河川エネルギーの長所と短所。 火力発電所と比較した水力発電所の長所と短所は何ですか? 水力発電の環境面での「メリット」と「デメリット」
発電所は、エネルギーを電気に変換するため、すべての人の生活に欠かせないものです。 1つのステーションは、あらゆる種類のエネルギー源を変換および分配するのに役立つ人工および自然のサブシステムである活動の複合体です。 プロセス全体は、いくつかの段階に分けることができます。
- 一次エネルギー源の抽出と処理のプロセス。
- 発電所への配達。
- 一次エネルギーを二次エネルギーに変換するプロセス。
- 二次配電（電気または消費者間。
電力産業には、発電所でのエネルギーの生産と、その後の電力線を介した配電が含まれます。 発電所などのこの連鎖の重要な要素は、特定の地域で利用できる一次エネルギー源の種類が異なります。
いくつかのタイプの変換プロセスをより詳細に検討し、それぞれの長所と短所を考えてみましょう。
それらは伝統的なエネルギーのグループに属し、世界の発電量のかなりの部分 (約 40%) を占めています。 TPP の長所と短所を次の表に示します。
貯水池や河川などの主要なエネルギー源として使用します。 HPP の長所と短所も表にまとめられています。
原子力発電所（NPP） - 原子核の核分裂の結果として熱に放出され、次にこのシステムの最も重要な要素に放出される一連の設備と活動は、関連する装置の複合体でもあります。 下の表は、原子力発電所の長所と短所を示しています。
同様に重要な段階は、発電所への燃料資源の輸送です。 このプロセスはいくつかの方法で実行できますが、それぞれに長所と短所があります。 主な交通手段を考えてみましょう：
- 水の輸送。 配達はタンカーとバンカーの助けを借りて行われます。
- 自動車輸送。 輸送はタンクで行われます。 液体または気体燃料のみを輸送する能力は、道路輸送の既存の長所と短所を決定します。
- 鉄道輸送。 長距離のタンクおよびオープン ワゴンでの配達。
- 中断され、めったに使用されず、非常に短い距離でのみ使用されます。
伝統的に、水力発電所 (HPP) は安価な電気エネルギー源です。 それらでは、巨大な水の塊のエネルギーポテンシャルが電気に変換されます。
水力発電所とは何ですか？
ほとんどの場合、川に建てられています ダム、これにより、水資源の巨大な貯水池が形成されます。 同時に、発電所を建設する予定の河川は、発電機のタービンに一年中確実に水を供給するために、水量が豊富でなければなりません。 さらに、勾配は可能な限り大きくする必要があります。 水力発電所の建設に理想的なオプションは、川床によって形成された峡谷です。
ステーションやその他の水力構造物を収容するために作成されたダムは、水流タービンのブレードと発電機のローターを回転させるために必要な水流の圧力を提供します。 発電に水の圧力を使用することに加えて、派生と呼ばれる水の流れの自然な流れを使用することができます。 両方のバージョンの水エネルギーが同時に使用されることがあります。 
発電所に必要な発電設備は、水力発電所に直接設置されます。 そこでは、ユニットが別々のホールに設置され、水流の力をタービンの機械エネルギーに直接変換し、さらに電気に変換します。
さらに、水力発電所には、他のさまざまな機器を装備する必要があり、その助けを借りて、発電所の操作とその管理を制御することができます。 発電所の通常の運用は、配電や変電を行う装置やその他多くのシステムなしでは不可能です。 
彼らはどんな人ですか
生成された電力に応じて、HPP は通常、カテゴリに分類されます。 これは、水の流れとその圧力の力、および発電所に設置された発電機と水車の効率によるものです。 25 MW 以上を生産する発電所は強力であると見なされます。 中出力のものには、25 MW 未満のものも含まれます。 低電力ステーションの性能は 5 MW を超えません。
HPP は、水が 60 m 以上の高さから来る場合は高圧、高さ 25 m の場合は中圧、水位が 3 ～ 25 メートルの場合は低圧です。 彼らのタービンは、鉄筋コンクリートまたは鋼製のチャンバーに配置されています。 それらは、使用水圧のインジケーターに関連するさまざまな設計と技術パラメーターを持っている場合があります。
高圧ステーションでは、ラジアル-アキシャル タービンとバケット タービンが運転されます。 それらは、金属製の特別なスパイラルチャンバーに取り付けられています。 ラジアル-アキシャル タービンと回転ブレード タービンは、主に平均水頭圧が高いステーションで使用されます。 低圧水力発電所には、主に回転翼タービンが装備されています。
水資源を使用するスキームに応じて、HPP は次のように分類されます。
- チャネル。
- ダム。
- 派生物。
- 蓄水。
最初の変種では、川はダムによって完全にブロックされています。 その中の水位は設計高さまで上昇します。 そこから、水は水力タービンに直接排出されます。 このような駅は、川底が狭くなったり、山間部を流れる川で便利です。
ダムスキームにはダムもありますが、HPP の生産建屋はその下部にあります。 ここでは、水圧がチャンネル バージョンよりも強くなっています。 これには、タービンへの供給のための特別な圧力トンネルの建設が必要です。 
分水型プラントでは、タービンが設置された発電所建屋に直接水が流れます。
揚水式 HPP は、ピーク負荷時に使用するために水力発電を蓄積することを可能にします。 たとえば、夜間などのストレスのないモードでは、水力タービンがポンプとして機能し、上部の貯水池に水を送り込みます。 ピーク負荷が発生すると、そこからの水がパイプラインに送られ、タービン ブレードに供給されます。
水力発電所のメリット
水力発電所の建設と運用には、その長所と短所についての議論が伴います。
このような発電のプラス要因は、 使用済み天然資源の更新. その結果、この方法で得られる電気エネルギーのコストは、他のタイプの発電所よりも大幅に低くなり、たとえばロシアの水力発電所では、火力発電所の半分になります。
ハイドロステーションは柔軟に管理できます。 タービンの助けを借りて、ステーションの出力を最小から最大まで調整できます。 同時に、サーマルステーションや他のステーションとは異なり、最小限のパフォーマンスから動作電力をすばやく得ることができます。
HPP の運用は、有害な大気汚染を伴いません。 肯定的な要因には、対応する地域のより穏やかな気候指標の形成に対する貯水池の影響が含まれます。
ダムの建設と教育は航行を改善し、ダムの魚資源の増加に影響を与え、養殖を促進します。
彼らの短所
HES の批評家は、主に問題を正しく指摘しています。 環境、それらの外観によって引き起こされます。 まず第一に、これは肥沃な土地を含む広大な農地の洪水です。 残りの氾濫原の土壌は水分を失います。 多くの種類の植生が姿を消しつつあります。 その結果、価値の低い栄養素が海や海に流れ込みます。
ダムでの水流の制限または停止は、河床や氾濫原の固有の生態系を変化させます。 その結果、川は浅くなり、汚染され、魚の数が減り、いくつかの種が姿を消します。 ダムは回遊魚の産卵を妨げることがあり、地元の漁業が新しい条件に適応することを余儀なくされます。 無脊椎動物やその他の水生動物の中には、大量のミッジの出現と同時に姿を消すものもあります。 多くの渡り鳥が通常の営巣地を失いつつあります。
ステーションの設計とその建設では、貯水量の多い地域のみが優先されます。 多くの場合、火力発電所よりも消費者からはるかに離れています。 ただし、他の要因が常に考慮されるわけではありません。 山岳河川の水力発電所は、地震の危険性が高い地域に建設されることがあり、潜在的な危険性を表しています。
火力発電所の建設と比較して、かなり高い資本コストが示されています。 ダムの建設中、船を希望の水位まで移動させる閘門の建設には莫大な費用が必要です。
小水力発電施設の主な利点の 1 つは、環境上の安全性です。 それらの建設中およびその後の運用中に、水の特性と品質に悪影響はありません。 貯水池は、漁業活動と人口への水供給源の両方に使用できます。 ただし、これに加えて、マイクロおよび小規模水力発電所には多くの利点があります。 現代のステーションは設計がシンプルで、完全に自動化されています。 操作中に人がいる必要はありません。 それらによって生成される電流は、周波数と電圧に関してGOSTの要件を満たし、ステーションは両方ともスタンドアロンモードで動作できます。 地域または地域の電力システムの電力網の外側、およびこの電力網の一部として。 また、ステーションの完全な耐用年数は少なくとも40年です（オーバーホールの前に少なくとも5年）。 まあ、そして最も重要なことに、小規模なエネルギー施設は、対応する領土の洪水と巨大な物質的損害を伴う大規模な貯水池の編成を必要としません。
SHPPの建設と運用中、自然の景観が維持され、生態系にほとんど負荷がかかりません。 化石燃料発電所と比較した場合の小水力発電の利点には、次のようなものもあります。電気および運用コストの低コスト、機器の比較的安価な交換、HPP の耐用年数の延長 (40 ～ 50 年)、水資源の統合利用 (電力、水の供給、土地の埋め立て、水の保護、漁業）。
小規模な HPP の多くは、季節限定の発電所であり、常に保証されたエネルギー生成を提供するとは限りません。 冬には、エネルギー出力が急激に低下し、積雪や氷の現象 (氷とヘドロ)、夏の干潮や川の干上がっにより、一般的に作業が停止する可能性があります。 小さな HPP の季節的な性質は、冗長なエネルギー源を必要とし、それらの数が多いと、エネルギー供給の信頼性が失われる可能性があります。 したがって、多くの地域では、小規模な HPP の容量はメインではなく、バックアップと見なされています。
小規模な水力発電所の貯水池、特に山岳地帯や丘陵地帯は、沈泥の問題とそれに関連する水位上昇、洪水、洪水、河川の水力発電ポテンシャルの低下、および発電の問題によって非常に深刻な影響を受けています。 たとえば、クラ川のゼモネチャルスカヤ水力発電所の貯水池は、5 年以内に 60% 沈泥したことが知られています。
漁業にとって、小水力発電所のダムは、中規模および大規模なものよりも危険性が低く、回遊性および半遡行性魚の移動経路を遮断し、産卵場を遮断します。 一般に、水力発電施設を建設しても、主要河川の魚資源への被害が完全になくなるわけではありません。 河川流域は単一の生態系であり、その個々のリンクの違反は必然的にシステム全体に影響を与えます。
平均的な人が水力発電所と火力発電所の違いについて質問された場合、彼は次のように答えると確信しています。 しかし、答えはもっと複雑だと思います...
発電所の種類
今日、発電所には、水力、火力、原子力の 3 つの主要なタイプがあります。
原子力発電所の効率は、発電コストとの関係で最高です。 適切かつ合理的な使用により、原子力エネルギーは近い将来、主導的な地位を維持するでしょう。
風力発電所や太陽光発電所はまだありますが、今日のそれらの生産性はごくわずかであり、家庭レベルでのみ人に電力を供給することができます.
水力発電所の利点
火力発電所に対する水力発電所の利点の中で、次の点を区別できます。
- 電気代の削減;
- 環境への害が少ない。
- エネルギー変換の再生可能なソース。
水の流れを利用した発電は、燃料を燃やして発電する場合よりも必要な資金が少なくて済みます。コストのかかる採掘を行ったり、輸送のためのロジスティクスを構築したりする必要はありません。
水力発電所は、運転中の環境へのダメージが少なくなります。 電気の生産による副産物や有害物質（ガス、固形有毒廃棄物など）が大気や水圏に排出されることはありません。
自然の水循環により、燃料を一度燃焼させるのではなく、電気を生み出す源（水）を繰り返し利用することができます。
水力発電所の欠点
水力発電所にも欠点があります。
- 燃料に比べて効率が低い。
- かなりの長さの送電線を建設するコスト。
- 産業の中心地から離れた大きな川のほとりの特定の場所にあるため、ユニットの修理作業やかさばる機器の配送が複雑になります。
これらは、これら2種類の発電所の生産の特徴です。
水力発電所は、放流した水のエネルギーをエネルギー源とする発電所です。 それらはほとんどの場合、既存の貯水池に建てられ、必要な量の水を貯めるために人工ダムと貯水池を建設します。
この種の発電所で効果的に発電するには、2 つの主な要件を満たす必要があります。それは、年間を通じて途切れることのない給水と、急勾配の川の存在です。
発電技術 水力発電所エンジンと発電機の使用によるさまざまなレベルの高さの存在による、水の機械的エネルギーの変換です。
現在、水力発電所には、ダム、分流、揚水発電所など、水の供給方法が互いに異なる次の種類があります。
ダム水力発電所は、最も人気があり強力なタイプの発電所です。 人工の仕切りを立てて川の流れをせき止め、貯水池をつくります。 水の降下は、電力が必要な場合と、貯水池に必要なレベルを形成するための 2 つの理由で発生します。
分流タイプは、川の全コースを使用しないという点で異なりますが、パイプと排水システムの助けを借りて、必要な量の水が取られ、タービンに送られます。
水素貯蔵ステーションは、電気エネルギーを貯蔵し、必要に応じてシステムに戻す設備であり、電気負荷スケジュールの毎日の不均一性を均等化するために使用されます。
潮汐と波のエネルギーによって動作する海洋ステーションも使用されます。
水力発電所のメリット
柔軟性。 水力発電所は変化するエネルギー需要に簡単かつ迅速に適応し、電力の出力を増減させることができるため、水力発電は柔軟な電力源として認識されています。 既存のタービンは、わずか数分で稼働します。
電気代が安い。 水力発電所の主な利点は、燃料費がかからず、化石燃料から完全に独立していることです。 そのようなステーションはすべて非常に寿命が長く、今日でも約100年前に建設された水力発電所があり、その上、それらを維持するために多くの従業員を必要としません.
工業用としてご使用ください。 水力発電所は、住民へのサービス提供と特定の発電所への電力供給の両方に使用されます。
最小限の二酸化炭素排出量。 水力発電所自体は二酸化炭素を生成することができず、ほとんどの場合、ステーションの建設作業中にのみ生成されます。 ドイツの科学者ポール・シェラーは、調査を行った後、水力発電が二酸化炭素の最小生産量の点で最初にランク付けされ、風力、原子力エネルギー、太陽エネルギーがそれに続くという結論に達しました。
リザーバーを作成する利点。 造られた貯水池はウォーター スポーツに最適なオプションであることが多く、一部は観光名所と見なされています。 また、それらからの水は、灌漑やさまざまな種類の魚の繁殖に最適です。 さらに、人工ダムは洪水を防ぐのに役立ちます。
水力発電所のデメリット
環境破壊と土地の喪失。 水力発電所の運営に必要な巨大な貯水池は、ダムの上流に位置する巨大な土地の洪水の原因であり、森林、畑、湿地、およびそれらの住民が破壊されていることを意味します。
シルティング。 水の流れは、ダムと発電所の両方に害を及ぼすさまざまな粒子や残留物をもたらします。 このような堆積物は、貯水池のサイズを縮小し、洪水を防ぐ能力を損なう可能性があります。 また、発電量を減らします。
メタン排出。 熱帯地域にある水力発電所は、腐敗する植物材料が大量にあるため、大量のメタンを生成します。 そのため、水力発電所やダムを建設する前に、人工貯水池が形成される地域の森林を伐採する必要があります。
再定住。 多くの研究者は、将来の貯水池の地域に住む人口を水力発電所の建設の重大な欠点に移転する必要があると考えています。 21 世紀初頭、世界ダム委員会は統計を発表しました。そのデータは、ダムの建設により、世界中で約 8,000 万人が居住地を離れなければならなかったことを示しています。
