Pro e contro dell'energia fluviale. Quali sono i vantaggi e gli svantaggi delle centrali idrauliche rispetto a quelle termiche? "Pro" e "contro" ambientali dell'energia idroelettrica

Le centrali elettriche sono una parte essenziale della vita di ogni persona poiché convertono l'energia in elettricità. Una stazione è un intero complesso di attività, sottosistemi artificiali e naturali che servono a convertire e distribuire tutti i tipi di fonti energetiche. L'intero processo può essere suddiviso in più fasi:

1. Il processo di estrazione e lavorazione della fonte energetica primaria.
2. Consegna alla centrale elettrica.
3. Il processo di conversione dell'energia primaria in energia secondaria.
4. Distribuzione del secondario (elettrico o tra consumatori.

Il settore dell'energia elettrica comprende la produzione di energia in stazione e la sua successiva erogazione tramite elettrodotti. Elementi critici di questa filiera come le centrali elettriche si differenziano per il tipo di fonti primarie disponibili in una data regione.

Consideriamo più in dettaglio alcuni tipi di processi di trasformazione, nonché i vantaggi e gli svantaggi di ciascuno di essi.

Appartengono al gruppo delle energie tradizionali e occupano una quota significativa della produzione mondiale di elettricità (circa il 40%). I vantaggi e gli svantaggi dei TPP sono riportati nella tabella seguente:

Utilizzare come fonte primaria di energia, ad esempio bacini idrici e fiumi. Nella tabella sono riassunti anche i vantaggi e gli svantaggi degli HPP.

Centrali nucleari (NPP) - un insieme di installazioni e attività destinate alle quali viene rilasciato a seguito della fissione dei nuclei atomici, in termico, e quindi nell'elemento più importante di questo sistema è anche un complesso di dispositivi correlati. La tabella seguente mostra i vantaggi e gli svantaggi delle centrali nucleari.

Una fase altrettanto importante è il trasporto delle risorse di combustibile alla centrale elettrica. Questo processo può essere eseguito in diversi modi, ciascuno con i propri vantaggi e svantaggi. Considera le principali modalità di trasporto:

• Trasporto d'acqua. La consegna viene effettuata con l'ausilio di autocisterne e bunker.
• Trasporto automobilistico. Il trasporto viene effettuato in cisterne. La capacità di trasportare solo carburante liquido o gassoso determina i vantaggi e gli svantaggi esistenti del trasporto su strada.
• Trasporto ferroviario. Consegna in cisterne e vagoni aperti su lunghe distanze.
• Sospeso e usato raramente e solo per brevissime distanze.

Tradizionalmente, le centrali idroelettriche (HPP) sono una fonte di energia elettrica a basso costo. In essi, il potenziale energetico di enormi masse d'acqua viene convertito in elettricità.

Cosa sono le centrali idroelettriche e come funzionano

Molto spesso per loro vengono costruiti sui fiumi dighe, grazie al quale si formano enormi serbatoi di una risorsa idrica. Allo stesso tempo, il fiume su cui dovrebbe essere costruita la centrale deve essere a piena portata per fornire sicuramente acqua alle turbine dei generatori elettrici tutto l'anno. Inoltre, dovrebbe avere la massima pendenza possibile. L'opzione ideale per la costruzione di centrali idroelettriche sono i canyon formati dagli alvei dei fiumi.

La diga creata per accogliere la stazione e le altre strutture idrauliche forniscono la necessaria pressione del flusso d'acqua che fa ruotare le pale delle turbine idrauliche ei rotori dei generatori elettrici. Oltre ad utilizzare la pressione dell'acqua per la produzione di energia elettrica, si può utilizzare la corrente naturale del flusso d'acqua, detta di derivazione. A volte entrambe le versioni dell'energia dell'acqua vengono utilizzate contemporaneamente.

Gli impianti di produzione di energia necessari alla centrale sono installati direttamente nella centrale idroelettrica. Lì, le unità sono installate in sale separate che convertono direttamente la forza del flusso d'acqua in energia meccanica delle turbine e quindi in elettricità.

Inoltre, la centrale idroelettrica deve essere dotata di varie altre apparecchiature, con l'ausilio delle quali viene organizzato il controllo del funzionamento della centrale e la sua gestione. Il normale funzionamento della stazione è impossibile senza dispositivi che distribuiscono e trasformano l'elettricità e molti altri sistemi.

Come sono

In base alla potenza generata, gli HPP sono generalmente suddivisi in categorie. Ciò è dovuto al flusso dell'acqua e alla forza della sua pressione, nonché all'efficienza dei generatori e delle turbine idrauliche installate nella stazione. Gli impianti che producono 25 MW o più sono considerati potenti. Quelli di media potenza includono quelli che producono meno di 25 MW. Le prestazioni delle centrali a bassa potenza non superano i 5 MW.

Gli HPP sono ad alta pressione, quando l'acqua proviene da un'altezza superiore a 60 m, a media pressione da 25 m di altezza e a bassa pressione, dove l'altezza dell'acqua può variare da tre a 25 metri. Le loro turbine sono situate in camere di cemento armato o acciaio. Possono avere diversi design e parametri tecnici relativi agli indicatori della pressione dell'acqua di lavoro.

Nelle stazioni ad alta pressione vengono azionate turbine radiali-assiali ea tazze. Sono installati in speciali camere a spirale in metallo. Le turbine radiali-assiali e a pale rotanti sono utilizzate principalmente nelle stazioni in cui la prevalenza media. Le centrali idroelettriche a bassa pressione sono principalmente dotate di turbine a pale rotanti.

A seconda dello schema per l'utilizzo delle risorse idriche, gli HPP sono suddivisi in:

1. Canale.
2. Diga.
3. Derivato.
4. Idroaccumulante.

Nella prima variante il fiume è completamente bloccato da una diga. Il livello dell'acqua al suo interno sale all'altezza del progetto. Da esso l'acqua viene scaricata direttamente alle turbine idrauliche. Una tale stazione è comoda dove il letto del fiume si restringe e sui fiumi che scorrono attraverso le montagne.

C'è anche una diga nello schema della diga, ma l'edificio di produzione dell'HPP si trova nella sua parte inferiore. Qui la pressione dell'acqua è più forte che nella versione a canale. Ciò richiede la costruzione di appositi tunnel in pressione per la sua alimentazione alle turbine.

Negli impianti di derivazione, l'acqua scorre direttamente attraverso l'edificio della centrale elettrica, dove sono installate le turbine.

Gli impianti idroelettrici a pompaggio consentono di accumulare energia idroelettrica da utilizzare durante i periodi di picchi di carico. In modalità non stressante, ad esempio, di notte, le sue turbine idrauliche funzionano come pompe, pompando acqua nel serbatoio superiore. Quando compaiono i picchi di carico, l'acqua da essa viene diretta a una tubazione che la fornisce alle pale della turbina.

Vantaggi delle centrali idroelettriche

La costruzione e il funzionamento delle centrali idroelettriche è accompagnata da discussioni sui loro pro e contro.

Il fattore positivo di tale produzione di elettricità è rinnovamento delle risorse naturali utilizzate. Di conseguenza, il costo dell'energia elettrica ottenuta in questo modo è notevolmente inferiore rispetto ad altri tipi di centrali elettriche, ad esempio nelle centrali idroelettriche russe è la metà di quelle termiche.

Le stazioni idroelettriche sono flessibili nella gestione. Con l'aiuto delle loro turbine, puoi regolare la potenza della stazione dal minimo al massimo. Allo stesso tempo, a differenza delle stazioni termiche e di altre stazioni, sono in grado di ottenere rapidamente potenza operativa da prestazioni minime.

Il funzionamento dell'HPP non è accompagnato da inquinamento atmosferico dannoso. I fattori positivi includono l'influenza dei loro serbatoi sulla formazione di indicatori climatici più moderati nella regione corrispondente.

La costruzione di dighe e l'istruzione migliorano la navigazione, influenzano l'aumento degli stock ittici e promuovono l'allevamento ittico.

I loro contro

I critici di HES indicano giustamente i problemi, in primo luogo ecologico, che sono causati dal loro aspetto. Prima di tutto, si tratta dell'allagamento di vaste aree di terreni agricoli, comprese terre fertili. Il restante terreno della pianura alluvionale perde umidità. Molti tipi di vegetazione stanno scomparendo. Di conseguenza, i nutrienti meno preziosi entrano nei mari e negli oceani.

I flussi d'acqua limitati o interrotti presso le dighe costringono a cambiare sistemi ecologici unici nei letti dei fiumi e nelle pianure alluvionali. Di conseguenza, i fiumi diventano poco profondi e inquinati, il numero di pesci si riduce e alcune delle loro specie scompaiono. Le dighe a volte impediscono la deposizione delle uova di pesci migratori, costringendo la pesca locale ad adattarsi alle nuove condizioni. Alcuni invertebrati e altri animali acquatici scompaiono con la comparsa simultanea di un'abbondanza di moscerini. Molti uccelli migratori stanno perdendo i loro soliti siti di nidificazione.

Nella progettazione delle stazioni e nella loro realizzazione viene data priorità solo alle aree con grandi riserve idriche. Spesso sono molto più lontane dai consumatori rispetto alle centrali termiche. Tuttavia, non sempre vengono presi in considerazione altri fattori. Le centrali idroelettriche sui fiumi di montagna, che a volte sono costruite in zone ad alto rischio sismico, rappresentano un potenziale pericolo.

Sono indicati costi di capitale significativamente più elevati rispetto alla costruzione di centrali termiche. Durante la costruzione delle dighe, sono necessarie enormi spese per la costruzione di chiuse per trasferire le navi al livello dell'acqua desiderato.

Uno dei principali vantaggi dei piccoli impianti idroelettrici è la sicurezza ambientale. Durante la loro costruzione e il successivo esercizio, non ci sono effetti dannosi sulle proprietà e sulla qualità dell'acqua. I bacini idrici possono essere utilizzati sia per attività di pesca sia come fonti di approvvigionamento idrico per la popolazione. Tuttavia, oltre a questo, le micro e piccole centrali idroelettriche presentano molti vantaggi. Le stazioni moderne sono semplici nel design e completamente automatizzate, ad es. non richiedono la presenza di una persona durante il funzionamento. La corrente elettrica da essi generata soddisfa i requisiti di GOST in termini di frequenza e tensione e le stazioni possono funzionare sia in modalità autonoma, ovvero al di fuori della rete elettrica del sistema elettrico della regione o della regione e come parte di questa rete elettrica. E la vita utile completa della stazione è di almeno 40 anni (almeno 5 anni prima della revisione). Ebbene, e soprattutto, gli impianti energetici su piccola scala non richiedono l'organizzazione di grandi bacini idrici con le corrispondenti inondazioni del territorio e colossali danni materiali.

Durante la costruzione e il funzionamento degli SHPP, il paesaggio naturale viene preservato, praticamente non c'è carico sull'ecosistema. I vantaggi del piccolo idroelettrico - rispetto alle centrali a combustibili fossili - possono anche includere: basso costo dell'elettricità e costi operativi, sostituzione relativamente economica delle apparecchiature, maggiore durata delle centrali idroelettriche (40-50 anni), utilizzo integrato delle risorse idriche (energia elettrica , approvvigionamento idrico, bonifica, protezione delle acque, pesca).

Molti dei piccoli impianti idroelettrici non sempre forniscono una produzione di energia garantita, essendo centrali elettriche stagionali. In inverno, la loro produzione energetica diminuisce bruscamente, il manto nevoso e i fenomeni di ghiaccio (ghiaccio e fanghiglia), così come la magra estiva e il prosciugamento dei fiumi, possono generalmente sospendere il loro lavoro. La natura stagionale delle piccole centrali idroelettriche richiede fonti energetiche ridondanti; un gran numero di esse può portare a una perdita di affidabilità dell'approvvigionamento energetico. Pertanto, in molte aree, la capacità dei piccoli HPP non è considerata quella principale, ma quella di riserva.

Gli invasi delle piccole centrali idroelettriche, in particolare le zone montuose e pedemontane, risentono in modo molto acuto del problema del loro insabbiamento e del correlato problema dell'innalzamento del livello delle acque, delle inondazioni e degli allagamenti, della riduzione del potenziale idroelettrico dei fiumi e della produzione di elettricità. È noto, ad esempio, che il serbatoio dell'HPP Zemonechalskaya sul fiume Kura è stato insabbiato del 60% entro 5 anni.

Per la pesca, le dighe delle piccole centrali idroelettriche sono meno pericolose di quelle di medie e grandi dimensioni, che bloccano le rotte migratorie dei pesci migratori e semi-anadromi e bloccano le zone di riproduzione. Sebbene, in generale, la creazione di impianti idroelettrici non elimini completamente i danni allo stock ittico sui fiumi principali, da allora il bacino fluviale è un unico sistema ecologico e le violazioni dei suoi singoli collegamenti influiscono inevitabilmente sul sistema nel suo insieme.

Sono sicuro che se a una persona media viene posta una domanda sulle differenze tra centrali idrauliche e termiche, risponderà: una lavora sull'idraulica, l'altra sul carburante. Ma penso che la risposta sia più complicata...

Tipi di centrali elettriche

Oggi esistono tre tipi principali di centrali elettriche: idraulica, termica e nucleare.

L'efficienza delle centrali nucleari è la più alta in relazione al costo di produzione di energia elettrica. Con un uso corretto e ragionevole, l'energia nucleare manterrà una posizione di primo piano nel prossimo futuro.

Esistono ancora centrali eoliche o solari, ma la loro produttività oggi è trascurabile ed è in grado di fornire elettricità a una persona solo a livello domestico.

Vantaggi delle centrali idrauliche

Tra i vantaggi delle centrali idrauliche rispetto a quelle termiche si possono distinguere:

• minor costo dell'energia elettrica;
• meno danni all'ambiente;
• fonte rinnovabile di conversione dell'energia.

La produzione di elettricità utilizzando il flusso dell'acqua richiede meno finanziamenti rispetto alla produzione di elettricità bruciando carburante: non è necessario condurre costose attività minerarie e costruire la logistica per il loro trasporto.

Una centrale idraulica provoca meno danni all'ambiente durante il suo funzionamento. Non ci sono emissioni nell'atmosfera e nell'idrosfera di sottoprodotti e sostanze nocive della produzione di energia elettrica - gas, rifiuti solidi tossici e simili.

A causa del ciclo naturale dell'acqua, la fonte di produzione di elettricità (acqua) può essere utilizzata ripetutamente, a differenza della combustione una tantum del combustibile.

Svantaggi delle centrali idrauliche

Le centrali idrauliche presentano anche degli svantaggi:

• bassa efficienza rispetto al carburante;
• il costo di costruzione di una lunghezza significativa delle linee di trasmissione;
• si trovano in un determinato luogo sulle rive di grandi fiumi, a distanza dai centri industriali, il che complica i lavori di riparazione delle unità e la consegna di attrezzature ingombranti.

Queste sono le caratteristiche della produzione di questi due tipi di centrali elettriche.

Una centrale idroelettrica è una centrale elettrica che utilizza l'energia dell'acqua scaricata come fonte di energia. Sono spesso eretti su serbatoi esistenti, costruendo dighe artificiali e serbatoi per immagazzinare il volume d'acqua richiesto.

Per un'efficace generazione di elettricità in questo tipo di stazione, devono essere soddisfatti due requisiti principali: l'approvvigionamento idrico ininterrotto per tutto l'anno e la presenza di forti pendii fluviali.

Tecnologia per la generazione di energia elettrica centrali idroelettricheè una trasformazione dell'energia meccanica dell'acqua, dovuta alla presenza di diversi livelli di altezze attraverso l'utilizzo di motori e generatori.

Oggi esistono i seguenti tipi di centrali idroelettriche, che differiscono l'una dall'altra per il modo in cui viene fornita l'acqua: dighe, deviazioni e stazioni di pompaggio.

Le centrali idroelettriche della diga sono il tipo più popolare e potente di stazioni. Un serbatoio viene creato erigendo tramezzi artificiali per contenere il flusso del fiume. La discesa dell'acqua avviene per due motivi: quando è necessaria l'elettricità e per formare il livello richiesto nel serbatoio.

La tipologia di derivazione si differenzia in quanto non utilizza l'intero corso del fiume, ma con l'ausilio di tubazioni e di un sistema di drenaggio si preleva il volume d'acqua necessario che viene poi inviato alla turbina.

Le stazioni di idroaccumulo sono installazioni che immagazzinano energia elettrica e la restituiscono all'impianto se necessario, utilizzate per pareggiare l'eterogeneità giornaliera del programma di carico elettrico.

Vengono utilizzate anche stazioni marittime, che funzionano grazie all'energia delle maree e delle onde.

Vantaggi di una centrale idroelettrica

Flessibilità. L'energia idroelettrica è riconosciuta come una fonte flessibile di elettricità perché una centrale idroelettrica può adattarsi facilmente e rapidamente alle mutevoli esigenze energetiche, aumentando o rallentando la produzione di elettricità. La turbina esistente è operativa in pochi minuti.

Bassi costi di energia elettrica. Il vantaggio principale di una centrale idroelettrica è l'assenza di costi del combustibile e la completa indipendenza dai combustibili fossili. Tutte queste stazioni hanno una durata enorme, anche oggi ci sono centrali idroelettriche costruite circa 100 anni fa e inoltre non richiedono molti dipendenti per mantenerle.

Uso per scopi industriali. Una centrale idroelettrica viene utilizzata sia per servire la popolazione sia per fornire elettricità ad alcuni impianti.

Minima impronta di carbonio. Le stesse centrali idroelettriche non sono in grado di produrre anidride carbonica, che molto spesso può formarsi solo durante i lavori di costruzione della stazione. Lo scienziato tedesco Paul Scherrer, dopo aver condotto ricerche, è giunto alla conclusione che l'energia idroelettrica è al primo posto in termini di produzione minima di anidride carbonica, seguita da vento, energia nucleare e energia solare.

I vantaggi della creazione di un serbatoio. I bacini idrici costruiti sono spesso un'ottima opzione per gli sport acquatici e alcuni sono addirittura considerati attrazioni turistiche. Inoltre, l'acqua che ne deriva è perfetta per l'irrigazione o per l'allevamento di vari tipi di pesci. Inoltre, le dighe artificiali aiutano a prevenire le inondazioni.

Svantaggi delle centrali idroelettriche

Danno ambientale e perdita di suolo. Gli enormi serbatoi necessari per il funzionamento delle centrali idroelettriche sono le cause dell'allagamento di colossali aree di terreno situate a monte della diga, il che significa che foreste, campi, paludi e i loro abitanti vengono distrutti.

Interramento. Il flusso dell'acqua porta con sé varie particelle e residui che danneggiano sia la diga che la centrale. Tali depositi possono ridurre le dimensioni del serbatoio e compromettere la capacità di prevenire le inondazioni. E anche ridurre la produzione di elettricità.

Emissioni di metano. Le centrali idroelettriche situate nelle regioni tropicali, a causa dell'enorme quantità di materiali vegetali in decomposizione, producono grandi volumi di metano. Pertanto, prima di costruire una centrale idroelettrica e una diga, è necessario liberare il territorio dalle foreste nell'area in cui si forma un bacino artificiale.

Reinsediamento. Molti ricercatori considerano la necessità di trasferire la popolazione che vive nell'area del futuro serbatoio ai notevoli svantaggi della costruzione di centrali idroelettriche. All'inizio del 21 ° secolo, la Commissione mondiale sulle dighe ha pubblicato le sue statistiche, i cui dati hanno mostrato che a causa della costruzione di dighe, quasi 80 milioni di persone in tutto il mondo hanno dovuto lasciare i loro luoghi di residenza.