Nehir enerjisi artıları ve eksileri. Hidrolik santrallerin termik santrallere göre avantajları ve dezavantajları nelerdir? Hidroelektrik enerjinin çevresel "artıları" ve "eksileri"

Enerji santralleri, enerjiyi elektriğe dönüştürdükleri için her insanın hayatının önemli bir parçasıdır. Bir istasyon, her türlü enerji kaynağını dönüştürmeye ve dağıtmaya hizmet eden tüm faaliyetler, yapay ve doğal alt sistemler kompleksidir. Tüm süreç birkaç aşamaya ayrılabilir:

1. Birincil enerji kaynağının çıkarılması ve işlenmesi süreci.
2. Santrale teslimat.
3. Birincil enerjiyi ikincil enerjiye dönüştürme süreci.
4. İkincil dağıtım (elektrik veya tüketiciler arasında.

Elektrik enerjisi endüstrisi, istasyonda enerji üretimini ve ardından elektrik hatları aracılığıyla dağıtımını içerir. Enerji santralleri gibi bu zincirin kritik unsurları, belirli bir bölgede mevcut olan birincil kaynakların türüne göre farklılık gösterir.

Bazı dönüşüm süreci türlerini ve bunların her birinin avantajlarını ve dezavantajlarını daha ayrıntılı olarak ele alalım.

Geleneksel enerji grubuna aittirler ve dünyanın elektrik üretiminde önemli bir paya sahiptirler (yaklaşık %40). TPP'lerin avantajları ve dezavantajları aşağıdaki tabloda gösterilmektedir:

Rezervuarlar ve nehirler gibi birincil enerji kaynağı olarak kullanın. HES'lerin avantajları ve dezavantajları da tabloda özetlenmiştir.

Nükleer enerji santralleri (NPP) - atom çekirdeklerinin termiğe ve daha sonra bu sistemin en önemli unsuruna bölünmesi sonucu salınan bir dizi kurulum ve faaliyet, aynı zamanda ilgili cihazlardan oluşan bir komplekstir. Aşağıdaki tablo nükleer santrallerin avantajlarını ve dezavantajlarını göstermektedir.

Eşit derecede önemli bir aşama, yakıt kaynaklarının elektrik santraline taşınmasıdır. Bu işlem, her biri kendi avantaj ve dezavantajlarına sahip birkaç şekilde gerçekleştirilebilir. Ana ulaşım modlarını göz önünde bulundurun:

• Su ulaştırma. Teslimat, tankerler ve bunkerler yardımıyla gerçekleştirilir.
• Otomobil taşımacılığı. Nakliye tanklarda gerçekleştirilir. Sadece sıvı veya gaz yakıtın taşınabilmesi, karayolu taşımacılığının mevcut avantajlarını ve dezavantajlarını belirlemektedir.
• Demiryolu taşımacılığı. Uzun mesafelerde tanklarda ve açık vagonlarda teslimat.
• Askıya alınır ve nadiren kullanılır ve yalnızca çok kısa mesafeler için kullanılır.

Geleneksel olarak, hidroelektrik santraller (HES'ler) ucuz bir elektrik enerjisi kaynağıdır. İçlerinde, büyük su kütlelerinin enerji potansiyeli elektriğe dönüştürülür.

Hidroelektrik santraller nedir ve nasıl çalışır?

Çoğu zaman onlar için nehirler inşa edilir barajlar, hangi büyük su kaynağı rezervuarlarının oluştuğu sayesinde. Aynı zamanda, elektrik jeneratörlerinin türbinlerine tüm yıl boyunca mutlaka su sağlamak için santralin kurulacağı nehrin dolu olması gerekir. Ayrıca mümkün olan en büyük eğime sahip olmalıdır. Hidroelektrik santrallerin inşası için ideal seçenek nehir yataklarının oluşturduğu kanyonlardır.

İstasyonu ve diğer hidrolik yapıları barındırmak için oluşturulan baraj, hidrolik türbinlerin kanatlarını ve elektrik jeneratörlerinin rotorlarını döndüren su akışının gerekli basıncını sağlar. Elektrik üretimi için su basıncının kullanılmasına ek olarak, türev adı verilen su akışının doğal akımı da kullanılabilir. Bazen su enerjisinin her iki versiyonu da aynı anda kullanılır.

Santralin ihtiyaç duyduğu elektrik üretim ekipmanları doğrudan hidroelektrik santralin içine kurulur. Orada, su akışının kuvvetini doğrudan türbinlerin mekanik enerjisine ve ardından elektriğe dönüştüren ayrı salonlara üniteler kurulur.

Ek olarak, hidroelektrik santral, istasyonun işleyişinin kontrolünün ve yönetiminin organize edildiği çeşitli diğer ekipmanlarla donatılmalıdır. Elektriği dağıtan ve dönüştüren cihazlar ve diğer birçok sistem olmadan istasyonun normal çalışması imkansızdır.

onlar neye benziyor

Üretilen güce göre, HES'ler genellikle kategorilere ayrılır. Bunun nedeni, su akışı ve basıncının yanı sıra istasyonda kurulu jeneratörlerin ve su türbinlerinin verimliliğidir. 25 MW veya daha fazla üretim yapan santraller güçlü kabul edilir. Orta güçlü olanlar, 25 MW'tan daha az üretenleri içerir. Düşük güç istasyonlarının performansı 5 MW'ı geçmez.

HES'ler, su 60 m'den daha yüksek bir yükseklikten geldiğinde yüksek basınçlı, 25 m yükseklikten orta basınçlı ve su yüksekliğinin üç ila 25 metre arasında olabildiği düşük basınçlıdır. Türbinleri betonarme veya çelik odalara yerleştirilmiştir. Çalışma suyu basıncının göstergeleriyle ilgili farklı tasarımlara ve teknik parametrelere sahip olabilirler.

Yüksek basınç istasyonlarında radyal-eksenel ve kova türbinleri çalıştırılır. Metalden yapılmış özel spiral odalara monte edilirler. Radyal-eksenel ve döner kanatlı türbinler, esas olarak ortalama kafa basıncının olduğu istasyonlarda kullanılır. Alçak basınçlı hidroelektrik santraller çoğunlukla döner kanatlı türbinlerle donatılmıştır.

Su kaynaklarını kullanma şemasına bağlı olarak, HES'ler aşağıdakilere ayrılır:

1. Kanal.
2. Baraj.
3. Türev.
4. Hidrobirikimli.

İlk varyantta, nehir bir baraj tarafından tamamen kapatılmıştır. İçindeki su seviyesi tasarım yüksekliğine yükselir. Buradan su doğrudan hidrolik türbinlere boşaltılır. Böyle bir istasyon, nehir yatağının daraldığı yerlerde ve dağların arasından akan nehirlerde uygundur.

Baraj şemasında bir de baraj var ama onun alt kısmında HES'in üretim binası yer alıyor. Burada su basıncı, kanal versiyonundan daha güçlüdür. Bu, türbinlere beslenmesi için özel basınç tünellerinin inşa edilmesini gerektirir.

Derivasyon tipi santrallerde su doğrudan türbinlerin kurulu olduğu santral binasından akar.

Pompajlı depolamalı HES'ler, pik yük dönemlerinde kullanım için hidroelektrik biriktirmeye izin verir. Stressiz modda, örneğin geceleri, su türbinleri pompa görevi görerek üst rezervuara su pompalıyor. Pik yükler ortaya çıktığında, su, onu türbin kanatlarına besleyen bir boru hattına yönlendirilir.

Hidroelektrik santrallerin avantajları

Hidroelektrik santrallerin inşası ve işletilmesi, artıları ve eksileri hakkında tartışmalara eşlik eder.

Bu tür elektrik üretiminin pozitif faktörü, kullanılan doğal kaynakların yenilenmesi. Sonuç olarak, bu şekilde elde edilen elektrik enerjisinin maliyeti diğer santral türlerine göre önemli ölçüde düşüktür, örneğin Rus hidroelektrik santrallerinde termik santrallerin yarısı kadardır.

Hidro istasyonlar yönetimde esnektir. Türbinleri sayesinde istasyonun gücünü minimumdan maksimuma ayarlayabilirsiniz. Aynı zamanda termik ve diğer bazı istasyonların aksine, minimum performanstan hızlı bir şekilde işletme gücü elde edebiliyorlar.

HES'in çalışmasına zararlı hava kirliliği eşlik etmez. Pozitif faktörler, rezervuarlarının ilgili bölgede daha ılımlı iklim göstergelerinin oluşumu üzerindeki etkisini içerir.

Barajların inşası ve eğitim denizciliği geliştirir, buralardaki balık stoklarının artmasını etkiler ve balık çiftçiliğini teşvik eder.

Eksileri

HES'i eleştirenler haklı olarak öncelikle sorunlara işaret ediyor. çevresel, görünümlerinden kaynaklanır. Her şeyden önce bu, verimli topraklar da dahil olmak üzere geniş tarım arazilerinin sular altında kalmasıdır. Kalan taşkın yatağı toprağı nemini kaybeder. Birçok bitki türü yok oluyor. Sonuç olarak, daha az değerli besinler denizlere ve okyanuslara girer.

Barajlardaki sınırlı veya durmuş su akışları, nehir yatakları ve taşkın yataklarındaki benzersiz ekolojik sistemleri değişmeye zorlar. Bunun sonucunda nehirler sığlaşır ve kirlenir, balık sayısı azalır ve türlerinin bir kısmı yok olur. Barajlar bazen göçmen balıkların yumurtlamasını engelleyerek yerel balıkçılığı yeni koşullara uyum sağlamaya zorlar. Bazı omurgasızlar ve diğer suda yaşayan hayvanlar, aynı anda bol miktarda tatarcıkların ortaya çıkmasıyla kaybolur. Birçok göçmen kuş olağan yuvalama alanlarını kaybediyor.

İstasyonların tasarımında ve yapımında, yalnızca büyük su rezervlerine sahip alanlara öncelik verilir. Genellikle tüketicilerden termik santrallerden çok daha uzaktadırlar. Ancak, diğer faktörler her zaman dikkate alınmaz. Bazen yüksek sismik tehlike arz eden bölgelerde inşa edilen dağ nehirleri üzerindeki hidroelektrik santralleri potansiyel bir tehlike oluşturmaktadır.

Termik santrallerin inşasına kıyasla önemli ölçüde daha yüksek sermaye maliyetleri belirtilmektedir. Barajların inşası sırasında gemileri istenilen su seviyesine ulaştıracak kilitlerin inşası için büyük harcamalar gerekmektedir.

Küçük hidroelektrik santrallerinin ana avantajlarından biri çevre güvenliğidir. Yapımları ve müteakip işletmeleri sırasında, suyun özellikleri ve kalitesi üzerinde herhangi bir zararlı etkisi yoktur. Rezervuarlar hem balıkçılık faaliyetleri için hem de nüfus için su kaynağı olarak kullanılabilir. Ancak bunun yanında mikro ve küçük hidroelektrik santrallerin birçok avantajı vardır. Modern istasyonlar basit tasarımlıdır ve tamamen otomatiktir, örn. çalışma sırasında bir kişinin varlığını gerektirmez. Ürettikleri elektrik akımı, frekans ve voltaj açısından GOST gereksinimlerini karşılar ve istasyonlar hem bağımsız modda çalışabilir, yani. bölgenin veya bölgenin elektrik sisteminin elektrik şebekesinin dışında ve bu elektrik şebekesinin bir parçası olarak. Ve istasyonun tam hizmet ömrü en az 40 yıldır (revizyondan en az 5 yıl önce). Eh, ve en önemlisi, küçük ölçekli enerji tesisleri, bölgenin karşılık gelen su baskını ve muazzam maddi hasar ile büyük rezervuarların düzenlenmesini gerektirmez.

SHPP'lerin inşası ve işletilmesi sırasında doğal peyzaj korunur, ekosistem üzerinde pratik olarak hiçbir yük yoktur. Fosil yakıtlı enerji santrallerine kıyasla küçük hidroelektrik santrallerinin avantajları şunları içerebilir: düşük elektrik ve işletme maliyetleri, nispeten ucuz ekipman değişimi, HES'lerin daha uzun hizmet ömrü (40-50 yıl), su kaynaklarının entegre kullanımı (elektrik) , su temini, arazi ıslahı, su koruma, balıkçılık).

Küçük HES'lerin birçoğu mevsimlik santraller olduğundan her zaman garantili enerji üretimi sağlamamaktadır. Kışın, enerji çıktıları keskin bir şekilde düşer, kar örtüsü ve buz olayları (buz ve çamur) ve ayrıca yazın düşük su ve nehirlerin kuruması genellikle işlerini askıya alabilir. Küçük HES'lerin mevsimsel doğası yedekli enerji kaynakları gerektirir; bunların büyük bir kısmı enerji arz güvenilirliğinde kayba yol açabilir. Bu nedenle, birçok alanda küçük HES'lerin kapasitesi ana değil, yedek olarak kabul edilir.

Küçük hidroelektrik santrallerinin rezervuarları, özellikle dağlık ve bayırlık alanlar, alüvyon sorunu ve buna bağlı olarak yükselen su seviyeleri, taşkın ve taşkın, nehirlerin hidroelektrik potansiyelinin azalması ve elektrik üretimi sorunlarından çok şiddetli bir şekilde etkilenir. Örneğin, Kura Nehri üzerindeki Zemonechalskaya HES rezervuarının 5 yıl içinde %60 oranında alüvyonla dolduğu bilinmektedir.

Küçük hidroelektrik santrallerinin barajları, göçmen ve yarı anadrom balıkların göç yollarını ve yumurtlama alanlarını tıkayan orta ve büyük barajlardan daha az tehlikelidir. Genel olarak, hidroelektrik tesislerinin oluşturulması, ana nehirlerdeki balık stokuna verilen zararı tamamen ortadan kaldırmasa da, çünkü nehir havzası tek bir ekolojik sistemdir ve bireysel bağlantılarının ihlal edilmesi kaçınılmaz olarak tüm sistemi etkiler.

Eminim ortalama bir insana hidrolik ve termik santraller arasındaki farklar sorulsa, biri hidrolik, diğeri yakıtla çalışır diye cevap verecektir. Ama bence cevap daha karmaşık...

Santral türleri

Bugün, üç ana enerji santrali türü vardır: hidrolik, termik ve nükleer.

Nükleer santrallerin verimliliği, elektrik üretim maliyeti ile ilgili olarak en yüksektir. Doğru ve makul kullanımla, nükleer enerji yakın gelecekte lider bir konuma sahip olacaktır.

Hala rüzgar veya güneş enerjisi santralleri var, ancak bugün verimlilikleri ihmal edilebilir düzeyde ve bir kişiye yalnızca ev düzeyinde elektrik sağlayabiliyor.

Hidrolik santrallerin avantajları

Hidroliğin termik santrallere göre avantajları arasında aşağıdakiler ayırt edilebilir:

• daha düşük elektrik maliyeti;
• çevreye daha az zarar;
• yenilenebilir enerji kaynağı dönüşümü.

Su akışını kullanarak elektrik üretimi, yakıt yakarak elektrik üretiminden daha az finansman gerektirir: maliyetli madencilik yapmaya ve bunların taşınması için lojistik oluşturmaya gerek yoktur.

Bir hidrolik santral işletme sırasında çevreye daha az zarar verir. Elektrik üretiminden kaynaklanan yan ürünlerin ve zararlı maddelerin atmosfere ve hidrosfere emisyonu yoktur - gazlar, katı zehirli atıklar ve benzerleri.

Doğal su döngüsü nedeniyle, yakıtın tek seferlik yanmasının aksine, elektrik üretim kaynağı (su) tekrar tekrar kullanılabilir.

Hidrolik santrallerin dezavantajları

Hidrolik santrallerin dezavantajları da vardır:

• yakıta kıyasla düşük verimlilik;
• önemli uzunlukta iletim hatları inşa etme maliyeti;
• birimlerin onarım çalışmalarını ve onlara hacimli ekipmanların teslimini zorlaştıran sanayi merkezlerinden uzakta, büyük nehirlerin kıyısında belirli bir yerde bulunmaktadır.

Bu iki tip santralin üretim özellikleri bunlardır.

Hidroelektrik santral, deşarj edilen suyun enerjisini enerji kaynağı olarak kullanan bir elektrik santralidir. Çoğu zaman mevcut rezervuarların üzerine dikilirler, gerekli miktarda suyu depolamak için yapay barajlar ve rezervuarlar inşa ederler.

Bu tür bir istasyonda verimli elektrik üretimi için iki temel gereksinimin karşılanması gerekir: yıl boyunca kesintisiz su temini ve keskin nehir eğimlerinin varlığı.

Elektrik üretme teknolojisi hidroelektrik santraller suyun mekanik enerjisinin, motorların ve jeneratörlerin kullanımı yoluyla farklı yükseklik seviyelerinin varlığından dolayı dönüştürülmesidir.

Bugün, suyun temin edilme şekli bakımından birbirinden farklı olan aşağıdaki hidroelektrik santral türleri vardır - baraj, derivasyon ve pompajlı depolama istasyonları.

Baraj hidroelektrik santralleri en popüler ve güçlü istasyon türüdür. Nehrin akışını tutmak için yapay bölmeler dikilerek bir rezervuar oluşturulur. Suyun inişi iki nedenden dolayı gerçekleşir - elektriğe ihtiyaç duyulduğunda ve rezervuarda gerekli seviyeyi oluşturmak için.

Saptırma tipi, nehrin tüm akışını kullanmaması, ancak borular ve bir drenaj sistemi yardımıyla gerekli miktarda su alınması ve ardından türbine gönderilmesi bakımından farklıdır.

Hidro depolama istasyonları, elektrik yük çizelgesinin günlük heterojenliğini dengelemek için kullanılan, elektrik enerjisini depolayan ve gerektiğinde sisteme geri veren tesislerdir.

Gelgit ve dalgaların enerjisiyle çalışan deniz istasyonları da kullanılır.

Bir hidroelektrik santralinin avantajları

Esneklik. Hidroelektrik, esnek bir elektrik kaynağı olarak kabul edilir çünkü bir hidroelektrik santrali, elektrik üretimini artırarak veya yavaşlatarak değişen enerji ihtiyaçlarına kolayca ve hızlı bir şekilde uyum sağlayabilir. Mevcut türbin sadece birkaç dakika içinde çalışır durumda.

Düşük elektrik maliyetleri. Bir hidroelektrik santralinin ana avantajı, yakıt maliyetlerinin olmaması ve fosil yakıtlardan tamamen bağımsız olmasıdır. Bu tür istasyonların hepsinin çok uzun bir ömrü var, bugün bile yaklaşık 100 yıl önce yapılmış hidroelektrik santralleri var ve ayrıca bakımları için çok fazla çalışana ihtiyaç duymuyorlar.

Endüstriyel amaçlar için kullanın. Bir hidroelektrik santrali hem nüfusa hizmet etmek hem de belirli santrallere elektrik sağlamak için kullanılır.

Minimum karbon ayak izi. Hidroelektrik santrallerin kendileri, çoğu zaman yalnızca istasyonun inşaatı sırasında oluşabilen karbondioksit üretemezler. Alman bilim adamı Paul Scherrer, araştırma yaptıktan sonra, hidroelektrik enerjisinin minimum karbondioksit üretimi açısından ilk sırada yer aldığı, ardından rüzgar, nükleer enerji ve güneş enerjisinin geldiği sonucuna vardı.

Bir rezervuar oluşturmanın faydaları. İnşa edilmiş rezervuarlar genellikle su sporları için harika bir seçenektir ve hatta bazıları turistik yerler olarak kabul edilir. Ayrıca onlardan gelen su, sulama veya içinde çeşitli balık türlerinin üremesi için mükemmeldir. Artı, yapay barajlar selleri önlemeye yardımcı olur.

Hidroelektrik santrallerin dezavantajları

Çevresel hasar ve arazi kaybı. Hidroelektrik santrallerin işletilmesi için gerekli olan devasa rezervuarlar, barajın membasında yer alan devasa arazilerin sular altında kalmasına neden olmakta, bu da ormanların, tarlaların, bataklıkların ve buralarda yaşayanların yok olması anlamına gelmektedir.

Alüvyon Suyun akışı beraberinde hem baraja hem de santrale zarar veren çeşitli partikül ve artıkları getirmektedir. Bu tür birikintiler rezervuarın boyutunu azaltabilir ve taşmayı önleme kabiliyetini bozabilir. Ve ayrıca elektrik üretimini azaltın.

Metan emisyonları. Tropikal bölgelerde bulunan hidroelektrik santralleri, büyük miktarda çürüyen bitki materyali nedeniyle büyük hacimlerde metan üretir. Bu nedenle, bir hidroelektrik santrali ve bir baraj inşa etmeden önce, yapay bir rezervuarın oluşturulduğu alandaki bölgeyi ormanlardan temizlemek gerekir.

yeniden yerleşim Birçok araştırmacı, gelecekteki rezervuar alanında yaşayan nüfusu hidroelektrik santrallerinin inşasının önemli dezavantajlarına yeniden yerleştirme ihtiyacını düşünmektedir. 21. yüzyılın başında, Dünya Barajlar Komisyonu istatistiklerini yayınladı ve verileri, barajların inşası nedeniyle dünya çapında yaklaşık 80 milyon insanın ikamet yerlerini terk etmek zorunda kaldığını gösterdi.