«Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет» Кафедра медицинской и биологической физики

РЕФЕРАТ ГИДРОЭНЕРГЕТИКА

Студент гр. № 7 ___________________ Снигирь А.В. подпись, дата

Витебск, 2012

Содержание

1.История РАЗвития Гидроэнергетики 5

3.ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДНОЙ ЭНЕРГИИ 9

4. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ГЭС 10

5. ВЛИЯНИЕ ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И ОХРАНА ПРИРОДЫ 12

6. ЗНАЧЕНИЕ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ 15

Введение

Данная тема была выбрана мной совершенно не случайно. Гидроэнергетика в наше время является одним из важных источников энергообеспечения многих стран. Что касается Беларуси, то здесь она занимает ведущие позиции, так как энергия, получаемая, за счет работы данных источников энергообеспечения относится к возобновляемым энергоресурсам. Так же некоторые из критериев, по которым данный вид добычи энергии стал весьма распространённым, это относительная безопасность (если рассматривать на примере АЭС), простота эксплуатации, отсутствие загрязнения окружающей среды. Данная тема бесспорно актуальна, ведь имеется множество стран, у которых собственные запасы органического топлива (газ, нефть, уголь) незначительны, выходом из этой ситуации может служить как раз добыча энергии традиционными способами, собственно при помощи гидравлической энергии рек. Для таких стран обычно величина экономического потенциала гидроэнергетики приближается к технически доступному.

1.История раЗвития Гидроэнергетики

Человек всегда жил возле водоёмов и не мог не обращать внимание на огромный потенциал воды как источника энергии. Поэтому история гидроэнергетики ведёт своё начало ещё с древних времён. Уже тогда люди научились с помощью воды производить помол зерна или дутьё воздуха при выплавке металла. Упоминание об использовании энергии воды на водяных мельницах относится  к концу II в. до н. э.При этом учёные склонны полагать, что использование воды происходило параллельно во многих регионах планеты.  С течением столетий размеры и эффективность водяных колёс увеличились. В XI в. в Англии и Франции одна мельница приходилась на 250 человек. Древние греки использовали водяное колесо для облегчения некоторых видов тяжёлого ручного труда. Например, это приспособление осуществляло перемол зерна. Постепенно технологии совершенствовались, количество водяных колёс в европейских государствах неуклонно росло. Древние греки использовали водяное колесо для облегчения некоторых видов тяжёлого ручного труда. Например, это приспособление осуществляло перемол зерна. Постепенно технологии совершенствовались, количество водяных колёс в европейских государствах неуклонно росло, становились всё более эффективными. В это время сфера применения мельниц расширялась. В конце девятнадцатого века наступил современный этап в развитии гидроэнергетики.  Можно считать, что современная гидроэнергетика родилась в 1891 году. В этом году русский инженер Михаил Осипович Доливо-Добровольский, эмигрировавший в Германию по причине «политической неблагонадёжности», должен был демонстрировать на электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне изобретённый им двигатель переменного тока. Этот двигатель мощностью около 100 киловатт в эпоху господства постоянного электрического тока сам по себе должен был стать гвоздём выставки, но изобретатель решил для его питания построить ещё и совершенно неожиданное по тем временам сооружение – гидроэлектростанцию. В небольшом городке Лауффен Доливо-Добровольский установил генератор трёхфазного тока, который вращала небольшая водяная турбина. Электрическая  энергия передавалась на территорию выставки по невероятно протяжённой для тех лет линий передачи длиной 175 километров (это сейчас линии передач длиной в тысячи километров никого не удивляют, тогда же подобное строительство  было единодушно признано невозможным). Всего за несколько лет до этого события виднейший английский инженер  и физик Осборн Рейнольдс в своих Канторовских лекциях  неопровержимо, казалось бы доказал, что при передаче энергии по средствам трансмиссии потери энергии составляют всего лишь 1,4% на милю, в то время как при передачи электрической энергии по проводам на такое же расстояние потери составят 6%. Опираясь на данные опытов, он сделал вывод о том, что при  использовании  электрического тока на другом конце линии передачи вряд ли удастся иметь более15-20% начальной мощности. В то же время, считал он, можно быть уверенным в том, что при передаче энергии приводным тросом сохранится 90% мощности. Этот «неоспоримый» вывод был успешно опровергнут практикой работы первенца гидроэнергетики в Лауффене. [2]

Но эра гидроэнергетики тогда ещё не наступила. Преимущества гидроэлектростанций очевидны – постоянно  возобновляемый самой природой запас энергии, простота эксплуатации, отсутствие загрязнения окружающей среды. Да и опыт постройки и эксплуатации водяных колёс мог бы оказать не малую помощь гидроэнергетикам. Однако постройка плотины крупной гидроэлектростанции оказалось задачей куда более сложной, чем постройка небольшой запруды для вращения мельничного колеса. Чтобы привести во вращение мощные гидротурбины, нужно накопить за турбиной огромный запас воды. Для постройки плотины требуется уложить такое количество материалов, что объём гигантских египетских пирамид по сравнению с ним покажется ничтожным. Поэтому в начале ХХ века было построено всего несколько гидроэлектростанций. Это было лишь началом. Полномасштабное использование водных ресурсов началось только в двадцатом столетии, когда вода начала использоваться человеком для получения электричества. Именно в это время в мире начинается строительство крупных гидроэлектростанций. Освоение гидроэнергоресурсов осуществлялось быстрыми темпами, и в 30-е годы ХХ века была завершена реализация таких крупных проектов, как  ГЭС Гувер  в США мощностью 1,3 Гиговатт. Строительство подобных мощных ГЭС вызвало рост использования энергии в промышленно развитых странах, а это, в свою очередь, дало толчок программам освоения крупных гидроэнергетических потенциалов.

В настоящее время использование энергии воды по-прежнему остается актуальным, а основным направлением является производство электроэнергии. В последние десятилетия в мировой энергетике возрождается интерес к малым ГЭС. Малая гидроэнергетика, как область энергетического строительства, переживает уже третий виток в истории своего развития. Признанных во всем мире критериев причисления ГЭС к категории малых не существует. В Беларуси сегодня предложено считать малыми ГЭС мощностью от 0,1 до 30 тыс. кВт. [1] Начало использования энергии рек Беларуси можно отнести к 12-13 вв. К началу 40-х годов 20-го века на территории Республики Беларусь насчитывалось около 1100 гидросиловых установок. В основном это были водяные мельницы, реже гидроэлектростанции малой мощности. Тем не менее данный вид получения энергии в Беларуси развит не достаточно хорошо. Только в конце 50-х годов прошлого столетия на реках и прудах страны работали более 180 малых ГЭС. [3]

2. ГИДРОЭНЕРГЕТИКА В БЕЛАРУСИ  Беларусь как государство, практически не имеющее собственных энергоносителей, стремится наращивать свой энергетический потенциал, повышает энергоэффективность экономики, делает ставку на развитие альтернативной энергетики, расширяет круг поставщиков энергетических ресурсов, увеличивает использование местных видов топлива. В качестве альтернативной энергетики в Беларуси используются гидроэлектростанции (ГЭС). На территории Республики Беларусь мест для строи­тельства столь крупных гидроэлектростанций нет. Все наши большие реки ­Днепр, Припять, Двина, Неман - текут на равнинах. Тем не менее, еще в советские времена, когда цены на углеродное топливо были на порядки ниже нынешних, ГЭС в БССР строили. Следовательно, опре­деленный экономический потенциал у белорусской гидроэнергетики есть. Тем более что при постоянном подорожании природного газа любое замещение топливных носителей – несомненное благо. На начало 2004 года установлен­ная мощность 21 ГЭС, входящих в концерн «Белэнерго», составила 10,9 МВт, а их годовая выработка элект­роэнергии - около 29 млн. кВт,ч, что позволяет заместить около 8 тыс. тонн  условного топлива. В то же время потенциальная мощность всех водотоков Беларуси составляет 850 МВт, в том числе технически дос­тупная - 520 МВт, а экономически целесообразная - 250 МВт. По мнению главного специалис­та концерна  «Белэнерго»  Владимира Кордуба, вполне вероятно, что на равнинную белорусскую землю при­дет и крупная гидроэнергетика. Развитие водного потенциала является одним из важнейших направлений возобновляемой энергетики в Беларуси. В настоящее время в стадии реализации находятся проекты по строительству Гродненской ГЭС установленной мощностью 17 МВт на реке Неман и Полоцкой ГЭС установленной мощностью 21,75 МВт на реке Западная Двина. Разработана проектно-сметная документация и объявлены конкурсные торги по строительству Нёманской ГЭС установленной мощностью 20 МВт на реке Неман и Витебской ГЭС установленной мощностью 40 МВт на реке Западная Двина. Выбраны створы гидроэлектростанций и проводится предпроектная проработка для строительства Верхнедвинской и Бешенковичской гидроэлектростанций на Западной Двине, а также Оршанской, Шкловской, Могилевской и Речицкой ГЭС на Днепре установленной суммарной мощностью около 80 МВт. В данный момент проводится работа с потенциальными инвесторами по реализации этих проектов на условиях прямого инвестирования.

Выработка электрической энергии после реализации этих проектов составит около 800 млн.кВт.ч. Это позволит заместить 226 млн.куб.м импортируемого природного газа в год (эквивалентно использованию 255 тыс.тут в год).

Также по результатам предпроектной проработки возможности максимального использования гидроэнергетического потенциала реки Днепр планируется продолжить проектные работы по строительству Могилевской (5 МВт), Шкловской (5 МВт), Оршанской (6 МВт) и Речицкой (5 МВт) гидроэлектростанций. Суммарная выработка указанных ГЭС может составить порядка 110 млн.кВт.ч (эквивалентно 30 тыс.тут). Уже сейчас обсуждаются различ­ные варианты строительства боль­ших ГЭС. В частности, согласно од­ному из проектов, Неманская ГЭС в Гродно сможет вырабатывать 81,2 млн. кВт·ч электроэнергии (мощ­ность 17 МВт), что составляет при­мерно 15 % всей энергии, которую потребляет Гродненская область. А водохранилище при станции позво­лит увеличить запасы рыбы и объе­мы пресной воды.  Однако окончательное решение о строительстве этой и других стан­ций пока не принято.[4]