Гидроэнергетика

Гидроэнергетика уже давно верно служит человечеству, основным направлением ее деятельности, является преобразование естественного движения водных масс в электроэнергию (приливные движения водных масс, падение водных масс и.т.д.). Также ее подразделяют на естественную и искусственную, большую и малую гидроэнергетику.

При использовании малых гидроэлектростанций можно обеспечить электричеством небольшие районы и поселки, при этом достаточно небольшого водотока, такое преимущество позволяет обходиться без водохранилищ и платин.

В настоящее время ведется много разработок в области гидроэнергетики.

Схемы искусственных гидроэнергетических систем для (ГЭС)

1) Платинная схема – создается платина для напора водных масс;
2) Деривационная схема – создается канал, трубопровод или туннель для напора водных масс;
3) Плотинно-деревационная схема – создаются платины и деривации.

Достоинства и недостатки гидроэнергетики на основе водохранилищ (ГЭС)

Достоинства

1) Для поддержки работоспособности, не нуждается в доставке каких-либо расходных материалов.
2) Сокращается выброс вредных веществ.
3) Простата эксплуатации водных электростанций.
4) Водохранилище служит отстойником для мусора и других примесей переносимых естественными водотоками. 
5) Платина может создать надежный запас воды для населения и промышленности, а также предотвратить паводковые затопления.
6) Используемая вода в работе гидроэлектростанций вполне пригодна для развода рыб и сельскохозяйственных целей.

Недостатки

1) Для части стран мира ограниченность в водных ресурсах.
2) Затопление территорий для создания водохранилищ.
3) Изменение физико-химических характеристик воды, вследствие снижения скорости течения, по сравнению с бытовыми условиями реки (нарушение жизнь экосистемы реки, накопление вредных веществ на дне водоемов). 
4) Изменение микроклимата под влиянием водохранилищ (повышение влажности воздуха, изменение ветрового режим прибрежной зоны, изменение температурного и ледяного режима водотока).
5) Влияние на фауну при строительстве водохранилищ (миграция животных из зоны затопления, однако в ряде случаев способствуют обогащению фауны новыми видами рыб и водоплавающих птиц).

Гидроэнергетика в России

Протяжённость рек на территории России составляет около 3.5 млн. км, энергетический потенциал приблизительно равен 600 млрд. кВт•ч, мощность всех гидроэлектростанций в России на начало 21 века составила 44 000 МВт (вырабатывает 160 млрд. кВт•ч), поэтому перспектива развития гидроэнергетики в России довольно высока.

Крупные (ГЭС) преобладают на Волге и реках Сибири (Ангарская, Шушенская, Красноярская, Братская и др.).

Гидроэнергетика других стран

Гидроэнергетика более всего развита в Соединенных Штатах, затем в России, Украине, Канаде, Японии, Бразилии, КНР и Норвегии. В Африке, Азии и Южной Америке за счет неосвоенных гидроэнергетических ресурсов открываются широкие возможности для строительства новых ГЭС. Например, в Северной Америке, где в распоряжении находится около 13% мировых ресурсов гидроэнергетики, работают на полной мощности 35% (ГЭС), в Африке при 21% мировых гидроресурсов всего 5% (ГЭС), в Азии (39% гидроресурсов) работает 18% (ГЭС). В Европе при (21% гидроресурсов) задействованы 31% (ГЭС), а в Южной Америке и Австралии, которая располагает около 15% (мировых гидроресурсов) воспроизводят всего 11% гидроэлектроэнергии.

Самые большие ГЭС в мире находятся в Китае (мощностью 13 млн. кВт), в Бразилии (ГЭС «Итайпу» мощностью 12,6 млн. кВт) на реке Парана, в Венесуэле («ГУРИ» мощностью 10 млн. кВт, которая соответствует 10 средним АЭС).

Краткая историческая справка по Гидроэнергетике

История применения энергии водного потока насчитывает уже более 2 тыс. лет. С давних времен, люди строили водяные колёса, для движения мельничных жерновов. Энергию воды, до изобретения паровой машины, использовали, как основную движущую силу в приводах станков, в молотах и т. п. С течением времени эффективность и размеры водяных колёс увеличились. В Англии и Франции в XI в. на 250 человек приходилась одна мельница. Применение мельниц расширялось, их использовали в распилке леса, сукновальном производстве, для работы откачивающих насосов, при варке пива. 

В 1891 году эмигрировавший в Германию российский инженер Михаил Осипович Доливо-Добровольский должен был продемонстрировать во Франкфурте-на-Майне на электротехнической выставке изобретённый им двигатель переменного тока. Этот год можно считать началом развития современной гидроэнергетики, поскольку двигатель, который он представил, был мощностью около 100 киловатт, но главной неожиданностью того времени оказалось построенное им сооружение питавшее этот двигатель – гидроэлектростанция. В небольшом городке был установлен генератор трёхфазного тока, вращение которого осуществлялось за счет небольшой водяной турбины, энергия на территорию выставки подавалась по проводам, протяженностью 175 километров.

В начале ХХ века построили всего несколько гидроэлектростанций, по причине сложности их возведения. Для такого сооружения требуется большое количество материалов, однако освоение гидроресурсов осуществлялось быстрыми темпами, примером может служить реализация такого крупного проекта, как ГЭС Гувер (мощностью 1,3 Гигаватт) в США.

В настоящее время гидроэнергетика все более становится актуальной, а основным направлением является преобразование электроэнергии.