3. Факторы, влияющие на размещение электрических станций

На размещение различных видов электростанций влияют различные факторы. На размещение тепловых электростанций оказывает основное влияние топливный и потребительский факторы. Наиболее мощные ТЭС расположены, как правило, в местах добычи топлива, чем крупнее электростанция, тем дальше она может передавать электроэнергию. Потребительскую ориентацию имеют электростанции, использующие высококалорийное топливо, которое экономически выгодно транспортировать. Электростанции, работающие на мазуте, располагаются преимущественно в центрах нефтеперерабатывающей промышленности.

Так как гидравлические электростанции используют для выработки электроэнергии силу падающей воды, то, соответственно, ориентированы на гидроэнергетические ресурсы. Огромные гидроэнергетические ресурсы мира расположены неравномерно. Для гидростроительства в нашей стране было характерно сооружение на реках каскадов гидроэлектростанциях. Каскад-группа ТЭС, расположенных ступенями по течению водного потока для последовательного использования его энергии. При этом помимо получения электроэнергии, решаются проблемы снабжения населения и производства водой, устранение паводков, улучшения транспортных условий. К сожалению, создание каскадов в стране привело к крайне негативным последствиям: потере ценных сельскохозяйственных земель, нарушению экологического равновесия.

Равнинные водохранилища обычно велики по площади изменяют природные условия на значительных территориях. Ухудшается санитарное состояние водоемов: нечистоты, которые раньше выносились реками, накапливаются в водохранилищах, приходится применять специальные меры для промывки русел рек и водохранилищ. Сооружение ГЭС на равнинных реках менее рентабельно, чем на горных, но иногда это необходимо, например, для создания нормального судоходства и орошения.

Атомные электростанции можно строить в любом районе, независимо от его энергетических ресурсов: атомное топливо отличается большим содержанием энергии (в 1 кг основного ядерного топлива – урана - содержится энергии столько же, сколько в 2500 т. угля). В условиях безаварийной работы АЭС не дают выбросов в атмосферу, поэтому безвредны для потребителя. В последнее время создаются АТЭЦ и АСТ. На АТЭЦ, как и на обычной ТЭЦ, производится и электрическая и тепловая энергия, а на АСТ только тепловая.

4.Проблемы и перспективы развития энергетического комплекса

Современное общество уже к концу ХХ века столкнулось с энергетическими проблемами, которые приводили известной степени даже к кризисам. Человечество старается найти новые источники энергии, которые были бы выгодны во всех отношениях: простота добычи, дешевизна транспортировки, экологическая чистота, восполняемость. Уголь и газ отходят на второй план: их применяют только там, где невозможно использовать что-либо другое. Всё большее место в нашей жизни занимает атомная энергия: её можно использовать как в ядерных реакторах космических челноков, так и в легковом автомобиле.

Все традиционные источники энергии обязательно закончатся, особенно при постоянно возрастающих потребностях людей. Поэтому на рубеже XXI века человек стал задумываться о том, что станет основой его существования в новой эре. Есть и другие причины, в связи с которыми человечество обратилось к альтернативным источникам энергии. Во-первых, непрерывный рост промышленности, как основного потребителя всех видов энергии (при нынешней ситуации запасов угля хватит примерно на 270 лет, нефти на – 35 – 40 лет, газа – на 50 лет). Во-вторых, необходимость значительных финансовых затрат на разведку новых месторождений, так как часто эти работы связаны с организацией глубокого бурения (в частности, в морских условиях) и другими сложными и наукоемкими технологиями. И, в третьих, экологические проблемы, связанные с добычей энергетических ресурсов. Не менее важной причиной необходимости освоения альтернативных источников энергии является проблема глобального потепления. Суть ее заключается в том, что двуокись углерода (СО₂), высвобождаемая при сжигании угля, нефти и бензина в процессе получения тепла, электроэнергии и обеспечения работы транспортных средств, поглощает тепловое излучение поверхности нашей планеты, нагретой Солнцем и создает так называемый парниковый эффект.

Наиболее важными проблемами перспективного развития тепловой энергетики мира остается, как и прежде, дальнейшее технологическое совершенствование ТЭС с целью повышения экономичности, надежности и экологической чистоты производства электрической и тепловой энергии.

Непосредственную экологическую опасность на локальном и региональном уровнях оказывают атмосферные выбросы вредных веществ с продуктами сгорания органических топлив: газообразные оксиды серы и азота, твердые частицы(зола), летучие органические соединения (в частности, бензпирен), летучие соединения тяжелых металлов (ртути, ванадия, никеля). Определенную экологическую опасность представляют ТЭС и как масштабные загрязнители водных бассейнов. На долю современных ТЭС приходится до 70% промышленного забора воды из природных источников, что составляет значительную часть водных ресурсов многих стран, испытывающих проблемы с обеспечением пресной водой. Нельзя не отметить и существенное влияние тепловой энергетики на прямые и косвенные изменения местных ландшафтов в процессах захоронения золы и шлаков, добычи, транспортировки и хранения топлив.

Перечисленные влияния ТЭС могут и должны быть снижены до экологически безопасного уровня – как за счет повышения КПД, так и в результате осуществления известных и вновь разрабатываемых природоохранных технологий, в частности, технологий улавливания вредных веществ в технологических процессах подготовки и сжигания топлива; удаления газовых и твердых продуктов сгорания, безреагентных технологий подготовки воды и др. Все эти меры требуют существенных затрат. Однако, как показывают прогнозные исследования, правильная организация последовательного внедрения более эффективных, хотя и более дорогостоящих, природоохранных мероприятий по мере роста возможностей мировой экономики, позволит избежать чрезмерных влияний этих затрат на стоимость электрической энергии.

Тепловая энергетика на природном газе

Перспективные технологии ТЭС на природном газе, ориентированные на применение в большой энергетике, наиболее интенсивно развиваются по трем основным направлениям :

– высокотемпературные газотурбинные установки (ГТУ);– комбинированные или парогазовые установки (ПГУ), сочетающие газотурбинный и паротурбинный циклы;– высокотемпературные топливные элементы;– гибридные установки на основе сочетания ПГУ с высокотемпературными топливными элементами.

Перспективные технологии угольной энергетики

К числу интенсивно разрабатываемых направлений экологически чистого использования твердых топлив, предполагаемых к промышленному внедрению в ближайшей (до 2010 года) и долговременной перспективах, относятся:– паротурбинные ТЭС с суперкритическими параметрами пара (СКД);– парогазовые ТЭС с внутрицикловой газификацией угля;– гибридные парогазовые ТЭС.

Перспективные разработки парогазовых установок на угле проводятся многими странами. Наибольший прогресс ожидается по двум направлениям: газификация и прямое сжигание угля под давлением.

В будущем планируется строительство малых ГЭС. Это направление ускоренно формируется в развитых и развивающихся странах, особенно в сельской местности, в районах, удаленных от энергосистем. Строительство МГЭС имеет также широкие перспективы развития в различных регионах мира с трансграничными речными бассейнами. Малая гидроэнергетика свободна от многих недостатков крупных ГЭС и признана одним из наиболее экономичных и экологически безопасных способов получения электроэнергии, особенно при использовании небольших водотоков.

При строительстве и эксплуатации МГЭС сохраняется природный ландшафт, практически отсутствует нагрузка на экосистему. К преимуществам малой гидроэнергетики - по сравнению с электростанциями на ископаемом топливе - можно также отнести: низкую себестоимость электроэнергии и эксплуатационные затраты, относительно недорогую замену оборудования, более длительный срок службы ГЭС (40–50 лет), комплексное использование водных ресурсов (электроэнергетика, водоснабжение, мелиорация, охрана вод, рыбное хозяйство).

В Швейцарии доля производства электроэнергии на МГЭС достигла 8,3%, в Испании – 2,8%, в Швеции – почти 3%, а в Австрии – 10%. Лидирующие позиции по совокупным генерирующим мощностям МГЭС занимают: Китай (47 ГВт), Япония (4 ГВт), США (3,4 ГВт), Италия и Бразилия.

По прогнозам Международного энергетического агентства (МЭА), среднегодовой темп роста производства электроэнергии на крупных ГЭС в 2007–2030 годах составит 2%, к 2030-му производство энергии на них превысит 4380 ТВт.ч. При этом доля крупных гидроэлектростанций на общем мировом рынке электроэнергии снизится до 12,4% (WEO, 2008).

Прогнозные сценарии развития мировой гидроэнергетики также предсказывают увеличение установленной мощности ГЭС до 1700 ГВт к 2050-му. На будущем гидроэнергетики могут сказаться последствия (и негативные, и позитивные) глобального изменения климата, что требует проведения соответствующих исследований и принятия адаптационных мер. Серьезным препятствием для продвижения гидроэнергетики развивающихся стран в бассейнах трансграничных рек является недостаточная урегулированность вопросов совместного водопользования.

Повседневная работа АЭС сопровождается рядом негативных последствий:

1.                                Существующие трудности в использовании атомной энергии – захоронение радиоактивных отходов. Для вывоза со станций сооружаются контейнеры с мощной защитой и системой охлаждения. Захоронение производится в земле, на больших глубинах в теологически стабильных пластах.

2.                                Катастрофические последствия аварий на некоторых устаревших АЭС – следствие несовершенной защиты системы.

3.                              Тепловое загрязнение используемых АЭС водоёмов.

Функционирование АЭС, как объектов повышенной опасности, требует участия государственных органов власти и управления в формировании направлений развития, выделения необходимых средств.

Развитие атомной энергетики в мире неотвратимо и это сейчас понимает большинство населения планеты, да и сам отказ от ядерной энергетики потребовал бы колоссальных затрат. Так, если выключить сегодня все АЭС, потребуется дополнительно около 100 млрд. тонн условного топлива, которое просто неоткуда взять.

Принципиально новое направление в развитии энергетики и возможной замене АЭС представляют исследования по бестопливным электрохимическим генераторам. Потребляя натрий, содержащийся в морской воде в избытке этот генератор имеет КПД около 75%. Продуктом реакции здесь является хлор и кальцинированная сода, причем возможно последующее использование этих веществ в промышленности.

Средний коэффициент использованной мощности АЭС по странам мира составил 70%, однако в некоторых регионах он был выше 80%.

В настоящее время разрабатываются международные проекты ядерных реакторов нового поколения, например ГТ-МГР, которые обещают повысить безопасность и увеличить КПД АЭС.

Россия приступила к строительству первой в мире плавающей АЭС, позволяющей решить проблему нехватки энергии в отдалённых прибрежных районах страны.

США и Япония ведут разработки мини-АЭС, с мощностью порядка 10-20 МВт для целей тепло- и электроснабжения отдельных производств, жилых комплексов, а в перспективе — и индивидуальных домов. С уменьшением мощности установки растёт предполагаемый масштаб производства. Малогабаритные реакторы (см., например, Hyperion АЭС) создаются с использованием безопасных технологий, многократно уменьшающих возможность утечки ядерного вещества.

Производство водорода

Правительством США принята Атомная водородная инициатива. Ведутся работы (совместно с Южной Кореей) по созданию атомных реакторов нового поколения, способных производить в больших количествах водород. INEEL (Idaho National Engineering Environmental Laboratory) прогнозирует, что один энергоблок атомной электростанции следующего поколения будет производить ежедневно водород, эквивалентный 750000 литров бензина.

Финансируются исследования возможностей производства водорода на существующих атомных электростанциях.

Термоядерная энергетика

Ещё более интересной, хотя и относительно отдалённой перспективой выглядит использование энергии ядерного синтеза. Термоядерные реакторы, по расчётам, будут потреблять меньше топлива на единицу энергии, и как само это топливо (дейтерий, литий, гелий-3), так и продукты их синтеза не радиоактивны и, следовательно, экологически безопасны.

В настоящее время при участии России, США, Японии и Евросоюза на юге Франции в Кадараше ведётся строительство международного экспериментального термоядерного реактора ITER.

В мире действует 441 энергетический ядерный реактор общей мощностью 374,692 ГВт, российская компания «ТВЭЛ» поставляет топливо для 76 из них (17 % мирового рынка). Общее количество атомных реакторов снизилось с 500 до 400 (2010).

Мировой спрос на первичные энергетические ре-сурсы (ПЭР) (к первичным энергоресурсам относятся нефть, газ, уголь, ядерная и возобновляемые источники энер-гии) в 1995--2015 гг. будет расти медленнее.Одновременно будет повышаться эффективность их использования, осо-бенно в промышленно развитых странах.

Как считают специалисты, в период 1995--2015 гг. об-щее потребление всех видов ПЭР в мире может возрасти примерно в 1,6--1,7 раза и составит около 17 млрд. т ус-ловного топлива (у. т.). При этом в структуре потребления доминирующее положение сохранится за топливно-энерге-тическими ресурсами органического происхождения (более 94%). Возобновляемую энергию получают из природных ресурсов — таких как солнечный свет, ветер, дождь, приливы и геотермальная теплота — которые являются возобновляемыми (пополняются естественным путем). В 2006 году около 18 % мирового потребления энергии было удовлетворено из возобновляемых источников энергии, причем 13 % из традиционной биомассы, таких, как сжигание древесины. Гидроэлектроэнергия является очередным крупнейшим источником возобновляемой энергии, обеспечивая 3 % мирового потребления энергии и 15 % мировой генерации электроэнергии.

Использование энергии ветра растет примерно на 30 процентов в год, по всему миру с установленной мощностью 196600 мегаватт (МВт) в 2010 году, и широко используется в странах Европы и США. Ежегодное производство в фотоэлектрической промышленности(метод выработки электрической энергии путем использования фоточувствительных элементов для преобразования солнечной энергии в электричество.) достигло 6900 МВт в 2008 году. Солнечные электростанции популярны в Германии и Испании.Солнечные тепловые станции действуют в США и Испании, а крупнейшей из них является станция в пустыне Мохаве мощностью 354 МВт.^[6] Крупнейшей в мире геотермальной установкой, является установка на гейзерах в Калифорнии, с номинальной мощностью 750 МВт. Бразилия проводит одну из крупнейших программ использования возобновляемых источников энергии в мире, связанную с производством топливного этанола из сахарного тростника. Этиловый спирт в настоящее время покрывает 18 процентов потребности страны в автомобильном топливе . Топливный этанол также широко распространен в США.

Доля энергии атомных электростанций (АЭС), гидроэлектростанций (ГЭС) и других не превысит 6%. В общем, объеме производства и потребления ПЭР лидирующую роль сохранит нефть, на втором месте останется уголь и на третьем -- газ.

На возобновляемые (альтернативные) источники энергии приходится всего около 1 % мировой выработки электроэнергии. Речь идет прежде всего о геотермальных электростанциях (ГеоТЭС), которые вырабатывают немалую часть электроэнергии в странах Центральной Америки, на Филиппинах, в Исландии; Исландия также являет собой пример страны, где термальные воды широко используются для обогрева, отопления.

· Приливные электростанции (ПЭС) пока имеются лишь в нескольких странах — Франции, Великобритании,Канаде, России, Индии, Китае.

· Солнечные электростанции (СЭС) работают более чем в 30 странах.

· В последнее время многие страны расширяют использование ветроэнергетических установок (ВЭУ). Больше всего их в странах Западной Европы (Дания, ФРГ, Великобритания, Нидерланды), в США, в Индии, Китае.

· В качестве топлива в Бразилии и других странах все чаще используют этиловый cпирт.

Перспективы использования возобновляемых источников энергии связаны с их экологической чистотой, низкой стоимостью эксплуатации и грядущим топливным дефицитом в традиционной энергетике.

По оценкам Европейской комиссии к 2020 году в странах Евросоюза в индустрии возобновляемой энергетики будет создано 2,8 миллионов рабочих мест. Индустрия возобновляемой энергетики будет создавать 1,1 % ВВП.

Список используемой литературы 1.          Источники энергии. Факты, проблемы, решения, М., Наука и техника, 2011г

2.           Гладких Ю. Н., Доброскок В. А., Семёнов С. П.. Социально – экономическая география мира. М.:Гардарини, 2011. 3.                 Морозова Т. Г. «Регионоведение», М.: «Юнити»,  2009 г. 4.                 Непорожний П.С., Попков В.И., Энергетические ресурсы мира, М., Энергоатомиздат,2011г. 5.                 Родионова И.А., Бунакова Т.М. «Экономическая география», М.:2010г.

6.      Яновский А.Б Энергетическая стратегия до 2020 г., М., 2010 г.

7. Ежемесячный производственно – массовый журнал «Энергетик» 2008г. №1.

О России

           За последние десятилетия структура производства электроэнергии в России медленно изменяется. На современном этапе развития топливно-энергетического комплекса тепловые электростанции составляют около 70%; гидравлические – 20%; атомные – 10%. Анализ размещения ТЭС на карте показывает, что в европейской части страны основными ареалами концентрации ГРЭС являются наиболее мощные индустриальные экономические районы: Центральный район, в котором преимущественно на привозном газе и мазуте работают такие ГРЭС, как Конаковская и Костромская, мощностью более 3 млн. кВт/ч каждая; Уральский район, в котором на местных и привозных углях, мазуте, газе работают Рефтинская, Троицкая, Ириклинская, Пермская ГРЭС, мощностью от 2,4 до 3,8 млн. кВт/ч; Поволжье – Заинская ГРЭС; Северо-западный район, где на привозном топливе работает значительное количество ГРЭС. В восточных районах страны крупными тепловыми электростанциями являются ТЭС Канско-Ачинского ТПК: Назаровская, Красноярская, Березовская. Мощность Березовской ГРЭС-1 планировалась на уровне 6,4 млн. кВт/ч.

Крупнейшими гидроэлектростанциями являются ГЭС Восточно-Сибирского экономического района: Саяно-Шушенская, Красноярская, Братская, Усть-Илимская. Мощные ГЭС европейской части страны созданы на равнинных реках, в условиях мягких грунтов. Это, прежде всего, ГЭС на Волге: в Волгограде, Самаре, Саратове, Чебоксарах, Воткинске и др., Всего 13 гидроузлов общей мощностью 11, 5 млн. кВт. В европейской части страны перспективно развитие нового вида гидроэлектростанций – гидроаккумулирующих (ГАЭС). Электроэнергия на ГАЭС производится за счет перемещения массы воды между двумя бассейнами, размещенными в разных уровнях и соединенных водопроводами. В ночное время, за счет излишков электроэнергии, вырабатываемой на постоянно работающих ТЭС и ГЭС, вода из нижнего бассейна по водопроводам, работающим как насосы, закачивается в верхний бассейн. В часы дневных пиковых нагрузок, когда энергии в сети не хватает, вода из верхнего бассейна по водопроводам, работающим уже как турбины, сбрасывается в нижний бассейн с выработкой энергии. Это один из немногих способов аккумуляции электроэнергии и поэтому ГАЭС строятся в районах ее наибольшего потребления. В эксплуатацию введена Загорская ГАЭС, общая мощность которой составляет 1,2 млн. кВт.Крупнейшими АЭС являются Санкт-Петербургская (г. Сосновый Бор) – 4 млн. кВт (РБМК); Курская (г. Курчатов) – 4 млн. кВт (РБМК); Балаковская (Саратовская обл.) – 4 млн. кВт (ВВЭР); Смоленская – 3 млн. кВт (РБМК); Тверская (г. Удомля) – 2 млн. кВт (ВВЭР);Нововоронежская – 1,8 млн. кВт (ВВЭР); Кольская (г. Кандалакша) – 1,8 млн.кВт (ВВЭР). На наших АЭС эксплуатируются реакторы 3-х основных типов: водо-водяные (ВВЭР), большой мощности канальные – уроно-графитовые (РБМК) и на быстрых нейтронах (БН).

15