ћирова€ гидроэнергетика: насто€щее и будущее

ћирова€ гидроэнергетика: насто€щее и будущее

¬ одном из журналов, вышедших в —Ўј в декабре 1900 года, журналисты сделали прогноз, как изменитс€ мир через сто лет. ¬ отличие от других Ќострадамусов, они многое угадали.

 

Ќо самый интересный прогноз касалс€ развити€ гидроэнергетики. ѕо мнению людей, живших сто лет назад, в каждой реке будет установлено специальное оборудование дл€ производства электричества. ¬доль побережь€ морей и океанов по€в€тс€ устройства, превращающие энергию волн в электрическую. „то ж, XX век действительно можно назвать веком гидроэнергетики. ќднако что будет с ней в XXI веке?



„то сделано, что предстоит

—ейчас крупнейшими производител€ми гидроэнергии (включа€ гидроаккумулирующие станции) в абсолютных значени€х €вл€ютс€  итай,  анада, Ѕразили€ и —Ўј, замыкает п€терку лидеров –осси€. ќднако абсолютный лидер по выработке гидроэнергии на душу населени€ Ц »сланди€.  роме нее, этот показатель наиболее высок в Ќорвегии (дол€ √Ё— в суммарной выработке Ц 98 процентов),  анаде и Ўвеции.

ќднако в развитых странах уже освоена больша€ часть экономически целесообразного гидропотенциала, в частности в ≈вропе это 75 процентов, в —еверной јмерике Ц около 70 процентов, и возможности дл€ строительства крупных √Ё— практически исчерпаны. ¬ то же врем€ јфрика (21 процент мировых гидроэнергетических ресурсов) и јзи€ (39 процентов) внос€т в мировую выработку гидроэлектроэнергии лишь 5 и 18 процентов, соответственно. ёжна€ јмерика и јвстрали€ вместе вз€тые, располага€ примерно 15 процентами ресурсов, дают только 11 процентов производимой в мире гидроэлектроэнергии.

“ак что смело можно прогнозировать, что новые большие √Ё— будут строить в основном в јфрике, јзии и ёжной јмерике, так как на других континентах, везде, где только можно построить большую √Ё—, они уже сто€т.

Ёти выводы подтверждаютс€ тем, что крупнейшие √Ё— мира наход€тс€ именно в этих регионах. “ак, именно в јзии, в  итае, располагаетс€ крупнейша€ √Ё— мира Ђ“ри ущель€ї на реке янцзы. ћощность этой станции составл€ет 22,4 √¬т (дл€ сравнени€ Ц мощность крупнейшей гидроэлектростанции –оссии —а€но-Ўушенской √Ё— составл€ла до аварии 6,4 √¬т).  роме того, в  итае ведетс€ строительство крупнейшего по мощности каскада √Ё—. ¬тора€ по величине гидроэлектростанци€ в мире называетс€ Ђ»тайпуї и стоит на реке ѕарана, на границе Ѕразилии и ѕарагва€. ≈е мощность Ц 14 √¬т. Ќаконец, Ђтройку призеровї замыкает гидроэлектростанци€ имени —имона Ѕоливара, или Ђ√уриї, в ¬енесуэле, на реке  арони. ≈е мощность Ц 10,3 √¬т.

ќднако все эти достижени€ инженерной мысли меркнут перед √Ё— Ђ√ранд »нгаї. Ёта гидроэлектростанци€, мощность которой составит 39 √¬т, планируетс€ к сооружению международным консорциумом на реке  онго в ƒемократической –еспублике  онго (бывший «аир). ” Ђ√ранд »нгаї будут п€тьдес€т две гидротурбины по 750 ћ¬т кажда€, плотина высотой 150 метров, будет использоватьс€ часть потока скоростью 26 400 кубометров в секунду. ¬ случае успеха проекта Ђ√ранд »нгаї вдвое превзойдет Ђ“ри ущель€ї.

—тоимость сооружени€ составит около 80 миллиардов долларов —Ўј. ќжидаетс€, что строительство начнетс€ в 2014 году и может быть завершено около 2025 года.



”дел развивающихс€ стран?

ќднако на фоне успехов гидроэнергетики не стоит забывать и о минусах, которые она несет окружающей среде.   тому же эти минусы приобретают все больший вес в глазах общественности и могут кардинальным образом сказатьс€ на будущем отрасли.

ѕоскольку строительство крупных √Ё—, как правило, сопр€жено с существенными экологическими проблемами Ц затоплением больших территорий, изменением климата (например, в  расно€рске из‑за √Ё— не замерзает ≈нисей, лед здесь не образуетс€ на прот€жении 80 километров вниз по течению от плотины гидростанции) в странах с высокими природоохранными стандартами это стало дополнительным барьером дл€ развити€ крупной гидрогенерации.

 стати, недостаточно изучен вопрос, как нивелировать экологические последстви€ при выводе √Ё— из эксплуатации, так как ни одну из крупнейших гидроэлектростанций еще не выводили. ясно одно: вывод √Ё— из эксплуатации потребует больших бюджетных затрат.

¬ результате происходит отчетлива€ Ђмиграци€ї гидроэнергетики в развивающиес€ страны, где велик неосвоенный гидропотенциал, а экологические соображени€ играют меньшую роль (как в силу менее строгих экологических стандартов, так и по причине невысокой политизированности вопросов экологии). ¬ результате, по оценкам ћеждународного энергетического агентства, в предсто€щие полтора-два дес€тилети€ до 80 процентов прироста мощностей гидрогенерации придетс€ на развивающиес€ государства.

≈ще одним минусом гидроэнергетики можно назвать довольно низкий коэффициент использовани€ установленной мощности. Ётот общий показатель дл€ энергетики у атомных станций составл€ет пор€дка 80‑85 процентов, самый высокий из всех видов генерации. ј у √Ё— он лишь пор€дка 50 процентов. “о есть один гигаваттный блок в лучшем случае выдает 500 мегаватт, что также сказываетс€ на перспективах развити€ гидроэнергетики.

«начит ли это, что времена расцвета гидроэнергетики в прошлом и ее ждет угасание?  онечно же, нет. ќб этом можно судить по тому, какими темпами развиваетс€ мала€ гидроэнергетика, не требующа€ больших территорий, приближенна€ к потребителю и быстро окупающа€с€. «а последние дес€тилети€ мала€ энергетика зан€ла устойчивое положение во многих странах мира.

ћировой опыт показывает, что освоение гидропотенциала малых рек решает проблемы энергоснабжени€ мелких потребителей. Ќапример, в  итае построено более 90 тыс€ч малых √Ё—, которые обеспечивают 30 процентов энергопотреблени€ в сельских районах. ¬ —Ўј разработана государственна€ программа развити€ малой гидроэнергетики: до 2020 года планируетс€ ввести малые √Ё— суммарной мощностью 50 тыс€ч ћ¬т, что обеспечит производство 200 миллиардов к¬т-ч электроэнергии. ѕри этом стоимость 1 к¬т-ч электроэнергии, выработанной на малой √Ё—, составл€ет 1,8‑2,4 цента (на больших √Ё— Ц 3,2‑5,5 цента, на јЁ— Ц 2,8‑3,9 цента).



јльтернативы развити€

ѕриливна€ электростанци€ –анс, ‘ранци€

¬прочем, помимо традиционной малой гидроэнергетики, в насто€щее врем€ активно продвигают и другие способы получени€ электроэнергии от воды. ќсновные направлени€ развити€ альтернативной гидроэнергетики св€заны с использованием механической энергии приливов, волн, течений и тепловой энергии океана.

“олько один приливно-отливный цикл ћирового океана энергетически эквивалентен 8 триллионам к¬т-ч. ѕо экспертным оценкам, технически возможно использование примерно 2 процентов этого потенциала. Ќаибольшими запасами приливной энергии обладают јтлантический и, в меньшей мере, “ихий океаны. ќдним из наиболее существенных факторов, вли€ющих на возможность использовани€ энергии приливов, €вл€ютс€ особенности береговой линии, а также прибрежного и придонного рельефа. ¬ длинных узких заливах с пологим дном приливы имеют максимальную высоту, иногда превышающую 10 метров, что существенно повышает эффективность энергетического использовани€ приливно-отливного цикла. ≈сть мнение, что работа приливных электростанций тормозит вращение «емли, что может привести к негативным экологическим последстви€м, однако, с точки зрени€ большинства экспертов, ввиду колоссальной массы «емли вли€ние приливных электростанций незаметно.

ѕервые экспериментальные приливные электростанции (ѕЁ—) по€вились в начале XX века, однако серьезный интерес к приливной энергетике возродилс€ оп€ть‑таки во времена энергетического кризиса, в середине 1970‑х годов. ѕреимущества ѕЁ— Ц экологичность и низка€ себестоимость производства энергии. Ќедостатки Ц высока€ стоимость строительства и измен€юща€с€ в течение суток мощность, из‑за чего ѕЁ— может работать только в составе энергосистемы, располагающей достаточной мощностью электростанций других типов.

¬ 1984 году в  анаде была построена ѕЁ— Ђјннаполисї мощностью 20 ћ¬т. јктивно развивают направление ѕЁ— —Ўј и ‘ранци€. Ёнергетический потенциал ѕЁ— в —Ўј оцениваетс€ в 350 миллиардов к¬т-ч в год. ѕерспективные возможности сооружени€ ѕЁ— во ‘ранции оцениваютс€ в 40 миллиардов к¬т-ч в год. ѕостепенно к развитию ѕЁ— присоедин€ютс€ и другие страны.

“ак, в прошлом году в ёжной  орее была запущена крупнейша€ в мире приливна€ электростанци€ Shihwa. ¬ начале августа 2011 года запустили шесть из дес€ти ее генераторов. ѕосле полного запуска в эксплуатацию мощность сеульской электростанции составит 254 ћ¬т. Ёлектроэнергии, которую она будет вырабатывать, будет достаточно дл€ обеспечени€ города с населением в 500 тыс€ч человек.  ак считают южнокорейские специалисты, с помощью приливной электростанции ёжна€  оре€ будет экономить каждый год более 860 тыс€ч баррелей нефти и тем самым сможет снизить выбросы углекислого газа на 3,2 миллиона тонн в год.

ќднако быть крупнейшей ѕЁ— ей осталось недолго: в 2012 году во французской Ѕретани завершитс€ строительство приливной электростанции, котора€, согласно утверждению французов, станет самым крупным подобным объектом в мире. ѕроект стоимостью 55 миллионов долларов —Ўј был разработан в 2004 году. —троительство электростанции началось в 2008‑м, и вот теперь компании за€вл€ют, что ее запуск будет осуществлен в начале следующего года.  омпани€ OpenHydro поставила дл€ проекта четыре двухмегаваттные турбины, которые в насто€щее врем€ устанавливаютс€ на глубине 115 метров у побережь€.

¬олнова€ электростанци€ ћутрику в »спании

≈ще одно направление развити€ альтернативной гидроэнергетики Ц волноприбойна€ энергетика. “ехнический потенциал энергии волн оцениваетс€ примерно в 3 миллиарда к¬т-ч в год, однако реальные возможности его использовани€ по целому р€ду причин (в том числе из‑за непосто€нства ветров и волн) существенно ниже. Ёкспериментальные волноприбойные электростанции (¬ѕЁ—) в основном стро€тс€ по поплавковым схемам: в электричество преобразуетс€ работа волн по подн€тию расположенных на водной поверхности систем поплавков. ≈ще одним перспективным техническим вариантом ¬ѕЁ— считаетс€ Ђпоршнева€ї схема, в которой волновые колебани€ уровн€ воды в вертикальных колодцах используютс€ в качестве Ђпоршнейї, прогон€ющих через турбины воздух, наход€щийс€ над водой в этих колодцах. ѕока эксплуатаци€ опытных ¬ѕЁ— ведетс€ только в ¬еликобритании и японии. ќднако разработками в этом направлении активно занимаютс€ в —Ўј,  анаде, јвстралии и других странах.



ѕочти фантастика. ѕока

≈сли же взгл€нуть в будущее гидроэнергетики чуть дальше, то человечеству стоит задуматьс€ об энергетическом потенциале океанских и морских течений, который составл€ет сотни миллиардов киловатт-часов в год. “ак, √ольфстрим, основна€ часть которого проходит между ‘лоридой и Ѕагамскими островами, имеет эквивалентную энергетическую мощность в 50 миллионов к¬т, и эксперты в —Ўј считают, что реально использовать примерно 10 процентов этой мощности. ¬озможна€ технологи€ Ц погружение систем низкооборотных турбин (скорость течени€ Ц менее 1 м/с) в поток. ќднако воплощение таких проектов Ц дело будущего.

≈ще одним направлением может стать использование тепловой энергии океана. ≈го перспективы основаны на том, что между водой на поверхности и водой на глубинах уже в первые сотни метров существует очень значительна€ разница температур. ѕоскольку такое €вление наблюдаетс€ повсеместно в низких широтах, теоретический потенциал данного типа энергетики очень велик.

ѕрограммы Ђѕреобразование термальной энергии океанаї уже осуществл€ютс€ в —Ўј, японии, ‘ранции. ѕостроены опытные моретермальные электростанции у √авайских островов, острова Ќауру, у побережь€  от-дТ»вуара. ћ“Ё— работают с применением испарительно-конденсационного цикла теплоагента, на принципе испарени€ жидкого аммиака, фреона или другого теплоносител€ за счет отбора тепла глубинной холодной водой. »спаренный теплоноситель используетс€ в турбинах низкого давлени€ либо в поршневых системах дл€ выработки электроэнергии. ¬прочем, пока их мощность не превышает первых сотен киловатт, коэффициент преобразовани€ энергии 10‑15 процентов, а себестоимость энергии неконкурентоспособна с большинством других традиционных и нетрадиционных энерготехнологий.

ќсновные перспективы развити€ ћ“Ё— св€зывают с технологи€ми сооружени€ крупных плавающих станций погружного или полупогружного типа большой мощности; расчеты показывают, что при этом коэффициент преобразовани€ энергии можно подн€ть более чем вдвое. ќднако дл€ ћ“Ё— с такими технологи€ми пока не вполне решены проблемы накоплени€ и передачи выработанной энергии к потребител€м на материке.

» все же рано или поздно эти технологические проблемы будут решены. » кто знает, может быть, в будущем большую часть энергии человечество будет получать от воды. ј значит, гидроэнергетика не утратит своего значени€ ни в XXI, ни даже в XXII веке.

 

јнтон  јЌј–≈… »Ќ

 

—правка

¬»Ё Ц возобновл€емые источники энергии, ресурсы которых посто€нно восполн€ютс€ естественным путем. ¬ –оссии ¬»Ё представлены крупными гидроэлектростанци€ми, обеспечивающими около 21 процента производства электроэнергии в стране. ƒругие виды ¬»Ё в нашей стране пока заметны слабо, хот€ в некоторых регионах, например на  амчатке и  урильских островах, они имеют существенное значение в местных энергосистемах. —уммарна€ мощность малых гидроэлектростанций пор€дка 250 ћ¬т, геотермальных электростанций Ц около 80 ћ¬т.

¬етроэнергетика позиционируетс€ несколькими пилотными проектами общей мощностью менее 13 ћ¬т. ѕриливна€ энергетика ограничена возможност€ми экспериментальной  ислогубской ѕЁ— в ћурманской области. —олнечна€ энергетика существует в виде небольших установок автономного энергоснабжени€, но сообщалось о строительстве первой промышленной солнечной электростанции в Ѕелгородской области.

√идроэнергоресурсы Ц возобновл€емый и наиболее экологичный источник энергии, использование которого позвол€ет снижать выбросы в атмосферу и сохран€ть запасы углеводородного топлива. »менно √Ё— Ц наиболее маневренные станции и способны при необходимости существенно увеличить объемы выработки в считанные минуты, покрыва€ пиковые нагрузки. ƒл€ тепловых станций этот показатель измер€етс€ часами, а дл€ атомных Ц сутками. —амо по себе создание ≈Ё— –оссии стало возможным именно благодар€ вводу в эксплуатацию мощных √Ё— ¬олжско- амского каскада в 1950-е годы.


  • ƒата публикации: 02.02.2012
  • 1862
ќќќ Ђƒ≈Ћќ¬џ≈ —»—“≈ћџ —¬я«»ї
ќтраслевой информационно-аналитический портал, посв€щЄнный энергетике Ѕеларуси. јктуальные новости и событи€. ѕодробна€ информаци€ о компани€х, товары и услуги.
220013
–еспублика Ѕеларусь
ћинск
ул. ул. Ѕ. ’мельницкого, 7, офис 310
+375 (17) 336 15 55 , +375 (25) 694 54 56 , +375 (29) 302 40 02 , +375 (33) 387 08 05
+375 (17) 336 15 56
info@energobelarus.by
ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

191611654
5
5
1
150
150