Гидроэлектростанции и гидросооружения - Реферат

Охта гидроэлектростанцию и линию электропередач трехфазного тока.В течение 90-х годов XIX в. гидроэнергия играет все более заметную роль в электроснабжении. В конце XIX в. были сооружены: Рейнфельдская гидроэлектростанция (Германия, 1898 г.) мощностью 16 800 КВТ при напоре воды 3,2 м, Ниагарская (США) мощностью 50 тыс. л. с. при напоре 41,2 м, Жонажская (Франция, 1901 г.) мощностью 11 200 л. с. В начале второго десятилетия XX в. были пущены в ход гидроэлектростанции Аугст-Виллен (Германия, 1911 г.) мощностью 44 тыс. л. с, Кеокук (США, 1912 г.) мощностью 180 тыс. л. с. Общая установленная мощность гидроагрегатов на ГЭС составляет примерно 45 млн. КВТ (5 место в мире), а выработка порядка 165млрд КВТ•ч/год (также 5 место) в общем объеме производства электроэнергии, а в России доля ГЭС не превышает 21%. Для дальнейшего освоения гидропотенциала России и развития отечественной гидроэнергетики, фактически находившейся в состоянии стагнации на протяжении 90-х годов прошлого века, в ходе процесса реформирования российской электроэнергетики в декабре 2004 года была создана Федеральная гидрогенерирующая компания (ОАО «ГИДРООГК»).Скорость потока воды в реке изменяется по ее длине с изменением сечения русла и гидравлического уклона. Для концентрации мощности и сосредоточения напора реки в каком-либо одном месте возводят гидротехнические сооружения: плотину, деривационный канал. Поверхность воды перед плотиной называется верхним бьефом, а за плотиной - нижним бьефом. Если река судоходна, то к плотине примыкают шлюзы (судоподъемники) с подходными каналами для пропуска судов и плотов через гидроузел, перевалки грузов и пересадки пассажиров с водного на сухопутный транспорт и пр. К ним относятся: водоприемные устройства и водоводы, подводящие воду из верхнего бьефа к турбинам и отводящие воду в нижний бьеф; здание гидроэлектростанций с гидротурбинами, гидрогенераторами и трансформаторами; вспомогательное механическое и подъемно-транспортное оборудование; пульт управления; открытые распределительные устройства, предназначенные для приема и распределения энергии.17 мая 1943 года - подрыв Британскими войсками по операции Chastise плотин на реках Мене (водохранилище Менезее ) и Эдер (водохранилище Эдерзее ), повлекшие за собой гибель 1268 человек, в том числе около 700 русских военнопленных. В результате аварии погибло 75 человек, оборудованию и помещениям станции нанесен серьезный ущерб. «Авария уникальна, - сказал, в частности, министр РФ по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий С. К. Шойгу . Некоторые специалисты и организации, в том числе тот же Сергей Шойгу, сравнивают Саяно-Шушенскую катастрофу по ее значимости и влиянию на экономические и социологические аспекты жизни России с аварией на Чернобыльской АЭС . На момент аварии в машинном зале станции находилось 116 человек, в том числе один человек на крыше зала, 52 человека на полу зала (отметка 327 м) и 63 человека во внутренних помещениях ниже уровня пола зала (на отметках 315 и 320 м).На этой встрече должны быть окончательно разработаны механизмы внедрения международных документов, призванных предотвратить глобальное потепление на планете., в том числе было принято решение о развитии "чистых" технологий. Однако развитие таких технологий будет вряд ли возможно, если не будут существенно сокращены кредиты на строительство и эксплуатацию АЭС и крупных гидроэлектростанций, а также проектов, связанных с использованием традиционных источников энергии. Вступив в ХХІ век, мир столкнулся со многими проблемами и, прежде всего, с проблемой необходимости создания устойчивого образа жизни, который не будет угрожать будущим поколениям. За ограничение гидроэнергетического строительства выступает ряд экологов, действительно следует признать, что в советское время переориентация республики на крупные энергоемкие производства (пример: алюминиевый завод в межгорной Гиссарской равнине, потреблявший 50% электроэнергии, вырабатываемой в Таджикистане) стимулировала строительство крупных ГЭС. Исходя из этого в настоящее время предлагается отказаться от строительства крупной Рогунской ГЭС (река Вахш) для завершения строительства которой требуется более 3 млрд. долларов США и сосредоточиться на завершении строительства средних ГЭС на Памире, Сангтудинской ГЭС на реке Вахш, на техническом переоснащении старых гидроэлектростанций, а также на развитии малой гидроэнергетики и весьма перспективных для Таджикистана - солнечной и ветровой энергии, что КОНЕЧНО не решает всех проблем, а является наиболее экономически приемлемым для Таджикистана вариантом.

Содержание

Введение

1. Основные сооружения и оборудование гидроэлектростанций

2. Аварии и происшествия на ГЭС

Заключение

Список использованной литературы

Люди очень давно научились использовать энергию воды для того, чтобы вращать рабочие колеса мельниц, станков, пилорам. Но постепенно доля гидроэнергии в общем количестве энергии, используемой человеком, уменьшилась. Это связано с ограниченной возможностью передачи энергии воды на большие расстояния. С появлением электрической турбины, приводимой в движение водой, у гидроэнергетики появились новые перспективы. Первой электростанцией трехфазного тока была Лаутенская гидроэлектростанция. На ней были установлены два одинаковых трехфазных синхронных генератора. Фазное напряжение при помощи трансформаторов повышалось с 50 до 5000 вольт. Ее электроэнергия использовалась для питания осветительной сети города Хейльбронна, а также ряда небольших заводов и мастерских. Понизительные трансформаторы устанавливались непосредственно у потребителей. Эта первая в мире промышленная установка трехфазного тока была запущена в эксплуатацию в начале 1892 г. Использование энергии вод в этой установке показало возможность использования гидроресурсов, отдаленных от промышленных центров. С тех пор число гидроэлектрических установок все время возрастает.

Например, в 1892 г. Н.Н. Бенардос предложил организовать электроснабжение Петербурга путем утилизации энергии Невы на специально построенных электрических станциях (мощностью до 20 000 л. с). В 1893 г. Н.С. Лелявский разработал схему использования гидроэнергии Днепровских порогов. В.Н. Чиколев, пропагандировавший еще в начале 80-х годов XIX в. использование водяных турбин в качестве первичных двигателей электростанций, в 1896 г. совместно с Р.Э. Классоном построил в Петербурге на р. Охта гидроэлектростанцию и линию электропередач трехфазного тока.В течение 90-х годов XIX в. гидроэнергия играет все более заметную роль в электроснабжении. С каждым годом возрастало число крупных гидроэлектростанций. В конце XIX в. были сооружены: Рейнфельдская гидроэлектростанция (Германия, 1898 г.) мощностью 16 800 КВТ при напоре воды 3,2 м, Ниагарская (США) мощностью 50 тыс. л. с. при напоре 41,2 м, Жонажская (Франция, 1901 г.) мощностью 11 200 л. с. В начале второго десятилетия XX в. были пущены в ход гидроэлектростанции Аугст-Виллен (Германия, 1911 г.) мощностью 44 тыс. л. с, Кеокук (США, 1912 г.) мощностью 180 тыс. л. с. Качество турбинного оборудования было еще недостаточно высоким, КПД колебался в пределах 0,8-0,84. Несовершенными были формы и конструкции гидросооружений, что объясняется недостаточной изученностью вопросов инженерной гидравлики и гидротехники. Поэтому некоторые ГЭС, построенные в эти годы, в последующем подверглись более или менее серьезной реконструкции.В дореволюционной России гидроэлектростанций было мало. Первой была установка на Охтинском заводе в Петербурге мощностью 350 л. с. (1896 г.). Кроме того, действовали ГЭС «Белый уголь» на р. Подкумок (1903 г.) мощностью 990 л. с, напряжением 8000 В, Гиндукушская ГЭС (1909 г.) на р. Мургаб, мощностью 1 590 л. с. Кроме того, действовали несколько более мелких по мощности (Сашнинская, Аллавердинская, Тургусунская, Сестрорецкая и др.). Общая мощность гидростанций дореволюционной России составляла 8000 КВТ. В настоящее время в России работают 102 ГЭС мощностью свыше 100 МВТ. Общая установленная мощность гидроагрегатов на ГЭС составляет примерно 45 млн. КВТ (5 место в мире), а выработка порядка 165млрд КВТ•ч/год (также 5 место) в общем объеме производства электроэнергии, а в России доля ГЭС не превышает 21%.

При этом по экономическому потенциалу гидроэнергоресурсов Россия занимает второе место и мире (порядка 852 млрд. КВТ ч.) после Китая, однако, по степени их освоения - 20% - уступает практически всем развитым странам и многим развивающимся государствам. Для дальнейшего освоения гидропотенциала России и развития отечественной гидроэнергетики, фактически находившейся в состоянии стагнации на протяжении 90-х годов прошлого века, в ходе процесса реформирования российской электроэнергетики в декабре 2004 года была создана Федеральная гидрогенерирующая компания (ОАО «ГИДРООГК»). Приоритетными задачами ОАО «ГИДРООГК», которые поставило государство перед компанией при ее учреждении, являются обеспечение надежной и безопасной эксплуатации действующих ГЭС, завершение существующих строек, а также проектирование и сооружение новых гидростанций.

Степень износа оборудования большинства российских гидростанций превышает 40%, а по некоторым ГЭС этот показатель достигает 70%, что связано с системной проблемой всей гидроэнергетической отрасли последних пятнадцати лет - ее хроническим недофинансированием.

По состоянию на 2009 год в России имеется 15 действующих, достраиваемых и находящихся в замороженном строительстве гидравлических электростанций свыше 1000 МВТ и более сотни гидроэлектростанций меньшей мощности.

Крупнейшие гидроэлектростанции России

Ранг Название Размещение Установленная мощность, МВТ Река Год ввода в эксплуатацию Энергосистема

1 Саяно-Шушенская ГЭС пос. Черемушки, Респ. Хакасия 6 400 Енисей 1978 ОЭС Сибири

2 Красноярская ГЭС г. Дивногорск, Красноярский край 6 000 Енисей 1971 ОЭС Сибири

3 Братская ГЭС г. Братск, Иркутская обл. 4 500 Ангара 1967 ОЭС Сибири

4 Усть-Илимская ГЭС г. Усть-Илимск, Иркутская обл. 3 840 Ангара 1980 ОЭС Сибири

5 Волжская ГЭС им. XXII съезда КПСС г. Волгоград, Волгоградская обл. 2 541 Волга 1962 ОЭС Центра

6 Волжская ГЭС им. В.И. Ленина г. Тольятти, Самарская обл. 2 300 Волга 1957 ОЭС Средней Волги

7 Чебоксарская ГЭС г. Новочебоксарск, Респ. Чувашия 1 370 Волга 1980 ОЭС Средней Волги

8 Саратовская ГЭС г. Балаково, Саратовская обл. 1 360 Волга 1970 ОЭС Средней Волги

9 Зейская ГЭС г. Зея, Амурская обл. 1330 Зея 1980 ОЭС Востока

10 Нижнекамская ГЭС г. Набережные Челны, Респ. Татария 1205 Кама 1979 ОЭС Средней Волги

11 Загорская ГАЭС пос. Богородское, Московская обл. 1200 Кунья 1987 ОЭС Центра

12 Воткинская ГЭС г. Чайковский, Пермская обл. 1020 Кама 1963 ОЭС Урала

13 Чиркейская ГЭС пос. Дубки, Респ. Дагестан 1000 Сулак 1976 ОЭС Северного Кавказа

Уровень развития гидроэнергетики в разных странах

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. Европа (21% ресурсов) дает 31% выработки, а Южная Америка и Австралия, вместе взятые, располагая примерно 15% ресурсов, дают только 11% производимой в мире гидроэлектроэнергии.

С 13 по 24 ноября 2008 г. в Гааге (Голландия) проходила Шестая конференция сторон Рамочной конвенции ООН по изменению климата, в ней принимают участие представители более 160 стран. На этой встрече должны быть окончательно разработаны механизмы внедрения международных документов, призванных предотвратить глобальное потепление на планете., в том числе было принято решение о развитии "чистых" технологий. Это отличная возможность для развивающихся стран действительно пойти по пути устойчивого развития, основанного на использовании энергоэффективных технологий и возобновляемых источниках энергии. Однако развитие таких технологий будет вряд ли возможно, если не будут существенно сокращены кредиты на строительство и эксплуатацию АЭС и крупных гидроэлектростанций, а также проектов, связанных с использованием традиционных источников энергии. Что касаемо гидроэлектростанций, то кроме того, что они маломощны, именно благодаря им и у экологов, и у спасателей появилась поговорка "где плотины - там смерть".

Вступив в ХХІ век, мир столкнулся со многими проблемами и, прежде всего, с проблемой необходимости создания устойчивого образа жизни, который не будет угрожать будущим поколениям.

Пресная вода является важным элементом жизни на нашей планете. Поэтому устойчивое развитие требует рационального использования ограниченных мировых ресурсов пресной воды. Проблема обеспечения водой населения и различных отраслей хозяйства Украины важна и является одной из актуальнейших для развития всей экономики на ближайшие годы.

Водные ресурсы предопределяют развитие отдельных регионов, размещение промышленных объектов и населенных пунктов, играют первостепенную роль в формировании природно-технических комплексов, таких как водохозяйственные узлы, оросительные и осушительные системы, энергетические, агропромышленные и другие комплексы. По высказываниям различных ученых, в будущем возможны серьезные разногласия и противоречия между странами в использовании пресной воды, которые могут перерастать в военные конфликты.

В мире отмечено увеличение использования воды за 100 лет в 6 раз. В 2005 году ежегодное потребление воды на душу населения упало с 7,3 тыс. м3 (в 1995 г.) в год до 4,8 тыс. м3 в год.

Более 1 млрд. людей в мире не имеют доступа к постоянным источникам воды, а еще 2 млрд. человек испытывают недостаток в чистой воде, поскольку живут в антисанитарных условиях.

Каждую минуту в мире от нехватки воды гибнут 6 детей.

Вклад гидроэнергетики, которая обеспечивает получение энергии от текущей воды, в общее мировое использование энергии невелик, примерно 6%. Однако в ряде стран мира гидроэнергетика занимает ведущее место. На долю ГЭС в Норвегии приходится около 100% всего производства электроэнергии, в Бразилии, Канаде, Швеции - более 50%, в России около 20%. К положительным сторонам гидроэнергетики относится, в первую очередь отсутствие выбросов продуктов горения а атмосферный воздух, а также относительная дешевизна получаемой энергии. Однако развитие гидроэнергетики требует учета территориальных аспектов. Строительства гидроэлектростанций является целесообразным и экономически выгодным только для горных рек. В противном случае, при строительстве ГЭС на равнинных реках, возникает ряд негативных последствий, как экономических, так и экологических. Наиболее серьезными и общими является: - затопление земель, изъятие их из хозяйственного оборота;

- снижение скорости течения рек, замедление водообмена и самоочищения;

- изменение микроклимата окружающей территории;

- подтопление берегов, заболачивание, развитие оползневых процессов. Поэтому в перспективе доля гидроэнергетики не будет сильно возрастать изза ограниченности ресурсов и территориальной емкости энергоустановок. Энергетическая проблема тесно связана с проблемой продовольственной, так, как с вопросами развития гидроэнергетики связаны потери плодородных пойменных земель в долинах равнинных рек. Например, полтора десятка гидроэлектростанций на реках европейской части России дают около 5% производимой в стране электроэнергии, а их водохранилища вместе с преобразованными землями занимают площадь более 5 млн. га, что с учетом ценности затопленных земель эквивалентно потери не менее 6% пашни.

Производство энергетических установок, использующих возобновляемые источники, растет, а цены на них падают. Падают и затраты на производство «альтернативной» электроэнергии

По вопросу строительства гидроэлектростанций в мире нет единого мнения. За ограничение гидроэнергетического строительства выступает ряд экологов, действительно следует признать, что в советское время переориентация республики на крупные энергоемкие производства (пример: алюминиевый завод в межгорной Гиссарской равнине, потреблявший 50% электроэнергии, вырабатываемой в Таджикистане) стимулировала строительство крупных ГЭС. При этом в зоны затопления под водохранилища попадали десятки тысяч гектаров плодородных земель, а множество крестьянских семей насильственно перегонялись из горных ущелий в непривычные для них климатические условия, в основном в засушливые хлопкосеющие долины. Исходя из этого в настоящее время предлагается отказаться от строительства крупной Рогунской ГЭС (река Вахш) для завершения строительства которой требуется более 3 млрд. долларов США и сосредоточиться на завершении строительства средних ГЭС на Памире, Сангтудинской ГЭС на реке Вахш, на техническом переоснащении старых гидроэлектростанций, а также на развитии малой гидроэнергетики и весьма перспективных для Таджикистана - солнечной и ветровой энергии, что КОНЕЧНО не решает всех проблем, а является наиболее экономически приемлемым для Таджикистана вариантом. При этом совершенно не учитывается его экологичность и дальнейшая их судьба, что приведет когда-то к экологической катастрофе.

Строительство гидроэлектростанций сыграло свою роль в развитии народного хозяйства. Вместе с тем многие крупные реки - Обь, Енисей, Ангара и другие - были частично превращены в цепочки водохранилищ. Плотины-тромбы нарушили естественное течение рек, привели к развитию застойных процессов, снизили способность к «самоочищению», резко изменили качество воды и др.

Перечень совершенных ошибок при строительстве ГЭС немал. Вот лишь несколько примеров, представляющих бедствия и экологические угрозы: Новосибирская ГЭС отсекла большую часть нерестилищ, резко снизив промысловые уловы сибирского осетра; в 1999 г. он занесен в Красную книгу России;

При строительстве Братской ГЭС в ложе водохранилища оставили строевую сосну, которая стала разлагаться, превратив водохранилище в мертвый водоем;

Сооружение на Енисее Красноярской и Саяно-Шушенской ГЭС привело к необратимым процессам: изменению микроклимата региона, нарушению водного и теплового баланса реки. Прогретые массы водохранилищ не позволяют реке полностью покрыться льдом. Во время ледохода создаются заторы, перегораживающие реку по всей ширине, бомбежка которых малоэффективна. Каждый ледоход приносит местным жителям большие беды;

Иркутская ГЭС построена в сейсмически активной зоне; катастрофическое разрушение плотины приведет к уничтожению ряда городов вдоль Ангары;

Многие города Сибири - Новосибирск, Красноярск, Иркутск и другие - находятся ниже водохранилищ с высокими плотинами. Природная катастрофа или диверсионный взрыв могут привести к уничтожающему наводнению.

Одной из главных задач электроэнергетики Китая с начала 90-х годов является расширенное строительство гидроэлектростанций: во - первых, Китай обладает самыми крупными в мире запасами гидроэнергии, и во- вторых, гидроэлектроэнергия является экологически чистым возобновляемым видом энергии, что особенно важно для Китая в условиях напряженной экологической обстановки. Мощность энергоблоков на ГЭС в 2000г. составила 70 млн. КВТ

Похоже, дискуссия и борьба, развернувшаяся вокруг крупнейшего в мире проекта строительства гидроэлектростанции «Три ущелья», оставила определенный след в китайском общественном мнении. Несмотря на протесты, правительство сейчас завершает реализацию этого крупнейшего в мире (по крайней мере, по затратам) проекта создания гидроэлектростанции. Он обойдется в 25 млрд. долларов, приведет к затоплению целых городов и переселению 3 млн. человек. Планы Китая по строительству каскада плотин в верхнем течении Меконга, названного «Тремя ущельями», по мощности запланированных здесь гидроэлектростанций уже вызвали обеспокоенность в соседних странах, расположенных ниже по течению. Однако потребность бурно развивающейся экономики Китая в электроэнергии огромна. Страна сталкивается с регулярными массовыми отключеньями электроэнергии. Китаю также предстоит решить проблему потребления каменного угля, сжигание которого вызывает сильнейшее локальное загрязнение воздуха, особенно мощное в многомиллионных китайских городах. В последние годы страна сталкивает также с нарастающей критикой на международном уровне. По выбросам углекислого газа, образующегося при сжигании угля, Китай вышел на второе место в мире. Власти провинции Юннань отмечают, что строительство гидроэлектростанции позволит снизить потребность в угле на 37 млн. т в год. Тем не менее, китайскому правительству, похоже, придется учитывать и растущую оппозицию этому проекту со стороны природоохранных структур, науки, и природоохранной общественности. Дополнительным важным фактором станет то, что большая часть местных жителей - тибетцы и представители других малочисленных местных народностей. Многие из них не говорят на китайском языке. Если земли их традиционного проживания будут затоплены, им крайне сложно будет найти место в новой жизни. Полностью остановить строительство гидроэлектростанции на реке вряд ли удастся. Однако можно надеяться, что при подготовке ее проекта, власти будут вынуждены уделить гораздо большее внимание решению экологических и социальных вопросов.

Рассмотрим некоторые наиболее острые экологические проблемы, связанные с гидроэлектростанциями в Украине, которые затрагивают или могут затронуть население

Водохранилища. В последнее время в средствах массовой информации появилось достаточно много публикаций, касающихся состояния гидротехнических сооружений на Днепре и возможных последствий их прорыва. Так, руководитель независимой международной группы ученых по прогнозированию последствий катастроф Василий Кредо назвал Киевское водохранилище наиболее опасным объектом не только в Украине, но и на всем земном шаре. «Именно изза Киевского моря столицу Украины вполне может ожидать судьба Помпеи, а Украину - канувшей в небытие Атлантиды», - сказал руководитель группы ученых. Мотивируя свой прогноз, Василий Кредо сообщил, что при его личном участии в Совете Европы неоднократно поднимался вопрос о полной ликвидации тридцатикилометровой зоны, включая и Киевское море. С научной точки зрения, Днепровский каскад - «наклонный крутоперепадный объект». Если вследствие даже не очень сильного землетрясения пострадает Киевская ГРЭС, то земляная плотина, аварийность которой сейчас составляет 93 проц., будет уничтожена, и на столичные районы Оболонь, Троещина, а в итоге и на всю Украину «хлынет радиоактивное цунами из воды Киевского моря». По данным группы, в случае прорыва киевской плотины, 27 украинских городов, а также Запорожская АЭС будут уничтожены. Погибнет от 14-ти до 15 млн. человек. Именно 93 проц. аварийности Киевской плотины дают основания ученым считать Киевское море, скопившее за 14 лет после Чернобыльской катастрофы порядка 500 млн. тонн высокорадиоактивных илистых наслоений, наиболее опасным объектом всего земного шара, так как территория, по которой пройдет ил, не подлежит реабилитации как минимум тысячу лет.

Однако опасность исходит не только от Киевского водохранилища. На Днепре в настоящее время расположены шесть гидроэлектростанций с водохранилищами: Киевская, Каневская, Кременчугская, Днепродзержинская, Каховская ГЭС; Днепрогэс. И все они находятся в той или иной степени в неудовлетворительном состоянии.

1. Дробнис В.Ф. «Гидравлика и гидравлические машины», изд. Москва, 1987 г.

2. Бернштейн Л.Б. «Приливные электростанции в современной энергетике», изд. Москва, 1972 г.

3. Непорожнего П.С. «Саяно-Шушенская ГЭС // Газета «Коммерсантъ». - 2009 г. - № 150, от 18 августа.

4. Брызгалов В.И . «Из опыта создания и освоения Красноярской и Саяно-Шушенской гидроэлектростанций», производственное изд. Красноярск : Сибирский ИД «Суриков», 1999г.

5. Жибра Р.В. «Статья из экологические проблемы, связанные с гидроэлектростанциями», Москва, 2009 год.

Размещено на