Теоретический ежегодный потенциал производства в 10 000 млрд кВтgч электроэнергии означает, что для производства такого же количества электроэнергии на теплоэлектростанциях, работающих на нефти, потребовалось бы приблизительно 40 млн баррелей нефти в день.
Мировой потенциал гидроэнергетики может быть оценен с помощью суммирования всех речных стоков, существующих на Земле. Результаты показывают, что этот суммарный потенциал, достигающий 50 000 млрд кВтgч в год, составляет только четверть от количества выпадающих в мире осадков, но превосходит более чем в четыре раза суммарное годовое производство всех существующих в мире электростанций. Основываясь на местных условиях и состоянии мировых рек, реальный потенциал мирового водного ресурса находится в интервале 2 - 3 млрд кВт, что соответствует годовой выработке энергии в 10 000 - 20 000 млрд кВтgч (согласно данным ООН за 1992г.). Остаётся важным вопрос: какое количество этого потенциала мы можем позволить себе использовать (см. главу по вопросам, связанным с окружающей средой)?
Существуют два главных фактора, которые определяют энергетический потенциал: расход воды за единицу времени и высота падения воды по вертикали. Верхняя точка, с которой падает вода - вершина - может быть естественной благодаря топографическому местоположению или может быть создана искусственно посредством строительства дамб. Этот принцип остается постоянным. Другой фактор - расход воды - прямой результат интенсивности, распространения и продолжительности дождевых осадков. Он также зависит от прямого парообразования, испарения, инфильтрации в землю, площади бассейна реки и грунта. Реки являются частью процесса круговорота воды в природе, "управляемого" солнцем. Вода испаряется с поверхности мирового океана в атмосферу, затем выпадает в виде осадков на Землю, после чего различными наземными и подземными потоками вновь "возвращается" в океан.
ПОТЕНЦИАЛ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ
ИТАИПУ - крупнейшая в мире ГЭС
Многие страны Центральной и Южной Америки возлагают серьёзные надежды на гидроэнергетику в вопросе обеспечения их энергетических потребностей. В Бразилии в 1996 году суммарная установленная мощность энергогенерирующих объектов составляла 59 000 МВт, причем на долю ГЭС приходилось 86%. В таких странах, как Чили, Колумбия, Парагвай, Перу и Венесуэла на долю ГЭС приходится до 50% и больше от общей установленной мощности энергогенерирующих объектов. Хотя большая часть гидроэнергетических ресурсов региона уже задействована, существуют планы по существенному наращиванию гидроэнергетических мощностей в ближайшем будущем. В Бразилии строящихся или планируемых к строительству ГЭС насчитывается больше, чем в любой другой стране Центральной и Южной Америки. В сентябре 1997 года последняя турбина была установлена на 3 000 МВт-ной плотине Ксинго на реке Сан-Франциско в Пиранхасе. Стоимость проекта составила 3,1 млрд долларов США. К другим большим ГЭС, недавно построенным в Бразилии, относится ГЭС Ита (2000 г) мощностью 1450 МВт и ГЭС Мачадиньо - 1 140 МВт. Обе станции расположены на реке Уругвай. Наконец, существуют планы, разработанные совместно Бразилией и Парагваем, по увеличению мощности 12 600 МВт-ной плотины Итаипу. Мощность ГЭС будет увеличена на 1 400 МВт, а затраты составят 200 млн долларов.
Завершается строительство напорно-насосной станции в Тибете на озере Ямжо Юмко. Тибетская станция, строящаяся на высоте от 4000 до 5000 м над уровнем моря, является самой высокогорной станцией в мире. В 1997 году Китай объявил о планах строительства гидроэлектростанции производительностью 40 000 МВтgч в год на тибетской части реки Брахмапутра.
Гидроэлектростанции, строящиеся сейчас в Китае, имеют суммарную установленную мощность 32000 МВт. В Индии 12 крупномасштабных проектов, каждый по 3700 МВт установленной мощности, получили одобрение правительства. Строительство самой крупной в мире ГЭС - "Плотины трёх ущелий" в Китае, установленной мощностью 18.2 ГВт - вошло во вторую стадию проекта, начатого в 1998 году. Хотя возведение дамбы было временно отложено в августе 1998 года из-за обширного наводнения на реке Янцзы, второй этап планировался к завершению в 2003 году. Третий этап должен закончиться в 2009 году, когда станция начнет работать на полную мощность. Около 3,7 млрд долларов США уже потрачено на строительство "Дамбы трёх ущелий", включая затраты, связанные с работами по дренажу строительной площадки из-за разлива Янцзы. По завершению строительства длина плотины будет 2 км, высота - 200 метров, а длина водохранилища - 550 км. Официальные лица Китая оценивают первоначальную стоимость проекта в 25 млрд долларов США. Строительство "Дамбы трёх ущелий" было предметом долгих споров. Природные и социальные проблемы, связанные со строительством, огромны. Загрязнение воды в Янцзы удвоится, так как дамба будет "задерживать" около 50 видов загрязняющих веществ, поступающих в воду от горнодобывающей промышленности, фабрик и населенных пунктов. Ранее все эти загрязняющие вещества смывались в море сильным течением реки. Тяжёлый ил отложится в верхнем течении реки (перед дамбой) и засорит речные каналы Чонгиньга. От 1,1 до 1,9 млн человек будут переселены для освобождения территории под водохранилище. Около 1300 мест, имеющих археологическую ценность, окажутся или затопленными, или перенесенными в другие районы. Некоторые исчезающие виды флоры и фауны будут также подвержены опасности. В 1996 году Экспортно-Импортный Банк США отказался давать кредиты американским компаниям, собирающимся работать над проектом китайской плотины, ссылаясь на экологические проблемы.
Самые крупные ГЭС
Самый большой гидроэнергетический комплекс в мире находится на реке Парана между Парагваем и Бразилией. Он называется Дамба Итаипу, а суммарная мощность его 18 турбин составляет 12600 МВт. Использование энергии воды становится все более популярным во многих регионах мира. Например, в Китае и Индии ожидается резкий рост развития гидроэнергетики. В 1999 году Китай ввел в строй гидроэлектростанцию Эртан мощностью 3300 МВт, состоящую из шести турбин по 550 МВт каждая. Эртан - вторая по величине в Азии ГЭС и является крупнейшим производителем электроэнергии в Китае.
В настоящее время в мире установлены ГЭС суммарной мощностью 630 000 МВт. Эти данные неточны, поскольку вклад от малых гидроэлектростанций и частных систем трудно подсчитать, но предполагается, что эти источники энергии могут добавить лишь несколько процентов к основному показателю. Годовое мировое производство электроэнергии - 2200 млрд кВтgч; это означает, что ГЭС работают на 40% своей мощности.
Мировое потребление энергии воды
Для коммунальных хозяйств наиболее привлекательной среди возобновляемых источников энергии является электроэнергия, полученная за счет использования воды; её экономическая целесообразность была успешно доказана. Были построены ГЭС мощностью до 10 ГВт. Но если сравнивать оценку ученых относительно существующих в мире экономических ресурсов для достижения суммарной установленной мощности ГЭС в 3 000 ГВт, и цифру в 10 000 ГВт, характеризующую потребление энергии по всему миру, видно, что сделано еще довольно мало. В Европе, кстати, основной гидроэнергетический потенциал уже реализован: 98% потребляемой энергии в Норвегии вырабатывается за счет гидроэнергетики, а правительство Германии заявило, что в стране уже не существует больше мест для размещения ГЭС. Рассматривая мировое распространение гидроэнергетики можно отметить, что сегодня уже задействовано около 10% существующих гидроресурсов. Большим потенциалом для развития гидроэнергетики обладают страны Азии и Африки.
ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ (ГЭС)
В период, когда доступ к дешёвой нефти по всему миру стал возможен, интерес к гидроэнергетике был утрачен на долгие годы, но сейчас ситуация вновь меняется. Постоянно растущий интерес к гидроэнергетике, проявляемый правительствами, политиками, фондовыми и кредитными организациями, институтами и отдельными людьми, привел к тому, что многие проекты, ранее считавшиеся неосуществимыми, пересматриваются, определяются новые места под строительство ГЭС.
Простейшие водяные колеса применялись уже в древние времена для облегчения тяжёлого ручного труда человека. Энергия воды была, вероятно, впервые упомянута древними приблизительно в 4000 году до н. э. Греки использовали водяные мельницы для перемола пшеницы в муку. С изобретением водяной турбины в начале 19 века использование энергии воды стало значительно более простым и распространённым. Энергия воды была быстро приспособлена для выполнения механических работ, таких как перемалывание зерна, вращение генератора для производства электричества. Во многих регионах Европы и Северной Америки вскоре возникли и первые промышленные установки на водяных турбинах.
В целом, энергия, заключённая в круговороте воды и морских волнах огромна, но использование этой энергии является достаточно трудным. Наиболее распространённым методом применения энергии воды является традиционная гидроэнергетика, т.е. технология, позволяющая производить электроэнергию за счет падающей воды. К принципиальным преимуществам гидроэнергетики можно отнести способность к быстрому восстановлению собственных ресурсов, отсутствие загрязняющих выбросов в атмосферу, возможность быстро регулировать нагрузку в сети, низкая стоимость процесса производства электроэнергии. В ходе выполнения гидроэнергетических проектов также осуществляется рекреация воды в резервуарах или отводящих каналах, расположенных ниже дамб. К недостаткам большой гидроэнергетики относятся большие капиталовложения в строительство гидроэлектростанций (ГЭС), а также вред, который наносится окружающей среде в процессе строительства и эксплуатации ГЭС.
К другим методам применения энергии воды относится использование энергии волн, приливов и отливов, а также разности температур воды в океане. Волны - непосредственный результат действия ветра, который возникает благодаря неравномерному нагреву земли и воды Солнцем. Из нескольких типов гидроэнергии, только происхождение приливов не связано с Солнцем. Гравитационное поле Луны является причиной приливов, величина которых зависит от широты и географии места.
Круговорот воды в природе происходит благодаря активности Cолнца, в результате чего вода испаряется из океанов, морей и других водных поверхностей, формирует тучи, выпадает в виде дождя или снега и попадает назад в океан. Энергия этого круговорота, движимого Солнцем, наиболее эффективно используется в гидроэнергетике. Использование воды для получения механической энергии - достаточно старая практика. Струя воды приводит в движение лопасти и может вращать их со скоростью, необходимой для производства электроэнергии. Количество энергии, вырабатываемой за счет воды, определяется перепадом высот.
Гидроэнергетика
Комментариев нет:
Отправить комментарий