Pros y contras de la energía del río. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de las centrales hidráulicas frente a las térmicas? "Pros" y "contras" ambientales de la energía hidroeléctrica

Las centrales eléctricas son una parte esencial de la vida de cada persona, ya que convierten la energía en electricidad. Una estación es todo un complejo de actividades, subsistemas artificiales y naturales que sirven para convertir y distribuir todo tipo de fuentes de energía. Todo el proceso se puede dividir en varias etapas:

1. El proceso de extracción y procesamiento de la fuente de energía primaria.
2. Entrega a la planta de energía.
3. El proceso de convertir la energía primaria en energía secundaria.
4. Distribución de secundaria (eléctrica o entre consumidores.

La industria de la energía eléctrica incluye la producción de energía en la estación y su posterior entrega a través de las líneas eléctricas. Elementos tan críticos de esta cadena como las centrales eléctricas difieren en el tipo de fuentes primarias que están disponibles en una región determinada.

Consideremos algunos tipos de procesos de transformación con más detalle, así como las ventajas y desventajas de cada uno de ellos.

Pertenecen al grupo de las energías tradicionales y ocupan una parte importante de la generación eléctrica mundial (aproximadamente el 40%). Las ventajas y desventajas de los TPP se muestran en la siguiente tabla:

Utilizar como fuente primaria de energía por ejemplo, embalses y ríos. Las ventajas y desventajas de los HPP también se resumen en la tabla.

Centrales nucleares (NPP): un conjunto de instalaciones y actividades destinadas a las cuales se liberan como resultado de la fisión de núcleos atómicos, en térmica, y luego en el elemento más importante de este sistema es también un complejo de dispositivos relacionados. La siguiente tabla muestra las ventajas y desventajas de las centrales nucleares.

Una etapa igualmente importante es el transporte de recursos de combustible a la planta de energía. Este proceso puede llevarse a cabo de varias maneras, cada una con sus propias ventajas y desventajas. Considere los principales modos de transporte:

• Transporte de agua. La entrega se lleva a cabo con la ayuda de camiones cisterna y búnkeres.
• Transporte de automóviles. El transporte se realiza en tanques. La capacidad de transportar solo combustible líquido o gaseoso determina las ventajas y desventajas existentes del transporte por carretera.
• Transporte ferroviario. Entrega en cisternas y vagones abiertos a largas distancias.
• Suspendido y poco utilizado y solo para distancias muy cortas.

Tradicionalmente, las centrales hidroeléctricas (HPP) son una fuente de energía eléctrica barata. En ellos, el potencial energético de enormes masas de agua se convierte en electricidad.

Qué son las centrales hidroeléctricas y cómo funcionan

La mayoría de las veces para ellos en los ríos se construyen represas, gracias a lo cual se forman enormes depósitos de un recurso hídrico. Al mismo tiempo, el río sobre el que se supone que se construirá la planta de energía debe tener un flujo completo para proporcionar agua de manera segura a las turbinas de los generadores eléctricos durante todo el año. Además, debe tener la mayor pendiente posible. La opción ideal para la construcción de centrales hidroeléctricas son los cañones formados por los cauces de los ríos.

La presa creada para albergar la estación y otras estructuras hidráulicas proporciona la presión necesaria del flujo de agua que hace girar las palas de las turbinas hidráulicas y los rotores de los generadores eléctricos. Además de utilizar la presión del agua para la producción de electricidad, se puede aprovechar la corriente natural del caudal de agua, denominada derivación. A veces, ambas versiones de la energía del agua se utilizan simultáneamente.

Los equipos de generación de energía que requiere la central se instalan directamente en la central hidroeléctrica. Allí, se instalan unidades en salas separadas que convierten directamente la fuerza del flujo de agua en la energía mecánica de las turbinas y luego en electricidad.

Además, la central hidroeléctrica debe estar equipada con varios otros equipos, con la ayuda de los cuales se organiza el control de la operación de la central y su gestión. El normal funcionamiento de la central es imposible sin dispositivos que distribuyan y transformen la electricidad, y muchos otros sistemas.

Cómo son

Según la potencia generada, las centrales hidroeléctricas suelen dividirse en categorías. Esto se debe al flujo de agua y la fuerza de su presión, así como a la eficiencia de los generadores y turbinas hidráulicas instaladas en la estación. Las plantas que producen 25 MW o más se consideran potentes. Las de potencia media incluyen aquellas que producen menos de 25 MW. El rendimiento de las centrales de baja potencia no supera los 5 MW.

Las centrales hidroeléctricas son de alta presión, cuando el agua proviene de una altura superior a los 60 m, de media presión a partir de los 25 m de altura y de baja presión, donde la altura del agua puede ser de tres a 25 metros. Sus turbinas están ubicadas en cámaras de hormigón armado o de acero. Pueden tener diferentes diseños y parámetros técnicos relacionados con los indicadores de la presión del agua de trabajo.

En las estaciones de alta presión, se operan turbinas radiales-axiales y de cangilones. Se instalan en cámaras espirales especiales hechas de metal. Las turbinas de álabes rotativos y radiales axiales se utilizan principalmente en estaciones donde la presión de cabeza promedio. Las centrales hidroeléctricas de baja presión están equipadas principalmente con turbinas de paletas rotativas.

Según el esquema de uso de los recursos hídricos, las HPP se dividen en:

1. Canal.
2. Represa.
3. Derivado.
4. Hidroacumulador.

En la primera variante, el río está completamente bloqueado por una presa. El nivel del agua en él se eleva a la altura de diseño. Desde él, el agua se descarga directamente a las turbinas hidráulicas. Tal estación es conveniente donde el lecho del río se estrecha y en los ríos que fluyen a través de las montañas.

También hay una presa en el esquema de la presa, pero el edificio de producción de la HPP se encuentra en su parte inferior. Aquí la presión del agua es más fuerte que en la versión de canal. Esto requiere la construcción de túneles especiales de presión para su suministro a las turbinas.

En las plantas de tipo desviación, el agua fluye directamente a través del edificio de la planta de energía, donde se instalan las turbinas.

Las HPP de almacenamiento por bombeo permiten acumular energía hidroeléctrica para su uso durante los períodos de carga máxima. En modo no estresante, por ejemplo, por la noche, sus turbinas de agua funcionan como bombas, bombeando agua al depósito superior. Cuando aparecen picos de carga, el agua de la misma se dirige a una tubería que la suministra a las palas de la turbina.

Ventajas de las centrales hidroeléctricas

La construcción y operación de centrales hidroeléctricas se acompaña de discusiones sobre sus pros y sus contras.

El factor positivo de tal producción de electricidad es renovación de los recursos naturales utilizados. Como resultado, el costo de la energía eléctrica obtenida de esta manera es significativamente menor que en otro tipo de centrales eléctricas, por ejemplo, en las centrales hidroeléctricas rusas es la mitad que las térmicas.

Las hidroestaciones son flexibles en la gestión. Con la ayuda de sus turbinas, puedes ajustar la potencia de la estación de mínimo a máximo. Al mismo tiempo, a diferencia de las centrales térmicas y algunas otras, pueden obtener rápidamente potencia operativa a partir de un rendimiento mínimo.

El funcionamiento de la central hidroeléctrica no está acompañado de una contaminación atmosférica nociva. Los factores positivos incluyen la influencia de sus reservorios en la formación de indicadores climáticos más moderados en la región correspondiente.

La construcción de presas y la educación mejoran la navegación, inciden en el aumento de las poblaciones de peces en las mismas y fomentan la piscicultura.

sus contras

Los críticos de HES señalan correctamente los problemas, principalmente ambiental, que son causados ​​por su apariencia. En primer lugar, se trata de la inundación de grandes extensiones de tierras agrícolas, incluidas tierras fértiles. El suelo restante de la llanura aluvial pierde humedad. Muchos tipos de vegetación están desapareciendo. Como resultado, nutrientes menos valiosos ingresan a los mares y océanos.

Los flujos de agua limitados o detenidos en las represas obligan a cambiar los sistemas ecológicos únicos en los lechos de los ríos y las llanuras aluviales. Como resultado, los ríos se vuelven poco profundos y contaminados, la cantidad de peces se reduce y algunas de sus especies desaparecen. Las presas a veces impiden el desove de los peces migratorios, lo que obliga a las pesquerías locales a adaptarse a las nuevas condiciones. Algunos invertebrados y otros animales acuáticos desaparecen con la aparición simultánea de abundantes mosquitos. Muchas aves migratorias están perdiendo sus lugares habituales de anidación.

En el diseño de las estaciones y su construcción, se da prioridad únicamente a las zonas con grandes reservas de agua. Suelen estar mucho más lejos de los consumidores que las centrales térmicas. Sin embargo, no siempre se tienen en cuenta otros factores. Las centrales hidroeléctricas en los ríos de montaña, que a veces se construyen en áreas con alto peligro sísmico, representan un peligro potencial.

Se indican costos de capital significativamente más altos en comparación con la construcción de centrales térmicas. Durante la construcción de presas, se necesitan grandes gastos para la construcción de esclusas para llevar los barcos al nivel de agua deseado.

Una de las principales ventajas de las pequeñas centrales hidroeléctricas es la seguridad medioambiental. Durante su construcción y posterior funcionamiento, no se producen efectos nocivos sobre las propiedades y calidad del agua. Los embalses pueden ser utilizados tanto para actividades pesqueras como fuentes de abastecimiento de agua para la población. Sin embargo, además de esto, las micro y pequeñas centrales hidroeléctricas tienen muchas ventajas. Las estaciones modernas tienen un diseño simple y están completamente automatizadas, es decir, no requieren la presencia de una persona durante la operación. La corriente eléctrica generada por ellos cumple con los requisitos de GOST en términos de frecuencia y voltaje, y las estaciones pueden operar tanto en modo autónomo, es decir. fuera de la red eléctrica del sistema eléctrico de la región o región, y como parte de esta red eléctrica. Y la vida útil completa de la estación es de al menos 40 años (al menos 5 años antes de la revisión). Bueno, y lo más importante, las instalaciones energéticas a pequeña escala no requieren la organización de grandes embalses con la correspondiente inundación del territorio y colosales daños materiales.

Durante la construcción y operación de las PCH se preserva el paisaje natural, prácticamente no hay carga sobre el ecosistema. Las ventajas de la pequeña energía hidroeléctrica, en comparación con las plantas de energía de combustibles fósiles, también pueden incluir: bajo costo de electricidad y costos operativos, reemplazo de equipos relativamente económico, vida útil más larga de las HPP (40-50 años), uso integrado de recursos hídricos (electricidad , abastecimiento de agua, recuperación de tierras, protección del agua, pesca).

Muchas de las pequeñas centrales hidroeléctricas no siempre brindan generación de energía garantizada, ya que son centrales eléctricas estacionales. En invierno, su producción energética cae bruscamente, la nieve y los fenómenos de hielo (hielo y lodo), así como las aguas bajas en verano y la sequía de los ríos, pueden suspender generalmente su trabajo. La naturaleza estacional de las pequeñas centrales hidroeléctricas requiere fuentes de energía redundantes; un gran número de ellas puede conducir a una pérdida de confiabilidad del suministro de energía. Por lo tanto, en muchas áreas, la capacidad de las pequeñas HPP no se considera como la principal, sino como una copia de seguridad.

Los embalses de las pequeñas centrales hidroeléctricas, especialmente las zonas montañosas y de piedemonte, se ven gravemente afectados por el problema de su sedimentación y el problema conexo del aumento del nivel del agua, inundaciones e inundaciones, reducción del potencial hidroeléctrico de los ríos y generación de electricidad. Se sabe, por ejemplo, que el embalse de la central hidroeléctrica Zemonechalskaya en el río Kura se llenó de sedimentos en un 60 % en 5 años.

Para la pesca, las presas de las pequeñas centrales hidroeléctricas son menos peligrosas que las medianas y grandes, que bloquean las rutas de migración de peces migratorios y semianadromos y bloquean las zonas de desove. Aunque, en general, la creación de instalaciones hidroeléctricas no elimina por completo el daño a la población de peces en los principales ríos, ya que la cuenca del río es un sistema ecológico único y las violaciones de sus vínculos individuales afectan inevitablemente al sistema en su conjunto.

Estoy seguro de que si a una persona corriente le hacen una pregunta sobre las diferencias entre centrales hidráulicas y térmicas, responderá: una funciona con hidráulica, la otra con combustible. Pero creo que la respuesta es más complicada...

Tipos de centrales eléctricas

Hoy en día, existen tres tipos principales de centrales eléctricas: hidráulicas, térmicas y nucleares.

La eficiencia de las centrales nucleares es la más alta en relación con el costo de generación de electricidad. Con un uso adecuado y razonable, la energía nuclear ocupará una posición de liderazgo en un futuro próximo.

Todavía hay plantas de energía eólica o solar, pero su productividad hoy en día es insignificante y solo puede proporcionar electricidad a una persona a nivel doméstico.

Ventajas de las centrales hidráulicas

Entre las ventajas de las centrales hidráulicas frente a las térmicas, se pueden distinguir las siguientes:

• menor costo de la electricidad;
• menos daño al medio ambiente;
• fuente renovable de conversión de energía.

La producción de electricidad utilizando el flujo de agua requiere menos financiamiento que la producción de electricidad quemando combustible: no hay necesidad de realizar costosas operaciones de minería y construir logística para su transporte.

Una planta de energía hidráulica causa menos daño al medio ambiente durante su funcionamiento. No hay emisiones a la atmósfera e hidrosfera de subproductos y sustancias nocivas de la producción de electricidad - gases, residuos sólidos tóxicos y similares.

Debido al ciclo natural del agua, la fuente de producción de electricidad (agua) se puede utilizar repetidamente, en contraste con la combustión única del combustible.

Desventajas de las centrales hidráulicas

Las centrales hidráulicas también tienen desventajas:

• baja eficiencia en comparación con el combustible;
• el costo de construir una longitud significativa de líneas de transmisión;
• están ubicados en un lugar determinado a orillas de grandes ríos, a una distancia de los centros industriales, lo que complica el trabajo de reparación de las unidades y la entrega de equipos voluminosos.

Estas son las características de la producción de estos dos tipos de centrales eléctricas.

Una central hidroeléctrica es una central eléctrica que utiliza la energía del agua vertida como fuente de energía. La mayoría de las veces se erigen en embalses existentes, construyendo presas artificiales y embalses para almacenar el volumen de agua requerido.

Para la generación efectiva de electricidad en este tipo de estaciones, se deben cumplir dos requisitos principales: suministro de agua ininterrumpido durante todo el año y la presencia de fuertes pendientes en los ríos.

Tecnología para generar electricidad centrales hidroelectricas es una transformación de la energía mecánica del agua, debido a la presencia de diferentes niveles de alturas mediante el uso de motores y generadores.

Hoy en día, existen los siguientes tipos de centrales hidroeléctricas, que difieren entre sí en la forma en que se suministra el agua: presas, desvíos y estaciones de almacenamiento por bombeo.

Las centrales hidroeléctricas de presa son el tipo de central más popular y potente. Se crea un embalse erigiendo tabiques artificiales para contener el flujo del río. El descenso del agua ocurre por dos razones: cuando se necesita electricidad y para formar el nivel requerido en el depósito.

El tipo de desvío se diferencia en que no utiliza todo el curso del río, sino que con la ayuda de tuberías y un sistema de drenaje se toma el volumen de agua requerido, que luego se envía a la turbina.

Los hidroalmacenadores son instalaciones que almacenan energía eléctrica y la devuelven al sistema en caso de ser necesario, utilizadas para igualar la heterogeneidad diaria del horario de carga eléctrica.

También se utilizan estaciones marinas, que operan a través de la energía de las mareas y las olas.

Ventajas de una central hidroeléctrica

Flexibilidad. La energía hidroeléctrica se reconoce como una fuente flexible de electricidad porque una central hidroeléctrica puede adaptarse fácil y rápidamente a las necesidades energéticas cambiantes, aumentando o ralentizando la producción de electricidad. La turbina existente está lista y funcionando en solo unos minutos.

Bajos costos de electricidad. La principal ventaja de una central hidroeléctrica es la ausencia de costos de combustible y la total independencia de los combustibles fósiles. Todas estas centrales tienen una vida útil enorme, incluso hoy en día hay centrales hidroeléctricas que se construyeron hace unos 100 años y, además, no requieren muchos empleados para mantenerlas.

Uso para fines industriales. Una central hidroeléctrica se utiliza tanto para atender a la población como para dotar de electricidad a determinadas centrales.

Huella de carbono mínima. Las centrales hidroeléctricas en sí mismas no son capaces de producir dióxido de carbono, que en la mayoría de los casos solo se puede formar durante el trabajo de construcción de la central. El científico alemán Paul Scherrer, tras realizar una investigación, llegó a la conclusión de que la energía hidroeléctrica ocupa el primer lugar en cuanto a la producción mínima de dióxido de carbono, seguida de la eólica, la nuclear y la solar.

Los beneficios de crear un embalse. Los embalses construidos suelen ser una gran opción para los deportes acuáticos, y algunos incluso se consideran atracciones turísticas. Además, el agua de ellos es perfecta para el riego o para criar en ella varios tipos de peces. Además, las represas artificiales ayudan a prevenir inundaciones.

Desventajas de las centrales hidroeléctricas

Daños ambientales y pérdida de tierras. Los enormes embalses que se requieren para el funcionamiento de las centrales hidroeléctricas son los causantes de la inundación de colosales terrenos ubicados aguas arriba de la represa, lo que significa que se están destruyendo bosques, campos, pantanos y sus habitantes.

sedimentación El flujo de agua trae consigo diversas partículas y residuos que dañan tanto a la presa como a la central. Dichos depósitos pueden reducir el tamaño del embalse y afectar la capacidad de prevenir inundaciones. Y también reducir la producción de electricidad.

Emisiones de metano. Las centrales hidroeléctricas ubicadas en regiones tropicales, debido a la gran cantidad de materiales vegetales en descomposición, producen grandes volúmenes de metano. Por lo tanto, antes de construir una central hidroeléctrica y una represa, es necesario limpiar el territorio de bosques en el área donde se forma un embalse artificial.

Restablecimiento. Muchos investigadores consideran la necesidad de reubicar a la población que habita en la zona del futuro embalse ante los importantes inconvenientes de la construcción de centrales hidroeléctricas. A principios del siglo XXI, la Comisión Mundial de Represas publicó sus estadísticas, cuyos datos mostraban que debido a la construcción de represas, casi 80 millones de personas en todo el mundo tuvieron que abandonar sus lugares de residencia.