2. Электроэнергетика.
Развитие и размещение электроэнергетики в России основывается на принципах, сформулированных еще в плане ГОЭЛРО (1920 г.). Электроэнергетика России играет огромную роль в обеспечении нормального функционирования экономики страны. Обеспечивая НТП, электроэнергетика решающим образом воздействует не только на развитие, но и на территориальную организацию производительных сил, в первую очередь промышленности: передача электроэнергии на большие расстояния способствует более эффективному освоению топливно-энергетических ресурсов независимо от того, насколько они удалены от мест потребления; благодаря возможности промежуточного отбора электроэнергии для снабжения тех районов, через которые проходят высоковольтные ЛЭП (т.н. электронный транспорт), увеличивается плотность размещения промышленных предприятий; на основе массового использования электрической и тепловой энергии в технологических процессах возникают электроемкие (алюминий, магний, титан, ферросплавы и др.) производства, в которых доля топливно-энергетических затрат в себестоимости готовой продукции значительно выше по сравнению с традиционными отраслями; электроэнергетика - важный районообразующий фактор, так, в Сибири и на Дальнем Востоке она во многом определяет специализацию районов и формирование ТПК.
В последнее пятидесятилетие электроэнергетика была в нашей стране одной из наиболее динамично развивающихся отраслей. Она опережала по темпам развития как промышленность в целом, так и тяжелую индустрию. РФ занимает четвертое место по общему объему производства электроэнергии в мире после США, Китая и Японии.
Главный потребитель электроэнергии - промышленность (около 60% всей вырабатываемой энергии). Там электроэнергия используется в качестве двигательной силы и для осуществления ряда технологических процессов. То, что продукция электроэнергетики не может накапливаться, а передается по линиям электропередач, значительно расширяет географию размещения предприятий. Размещение предприятий самой электроэнергетики зависит от расположения топливно-энергетических ресурсов и потребителей.
Важная особенность электроэнергии России - существование энергосистем, объединенных в Единую энергосистему (ЕЭС). Это дает возможность эффективнее распределять электроэнергию по территории страны, управлять балансом электрической мощности.
Основными в составе электроэнергетики России являются тепловые электростанции (ТЭС). Они сосредотачивают 2/3 всей установленной мощности. Но поскольку число часов использования среднегодовой установленной мощности ТЭС как минимум в 1,5 раза больше, чем гидроэлектростанций, то их доля по выработке электроэнергии еще значительнее. Вместе с тем следует учитывать, что теплоэнергетика оказывает наиболее сильное и всестороннее загрязняющее воздействие на окружающую среду.
Среди ТЭС различают конденсационные (КЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). По характеру обслуживания потребителей различают государственные районные электрические станции (ГРЭС) и центральные, расположенные вблизи центра энергетических нагрузок. ТЭС преобразуют энергию сгорания органического топлива в электрическую. На ТЭЦ пар после турбины либо отправляется к потребителю, либо возвращается обратно в систему, отдав свою теплоту воде, которая идет к потребителю. Поэтому ТЭЦ выгодно строить в больших городах и около крупных промышленных предприятий, т.к. радиус передачи теплоты весьма невелик (10-12 км). В Москве, например, расположено свыше двух десятков ТЭЦ. И хотя максимальная мощность ТЭЦ, как правило, не превышает 1млн. кВт, их КПД больше 70%. Но, тем не менее, первостепенную роль среди ТЭС играют КЭС, несмотря на то, что их КПД всего лишь 30-35%. Тяготея одновременно и к источникам топлива, и к местам потребления, они имеют самое широкое распространение. Насчитывается свыше 70 КЭС мощностью 1млн. кВт и более каждая.
Особо выделяются ГРЭС мощностью свыше 2 млн. кВт. ГРЭС дают более 70% всей электроэнергии России. Крупнейшие российские ГРЭС: Центральный район - Конаковская, Костромская (3600 МВт); Северный Кавказ - Новочеркасская; Поволжье - Заинская; Урал - Рефтинская (третья по мощности в Европе), Ириклинская, Троицкая; Западная Сибирь - Сургутская (работает на попутном газе), Назаровская; Восточная Сибирь - Березовская, Харанорская, Гусиноозерская; Дальний Восток - Нерюнгринская.
В последнее время среди тепловых электростанций появились установки принципиально новых типов: газотурбинные электростанции (ГТ), где вместо паровых действуют газовые турбины на жидком или газообразном топливе, что в основном снимает проблему водоснабжения и тем самым повышает значение дефицитных по воде районов для их размещения. ГТ готовятся к вводу на Краснодарской и Шатурской ГРЭС; парогазотурбинные установки (ПГУ), в которых теплота отработавших газов используется для подогрева воды или получения пара низкого давления в парогенераторах, ПГУ готовятся к вводу на Невинномысской и Кармановской ГРЭС; магнитогидродинамические генераторы (МГД-генераторы) для непосредственного преобразования тепловой энергии в электрическую, МГД-генераторы готовятся к вводу на ТЭЦ-21 "Мосэнерго" и Рязанской ГРЭС.
Геотермические электростанции (ГеоТЭС), в основе работы которых лежит освоение глубинной теплоты земных недр, принципиально напоминают ТЭЦ, но в противоположность последним связаны не с потребителями, а с источниками энергии. Геотермальные электростанции преобразуют внутреннюю энергию перегретой воды или пара, выходящего из недр Земли, в электрическую. ГеоТЭС строят в тех районах, где происходит заметная вулканическая деятельность. В 1968 г. на Камчатке, в долине реки Паужетки, была сооружена первая и пока единственная российская ГеоТЭС мощностью 11 МВт.
Гидроэлектростанции (ГЭС) являются весьма эффективными источниками энергии. Они используют возобновимые ресурсы, обладают простотой управления и очень высоким КПД - более 80%. На ГЭС занято в 15-20 раз меньше персонала. По этим причинам ГЭС производят более дешевую энергию, чем ТЭС: ее себестоимость в 5-6 раз ниже. На электростанциях этого типа производится 18% всей российской электроэнергии.
Гидроэлектростанция преобразует энергию водного потока в электрическую. Строительство ГЭС требует решения целого комплекса проблем (орошение земель, развитие водного транспорта и рыбного хозяйства, охрана окружающей среды), и лучшим решением является каскадный принцип строительства, когда ГЭС "нанизываются" на реку. Каскады ГЭС сооружены на Волге и Каме, на Иртыше, на Ангаре и Енисее, на мелких реках Карелии и Кольского полуострова, на притоках Амура, на Вилюе, на Свири. К крупным ГЭС относятся электростанции мощностью свыше 25 МВт. ГЭС выгодно строить на горных реках с большим падением и расходом воды. Российские же ГЭС в большинстве своем равнинные, а, следовательно, низконапорные и малоэффективные. Сооружение ГЭС на равнинных реках влечет за собой и значительный материальный ущерб, вызываемый затопление территории под водохранилища.
В России действует несколько крупнейших ГЭС: каскад Волга - Кама (11 ГЭС: Самарская, Волгоградская, Саратовская, Чебоксарская, Камская и др.); каскад Ангара - Енисей (Саяно-Шушенская (6400 МВт), Красноярская (6000 МВт), Усть-Илимская, Братская (4500 МВт), Иркутская); Зейская (Зея) и Бурейская (Бурея) - на притоках Амура.
Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) требуют постройки не одного, а двух водохранилищ на разных уровнях. Они предназначены для снятия пиковых нагрузок, и поэтому их целесообразно строить вблизи больших городов. В России действует Загорская ГАЭС мощностью 1200 МВт.
Приливные электростанции (ПЭС) имеют похожий принцип действия, только строятся они на берегах морей и океанов. Первая ПЭС в СССР была сооружена в 1968 г. на Белом море (Кислогубская).
Атомные электростанции (АЭС) используют в высшей степени транспортабельное топливо. При расходе 1 кг урана-235 выделяется теплота, эквивалентная сжиганию 2,5 тыс. т лучшего угля. Эта характерная особенность совершенно исключает зависимость АЭС от топливно-энергетического фактора и обеспечивает наибольшую маневренность размещения среди электростанций всех типов. АЭС ориентируются на потребителей, расположенных в районах с напряженным топливно-энергетическим балансом или там, где выявленные ресурсы минерального топлива и гидроэнергии ограничены. Однако наряду с этими преимуществами АЭС имеет главный недостаток - она несет в себе постоянную и страшную угрозу окружающей среде. 26 апреля 1986 г. произошла одна из крупнейших катастроф в истории человечества - авария на Чернобыльской АЭС.
Атомная электростанция преобразует энергию деления тяжелых или синтеза легких атомных ядер в электрическую энергию. Теплота, выделившаяся в результате ядерной реакции, нагревает до кипения воду, пар вращает турбину и т.д. (аналогично ТЭС).
Россия имеет приоритет в мирном использовании атомной энергии. В 1954 г. вступила в строй первая опытная Обнинская АЭС (Центральный район). К началу 1989 г. в СССР действовало 15 АЭС суммарной мощностью 35 млн. кВт. Ныне действуют 11 АЭС: Обнинская, Кольская (1760 МВт), Петербургская (4000 МВт), Тверская, Смоленская, Курская (4000 МВт), Нововоронежская (2455 МВт), Балаковская, Димитровградская, Белоярская (900 МВт), Билибинская.
В России доля электроэнергии, вырабатываемой на АЭС, составляет 12% (для сравнения: Франция 75%, Бельгия 61%, Республика Корея 54%, Германия 32%, США 18%). По объему производства электроэнергии на АЭС в настоящее время Россия уступает США (в 2,5 раза), Франции и Японии.
Очень перспективной отраслью энергетики является создание ветряных электростанций (ВЭС) и их комплексов. Стоимость электроэнергии на ВЭС ниже, чем на любых других станциях. Преимуществом ВЭС также является ее абсолютная независимость от каких бы то ни было недвижимых объектов. Имеется проект создания сети ВЭС на Кольском полуострове общей мощностью 1000 МВт.
Для электроэнергетики характерны следующие тенденции развития. Во-первых, снижение в топливном балансе электростанций сначала доли мазута, а затем и природного газа, благодаря строительству АЭС и тепловых электростанций, работающих на углях открытой добычи, а также крупных ГЭС (главным образом в восточных районах). Во-вторых, завершение формирования ЕЭС с повышением ее маневренности и надежности путем строительства пиковых электростанций, ЛЭП сверхвысокого напряжения переменного и постоянного тока.