Digitrode
цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы
Факторы, влияющие на выбор места для строительства гидроэлектростанции
Где построить ГЭС?
Место, где будет строиться гидроэлектростанция, очень важно. Помимо строительства плотины, есть и другие факторы. и отказ от их устранения может привести к нескольким проблемам, включая наводнение районов, прилегающих к станции.
Место, где будет строиться гидроэлектростанция, очень важно. Помимо строительства плотины, есть и другие факторы. и отказ от их устранения может привести к нескольким проблемам, включая наводнение районов, прилегающих к станции.
Сырье и материалы
Материалы, используемые при строительстве гидроэлектростанции, определяют, будет ли она стоять долго и эффективно служить своей цели. Материалы, которые используются для изготовления стен плотины, должны иметь возможность удерживать силу воды. Это означает, что участок для плотины должен находиться в месте, где эти материалы, такие как цемент и балласт, могут быть легко найдены. Крайне важно использовать высококачественные материалы для предотвращения стихийных бедствий, таких как наводнение в районах вблизи плотины.
Речной путь
Лучшее место для гидроэлектростанции должно быть вдоль пути реки. Это должно быть, по крайней мере, у речного каньона или в месте, где река сужается. Это позволяет собирать воду. Если гидроэлектростанция стремится хранить максимальную воду на плотине, то объем бассейна, расположенного над плотиной, должен быть рассчитан для обеспечения того, чтобы плотина не страдала от проблем недостаточного водоснабжения, что, в свою очередь, повлияло бы на работу турбин.
Геологическая структура
Станция должна располагаться в месте, где земля или структура скалы, на которой будет строиться плотина, достаточно сильны, чтобы удерживать вес и силу воды в плотине. Стены должны обладать способностью удерживать и поддерживать как видимые, так и невидимые силы, будь то искусственные или естественные. Структура горной породы должна обладать способностью выдерживать землетрясение и не допускать просачивания воды, поскольку это ослабляет плотину. Стены должны быть водонепроницаемыми, чтобы не ослабевать посредством влияния воды.
Достаточное количество воды
Поток воды в место, где расположена плотина, должен быть достаточным для заполнения плотины. Гидроэлектростанции обычно большие, и это заставляет их терять много воды за счет испарения. Поток воды из реки должен быть достаточно высоким, чтобы компенсировать эту потерю воды, не влияя на количество произведенной электроэнергии.
Какие изменения вызывает строительство ГЭС?
Строительство микро-ГЭС никак не влияют на окружающую среду и человека, просто ставится одна небольшая турбина в реку и на ней вырабатывается электрическая энергия.
Строительство больших ГЭС напротив, при строительстве ГЭС необходимо так же построить водохранилище, тем самым меняя местную экосистему. А точнее заменяя то, что было, на озеро. Эко система не разрушается, а просто заменяется другой.
Старые типы конструкций плотин преграждают путь проходным рыбам. Классический пример — осетровые и лососевые рыбы.
Пары воды — парниковый газ, с огромных поверхностей водохранилищ испаряется вода, тем самым внося свой вклад в глобальное потепление, в меньшей мере вносят вклад останки от всякой живности в водохранилище.
ГЭС с водохранилищем и плотиной—устаревшее решение. Изобретение: «Гидроэлектростанция» обеспечивает подачу воды в гидротурбину под высоким давлением использованием известных изобретений. Патентуется.
Как гидроэлектростанции вырабатывают энергию?
Сегодня гидроэнергетика — крупный и надежный источник электроэнергии. Более того, он чистый и возобновляемый. Поскольку он не зависит от погодных условий (кроме засухи), гидроэлектростанции могут обеспечить более надежную генерацию, чем солнечные или ветряные электростанции. Кроме того, возможность управления потоком позволяет каждой генерирующей компании адаптировать свою выработку к требованиям рынка. Неудивительно, что 9 из 10 крупнейших электроэнергетических предприятий мира работают на энергии воды. (Касивадзаки-Карива в Японии, шестая по величине, является атомной электростанцией.)
По сути, современная гидроэлектростанция состоит из водохранилища, плотины, напорных водоводов, турбин и генераторов. Водохранилище хранит «топливо» и позволяет операторам контролировать количество воды, подаваемой в турбины. Оно также служит в качестве декантера: большая часть грязи и мусора в воде оседает на его дне, вдали от зоны забора.
Вода из водохранилища подается на турбины через водозабор (затворы плотины) и напорный водовод. Система фильтрации на входе дополнительно очищает воду, чтобы гарантировать, что в ней нет (относительно) взвешенных твердых частиц, которые могут повредить лопасти турбины. Гидравлические системы — регулятор, тормоза, органы управления заслонкой — работают вместе, открывая и закрывая отверстия, которые позволяют воде течь вниз по потоку от водохранилища.
Существует три основных типа гидротурбин, которые отличаются в основном формой и конфигурацией лопастей: турбина Фрэнсиса, турбина Каплана и турбина Пелтона, названные в честь своих изобретателей. Независимо от конструкции турбина преобразует кинетическую энергию движущейся или падающей воды в механическую. Турбина соединена валом с ротором генератора, преобразующего механическую энергию в электричество. Для максимальной эффективности турбины изготавливаются индивидуально для каждой гидроэлектростанции.
Почему человечество массово не переходит на альтернативные источники энергии?
Обычно под альтернативными источниками энергии подразумеваются «экологичные» агрегаты, использующие тем или иным образом энергию Солнца или энергию Земли (энергия ветра и воды берётся из той же солнечной энергии).
Проблема номер один в плотности потока энергии. Т.е. если солнце греет вертикальными солнечными лучами квадратный метр Земли на
2КВт (мощность обычного чайника), то чтобы собирать эту энергию нужно строить огромные сооружения или же много маленьких, но дающих немного энергии. Лучший вариант тут — ГЭС, отбирающие энергию с площади бассейна реки в относительно небольшом сооружении (на самом деле, очень большом, но по сравнению с бассейном реки — не очень).
Проблема номер два в том, что для изготовления агрегата, извлекающего энергию альтернативным путём, приходится тратить много энергии, полученной обычным путём, не говоря уже об отходах производства. В итоге, тот же ветряк может лет за 5 и окупается конторе его поставившей, в основном, за счёт субсидий, конечно. Но никакой из альтернативных методов извлечения энергии Солнца и Земли не способен даже в теории дать человеку достаточно электричества, чтобы удовлетворить хоть часть нынешних нужд, не то что будущих.
Поэтому я не могу в строгом смысле назвать ветряки и им подобные способы альтернативой с точки зрения обеспечения энергией всего человечества. Они не альтернатива, они — тупик. Единственный относительно чистый способ добычи энергии, практически неисчерпаемый на обозримом горизонте событий это расщепление атома. А единственной альтернативой энергии атома, является энергия синтеза, т.е. термоядерная энергетика.
1 0 · Хороший ответ
Как обстоит дело с возобновляемой энергетикой в России?
К возобновляемой энергетике (т.е. к энергетике, не использующей невозобновляемые в природе ископаемые виды топлива) относятся: ГЭС (гидроэлектростанции), ВЭС (ветровые электростанции), солнечные электростанции, приливные электростанции, электростанции, работающие на тепле подземных источников и электростанции на биомассе.
В России высока доля гидроэнергетики (подавляющее большинство таких мощностей — в компании «Русгидро», куда были переданы ГЭС, принадлежавшие ранее РАО «ЕЭС России». Доля гидроэнергетики — около 16% всей вырабатываемой энергии.
Доля остальных возобновляемых источников пока крайне низка — менее процента, и останется на уровне 1-2% и в обозримом будущем (по оптимистичным оценкам — до 4-5%). Так, к 2020 г. в России будет построено 1,7 ГВт ветроэлектростанций и солнечных станций — этой мощности достаточно, чтобы снабжать территорию примерно с 2 млн. человек населения. Например, госкорпорация «Росатом», в составе которой все российские АЭС, приняла решение диверсифицировать свой бизнес и также будет строить ветряки.
Развитию ветроэнергетики в нашей стране мешает роза ветров — достаточные и устойчивые ветра есть лишь на небольшой части территории, а развитию солнечной энергетики — наше северное расположение. Кроме того, пока киловатт-час, выработанный на ветряках и солнечных станциях, неконкурентоспособен по сравнению с традиционной энергетикой. Строительство таких станций в России будет субсидироваться за счет оптового рынка электроэнергии — фактически, инвестиции оплатит потребитель, стоимость строительства будет размазана по цене «традиционного» киловатт-часа.
Некоторые надежды внушают разработки бытовых солнечных панелей, например, в виде кровельного материала для крыш. Но пока цены на такие панели (и аккумуляторы, которые нужны, чтобы запасать энергию — ведь основная часть бытового потребления вечером, когда солнце зашло, да и ночью нужно поддерживать работу холодильника. ) — так вот, пока цены на солнечные панели и аккумуляторы снизятся настолько, чтобы они окупались хотя бы за 10 лет, а КПД их возрастет, пройдет еще немало времени.
Как построить экологичный дом с максимальным энергосбережением и минимальным воздействием на окружающую среду?
Сочетание экологичности и энергоэффективности в современном строительстве, безусловно, в приоритете у архитекторов и строителей нашего времени, приносящей огромную пользу, по большей части природе.
Экологичность в строительстве предполагает собой применение природных материалов, не приносящих вред планете и окружающей среде. Такие материалы были под рукой у людей большую часть жизни. Одними из самых распространенных являются: дерево, силикатный или глиняный кирпич, а также натуральный камень. Они довольно часто применяются в строительстве коттеджей, частных домов, а также общественных зданий, не являются по большей части дорогими, их довольно легко приобрести на рынке, а также эти материалы хорошо сочетаются между собой в современных дизайнерских решениях.
Энергоэффективность показывает насколько эффективно здание расходует различные виды энергии, чаще всего это тепловая и электрическая, в процессе эксплуатации. Направить энергию в «нужное русло» помогут несколько способов.
Во-первых, это правильное ориентирование по сторонам света, в холодном климате необходимо направлять окна на юг, для того, чтобы большую часть времени дом освещался и использовал энергию солнца, в жарком климате, наоборот. Также теплопотери дома можно избежать засчет применения правильной теплоизоляции в доме, как на крыше, так и в стенах, также подобрать оптимальную толщину стен, обратить внимание на мостики холода (стыки балконных плит и подвальных перекрытий).
Во вторых, необходимо обратить внимание на вентиляцию в помещении, установить вытяжные устройства и вентканалы, как минимум в санузле, ванной комнате, кухне. Заложенные в процессе строительства вентканалы помогают избежать лишние затраты на электроэнергию в будущем. Иначе, придется покупать электрическое вытяжное устройство.
В-третьих правильное использование электрических приборов, для освещения дома лучше всего использовать лампы на основе LED технологии (светодиодная лампа) это экологически чистые источники света и потребляют меньше энергии.
Также необходимо обратить внимание на пассивное использование энергии: к примеру, энергию солнца, воды, ветра. Можно установить солнечные батареи на крышу, если климат довольно жаркий, ветряные мельницы, и систему сбора дождевой воды, с дальнейшим преобразованием в необходимую энергию.
Существует еще множество способов для создания энергоэффективного и экологичного дома, это самые основные правила, которым придерживаются чаще всего. Зачастую строительство такого дома может дорого стоить, засчет закупки дорогостоящего оборудования и материалов, требует большой проработки в архитектурном проекте, но в будущем это принесет большую пользу природе и человеку.
Виды, устройство и принцип работы гидроэлектростанций (ГЭС), потенциал гидроэнергетики
Гидроэнергетика представляет процесс преобразования энергии водного ресурса в электрическую. Он экологически чистый, потому что он не выделяет парниковых газов в атмосферу, которые вносят значительный вклад в загрязнение окружающей среды и глобальное потепление. Однако даже у гидроэлектростанции есть преимущества и недостатки.
Особенности получения гидроэнергии
Поскольку источник гидроэнергии — вода, гидроэлектростанции должны располагаться на водном источнике. Электричество производится с помощью направления движущейся воды в электрические генераторы.
Гидроэнергетика – это универсальная, гибкая отрасль, которая в самом малом размере может питать один дом, а в самом большом — снабжать промышленность и население возобновляемой электроэнергией в национальном и даже региональном масштабе. Энергия рек нескончаема, также для получения электричества используется вода в океанах, природных бассейнах. Также в промышленных целях используются и большие водопады.
Классификация гидроэлектростанций
Гидростанции распространены в России и мест для их размещения много. В зависимости от типа задач, которые нужно решать, ГЭС делятся по:
По принципу действия
Выделяют русловые гидроэлектростанции. Если напор воды на равнинных реках небольшой, то сооружают русловые гидроэлектростанции. В данном случае здание, в котором размещены гидроагрегаты, представляет продолжение плотины.
Приплотинные ГЭС отличаются от предыдущих тем, что у них напористый фон перекрывается плотиной, а само здание ГЭС находится за ней и примыкает к нижнему бьефу. Это их преимущество. Между верхним и нижним бьефами приплотинных ГЭС размещают гидравлические трассы, включающие глубинный водоприёмник с мусорозадерживающей решёткой, турбинный водовод, спиральную камеру, отсасывающую трубу.
Деривационные ГЭС устанавливаются на реках с большими уклонами. Например, в горных и предгорных районах. Напор воды в них создаётся благодаря использованию естественного перепада уровней водотока из русла.
По вырабатываемой мощности
Все ГЭС поддаются разделению на различные классификации: мощные, средние и малые. Чаще идёт строительство средних или малых. Для строительства мощных ГЭС необходимо расположение водопада или мощного потока воды поблизости. Мвт-мощность ГЭС зависит от водного потенциала, то есть от природных условий.
По напору воды
Существует четыре широкие типологии гидроэнергетики:
- Речная гидроэлектростанция: объект, который направляет текущую воду из реки через канал или шток для вращения турбины. Проект «бег по реке» имеет небольшое или вообще не имеет хранилища. Русло реки обеспечивает непрерывную подачу электроэнергии (базовая нагрузка), с некоторой гибкостью работы при суточных колебаниях спроса за счет расхода воды, который регулируется объектом. Э нергия воды в данном случае играет главную роль.
- Гидроэнергетика хранения: большая система, которая использует запруду, чтобы хранить воду в резервуаре. Электричество вырабатывается путем выпуска воды из резервуара через турбину, которая приводит в действие генератор. Накопительная гидроэлектростанция обеспечивает базовую нагрузку, а также возможность отключения и запуска в краткие сроки в соответствии с требованиями системы.
- Гидроэнергетика с насосным хранилищем: обеспечивает пиковую подачу нагрузки, используя воду, которая циркулирует между нижним и верхним резервуаром и насосами, которые используют избыточную энергию из системы в периоды низкого спроса. Когда спрос на электроэнергию высок, вода выпускается обратно в нижний резервуар через турбины для производства электроэнергии.
- Морская гидроэнергетика: менее устоявшаяся, но растущая группа. В данном случае используются приливные течения или мощность волн для производства электроэнергии из морской воды.
Плюсы и минусы гидроэлектростанций
- не тратятся природные ресурсы;
- низкая цена этой энергии;
- при работе ГЭС нет вредных выбросов.
Недостатки ГЭС также есть. Главный недостаток ГЭС заключается в том, что они затапливают ближайшие земли, возможны несчастные случаи, когда страдают целые поселки.
Важно также понимать, что существуют как плюсы, так и минусы водохранилищ.
Устройство и конструкция ГЭС
Обычные гидроэлектростанции включают четыре основных компонента:
- Дамба. Поднимает уровень воды в реке, чтобы создать энергию падающей воды. Также контролирует подачу воды. Образующийся резервуар – это, по сути, накопленная энергия.
- Турбина. Сила падающей воды, толкающей на лопатки турбины, заставляет турбину вращаться. Водяная турбина очень похожа на ветряную мельницу, за исключением того, что энергия обеспечивается падающей водой вместо ветра. Турбина преобразует кинетическую энергию падающей воды в механическую энергию.
- Генератор Соединенный с турбиной, валами и, возможно, шестернями поэтому, когда турбина закручивается, генератору нужно также ей раскрутить. Генераторы на гидроэлектростанциях работают так же, как и генераторы на других типах электростанций, он нужен.
- Линии электропередач. Проводят электричество от гидроэлектростанции до жилых домов и предприятий.
- З апруда.
Это лишь краткий обзор ГЭС, на самом деле компонентов больше.
Принцип работы и получения энергии
Чтобы производить гидроэлектричество, должны присутствовать три вещи: движущаяся вода, турбина и генератор. Энергия воды играет главную роль. ГЭС используют кинетическую энергию движущейся воды. Тогда как работают гидроэлектростанции ? Это заводы, которые преобразуют энергию падающей воды в поток электронов, обычно известных как электричество. Плотина строится через реку, чтобы поднять уровень воды, с которого может осуществляться падение, необходимое для развития движущей силы.
В этом заключается принцип работы ГЭС, направленный на получение гидравлической энергии. Падая вода после этого направлена к колесу турбины на более низком уровне. Проточная вода поворачивает колесо турбины, которое соединено с генератором. Генератор имеет ротор, который вращается турбиной. Поворот ротора генератора производит электричество. КПД используемых турбин и генераторов повышается с помощью ограничения влажности.
Условия для строительства ГЭС
Гидроагрегаты различаются по размеру от «микро-гидрос», которые отдают энергию нескольким сооружениям, до огромных платин, охватывающих не несколько домов, и даже не десяток, а целые города. Размер гидроэлектростанции влияет на её мощность, однако это далеко не все важные характеристики, влияющие на эффективность ГЭС.
Важно место расположения ГЭС. Материалы, которые используются для создания стен плотины, должны быть прочными, чтоб удерживать поток воды. Электростанция должна быть расположена вдоль реки, озера, моря или другой воды.
Чтобы построить ГЭС нужны большие вложения и в дальнейшем постоянный надзор над работой станции.
Существующие крупные ГЭС
Самые крупные гидроэлектростанции известны во всём мире.
В России
Гидроэнергетические ресурсы России обширны, так как в России много рек, озер. И стория гидроэнергетики РФ насчитывает не один век.
Богучанская ГЭС большая и уникальная. Ступенчатый выброс воды помогает во время паводка. Станция не будет затоплена, а это, по расчётам учёных возможно через 10 000 лет.
Усть-Илимская ГЭС расположена в Красноярском крае. Это одна из самых больших станций в России. Однако знаменитой делает её не это, а тот факт, что на ней работают уникальные агрегаты.
В мире
Черчилл-Фолс в Канаде ГЭС одна из двух гидростанций в мире, имеющих машинный вал, расположенный под землёй. Симона Боливара или «Гури» находится в штате Боливар, Венесуэла. Высота плотины составляет 162 м, длина – 1,3 км.
Много крупных ГЭС расположены в США, Канаде и в целом в Европе. Они работают более 100 лет.
Способы применения гидроэнергии
Гидроэнергетика решает многие вопросы. Водные и гидроэнергетические ресурсы широко используются в России и во всем мире. Строительство ГЭС требует финансовых расходов, но они все оправданы, так как в итоге государство получает много преимуществ:
- Энергия поступает постоянно и не требует дополнительного (помимо строительства станции) вмешательства.
- Энергия необходима для быстрого и качественного развития производства.
- ГЭС решает проблему водоснабжения различных районов страны.
- Появляется пресная вода. Более того, на некоторых станциях начали устанавливать фильтры для очистки воды.
- Так как дамба перекрывает циркуляцию воды, то это способствует разведению рыб, что удачно сказывается на рыболовстве.
Этот список далеко не полон. Существует много преимуществ ГЭС, которые позволяют назвать данный способ получения энергии наиболее комфортным для населения и экологии страны.
Влияние ГЭС на экологию
Хотя гидроэнергетика более экологична, чем другие источники, она не лишена своих проблем. Плотины могут оказывать негативное воздействие на окружающие экосистемы, например, снижать численность рыбных популяций, а также снижать качество самой воды. Работа ГЭС шумная и может помешать таким отраслям как: сельское хозяйство. В связи с этим гидроэлектростанции должны строиться с учетом окружающей среды, с гарантиями восстановления любых возможных потерь, которые они могут понести, наряду с постоянным мониторингом воздействия на окружающую среду. Однако при всех минусах также есть и важные плюсы, которые заключаются в экологичности метода.Проблемы данной области энергетики
Гидроэнергетика имеет достоинства и недостатки. Часто происходят случаи затапливание ближайших районов. Также страдает экосистема, что несомненно является недостатком.
Перспективы и потенциал гидроэнергетики
Гидроэнергетика — наиболее эффективный и удобный метод производства электроэнергии. Современные гидротурбины настолько инновационные, что способны конвертировать более 90% доступной энергии в электроэнергию. Это намного лучше по сравнению с лучшим объектом ископаемого топлива, который является только на 50% эффективным.
Гидроэлектростанция играет важнейшую роль в современном балансе электроэнергии, обеспечивая более 16% выработки электроэнергии во всем мире. Хотя есть и другие возобновляемые источники энергии, такие как солнечная, ветровая и геотермальная ожидается, что благодаря быстрому накоплению пара гидроэнергетика будет обеспечивать энергией большинство мировых экономик в течение многих последующих лет.