Традиційно джерелом дешевої електричної енергії є гідроелектростанції (ГЕС). У них енергетичний потенціал величезних мас води перетворюється в електроенергію.
Що таке ГЕС і як вони працюють
Найчастіше для них на річках споруджуються греблі. завдяки яким утворюються величезні сховища водного ресурсу. При цьому річка, на якій передбачається будувати електростанцію, повинна бути повноводною, щоб напевно цілий рік забезпечувати водою турбіни електрогенераторів. Крім того, вона повинна мати максимально великий ухил. Ідеальним варіантом для будівництва ГЕС є утворені руслами річок каньйони.
Створювана для розміщення станції гребля і інші гідротехнічні споруди забезпечують потрібний натиск водяного потоку, що обертає лопаті гідротурбін і ротори електрогенераторів. Крім використання напору води для виробництва електроенергії може використовуватися природний струм водяного потоку, званий деривацией. Іноді одночасно використовується обидва варіанти енергії води.
Необхідна електростанції обладнання для вироблення електроенергії монтується безпосередньо в приміщенні гідроелектростанції. Там в окремих залах встановлюються агрегати, які безпосередньо перетворюють силу водяного потоку в механічну енергію турбін, а потім в електроенергію.
Крім того ГЕС повинна бути оснащена іншим різним обладнанням, за допомогою якого організовується контроль роботи станції, управління нею. Нормальна робота станції неможлива без пристроїв, які розподіляють і трансформують електроенергію, безлічі інших систем.
Якими вони бувають
ГЕС бувають високонапірними, коли вода надходить з висоти понад 60 м, середнього натиску висотою від 25 м і низьконапірними, де висота води може бути від трьох до 25 метрів. Їх турбіни розташовуються в залізобетонних або сталевих камерах. У них можуть бути різні конструкції і технічні параметри, пов'язані з показниками робочого напору води.
На станціях високого напору експлуатуються радіально-осьові та ковшові турбіни. Їх встановлюють у спеціальних спіралеподібних камерах з металу. Радіально-осьові та поворотнолопастниє турбіни застосовують переважно на станціях, де середні показники напору. Низьконапірні ГЕС в основному обладнуються турбінами з повертаються лопатями.
Залежно від схеми використання водних ресурсів ГЕС поділяються на:
- Русловий.
- Пріплотінние.
- Дериваційні.
- Гідроакумулюючі.
У першому варіанті греблею річка перегороджується повністю. Рівень води в ній піднімається на проектну висоту. З неї вода скидається прямо до гідротурбін. Така станція зручна там, де русло річки звужується, і на річках, що протікають через гори.
У пригреблева схемою також присутній гребля, однак виробничий корпус ГЕС розташовується в нижній її частині. Тут тиск води сильніше, ніж в русловому варіанті. Це вимагає споруди спеціальних напірних тунелів для її підведення до турбін.
У станціях дериваційного типу вода протікає безпосередньо через будівлю ГЕС, де встановлені турбіни.
Дозволяють акумулювати гідроенергію для використання її в періоди пікових навантажень гідроакумулюючі ГЕС. У ненапруженому режимі, наприклад, вночі її гідротурбіни функціонують як насоси, перекачуючи воду у верхнє водосховище. Коли з'являються пікові навантаження, вода з нього направляється в трубопровід, що подає її на лопаті турбін.
переваги гідроелектростанцій
Будівництво та експлуатація гідроелектростанцій супроводжується дискусіями щодо їх плюсів і мінусів.
Позитивним фактором подібного виробництва електроенергії є відновлення використовуваних природних ресурсів. В результаті вартість отриманої таким чином електричної енергії істотно нижче, ніж на інших видах електростанцій, Наприклад, на ГЕС Росії вона вдвічі менше, ніж на теплових.
Гідростанції гнучкі в управлінні. За допомогою їх турбін можна регулювати потужність станції від мінімальної до граничної. При цьому відмінність від теплових і деяких інших станцій вони здатні швидко набирати робочу потужність з мінімальних показників.
Функціонування ГЕС не супроводжується шкідливими забрудненнями повітря. До позитивних факторів можна і віднести вплив їх водосховищ на формування більш помірних кліматичних показників у відповідному регіоні.
Будівництво гребель і утворення покращують судноплавство, впливають на збільшення рибних запасів у них, сприяють рибництва.
Критики ГЕС обгрунтовано вказують на проблеми, в першу чергу екологічні. які викликаються їх появою. Перш за все, це затоплення великих масивів сільськогосподарських угідь, в тому числі родючих земель. Частина, що залишилася заплавна грунт втрачає вологу. Зникають багато видів рослинності. В результаті в моря і океани менше потрапляє цінних біогенних речовин.
Обмежені або зупиняються пропуски води на греблях змушують видозмінюватися унікальним екологічних систем в руслах та заплавах річок. В результаті річки міліють і забруднюються, скорочується чисельність риб, зникають їх деякі види. Греблі часом перешкоджають нересту прохідних риб, змушуючи місцеві рибгосподарства пристосовуватися до нових умов. Деякі безхребетні та інші водні тварини зникають з одночасною появою великої кількості мошок. Багато перелітні птахи позбавляються звичних місць гніздування.
При проектуванні станцій і їх будівництві пріоритет віддається тільки місцевостям, котрі володіють великими водними запасами. Вони часто перебувають набагато далі від споживачів, ніж ТЕС. При цьому інші фактори не завжди враховуються. Становлять потенційну небезпеку ГЕС на гірських річках, які часом споруджуються в районах з високою сейсмічною небезпекою.
Вказується на значно більші капітальні витрати в порівнянні зі спорудженням теплових станцій. При спорудженні гребель потрібні величезні витрати на будівництво шлюзів для перекладу судів на потрібний рівень води.