чаще турбину располагают вертикально и выводят ее вал из пологого S-образного водяного канала через уплотнение к внешнему гидрогенератору.

Во всех крупных осевых турбинах лопасти рабочего колеса могут поворачиваться в соответствии с изменениями напора, что особенно ценно в случае приливных ГЭС, всегда работающих в условиях переменного напора. Расчетный диапазон напора для горизонтальных осевых турбин составляет 3–15 м. Вертикальные осевые турбины используются при напорах от 5 до 30 м. Конструкцию поворотно-лопастных турбин предложил в 1910 австрийский инженер В.Каплан. Лопатки их направляющего аппарата поворачиваются на осях, параллельных валу, и турбина снабжена подводящей камерой, к которой подходит водовод.

При повышенных напорах (от 12 до 300 м) более предпочтительны радиально-осевые турбины, в которых вода, входя по радиусу, выходит в осевом направлении. Такие турбины существенно усовершенствовал американский инженер Дж.Френсис, начавший эксперименты с ними в каналах под Лоуэллом (шт. Массачусетс, США) в 1851. Радиально-осевые турбины обычно отличаются лопатками большого диаметра, жестко закрепленными на рабочем колесе, но направляющий аппарат в них такого же вида, как и в поворотно-лопастных турбинах.

Турбины для напоров, превышающих 300 м, совершенно иные, нежели описанные выше. В них имеются от одного до шести сопел кругового сечения, создающих водяные струи, которые падают на лопасти рабочего колеса. Расход воды регулируется перекрытием проходного сечения сопел. Рабочее колесо работает не под водой, как в осевой и радиально-осевой турбинах, а в воздухе. Высокоскоростная свободная водяная струя бьет в лопасть рабочего колеса, которая имеет форму двойного ковша. Конструкция ковшовой гидротурбины была предложена в 1878 и запатентована в 1880 американским инженером А.Пелтоном.

Ковшовая гидротурбина называется активной (свободноструйной), поскольку в соплах напор падает до нуля и сила, действующая на лопасти, создается ударом струи. Осевая же и радиально-осевая турбины относятся к реактивным (напороструйным), так как поток продолжает ускоряться в проходах между лопастями рабочего колеса и крутящий момент частично создается реакцией, ответственной за ускорение.

Гидрогенераторы.

Гидрогенераторы для ГЭС специально проектируются соответственно частоте вращения и мощностью гидротурбин, для которых они предназначаются. Гидрогенераторы на большую единичную мощность обычно устанавливают вертикально на подпятниках с соответствующими направляющими подшипниками. Они, как правило, трехфазные и рассчитаны на стандартную частоту. Система воздушного охлаждения – замкнутая, с теплообменниками воздух – вода. Предусматривается возбудитель.

Коэффициент нагрузки.

Немногие ГЭС все время работают на полной мощности. Иногда это невозможно из-за нехватки воды, а иногда лишено смысла из-за отсутствия нагрузки. Коэффициент нагрузки электростанции – это отношение средней потребляемой мощности за данный период к пиковой мощности в этот же период. При использовании накопительного водохранилища, в котором вода аккумулируется в часы пониженных нагрузок, ГЭС на водотоке, который годен для выработки лишь 10 МВт, может обслуживать нагрузку в 15–20 МВт, если коэффициент нагрузки лежит в пределах от 0,50 до 0,67. Это относится к отдельной ГЭС, самостоятельно обслуживающей свою нагрузку. Если же она включена в энергетическую систему, в которую входят и другие электростанции, то может быть переведена в режим с пиковой мощностью, значительно превышающей 20 МВт, но при меньшем коэффициенте нагрузки.

В энергетические системы, как правило, входят не только ГЭС. Если в системе имеются и тепловые электростанции (ТЭС), то ГЭС может работать по своему графику нагрузки, отличному от общего. От нее требуется, чтобы она приносила наибольшую пользу всей системе. Для этого ГЭС может, например, работать на максимально возможной мощности при имеющемся запасе воды, чтобы экономилось топливо, или же работать только в часы пиковой нагрузки системы, чтобы снизить требуемую мощность ТЭС и, следовательно, необходимые инвестиции на их сооружение и эксплуатацию.

Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС).

В часы малых нагрузок гидроагрегаты ГАЭС перекачивают воду из низового водоема в верховой, а в часы повышенных – используют запасенную воду для выработки пиковой энергии. Работа в турбинном и насосном режимах обеспечивается обратимыми гидроагрегатами, состоящими из синхронной электрической машины и гидравлической насос-турбины.

На перекачку воды в верхний водоем из нижнего затрачивается иногда в полтора раза больше электроэнергии, чем затем из нее вырабатывается. Но это оправдано с точки зрения экономики энергетической системы. Дело в том, что энергию, затрачиваемую на перекачку, вырабатывают ТЭС энергетической системы в часы пониженной нагрузки, когда ее стоимость понижается. Таким образом дешевая «ночная» электроэнергия превращается в ценную «пиковую», что повышает экономическую эффективность системы в целом.

Преимущества ГАЭС состоят в том, что у них может быть повышенный напор, для них проще выбрать место сооружения и они требуют меньше воды (поскольку вода циркулирует между верхним и нижним водоемами). Благодаря повышенному напору можно использовать более крупные и эффективные гидрогенераторы. Но существуют и ГЭС смешанного типа (ГЭС – ГАЭС), на которых часть гидроагрегатов работает как в турбинном, так и в насосном режиме, а остальные – только в турбинном (за счет приточности к верхнему водоему). Такие электростанции часто позволяют накапливать больше воды и, следовательно, вырабатывать больше электроэнергии в более длительные периоды пиковой нагрузки, обеспечивая повышенную гибкость в работе.

Приливные электростанции (ПЭС).

Для создания экономичной приливной электростанции необходимо сочетание необычайно большого перепада уровней при приливе и отливе (6 м и более) с особенностями береговой линии, позволяющими создать плотину и водный бассейн соответствующих размеров. На Земле не так много мест, где выполняются эти условия: побережья штата Мэн (США) и провинции Нью-Брансуик (Канада), некоторые заливы Желтого моря, Персидский залив, Аляска, некоторые места Аргентины, юг Англии, север Франции, север европейской России и ряд заливов Австралии. Но даже в таких подходящих местах, как залив Пассамакуодди на границе штата Мэн и провинции Нью-Брансуик, ПЭС в настоящее время вряд ли могли бы по стоимости вырабатываемой электроэнергии конкурировать с современными ТЭС.

В проектах ПЭС обычно предусматривается создание двух бассейнов – верхового и низового – с водопропускными отверстиями и затворами. Верховой бассейн наполняется во время прилива, а затем опорожняется в низовой, опорожнившийся при отливе.

ГИДРОЭНЕРГЕТИКА И ДРУГИЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Гидравлическая энергия является возобновляемым источником энергии .

Территория, с которой стекает вода в реку, называется водосборным бассейном данной реки. Линия - а , б , в , г , д , проходящая по повышенным местам и отделяющая друг от друга соседние бассейны, называется водораздельной линией или водоразделителем (рис. 17.1).

К водосборному бассейну моря относятся водосборные бассейны всех рек, впадающих в данное море.

Количество воды, протекающей через поперечное сечение водотока в 1 с, называется расходом воды Q (м 3 /с или л/с).

Хронологический график изменения расходов воды во времени называется гидрографом . Строить гидрограф позволяют результаты регулярных измерений расходов воды в реке. Форма гидрографа зависит от типа питания реки (снеговое, дождевое, ледниковое и т.п.). На рис. 17.2 показан типичный гидрограф реки с преимущественно снеговым питанием. Гидрограф характеризуется максимальным , минимальным и средним значениями расхода воды за рассматриваемый период.

Суммарный объем воды, прошедший через поперечное сечение водотока от какого-либо начального момента времени t 0 до некоторого конечного t к, называется стоком W . При известном гидрографе сток определяется по следующим формулам (м 3 или км 3):

для непрерывной функции Q (t )

где Q i - средний расход в i -м интервале времени (i Î ).

Среднегодовой сток всех рек мира составляет 32 тыс. км 3 ; в табл. 17.1 приведены данные о речном стоке отдельных стран мира.

Запасы поверхностного стока по территории России распределены неравномерно, что весьма неблагоприятно для народного хозяйства, в том числе и для энергетики. Более 80 % речного стока российских рек приходится на еще мало освоенные территории бассейнов Северного Ледовитого и Тихого океанов.

Особенностью стока реки является его неравномерное распределение как по годам, так и в течение года.

Многолетняя неравномерность стока неблагоприятна для всех отраслей народного хозяйства и прежде всего для энергетики. Различают: многоводные , средневодные и маловодные годы . В маловодные годы обычно значительно снижается выработка энергии на гидроэлектростанциях .

Неравномерность стока в течение года неблагоприятна для энергетики. Для большинства рек России маловодный период наблюдается зимой, когда потребность в электроэнергии наибольшая.

Механическая энергия речного стока (или гидравлическая энергия) может быть преобразована в электрическую посредством гидротурбин и генераторов.

В естественных условиях энергия водотока расходуется на преодоление внутреннего сопротивления движения воды, сопротивления на трение на стенках русла, размыв дна, берегов и т.п. Численные значения можем определить следующим образом. Водоток разбиваем на ряд участков, начиная от истока до устья. Определяем полную энергию потока жидкости в начальном Э 1 и конечном Э 2 створах участка. Теряемая на участке энергия будет равна разности Э 2 и Э 1

Для расчета принимается r = 1000 г/м 3 , g = 9,81 м/с 2 . Подставив расчетные значения r, g , Q 1-2 (м 3 /с) и Н 1-2 (м), получим мощность водотока, кВт:

Формулы (17.3 ) и (17.5) выражают потенциальную (теоретическую) выработку энергии и мощность на рассматриваемом участке водотока.

Суммируя потенциальные энергетические ресурсы по участкам водотока, получаем потенциальные энергетические ресурсы реки.

Аналогично получаем теоретические запасы гидроэнергии для региона, страны, континента, мира.

Гидроэнергетические ресурсы подразделяют на потенциальные (теоретические ), технические и экономические.

Потенциальные гидроэнергетические ресурсы - это теоретические запасы, определяемые по формуле

где Э - энергия, кВт · ч; Q i - средний годовой расход реки на i -м рассматриваемом участке, м 3 /с; H i - падение уровня реки на участке, м.

Они подсчитываются в предположении, что весь сток будет использован для выработки электроэнергии без потерь при преобразовании гидравлической энергии в электрическую, т.е. коэффициент полезного действия h = 1.

Мировые потенциальные гидроэнергетические ресурсы оцениваются в 35х10 3 млрд кВт · ч в год и 4000 ГВт среднегодовой мощности. Потенциальные ресурсы России составляют 2896 млрд кВт · ч при среднегодовой мощности 330 ГВт.

Технические гидроэнергетические ресурсы всегда меньше потенциальных, так как они учитывают потери:

· напоров - гидравлические в водоводах, бьефах, на неиспользуемых участках водотоков;

· расходов - испарение из водохранилищ, фильтрацию, холостые сбросы и т.п.;

· энергии в оборудовании.

Они характеризуют техническую возможность получения энергии на современном этапе.

Технические гидроэнергетические ресурсы России составляют 1670 млрд кВт · ч в год, в том числе по малым ГЭС - 382 млрд кВт · ч в год. Выработка электроэнергии на действующих ГЭС России в 2002 г. составила 170,4 млрд кВт · ч, в том числе на малых ГЭС - 2,2 млрд кВт · ч.

Экономические гидроэнергетические ресурсы - это часть технических ресурсов, которую по современным представлениям целесообразно использовать в обозримой перспективе. Они существенно зависят от прогресса в энергетике, удаленности ГЭС от места подключения к энергосистеме , обеспеченности рассматриваемого региона другими энергетическими ресурсами, их стоимостью, качеством и т.п. Экономические гидро­ энергетические ресурсы переменны во времени и зависят от многих изменяющихся факторов. В настоящее время в мире наблюдается тенденция роста оценки экономических гидроэнергетических ресурсов.

Если возобновимые природные богатства , например гидроэнергетические ресурсы, или новые, еще не освоенные сельскохозяйственные земли включаются в экономический оборот сразу же после появления благоприятных рыночных условий для их использования, то владельцы ресурсного потенциала определенно выигрывают как в случае стабилизации, так и еще более значительно при продолжающемся улучшении конъюнктуры. Напротив, проигрыш может быть связан преимущественно лишь с таким скорым, глубоким и продолжительным ее падением, которое резко снизило бы рентабельность эксплуатации естественных средств производства , не позволив окупить затраты на их освоение. Однако подобные инвестиционные риски присущи в различной степени всякой предпринимательской деятельности . Кроме этих рисков, почти не существует иных побудительных мотивов для искусственной консервации возобновимых природных ресурсов , кроме расчетов на то, что сдерживание производства сможет активно стимулировать рост цен и резко повысить норму и массу прибыли от старых действующих предприятий до величины, превосходящей эффект от расширения сбыта новой продукции.  

Еще раньше началось и более активно расширялось участие алжирского государства в сфере использования углеводородного сырья в его переработке и особенно в распределении жидкого и газообразного топлива внутри страны. После начала разработки нефтегазовых ресурсов они очень быстро заняли основное место в энергопотреблении Алжира, со временем свели на нет применение твердого топлива, а также заметно потеснили гидроэнергетические ресурсы. К середине 60-х годов на нефтепродукты и газ приходилось свыше половины использованных конечных энергоносителей, а к началу следующего десятилетия их доля составляла уже от 2/3 до 3А. Причем примерно 70% нефтепродуктов, реализуемых на внутреннем рынке , потреблялось в государственном секторе алжирской экономики .  

Значительными ресурсами гидроэнергии располагают страны Азии, Африки и Латинской Америки . Во многих развивающихся странах потребность в энергии весьма высока. Это определяет их стремление форсировать использование гидроэнергетических ресурсов (АРЕ, Непал, Индия, Судан, Пакистан, Индонезия и др.).  

Ресурсы топлива и энергии социалистических стран растут быстрыми темпами. Объясняется это большими успехами в поисках и разведке различных минерально-сырьевых ресурсов , в исследовании гидроэнергетических ресурсов, развитии науки и техники в области новых источников энергии. Мировая социалистическая система располагает полным комплексом топливно-энергетических ресурсов, огромным энергетическим потенциалом. Суммарные разведанные и прогнозные запасы каменного угля в странах социализма по общепризнанным оценкам превышают в настоящее время 14,5 трлн, т, кроме того, ресурсы бурых углей и лигнитов достигают 3 600 млрд. т. Доля социалистических стран в мировых запасах угля равна 77%. Ресурсы горючих сланцев по ориентировочным подсчетам составляют не менее половины известных мировых запасов, а торфа - более 75%.  

Дальнейшее развитие энергетики в Корейской Народной Демократической Республике , в Демократической Республике Вьетнам обеспечивается крупными запасами угля и значительными гидроэнергетическими ресурсами. Можно предвидеть, что усиление разведочных работ в МНР, в особенности в связи со вступлением МНР в СЭВ, послужит основой для повышения степени обеспеченности страны собственными ресурсами топлива.  

Ресурсы топлива и энергии стран мировой социалистической системы увеличиваются быстрыми темпами. Объясняется это огромными успехами в поисках и разведке различных минерально-сырьевых ресурсов , в исследовании гидроэнергетических ресурсов, развитии науки и техники в области новых источников энергии.  

Огромная роль в развитии энергетической базы отводится рациональному использованию гидроэнергетических ресурсов нашей страны. В. И. Ленин, выдвигая в первые годы Советской власти идею электрификации, указывал на большое значение освоения водных ресурсов в решении этой задачи.  

Серьезные изменения произошли и в японской электроэнергетике. В 1950 г. ее основой были ГЭС. Однако с середины 50-х годов их строительство было перенесено в районы, удаленные от основных центров потребления электроэнергии. Все более острой становилась проблема изыскания территорий, где можно было бы создавать водохранилища. Дальнейшее освоение гидроэнергетических ресурсов было связано с увеличением капитальных затрат не только на сооружение самих ГЭС, но и на передачу электроэнергии до потребителей.  

Гидроэнергетические ресурсы 2. Численность исследователей  

Графики нагрузки отдельных районных энергосистем могут существенно различаться по конфигурации и аналитическим характеристикам. Прежде всего это связано с разной структурой потребителей и климатическими условиями в регионах страны. Также различаются и способы покрытия региональных нагрузок, т.е. структура генерирующих мощностей, что определяется условиями топливоснабжения электростанций и наличием гидроэнергетических ресурсов. В результате совместного действия всех этих факторов в каждом регионе (энергосистеме) формируется своя стоимость энергии.  

Школьное воспитание, семейное воспитание, трудовое воспитание , физическое воспитание рабочая сила , демократические силы, агрессивные силы дальнейшее движение, ускоренное движение, прогрессивное движение, международное движение дальнейший подъем, систематический подъем, экономический подъем климатические условия, при условии, природные условия, решающее условие физический прибор, акустический прибор, электронный прибор, электрический прибор заводской транспорт, внутризаводской транспорт , водный транспорт , воздушный транспорт , подземный транспорт счетная машина, франкировальная машина, электронная машина материальные ресурсы , гидроэнергетические ресурсы, финансовые ресурсы легкая промышленность , тяжелая промышленность, радиоэлектронная промышленность, промышленность стройматериалов профсоюзная конференция, всероссийская конференция, международная конференция , заводская конференция.  

Франция обладает богатыми и разнообразными гидроэнергетическими ресурсами. Однако географически они размещаются неравномерно, в основном - в горных районах, расположенных в южной части страны. Строительство гидростанций привело к появлению энергоемких отраслей промышленности (особенно электрохимической) с постоянным графиком потребления . Впоследствии влияние этих исторических и географических факторов было несколько ослаблено объединением электростанций и сетей и созданием объединенной энергосистемы Север--Юг. Однако некоторые особенности сохраняются и в настоящее время. Они иллюстрируются приведенными ниже графиками, характеризующими режим нагрузки сухого, холодного дня в декабре 1965 г. (рис. 1-4).  

Наличие значительных гидроэнергетических ресурсов делает французскую энергетику вдвойне уязвимой в засушливые годы. Для покрытия максимальных нагрузок необходимо наличие достаточной располагаемой мощности. Но, кроме того, необходимо ограничивать сработку водохранилищ, чтобы они не оказались полностью опорожненными раньше, чем это допустимо, - до конца зимы. В противном случае может иметь место вынужденная остановка гидростанций не из-за их недостаточной мощности, а из-за отсутствия достаточного для их работы количества воды после прохождения максимума нагрузки. Продолжительность критического периода, в течение которого использование гидростанций, имеющих водохранилища, совершенно необходимо, составляет за 5 мес. (с октября по февраль) примерно 1 600 ч ра-  

Наличие (запасы) водных ресурсов изучается статистикой исходя из двух критериев как запасы воды и как запасы гидроэнергетических ресурсов.  

Механическая энергия водного потока может быть превращена в электрическую и образует гидроэнергетические ресурсы. Их потенциальный размер определяется мощностью потоков (количеством протекающей в потоке воды в 1 с) и высотой падения воды. Этот потенциальный размер энергетических ресурсов определяется в расчете на среднегодовой и минимальный стоки и обычно выражается в киловаттах.  

В Европейской части СССР большое значение имеет комплексное использование гидроэнергетических ресурсов рек Волги, Камы и Днепра.  

В горных районах Средней Азии и Кавказа эффективному использованию гидроэнергетических ресурсов способствует значительная водность и большие падения водотоков, позволяющие сооружать гидроузлы с большой выработкой электроэнергии. В предгорных районах имеется возможность эффективного сочетания использования водных ресурсов для энергетики и орошения земель.  

Италия бедна топливными ресурсами и многими видами пром. сырья. Имеются запасы цинка, свинца, серы, ртути, пиритов, бокситов, мрамора. Значительны гидроэнергетические ресурсы. Наиболее развитые отрасли пром-сти машиностроение (автомобилестроение, судостроение, точное машиностроение, электротехника, приборостроение), пищевая, химическая, текстильная, металлургическая. Значительное развитие получили произ-во вычислительной техники, роботов и электронного оборудования. В 1986 г. произведено 23 млн т стали, 12 млн т чугуна, 40 млн т цемента, 192 млрд кВт-ч электроэнергии, 1830 тыс. автомобилей, из них 1650 тыс. легковых, добыто 2,3 млн т нефти, 14 млрд м 3 газа.  

Бутан относится к наименее развитым странам мира . Располагает крупными гидроэнергетическими ресурсами (до 20 тыс. МВт, оценка ООН), значительными полезными ископаемыми , еще не полностью разведанными (известняк, каменный уголь, доломит, гипс, медь, цинк, свинец и др.).  

Основа экономики страны - сел. хоз-во и горнодобывающая пром-сть. Гайана занимает ведущее место в мире по добыче бокситов (в 1987 г. добыто 1,1 млн т). Имеются запасы марганцевой и железной руд, золота, алмазов и др. Гайана обладает значительными гидроэнергетическими ресурсами. Обрабатывающая пром-сть развита слабо, в основном специализируется на переработке пром. сырья и с.-х. продуктов.  

СССР - огромная страна, занимающая территорию площадью 22,4 млн. кв. км расстояния с Востока на Запад 10 тыс. км и с Севера на Юг 5 тыс. км. Природные ресурсы (уголь, нефть, газ, минеральное сырье , лес, гидроэлектрическая энергия, вода и т. п.) нашей страны огромны и разнообразны, но территориально они размещены неравномерно. Резко различны условия залегания многих полезных ископаемых и экономическая эффективность их добычи и использования. От дореволюционной России нам досталось нерациональное размещение производительных сил. Свыше s/4 всей промышленной продукции в 1913 г. производилось в Московском, Петербургском и Ивановском районах страны и на Украине. Вне промышленного развития оставались Восточные районы страны с их исключительно богатыми сырьевыми, топливными и гидроэнергетическими ресурсами. Достаточно сказать, что на долю Урала, Сибири, Дальневосточного края и Средней Азии приходилось только 8,3% промышленной продукции России. А ведь в Восточных районах страны сосредоточено 75% всех имеющихся в СССР запасов угля, до 80% гидроэнергетических ресурсов, 4Д лесных богатств, основные запасы цветных и редких металлов, огромные ресурсы химического сырья, железных руд и строительных материалов, огромные запасы нефти и газа. При этом условия залегания природных ископаемых в Восточных районах страны таковы, что они обеспечивают высокую экономическую эффективность их добычи. Себестоимость угля и гидроэнергии здесь в 2 раза меньше, чем в других районах страны. Добыча угля ведется, как правило, открытым способом, вследствие чего снижаются капиталовложения и резко возрастает производительность труда.  

В статистике водных богатств выделяется статистика водных ресурсов , завершаемая построением водного баланса страны и отдельных территорий статистика гидроэнергетических ресурсов статистика богатств животного и растительного мира морей, океанов рек и других водоемов (изучающая, например, запасы рыбы, морского зверя, различных водорослей) статистика вод, богатых минеральными веществами и тепловой энергией лечебного и технического назначения.  

Важнейшими показателями, характеризующими гидроэнергетические ресурсы, являются площадь бассейна (тыс. км2) число учтенных рек суммарная длина учтенных рек (км) суммарная потенциальная мощность (среднегодовая и минимальная (тыс. кВт)) удельная мощность (кВт/км2).  

Существенное влияние на развитие и размещение промышленности в стране оказывает строительство гидроэлектростанций. В довоенные годы на базе электроэнергии Днепровской гидроэлектростанции имени В. И. Ленина был сооружен комплекс энергоемких промышленных производств алюминия и магния, специальных сталей и ферросплавов. В послевоенные годы началось широкое освоение наиболее эффективных гидроэнергетических ресурсов Сибири. Построенные Иркутская, Красноярская и Братская гидроэлектростанции явились основой для широкого развития промышленности в южной части Восточной Сибири . В Основных направлениях развития народного хозяйства СССР на 1976-1980 годы предусмотрено строительство новых крупных гидро-  

Нет единой методики определения гидроэнергетического потенциала. По рекомендации Европейской экономической комиссии ООН при расчетах гидроэнергетических ресурсов принимаются следующие расчетные коэффициенты теоретический потенциал, определяющий ресурсы гидроэнергии при к. п. д., равном единице технический, учитывающий потери воды и напора экономический, учитывающий возможности использования гидроресурсов. По данным Гидропроекта и Гидроэнергопроекта технически возможный коэффициент использования прогнозных гидроэнергоресурсов в СССР составляет 0,57 и колеблется в диапазоне от 0,4 до 0,76.  

Советское государство, приступая к созданию мощной энергетической базы, располагало крайне скудными данными о действительных ресурсах гидроэнергии в стране. Общая среднегодовая мощность гидроэнергетических ресурсов была определена в 20 млн. кет, что, как теперь известно, в 20 раз меньше реально исчисленных гидроэнергоресурсов.  

Вознесенский А. Н. Гидроэнергетические ресурсы СССР. Энергетика мира. МИРЭК, Вена, 1956.