Введение
1. История гидроэнергетики
2. Конструкция и работа ГЭС
3. Влияние гидроэнергетических объектов на окружающую среду
4. Гидроэнергетика в Беларуси
Заключение
Список использованных источников
Введение
Энергетика - это область общественного производства, которая включает энергетические ресурсы, их производство, преобразование, передачу и использование к качестверазличных видов энергии. Энергетический сектор каждого государства функционирует в рамках соответствующих энергосистем.
Наиболее распространенное разделение в современной энергии - это традиционная и нетрадиционная энергетика.
Традиционная энергетика включает в себя крупные гидроэлектростанции всех типов, атомные электростанции и атомные электростанции всех типов, двигатели внутреннего сгорания, тепловые и тепловые электростанции, а также различные виды синтетического топлива. Нетрадиционная энергия включает солнечную энергию, биоэнергетику, альтернативную гидроэнергетику, энергию ветра и т. д. В этой работе гидроэнергетика будет рассматриваться более подробно.
Рост цен на ископаемое топливо, экологические обязательства по сокращению выбросов парниковых газов и другие факторы привели к коренному пересмотру возможного места гидроэнергетики в энергетическом балансе страны. В настоящее время экономический потенциал гидроэнергетики в Республике Беларусь составляет 1,3 млрд. КВтч / год или 325 МВт от общей установленной мощности возможных ГЭС в Беларуси [1].
1. История гидроэнергетики
Люди всегда жили рядом с водоемами и не могли не обращать внимание на огромный потенциал воды как источника энергии. Таким образом, история гидроэнергетики восходит к глубокой древности. Уже тогда люди при плавлении металла с водой научились измельчать зерно или выдувать воздух.
Постепенно механизмы совершенствовались, и водяные колеса становились все более эффективными. Современный этап развития гидроэнергетики начался в конце 19 века.
Однако полное использование водных ресурсов началось только в 20 веке, или, скорее, в 1930-х годах, когда люди начали использовать воду для выработки электроэнергии. В то время в мире началось строительство крупных гидроэлектростанций.
Гидроэнергетика прошла долгий и интересный путь развития, который обсуждается в этом разделе.
Трудно сказать, когда человек начал использовать водные ресурсы для получения энергии. Самые ранние упоминания о таких процессах относятся к четвертому веку до нашей эры. В то же время ученые склонны считать, что потребление воды в качестве источника энергии происходило параллельно во многих регионах планеты. Кстати, археологи обнаружили доказательства того, что водные ресурсы эксплуатировались и на территории бывшего Советского Союза: на территории современной Армении и в водосборе реки Амударья.
Древние греки использовали водяное колесо для облегчения некоторых видов тяжелого ручного труда. Это устройство использовалось, например, для измельчения зерна. Постепенно технологии совершенствовались, и количество водяных колес в европейских странах неуклонно росло. В XI веке в Англии и Франции была мельница на 250 человек.
По мнению историков, водяные мельницы появились примерно в 13 веке в средневековой России и на юго-западе и северо-востоке соответственно.
Размер устройств также со временем увеличился. Водяные мельницы обеспечивали работу войлочных заводов и откачивающих насосов, участвовали в распиловке древесины, помогали людям варить пиво, использовались на маслозаводах. До 18 века использовались только велосипеды для скоростного спуска. Позднее появились средние и малые ударные водяные колеса.
2. Конструкция и работа ГЭС
Гидроэлектростанция - это комплекс различных конструкций и устройств, которые можно использовать для преобразования гидроэнергии в электричество. Гидротехнические сооружения обеспечивают необходимую концентрацию потока воды, а другие процессы проводятся с использованием подходящего оборудования.
На реках, плотинах и водохранилищах строятся гидроэлектростанции. Выбор места очень важен для эффективности завода. Требуются два фактора: гарантированная доступность воды круглый год и максимально возможный уклон реки.
Гидроэлектростанции делятся:
1. Конструктивно - по схеме и составу основных гидротехнических сооружений - на плотинные и водозаборные, которые строятся на больших, средних и малых реках;
2. По степени использования в народном хозяйстве - в крупном (более 50-75 тыс. кВт), среднем (от 3-5 до 50-75 тыс. кВт) и малом (до 3-5 тыс. кВт);
3. По отношению к напору воды - при низком давлении (при высоте подачи ниже 20-25 м), среднем давлении (от 20-25 до 70-75 м) и высоком давлении (выше 7-75 м).
Гидроэлектростанции также характеризуются тем, как речной сток регулируется их водохранилищами: с долгосрочным (долгосрочным, годовым и сезонным), краткосрочным (дневным или еженедельным) регулированием и без регулирования вообще.
В случае плотинных ГЭС дренаж регулируется плотинами. Из-за подпора, создаваемого плотиной, существует статическая разница между уровнями гидроэлектростанции выше и ниже по течению, известная как статический напор.
В деривационных гидроэлектростанциях, большая или значительная часть давления генерируется не работающих под давлением или утечки давления (перепускной линии воды). Воздуховоды, лотки, туннели со свободным потоком или комбинация этих типов водных линий могут использоваться в качестве байпаса без давления [3].
3. Влияние гидроэнергетических объектов на окружающую среду
Гидроэнергетические объекты оказывают существенное влияние на окружающую природную среду.
На вопрос о том, можно ли сказать, что ГЭС настолько отрицательно влияют на окружающую среду, что их не надо строить вовсе, или, наоборот, влияние ГЭС на окружающую среду настолько мало, что их, ничуть не сомневаясь, можно строить дальше, единого ответа дать нельзя. В некоторых конкретных случаях их строить можно и должно, а в некоторых - нет.
Объективный ответ на этот вопрос во многом зависит от характеристик будущего водоема. Поэтому мы повторяем, что ответ на целесообразность строительства каждой отдельной гидроэлектростанции следует рассматривать независимо.
Основными характеристиками водоема являются: размер поверхности водоема, наличие в водоемах мелководья, влияние водохранилищ на местный климат, состояние почв и растительности, а также на рыболовство и водный (речной) транспорт.
Дать твердые цифровые показатели такого типа невозможно: если на тысячу киловатт установленных ГЭС приходится не более n квадратных километров поверхности водохранилища, то ГЭС можно построить, а если больше, то нет.
Конечно, мы должны учитывать, насколько ценные земли (в основном с точки зрения сельского хозяйства) будут затоплены.
Водохранилища - серьезное претятствие, большинство из которых мелководье. Мелководье сильно нагревается солнцем, что создает благоприятные условия для развития сине-зеленых водорослей. В большинстве случаев они не используются и разрастаются, гниют, загрязняют воду и атмосферу.
4. Гидроэнергетика в Беларуси
Потенциальные гидроэнергетические ресурсы Республики Беларусь и экологически пригодные, экономически обоснованные возможности их посредничества в использовании ограниченности ресурсов Республики Беларусь. Это определяет строительство в республике преимущественно малых гидроэлектростанций.
Запасы гидроэнергетики Республики Беларусь - теоретический потенциал ее рек - 7.5. кВт. Среднее количество часов по влагоемкости в год, причем часть из них может быть использована для выработки электроэнергии на гидроэлектростанциях или техническими средствами (технический потенциал) - 2,5-3,0 млрд кВтч / год.
В настоящее время экономический потенциал гидроэнергетики в Республике Беларусь составляет 1,3 млрд кВтч / год или 325 МВт от общей установленной мощности возможных ГЭС в Беларуси. Оценка была произведена на основе сравнения удельных дисконтированных затрат (относящихся к производству 1 кВтч электроэнергии в долларах США / кВтч) для гидроэлектростанции с аналогичными расходами для альтернативной тепловой электростанции (газотурбинная электростанция).
Реки Беларуси издавна использовались в качестве источников энергии за счет строительства многочисленных водяных мельниц и других гидроэлектростанций, для которых были построены плотины простейшего типа, обеспечивающие поддержание небольших водозаборников высотой до 2 и 3 метров. К 1941 году на территории Республики Беларусь действовало более тысячи водяных мельниц. Некоторые из них затем были преобразованы в небольшие гидроэлектростанции.
В послевоенные годы средняя мощность строившихся ГЭС из года в год увеличивалась: от 30 кВт установленной на одной ГЭС мощности, вводимой в эксплуатацию в 1945-1949 гг., до 120 кВт. В 1953 г. была введена в эксплуатацию ныне действующая крупнейшая в Беларуси Осиповичская ГЭС на р. Свислочь мощностью 2175 кВт. Всего в республике в начале 1960-х годов действовало около 180 ГЭС общей мощностью 21 МВт с годовой выработкой электроэнергии в средний по водности год 88 млн. кВт-ч.
Заключение
В настоящее время в Беларуси эксплуатируется более 40 ГЭС суммарной мощностью около 30 МВт, это приблизительно 5 % от технически доступного потенциала (по данным Европейского банка реконструкции и развития (ЕБРР)).
Наряду с несомненными достоинствами гидроэнергетики существует ряд трудностей в освоении гидроэнергетического потенциала. Создание ГЭС связано с большими удельными первоначальными затратами, в т.ч. капитальными вложениями, которые на 1 кВт мощности в два и более раза выше, чем для тепловых электростанций. Также выработка энергии зависит от изменчивости речного стока. На функционирование ГЭС оказывают негативное влияние заиление водохранилищ, вероятность аварий на гидроузлах, пропуск паводков и т.д. Недостаточно разработана база нормативных и технических правовых актов в данной области, также существуют проблемы в организации процесса проектирования и строительства ГЭС.
В настоящее время в Беларуси эксплуатируется более 40 ГЭС суммарной мощностью около 30 МВт, это приблизительно 5 % от технически доступного потенциала. Мощность самой крупной — Гродненской, введенной в эксплуатацию в 2012 г., составляет 17 МВт (см. рис. 1). Вторая по мощности гидроэлектростанция — Осиповичская ГЭС, построенная в 1953 г., характеризуется установленной мощностью 2,175 МВт (см. рис. 2). Суммарная выработка электроэнергии всеми ГЭС ГПО «Белэнерго» в 2011 г. составила 27,4 млн кВтч, в 2012 — 56,8 млн кВтч.
Положения, связанные с развитием гидроэнергетики, присутствуют в ряде государственных программ, таких как Государственная программа развития Белорусской энергетической системы на период до 2021 года, Республиканская программа энергосбережения на 2015–2021 годы и др. Основным документом, определяющим строительство и реконструкцию ГЭС в Беларуси в настоящее время, является Государственная программа строительства гидроэлектростанций в 2015–2021 годах.
