5. Технологічний процес виробництва електроенергії на гідроелектростанцій

На ГЕС для отримання електроенергії використовується енергія водних потоків. Первинними двигунами на ГЕС є гідротурбіни, які призводять у обертання синхронні генератори. Потужність, що розвивається агрегатом, пропорційна натиску Н і витраті води Q:

P = H Q.

Напір Н створюється різницею рівнів води з допомогою греблі .

Технологічна схема ГЕС

В електричній частині ГЕС багато в чому подібні конденсаційним станцій. ГЕС зазвичай віддалені від центрів споживання енергії, тому електроенергія видається на високих і надвисоких напруг ( 110-500 кВ ).

Відмітна особливість ГЕС - невелике споживання електроенергії на власні потреби, що в кілька разів менше, ніж на ТЕС. Це пояснюється відсутністю на ТЕС великих механізмів власних потреб.

Інша відмінна риса - проста технологія виробництва електроенергії, що обумовлює легку автоматизацію.

Пуск агрегату ГЕС займає не більше 50 секунд, тому резерв потужності в енергосистемі забезпечується саме гидростанціями. ККД ГЕС зазвичай становить 85-90%, а собівартість електроенергії в кілька разів менше, ніж на теплових електростанціях.

Особливу роль у сучасних енергосистемах займають гідроакумулюючі станції (ГАЕС). Ці електростанції мають, як мінімум, два басейни - верхній і нижній з певними перепадами висот між ними. На ГАЕС встановлюються конвертовані агрегати. У години мінімуму навантаження агрегати переводять в руховий режим, а турбіни - в насосний. Споживаючи потужність з мережі, гідроагрегати перекачують воду з басейну нижнього у верхній. У години максимальних навантажень, коли в системі дефіцит потужності ГАЕС виробляє електроенергію за рахунок перепаду рівнів води в басейнах. У цей період станція працює як звичайна ГЕС. Таким чином, застосування ГАЕС дозволяє вирівнювати графік навантажень енергосистеми, що підвищує економічність теплових станцій.

6. Науково-технічний прогрес в гідроенергетиці

Головними напрямками науково-технічного прогресу в електроенергетиці в останні роки були:

- вдосконалення ефективності парогазового циклу і збільшення на цій основі виробництва енергії;

- розширення використання високоефективного комбінованого виробництва електричної та теплової енергії, у тому числі на ТЕЦ малої і середньої потужності з застосуванням газотурбінного, парогазового і дизельного приводу для централізованого та децентралізованого енергопостачання;

- впровадження екологічно чистих технологій на теплових элестростанциях, що працюють на органічному паливі;

- підвищення ККД і зниження собівартості виробництва енергії на енергетичних установках малої і середньої потужності, що працюють на нетрадиційних поновлюваних джерелах енергії, а також використанням паливних елементів.

Особливе значення науково-технічний прогрес має для розвитку атомної енергетики. Він сприяє поліпшенню ставлення до неї світової громадськості, підвищує рівень довіри до безпеки АЕС. Певний вплив на зміну громадської думки надає посилення вимог по захисту навколишнього середовища від шкідливих викидів. Важливим фактором розвитку атомної енергетики є також прагнення країн-імпортерів органічного палива ослабити залежність від імпорту енергоносіїв з інших країн і тим самим підвищити рівень своєї енергетичної безпеки. В даний час в світі споруджується понад 60 атомних енергоблоків сумарною потужністю понад 50 ГВт.

Понад 150 країн світу мають гідроелектростанціями, з них 42 країни в Африці, 38-у Європі, 31-в Азії, 18 -- у Північній і Центральній Америці, 14 -- в Південній Америці, 9-в Океанії і 6-на Близькому Сході.

На ГЕС у 63 країнах світу виробляється 50% всієї електроенергії і більше, у тому числі в 23 країнах -- понад 90%. Норвегія, сім країн Африки, Бутан і Парагвай практично всю свою виробляють електроенергію на гідроелектростанціях. Сумарна потужність гідроелектростанцій у світі становить близько 700 ГВт, а їхня річна вироблення -- 2600 ТВт*год.

Світовий валовий теоретичний гідроенергетичний потенціал станом на початок 1998 р. оцінювався в 40 тис. ТВт·ч, з яких 14 тис. ТВт*ч розглядався як технічно можливу до освоєння, з них 9 тис. ТВт*ч вважався економічно виправданим потенціалом для використання в сучасних умовах.

До теперішнього часу в світі освоєно лише 18% технічного і 28% економічно виправданого для використання гідроенергетичного потенціалу. Таким чином, залишається ще не використовуваних економічний потенціал, на базі якого можна побудувати гідроелектростанції сумарною потужністю 1800 ГВт і річний виробленням електроенергії 6400 ТВт * год. Найвищий рівень освоєння гідроенергетичного потенціалу має місце в Північній і Центральній Америці (61%) і в Європі (65% без урахування Росії); 40% економічного гідроенергетичного потенціалу освоєно в Океанії, 20% - в Азії, по 19% -- у Росії і Південній Америці і тільки 7% -- у Африці. Росія за обсягами виробництва електроенергії на ГЕС (у 1997 р. трохи більше 150 ТВт·ч) займає 5-за місце в світі, поступаючись за цим показником Канаді, США, Бразилії та Китаю.