Гідроелектростанція: що це таке і як працює

Будівництво гідроелектростанції спричиняє незворотні соціальні та екологічні наслідки

гідроелектростанція

Зображення Дена Мейєрса на Unsplash

Гідроелектростанція утворена комплексом робіт та обладнання, що використовуються для виробництва електричної енергії з використанням гідравлічного потенціалу річки. Ця сила забезпечується течією річки та зосередженням наявної нерівності вздовж її течії, яка може бути природною або спорудженою у вигляді дамб або через відведення річки від природного русла до утворення водосховищ. Незважаючи на використання відновлюваного джерела енергії для виробництва електроенергії, гідроелектростанція спричиняє незворотні соціальні та екологічні наслідки в регіоні, де вона встановлена.

Що таке гідроелектростанція?

Гідроелектростанція — це інженерна робота, яка використовує енергію води для виробництва електроенергії. Також відома як гідроелектростанція або гідроелектростанція, це велика споруда, яка використовує переваги руху річок для отримання електроенергії. Однак встановлення гідроелектростанції вимагає складних інженерних робіт, які спричиняють ряд соціальних та екологічних впливів на об’єкт.

Як працює гідроелектростанція?

Для виробництва електроенергії на гідроелектростанції необхідно, щоб існувала інтеграція між річковим потоком, нерівністю місцевості та кількістю доступної води. Коротше кажучи, вода, яка зберігається у водосховищі, направляється і спрямовується до великих турбін. Потік цієї води змушує турбіни обертатися і активувати генератори, які вироблятимуть електроенергію.

Таким чином відбувається перетворення механічної енергії з руху води в електричну. Після перетворення в електричну енергію трансформатори збільшують напругу цієї енергії, дозволяючи їй проходити через потоки передачі та досягати установ, які потребують електричної енергії.

Система гідроелектростанції складається з:

гребля

Мета дамби – перервати природний кругообіг річки, створивши водосховище. Окрім накопичення цього ресурсу, водосховище створює водний проміжок, захоплює воду в достатньому обсязі для виробництва електроенергії та регулює стік річок у періоди дощів та посухи.

Система збору (приведення) води

Ця система складається з тунелів, каналів і металевих трубопроводів, які подають воду до електростанції.

Електростанція

Саме в цій частині системи розташовані турбіни, з’єднані з генератором. Цей інструмент дозволяє переміщенню турбін перетворювати кінетичну енергію руху води в електричну. Існує кілька типів турбіни, основними з яких є пельтонова, каплановая, френсісська і колбова. Найбільш підходяща турбіна для кожної гідроелектростанції залежить від напору і течії річки.

евакуаційний канал

Пройшовши через турбіни, вода повертається в природне русло річки через зливну трубу. Евакуаційний канал розташований між електростанцією та річкою, і його розмір залежить від розміру електростанції та річки, про яку йдеться.

Водослив

Злив дозволяє відтік води, якщо рівень у водоймі перевищує рекомендовані межі, що зазвичай відбувається в періоди дощу. Водозбір відкривається, коли виробництво електроенергії погіршується, оскільки рівень води вище ідеального рівня; або щоб уникнути переливів і затоплення навколо заводу, звичайних подій у дуже дощові періоди.

Типи гідроелектростанцій

Проточний завод

Щоб уникнути шкоди, завданої будівництвом традиційних гідроелектростанцій, були створені проточні станції, більш стійкий варіант, який не використовує великі водосховища, зменшуючи структуру дамб і розміри затоплення. У цій моделі потужність річкових течій використовується для вироблення енергії без необхідності накопичення води.

Такі рослини, як Санто-Антоніу і Жірау на річці Мадейра, і Белу Монте в Пара, мають свої структури, засновані на концепції течії. Навіть без великих резервуарів ці установки підтримують мінімальний резерв, щоб гарантувати їх роботу та стабільність.

Незважаючи на соціальні та екологічні переваги, проточна станція знижує енергетичну безпеку країни. Це тому, що в періоди тривалої посухи у цих споруд може закінчитися вода для вироблення електроенергії, оскільки їхні резервуари зменшеного розміру не дозволяють працювати протягом тривалого часу.

На думку фахівців, альтернативою компенсації обмеженого потенціалу цих заводів є інвестування в додаткові джерела. Таким чином, у періоди, коли проточні гідроелектростанції працюють з низькою потужністю, можна використовувати генерацію енергії вітром або сонячними джерелами, забезпечуючи постачання та врівноважуючи вплив кожної з них.

Рослини з накопичувальними резервуарами

Гідроелектростанції з накопичувальними резервуарами накопичують воду та регулюють її роботу для задоволення потреб в енергії. Ємність сховища отримують через дамбу, розташовану вище за течією заводу, і залежно від її потужності говорять про сезонне, річне та надрічне регулювання.

Гідроелектростанції в Бразилії

Бразилія є третім за величиною виробником гідроелектроенергії у світі після Канади та США. Крім того, це також третя країна з найбільшим гідравлічним потенціалом після Росії та Китаю. Близько 90% електроенергії, виробленої в Бразилії, надходить на гідроелектростанціях.

У Бразилії розташовано трохи більше 100 гідроелектростанцій. Серед них п'ять виділяються своєю здатністю виробляти електроенергію:

  • Гідроелектростанція Itaipu Binacional: розташована на річці Парана, охоплює частину штату Парана та частину Парагваю;
  • Гідроелектростанція Белу Монте: розташована на річці Сингу, в Пара;
  • Гідроелектростанція Тукуруї: розташована на річці Токантінс, також у штаті Пара;
  • Гідроелектростанція Джірау: розташована на річці Мадейра, в Рондонії;
  • Гідроелектростанція Санто-Антоніо: розташована на річці Мадейра, також у Рондонії.

Курйози

  • Найбільша гідроелектростанція в світі — завод «Три ущелини», розташований у Китаї;
  • Американське товариство інженерів-будівельників (ASCE) вважало електростанцію Ітайпу одним із «семи чудес сучасного світу». Це друга за величиною гідроелектростанція в світі, яка виробляє 20% потреби Бразилії та 95% потреби Парагваю в електроенергії;
  • Близько 20% електроенергії, виробленої у всьому світі, надходить на гідроелектростанціях.

Соціальний та екологічний вплив гідроелектростанції

Хоча гідроелектроенергію вважають відновлюваним джерелом енергії, у звіті Aneel вказується, що її участь у світовій електричній матриці невелика і стає ще меншою. Відповідно до звіту, така зростаюча відсутність інтересу була б результатом негативних зовнішніх ефектів від реалізації проектів такого розміру.

Одним із негативних наслідків впровадження гідроелектростанції є зміна способу життя населення, яке проживає в регіоні. Важливо підкреслити, що ці спільноти часто є групами людей, які ідентифікуються як традиційні популяції (корінні народи, квіломболи, амазонські прибережні громади та інші), чиє виживання залежить від використання ресурсів, звідки вони живуть, особливо річок, і які мають культурні зв’язки. порядок з територією.

Чи чиста енергія, що виробляється на ГЕС?

Незважаючи на те, що виробництво електроенергії на гідроелектростанції вважається чистим джерелом енергії, воно сприяє викидам вуглекислого газу та метану, двох газів, які посилюють глобальне потепління.

Викид вуглекислого газу (CO2) відбувається внаслідок розкладання дерев, які залишаються вище рівня води у водоймах, а виділення метану (CH4) відбувається за рахунок розкладання органічної речовини, наявної на дні водойми. Зі збільшенням товщі води збільшується і концентрація метану (CH4). Коли вода потрапляє на турбіни заводу, різниця тисків викликає викид метану в атмосферу. Метан також викидається у шлях води через водозлив заводу, коли, крім зміни тиску та температури, вода розбризкується крапельно.

Оскільки метан не включається в процеси фотосинтезу, він вважається більш шкідливим для глобального потепління порівняно з вуглекислим газом. Це відбувається тому, що велика частина вуглекислого газу, що виділяється, нейтралізується через поглинання, що відбуваються в резервуарі.

Шкода фауні та флорі

Основними впливами будівництва гідроелектростанції на місцеву фауну та флору є:

  • Знищення природної рослинності;
  • Осідання русел річок;
  • Знищення бар'єрів;
  • Вимирання видів риб через втручання в міграційні та репродуктивні процеси (пірацема);
  • Підкислення води, коли територія, яка буде використовуватися під водойму заводу, не очищена належним чином;
  • Втрати місцевої водної та наземної флори та фауни;
  • Виникнення сейсмічної активності через вагу води на підстилаючому гірському субстраті;
  • Зміни води у водоймі пов'язані з температурою, оксигенацією (розчинений кисень) і pH (виникненням підкислення);
  • Забруднення води, забруднення та внесення токсичних речовин у водойми внаслідок надходження пестицидів, гербіцидів та фунгіцидів із раніше існуючих насаджень у затопленому регіоні;
  • Введення екзотичних видів у водойми, що виходять з балансу з гідрографічними екосистемами басейну;
  • Видалення прибережного лісу;
  • Збільшення хижого вилову, професійними рибалками або під час дозвілля;
  • Впровадження фізичного бар'єру, що запобігає сезонним міграціям видів, що порушують баланс екосистеми;
  • Зменшення поглинання вуглецю затопленою рослинністю, що сприяє посиленню парникового ефекту.

втрати ґрунту

Грунт на затопленій ділянці обов’язково прийде в непридатність для інших цілей. Це стає центральною проблемою в переважно рівнинних регіонах, таких як регіон Амазонки. Оскільки потужність заводу визначається співвідношенням між течією річки та нерівністю місцевості, то якщо місцевість має низьку нерівність, необхідно зберігати більшу кількість води, що означає велику площу водойми.

Зміни гідравлічної геометрії річки

Річки, як правило, мають динамічний баланс між стоком, середньою швидкістю води, навантаженням на наноси та морфологією русла. Будівництво водосховищ впливає на цей баланс і, як наслідок, спричиняє зміни гідрологічного та осадового порядку не лише на місці водосховища, а й на прилеглій території та в руслі під водоймою.

Таким чином, формування водосховищ гідроелектростанцій загалом впливає на родючі ґрунти та орні землі, дезінтегруючи місцеве населення, яке втрачає свої історичні характеристики, культурну ідентичність та зв’язок із місцем, а також змінюється водні екосистеми та знищення флори і фауни.



$config[zx-auto] not found$config[zx-overlay] not found