Гидроэнергетикалық ресурстар жаңартылатын деп саналғанымен, шекті мәнге ие. Олар мұнай, газ немесе басқа да пайдалы қазбалар сияқты ұлттық байлық және оларды мұқият және мұқият өңдеу керек.
Су қуаты
Ежелгі заманның өзінде адамдар жоғарыдан төмен түсетін судың белгілі бір жұмыстарды атқара алатынын байқаған, мысалы, дөңгелекті айналдыру. Құлаған судың бұл қасиеті диірменнің дөңгелектерін қозғалысқа келтіру үшін қолданыла бастады. Осылайша, алғашқы су диірмендері пайда болды, олар бүгінгі күнге дейін өзінің бастапқы түрінде дерлік сақталған. Су диірмені – алғашқы су электр станциясы.
17 ғасырда пайда болған мануфактуралық өндірісте де су доңғалақтары пайдаланылды, мысалы, 18 ғасырда Ресейде мұндай мануфактуралар үш мыңға жуық болды. Мұндай дөңгелектердің ең қуатты қондырғылары Кренхолм фабрикасында (Нарова өзені) қолданылғаны белгілі. Су дөңгелектерінің диаметрі 9,5 метр болды және 500 ат күшіне дейін жетілді.
Гидроэнергетикалық ресурстар: анықтамасы, артықшылықтары мен кемшіліктері
19-дағасырда су дөңгелектерінен кейін гидротурбиналар, ал олардан кейін электр машиналары пайда болды. Бұл құлаған судың энергиясын электр энергиясына айналдыруға, содан кейін оны белгілі бір қашықтыққа беруге мүмкіндік берді. Патшалық Ресейде 1913 жылға қарай электр энергиясын өндіретін гидротурбиналармен жабдықталған 50 000-ға жуық қондырғы болды.
Өзен энергиясының электр энергиясына айналуы мүмкін бөлігін су энергетикалық ресурстар деп, ал ағын судың энергиясын электр энергиясына айналдыратын құрылғыны су электр станциясы (СЭС) деп атайды. Электр станциясының құрылғысы міндетті түрде электр генераторын айналмалы түрде басқаратын гидравликалық турбинаны қамтиды. Құлаған судың ағынын алу үшін электр станциясының құрылысы бөгеттер мен су қоймаларын салуды қамтиды.
Су энергиясын пайдаланудың артықшылықтары:
- Өзеннің энергиясы жаңартылатын.
- Қоршаған ортаны ластамайды.
- Арзан электр энергиясы шықты.
- Су қоймасының маңындағы климаттық жағдайлар жақсаруда.
Су энергиясын пайдаланудың кемшіліктері:
- Су қоймасын салу үшін біраз жерді су басып жатыр.
- Өзен арнасы бойындағы көптеген экожүйелерді өзгерту, балық популяциясын азайту, құстардың ұя салатын жерлерін бұзу, өзендерді ластау.
- Таулы аймақта құрылыс салу қаупі.
Гидроэнергетикалық потенциал туралы түсінік
Дүние жүзіндегі өзеннің, елдің немесе бүкіл планетаның гидроэнергетикалық ресурстарын бағалау үшінЭнергетикалық конференция (MIREC) гидроэнергетикалық әлеуетті қарастырылып жатқан аумақтың электр энергиясын өндіруге пайдалануға болатын барлық учаскелерінің қуаттарының қосындысы ретінде анықтады. Гидроэнергетикалық әлеуеттің бірнеше түрі бар:
- Жалпы әлеует, ол әлеуетті гидроэнергетикалық ресурстарды білдіреді.
- Техникалық әлеует – техникалық пайдалануға болатын жалпы әлеуеттің бір бөлігі.
- Экономикалық әлеует – бұл техникалық әлеуеттің пайдалану экономикалық тұрғыдан мүмкін болатын бөлігі.
Кейбір су ағынының теориялық қуаты
формуласымен анықталады
N (кВт)=9, 81QH, мұндағы Q – су ағынының жылдамдығы (m3/сек); H – судың түсу биіктігі (м).
Әлемдегі ең қуатты су электр станциясы
1994 жылы 14 желтоқсанда Қытайда Янцзы өзенінде Үш шатқал деп аталатын ең үлкен су электр станциясының құрылысы басталды. 2006 жылы бөгет құрылысы аяқталып, бірінші гидроагрегат іске қосылды. Бұл су электр станциясы Қытайдағы орталық су электр станциясы болуы керек еді.
Бұл станция бөгетінің көрінісі Красноярск су электр станциясының жобасына ұқсайды. Бөгеттің биіктігі 185 метр, ал ұзындығы 2,3 шақырым. Бөгеттің ортасында секундына 116 000 м3 су шығаруға арналған, яғни шамамен 200 м биіктіктен 100 тоннадан астам су құйылатын су төгетін арна бар. бір секунд.
Үш шатқал су электр стансасы салынған Янцзы өзені ең ірі өзендердің бірі болып табылады.әлемнің қуатты өзендері. Осы өзенде су электр станциясының салынуы ауданның табиғи су энергетикалық ресурстарын пайдалануға мүмкіндік береді. Тибеттен басталып, 5600 м биіктікте өзен айтарлықтай гидроэнергетикалық әлеуетке ие болады. Бөгет салуға ең тартымды жер өзен таудан жарылып, жазыққа шығатын Үш шатқал аймағы болып шықты.
ГЭС дизайны
Үш шатқал су электр стансасында әрқайсысының қуаты 700 МВт болатын 32 гидроагрегаты және қуаты 50 МВт екі гидроагрегаты бар үш электр станциясы бар. СЭС-тің жалпы қуаты 22,5 ГВт.
Бөгет салу нәтижесінде көлемі 39 км су қоймасы пайда болды3. Бөгет құрылысы жалпы саны 1,24 миллион адам тұратын екі қала тұрғындарын жаңа жерге көшірді. Сондай-ақ, су басу аймағынан 1300 археологиялық нысан шығарылды. Бөгет құрылысына барлық дайындық жұмыстарына 11,25 миллиард доллар жұмсалды. Үш шатқал су электр станциясы құрылысының жалпы құны 22,5 миллиард долларды құрайды.
Бұл су электр станциясының құрылысы навигацияны дұрыс қамтамасыз етеді, оның үстіне су қоймасы салынғаннан кейін жүк кемелерінің ағыны 5 есеге артты.
Жолаушылар кемелері салмағы 3000 тоннадан аспайтын кемелердің өтуіне мүмкіндік беретін кеме көтергішінен өтеді. Жүк кемелерінің өтуі үшін бес сатылы құлыптардың екі желісі салынды. Бұл жағдайда кемелердің салмағы 10 000 тоннадан аз болуы керек.
Янцзы ГЭС каскады
Янцзы өзенінің су және гидроэнергетикалық ресурстары осының негізінде құрылыс салуға мүмкіндік береді.өзенде Қытайда салынған бірнеше су электр станциясы бар. Үш шатқал су электр станциясының үстінде тұтас бір су электр станциялар каскады салынды. Бұл қуаттылығы 80 ГВт-тан асатын су электр станцияларының ең қуатты каскады.
Каскадтың құрылысы Үш шатқал су қоймасының бітелуін болдырмайды, себебі бұл су электр станциясының жоғары ағысындағы өзен арнасындағы эрозияны азайтады. Осыдан кейін суда тасылатын тұнба азаяды.
Сонымен қатар, ГЭС каскады Үш шатқал ГЭС-іне су ағынын реттеуге және онда біркелкі қуат өндіруге мүмкіндік береді.
Парана өзеніндегі Итайпу
Парана «күміс өзен» дегенді білдіреді, бұл Оңтүстік Америкадағы екінші үлкен өзен және ұзындығы 4380 км. Бұл өзен өте қатты жермен ағып өтеді, сондықтан оны жеңе отырып, ол өз жолында ағындар мен сарқырамаларды жасайды. Бұл жағдай мұнда су электр станцияларын салуға қолайлы жағдайдың бар екенін көрсетеді.
Итайпу ГЭС-і Оңтүстік Америкадағы Фос-ду-Игуаку қаласынан 20 км жерде Парана өзенінде салынған. Қуаты жағынан бұл су электр стансасы Үш шатқал ГЭС-інен кейінгі орында тұр. Бразилия мен Парагвай шекарасында орналасқан Итайпу ГЭС Парагвайды толық, ал Бразилияны 20% қамтамасыз етеді.
Су электр станциясының құрылысы 1970 жылы басталып, 2007 жылы аяқталды. Парагвай жағында 10 700 МВт генератор, ал Бразилия жағында осыншама генератор орнатылған. Су тасқынына ұшыраған су электр станциясының айналасында тропикалық орман болғандықтан, бұл жерлерден жануарлар басқа аумақтарға көшірілді. Бөгеттің ұзындығы 7240 метр,ал биіктігі 196 м, құрылыс құны 15,3 млрд долларға бағаланады. ГЭС қуаты 14 000 ГВт.
Ресейдің гидроэнергетикалық ресурстары
Ресей Федерациясының үлкен су-энергетикалық әлеуеті бар, бірақ елдің су энергетикалық ресурстары оның аумағында өте біркелкі бөлінген. Бұл ресурстардың 25% еуропалық бөлігінде, 40% - Сібірде және 35% - Қиыр Шығыста орналасқан. Мемлекеттің еуропалық бөлігінде, сарапшылардың бағалауы бойынша, гидроэнергетикалық әлеует 46% пайдаланылады, ал мемлекеттің барлық су энергетикалық әлеуеті 2500 млрд кВт/сағ. Бұл Қытайдан кейінгі әлем бойынша екінші нәтиже.
Сібірдегі су энергетикасының көздері
Сібірде гидроэнергетиканың үлкен қоры бар, Шығыс Сібір әсіресе су энергетикалық ресурстарға бай. Лена, Ангара, Енисей, Обь, Ертіс өзендері ағып жатыр. Бұл аймақтың су әлеуеті 1000 миллиард кВт/сағ деп бағаланады.
П. С. Непорожный атындағы Саяно-Шушенская ГЭС
Бұл су электр станциясының қуаты 6400 МВт. Бұл Ресей Федерациясындағы ең қуатты су электр станциясы және ол әлемдік рейтингте 14-ші орында.
Енисейдің Саян дәлізі деп аталатын бөлігі су электр станцияларын салуға қолайлы. Мұнда өзен Саян таулары арқылы өтіп, көптеген ағындарды құрайды. Дәл осы жерде Саяно-Шушенская ГЭС, сонымен қатар каскадты құрайтын басқа ГЭСтер салынды. Саяно-Шушенская ГЭС - бұл каскадтағы ең жоғары саты.
Құрылыс 1963 жылдан 2000 жылға дейін жүргізілді. Станцияның дизайныбиіктігі 245 метр, ұзындығы 1075 метр бөгеттен, электр станциясының ғимаратынан, тарату қондырғысынан және су төгетін құрылыстан тұрады. ГЭС ғимаратында әрқайсысының қуаты 640 МВт болатын 10 гидроагрегат бар.
Бөгет салынғаннан кейін пайда болған су қоймасының көлемі 30 км-ден астам3, жалпы ауданы 621 км2.
Ресей Федерациясының ірі ГЭСтері
Сібірдің су энергетикалық ресурстары қазіргі уақытта 20% пайдаланылады, дегенмен мұнда көптеген жеткілікті үлкен су электр станциялары салынған. Олардың ішіндегі ең ірісі Саяно-Шушенская ГЭС, одан кейін келесі су электр станциялары:
- қуаты 6000 МВт Краснояр ГЭС (Енисейде). Оның әзірге Ресей Федерациясындағы жалғыз кеме көтергіші бар.
- Братская ГЭС қуаты 4500 МВт (Ангарада).
- қуаты 3840 МВт Усть-Илимская ГЭС (Ангарада).
Қиыр Шығыста ең аз дамыған әлеует бар. Мамандардың айтуынша, бұл аймақтың су әлеуеті 4% пайдаланылады.
Батыс Еуропадағы су энергетикасының көздері
Батыс Еуропа елдерінде гидроэнергетикалық әлеует толығымен дерлік пайдаланылады. Егер ол да айтарлықтай жоғары болса, онда мұндай елдер өздерін су электр станцияларынан электр энергиясымен толық қамтамасыз етеді. Бұл Норвегия, Австрия, Швейцария сияқты елдер. Норвегия елдегі бір тұрғынға электр энергиясын өндіру бойынша әлемде бірінші орында. Норвегияда бұл көрсеткіш жылына 24 000 кВт/сағ құрайды және бұл энергияның 99,6% су электр станцияларында өндіріледі.
Гидроэнергетикалық потенциалдарБатыс Еуропаның әртүрлі елдері бір-бірінен айтарлықтай ерекшеленеді. Бұл әртүрлі рельеф жағдайларына және ағынды сулардың әртүрлі қалыптасуына байланысты. Еуропаның жалпы гидроэнергетикалық әлеуетінің 80%-ы ағыны жоғары тауларда: Скандинавияның батыс бөлігінде, Альпі тауларында, Балқан түбегінде және Пиренейде шоғырланған. Еуропаның жалпы гидроэнергетикалық әлеуеті жылына 460 миллиард кВт/сағ құрайды.
Еуропадағы отын қоры өте аз, сондықтан өзендердің энергетикалық ресурстары өте маңызды дамыған. Мысалы, Швейцарияда бұл ресурстар 91%, Францияда 92%, Италияда 86%, Германияда 76% игерілген.
Рейн өзеніндегі ГЭС каскады
Осы өзенде жалпы қуаты шамамен 3000 МВт болатын 27 су электр станциясынан тұратын су электр станцияларының каскады салынды.
Станциялардың бірі 1914 жылы салынған. Бұл Лауфенбург ГЭС. Ол екі рет қайта жөндеуден өтті, одан кейін оның қуаты 106 МВт құрайды. Сонымен қатар, вокзал сәулет ескерткіштеріне жатады және Швейцарияның ұлттық қазынасы болып табылады.
ГЭС Рейнфельден – заманауи су электр станциясы. Оны іске қосу 2010 жылы жүзеге асырылды, қуаттылығы 100 МВт. Жобада әрқайсысы 25 МВт болатын 4 гидроагрегат бар. Бұл су электр станциясы 1898 жылы салынған ескі станцияның орнына салынды. Ескі вокзал қазір жөндеуден өтуде.
Африкадағы су энергиясының көздері
Африканың гидроэнергетикалық ресурстары оның аумағы арқылы өтетін өзендер есебінен: Конго, Ніл, Лимпопо, Нигер және Замбези.
Конго өзенімаңызды гидроэлектрлік әлеуетке ие. Бұл өзеннің бір бөлігінде Инга-Рапидтер деп аталатын сарқырамалар каскады бар. Мұнда су ағыны 100 метр биіктіктен секундына 26 000 м3 жылдамдықпен түседі. Бұл ауданда 2 су электр станциясы салынды: «Инга-1» және «Инга-2».
Конго Демократиялық Республикасының Үкіметі 2002 жылы жұмыс істеп тұрған Инга-1 және Инга-2 су электр станцияларын қайта құруды және құрылысты қарастыратын Үлкен Инга кешенін салу жобасын мақұлдады. үшінші – Инга-3. Осы жоспарларды жүзеге асырғаннан кейін әлемдегі ең үлкен Үлкен Инга кешенін салу туралы шешім қабылданды.
Бұл жоба Халықаралық энергетикалық конференцияда талқыланған тақырып болды. Африканың су және су энергетикалық ресурстарының жағдайын ескере отырып, конференцияға қатысқан Орталық және Оңтүстік Африканың бизнес және үкімет өкілдері бұл жобаны мақұлдап, оның параметрлерін белгіледі: «Үлкен Инганың» қуаты 40 000 деп белгіленді. МВт, бұл ең қуатты «Үш шатқал» су электр станциясынан 2 есеге жуық артық. СЭС-ті іске қосу 2020 жылға жоспарланған, құрылыс құны 80 миллиард долларды құрайды деп күтілуде.
Жоба аяқталғаннан кейін DRC әлемдегі ең ірі электр қуатын жеткізуші болады.
Солтүстік Африка электр желісі
Солтүстік Африка Жерорта теңізі мен Атлант мұхитының жағалауында орналасқан. Африканың бұл аймағы Мағриб немесе Араб Батысы деп аталады.
Африкадағы гидроэнергетика ресурстары біркелкі таралмаған. Материктің солтүстігінде әлемдегі ең ыстық шөл – Сахара орналасқан. Бұл аумақ су тапшылығын сезінуде, сондықтан бұл аймақтарды сумен қамтамасыз ету басты міндет болып табылады. Оның шешімі - су қоймаларын салу.
Алғашқы су қоймалары Магрибте өткен ғасырдың 30-жылдарында пайда болды, кейін олардың көпшілігі 60-жылдары салынды, бірақ әсіресе қарқынды құрылыс 21 ғасырда басталды.
Солтүстік Африканың су энергетикалық ресурстары негізінен Ніл өзенімен анықталады. Бұл әлемдегі ең ұзын өзен. Өткен ғасырдың 60-жылдары осы өзенде Асуан бөгеті салынды, оның құрылысы аяқталғаннан кейін ұзындығы 500 км, ені шамамен 9 км болатын үлкен су қоймасы пайда болды. Су қоймасын сумен толтыру 1970 жылдан 1975 жылға дейін 5 жыл бойы жүргізілді.
Асуан бөгетін Мысыр Кеңес Одағымен бірлесіп салған. Бұл халықаралық жоба болды, нәтижесінде жылына 10 млрд кВт/сағ электр энергиясын өндіруге, су тасқыны кезінде Ніл өзеніндегі су деңгейін бақылауға, су қоймасында суды ұзақ уақыт жинақтауға болады. Су қоймасынан егістіктерді суаратын каналдар желісі бөлініп, шөл даланың орнында оазистер пайда болды, егіншілікке көбірек аумақтар пайдаланылады. Солтүстік Африканың су және гидроэнергетикалық ресурстары максималды тиімділікпен пайдаланылады.
Әлемнің гидроэнергетикалық әлеуетін бөлісу
- Азия - 42%.
- Африка - 21%.
- Солтүстік Америка - 12%.
- Оңтүстік Америка - 13%.
- Еуропа - 9%.
- Австралия және Океания – 3%
Жаһандық су энергетикасының әлеуеті 10 триллион кВт/сағ электр энергиясына бағаланады.
XX ғасырды гидроэнергетика ғасыры деп атауға болады. 21 ғасыр осы саланың тарихына өзіндік толықтырулар әкеледі. Әлемде электр энергиясын өндіру үшін теңіз толқындарының қуатын пайдаланатын сорғылық электр станцияларына (ПЭС) және толқындық электр станцияларына (ЖЭС) назар аударылды. Гидроэнергетиканы дамыту жалғасуда.
