Гидроэнергетический потенциал реки волга

Экология СПРАВОЧНИК

Информация

Гидроэнергетический потенциал

Различают общий энергетический (или валовой) потенциал речного стока по отношению к уровню морей, технический — возможное использование гидроэнергетического потенциала на современном уровне развития техники и экономический—■экономически целесообразный для реализации иа гидроэлектростанциях при существующих ценах на топливо.[ . ]

По данным института Гидропроект им. С. Я. Жука, гидроэнергетический потенциал СССР составляет 445 млн. кВт, или 3900 млрд. кВт-ч. Изменение режима рек, вызванное строительством ГЭС, не только не сокращает водных ресурсов, но, напротив, приводит к аккумулированию их в водохранилищах, которые по водному зеркалу часто соизмеримы с крупными озерами. Создание водохранилищ позволяет более рационально использовать водные ресурсы в различных отраслях промышленности, способствует широкому развитию обводнения в засушливых районах. Аккумулированные в них запасы водной энергии оценивают в 775 млрд. кВт-ч.[ . ]

Энергетические ресурсы — экономически и экологически приемлемый для освоения гидроэнергетический потенциал реки преимущественно на базе сооружения и эксплуатации объектов малой энергетики (рукавные турбины, малые ГЭС, мельницы). Система соответствующих показателей разработана в энергетике достаточно полно и нет необходимости в дополнительных комментариях.[ . ]

В европейской части СССР, где сосредоточены основные потребители электроэнергии, расположено 18% гидроэнергетического потенциала, который почти наполовину использован. Полностью использован потенциал ресурсов Волги, Камы, Днепра, Днестра.[ . ]

Европейская часть СССР, где сосредоточены основные потребители электроэнергии, располагает лишь 18 % гидроэнергетического потенциала, который почти наполовину использован. Практически полностью использован потенциал таких рек, как Волга, Кама, Днепр, Днестр, путем создания каскада гидроузлов. Эта часть СССР не располагает и необходимыми топливными ресурсами, поэтому дальнейшее развитие энергетики здесь будет осуществляться в основном путем строительства атомных электростанций и ГАЭС, обеспечивающих АЭС благоприятный равномерный режим.[ . ]

По существу она представляет собой часть кинетической энергии массы осадков. Реальный гидроэнергетический потенциал всех рек мира оценивается в 2900 ГВт. Фактически в настоящее время используется менее 1000 ГВт для выработки гидроэлектроэнергии. В мире работают десятки тысяч ГЭС с общей электрической мощностью 660 ГВт. Для их работы на реках созданы водохранилища, часто целые каскады водохранилищ. Поскольку возраст большинства гидроэнергетических узлов насчитывает несколько десятилетий, а срок их амортизации колеблется от 50 до 200 лет, можно предвидеть немало проблем, связанных с реконструкцией гидроузлов. На рост использования гидропотенциала уже сейчас накладывается ряд экономических и экологических ограничений. Они же являются и препятствием для сколько-нибудь значимого использования энергии поверхностных океанских течений, которая в глобальном масштабе еще не оценена, и энергии приливов, равной гидропотенциалу рек.[ . ]

Абдрахманов Р.Ф., Лемешев, Абдрахманов P.P., 2003]. Столь значительный интервал варьирования объясняется возможностью использования для целей создания напоров различных типов водоподпорных сооружений. Так, большее значение технически доступного гидроэнергетического потенциала достигается тогда, когда напор создается посредством облегченных типов ГТС.[ . ]

Основные достоинства гидроэлектростанций — низкая себестоимость вырабатываемой электроэнергии, быстрая окупаемость (себестоимость примерно в 4 раза ниже, а окупаемость в 3-4 раза быстрее, чем на тепловых электростанциях), высокая маневренность, что очень важно в периоды пиковых нагрузок, возможность аккумуляции энергии. Даже при полном использовании потенциала всех рек Земли можно обеспечить не более четверти современных энергетических потребностей человечества. В России пока используется менее 20% гидроэнергетического потенциала. Однако более полное использование гидроэнергетического потенциала РФ связано со значительными экономическими затратами, так как реки, перспективные для использования, расположены в труднодоступных регионах. В развитых странах эффективность использования гидроресурсов в 2-3 раза выше, чем в России, так что здесь у России есть определенные резервы.[ . ]

Интересно отметить, что над территорией России сосредоточена значительная часть мировых ветровых ресурсов. Наиболее перспективные регионы по ветроэнергетике находятся на Севере и в Поволжье. Если для первого этапа освоения ветроресурсов взять только нижний 200-метровый слой и разместить ВЭУ общей мощностью 3. 5 млрд кВт (одна установка на 200 км2), то за год можно выработать 10 трлн кВт ч электроэнергии, что в 5 раз больше гидроэнергетического потенциала страны. Существенным недостатком энергии ветра является ее изменчивость во времени, но его можно скомпенсировать изменчивостью ветра в пространстве. Если объединить несколько десятков крупных ветроагрегатов, то средняя их мощность будет практически постоянной. В отличие от рек потоки воздуха не знают «засух» и способны гарантировать надежное энергоснабжение.[ . ]

Читайте также:  Что будет если загрязнять реки

Гидроэнергетика (около 6,7 % в 1995 г.), достаточно медленно развивавшаяся в последние 10—20 лет, в целом также переживает кризисный период. Из наиболее серьезных проблем необходимо указать на затопление земель, подтопление территорий, оживление неблагоприятных геологических процессов, наведенную сейсмику, сведение леса и растительности, эвтрофикацию вновь образованных лагун с мелководьями и т. д. В развитых странах, где значительная часть гидроэнергетического потенциала уже исчерпана — в Северной Америке на 60 %, в Европе —более чем на 40 %, практически нет подходящих мест для строительства экономичных и экологичных гидроэлектростанций.[ . ]

Возникновение ветров — следствие неравномерности прогрева поверхности океанов и суши. Волны — результат рассеивания части энергии ветров при взаимодействии с океанской поверхностью. Полная кинетическая энергия атмосферы оценивается в 1021 Дж, что примерно на два порядка больше, чем такая же суммарная величина для кинетической энергии Мирового океана в целом (см., например, работу [28]). Суммарная мощность этого источника возобновляемой энергии оценивается примерно» в 2700 ТВт, причем в приповерхностном слое атмосферы толщиной 100 м сосредоточено лишь 25 % указанного количества. Для: поверхности суши с учетом различных видов потерь и реальной возможности размещения ветровых энергоустановок (ВЭУ) указывается цифра 40 ТВт, но даже 10 % этой величины превышает весь гидроэнергетический потенциал суши. Для ветров, дующих: в открытом море там, где глубины позволяют размещать ВЭУ, в литературе приводится значение мощности 20 ТВт, почти на увеличивающее общий ветроэнергетический потенциал.[ . ]

Источник

Гидроэнергетический потенциал рек России

В качестве интегральной энергетической характеристики ветра
широко используется удельная мощность ветрового потока, приходящаяся на единицу’ плошади поперечного сечения потока. Теоретический
ветроэнергетический потенциал оценивается с помощью формулы:
P = 0.5Pcp(F3)cp.
где P— удельная мощность [Вт/м2]; Pep — средняя плотность воздуха
[кГ/м3]; (FV)Cp- средний куб скорости.

Средний куб скорости ветра может быть выражен через среднюю
скорость как:
(V\ =1.9(Vcp)3.
а ветроэнергетический потенциал равен
P = 0.95Pcp(Fcp)3.
В качестве примера энергетических характеристик ветра на территории Томской области по сезонам года можно привести данные метеостанций. представленные в таблице 7.
Сезоны, указанные в таблице, не совпадают с календарными, но
являются однородными по ветровому режиму: зима (декабрь, январь, февраль), весна (март, апрель, май июнь), лето (июль, август, сентябрь), осень (октябрь, ноябрь).
Максимумы удельной мощности соответствуют переходным сезонам. Основной минимум относится к летнему периоду, а вторичный к зимнему.
Территориально распределение удельной мощности может характеризоваться двумя зонами: южная часть и пойма реки Оби — здесь Р
изменяется в среднем за год в пределах 150-200 Вт/м . а на остальной
территории области удельные мошностные показатели не превышают
100 Вт/м». Карта-схема распределения среднегодовой удельной мощности ветра на территории Томской области приведена на рис.
Приведенные характеристики ветроэнергетического потенциала соответствуют высоте флюгера, равной 10 м.
Для оценки ветрового потенциала территории, в частности валового. может быть использована следующая методика. Валовый потенциал рассчитывается как суммарная энергия системы ветроустановок высотой //. распределенных равномерно по территории на расстояниях. исключающих взаимное влияние энергоустановок. Обычно считается. что возмущенный ветровой поток полностью восстанавливается на
расстоянии, равном 20// от ветроэлектростанции. Это условие определяет порядок размещения ветроустановок по территории. Тогда, на территории площадью S (м ) в течение времени Т (обычно год), полная ветровая энергия всех установок определится как

Читайте также:  Транспортное происшествие на реке

где Vh tj — градации скорости ветра и их относительная продолжительность.
Технический ветровой потенциал территори

и может быть определен с учетом двух обстоятельств.
Фактически 5т — это часть территории S. остающаяся после вычитания площадей сельхозугодий, промышленных и водохозяйственных
территорий, различных строений и пр.
При определении технического потенциала территори

и в настоящее время рекомендуется придерживаться некоторых правил:
1. Для ветроэлектростан

ций большой мощности (более 100 кВт)
коэффициент использования установленной мощности должен быть не
ниже 20%.
2. Эффективность использования ветровой энергии увеличивается
с ростом мощности ветроэнергетических установок (в настоящее время
их мощность доходит до 4-6 МВт).
3. Обычно для размещения ветроэлектростанций может использоваться не более 30% территории.

Гидроэнергия. Гидроэнергетический потенциал

Гидроэнергетические ресурсы — это часть водных ресурсов территории. которая может быть использована для производства энергии.
Гидравлическая энергия рек обусловлена проекцией силы тяжести на
направление движения потока воды, которая определяется разностью
уровней воды в начале и в конце рассматриваемого участка реки. При
разности уровней Н [м] на длине участка / [м] и среднем расходе воды
О [м/с], мощность водотока Р |Вт| составит:
P=pgOH= 9810QH [Вт],
где р — птотность воды, кг/м3; g — ускорение свободного падения, м/с2.
Следовательно, гидроэнергетические установки осуществляют
энергетическое преобразование либо напора воды, либо водности при
некоторой минимальной скорости течения.
Для определения полезной мощности, производимой гидростанцией, учитывают результирующий коэффициент полезного действия установки. состоящей из гидротурбины, генератора, системы стабилизации напряжения.
Как для ветроэнергетики, гидроэнергетический потенциал водотоков региона подразделяется на теоретический или валовый, технический и экономический.

Таким образом, последовательно разбивая водоток на характерные участки, производится определение теоретического потенциала соответствующих участков и суммарного энергетического потенциала водотока. Границы участков обычно соответствуют местам изломов продольного профи.ля русла водотока. В качестве примера на рис. 4 приведен продольный профиль одной из малых рек Томской области.


Расчет продольного профиля водотока как правило производится
с помощью топографических карт масштаба не менее 1:100 ООО.
Расчет расхода воды в каждом характерном створе может проводиться
различными способами. Очевидный вариант — обработка многолетних
наблюдений. Если таких данных нет, то следует использовать карты исследуемой территории масштаба 1:100000 с изолиниями модулей среднегодового стока М [л, (с км»)]. Для определения среднемноголетней
нормы годового стока реки следует оконтурить территорию ее бассейна
до рассматриваемого пункта и вычислить искомую величину как средневзвешенное по оконтуренной водосборной плошади значение модуля.
Кроме указанных, существуют и другие способы расчета кадастров водотоков.
Обычно водность рек. а с ней и гидроэнергетический потенциал
сильно меняется по сезонам и месяцам. В частности для Томской области выделяются три гидрологических сезона: весеннее половодье, летнеосенний сезон и зимняя межень. Минимальные расходы воды наблюдаются зимой, соответственно зимний сезон считается для гидроэнергетики лимитирующим.
Наибольшая водность характерна для весеннего половодья. Во
время снеготаяния, интенсивность которого в лесной зоне сравнительно
невелика, огромное количество воды аккумулируется в поймах рек, озерах. болотах и других естественных резервуарах на поверхности территории. Одновременно происходит аккумуляция воды и в подземных во-доносных горизонтах, сложенных рыхлыми породами. Эти запасы поддерживают высокую водность рек в течение длительного времени, поэтому половодье получается большим по объему и растянутым во времени. Увеличивают продолжительность половодья и подпорные явления на устьевых участках притоков со стороны рек — водоприемников.
Фронт наступления половодья продвигается с юга на север. На
юге оно начинается в середине апреля, а на севере и северо-востоке — в
последней декаде этого месяца. Продолжительность половодья составляет 50-100 дней и зависит от его водности, величины реки, района области. Во время половодья на реках проходит 40-50% годового стока
северных рек и 60-70% южных.
Летние и осенние осадки формируют дождевые паводки и пополняют запасы подземных вод. В результате на реках Томской области,
бассейны которых находятся в лесной зоне, создается более выровненное, чем в других зонах внутригодовое распределение стока.
Летнее-осенний сезон на юге области начинается после спада половодья в июне—июле. В северных районах области этот сезон начинается на 20-30 дней позднее. Продолжительность сезона уменьшается с
юга на север от 140 до 95 суток, а доля стока в обшем объеме за год возрастает соответственно с 10 до 30%.
Некоторые малые реки со слабым подземным питанием, при отсутствии дождей, летом могут пересыхать.
Начало зимней межени определяется по началу ледостава. Это
самый продолжительный гидрологический сезон, начинающийся в конце октября на северо-востоке области и в начале ноября на юге и продолжающийся. соответственно от 190 до 170 суток. В этом же направлении — с севера на юг с 10 до 20% возрастает доля зимнего стока в годовом ходе.

Читайте также:  Расстояния по реке колва

Продолжительные ледовые явления существенно ограничивают
возможности практического использования гидроэнергии с помощью
малых гидроэлектростанций.

Технический потенциал представляет собой часть валового потенциала энергии водотока. В традиционной гидроэнергетике технический потенциал определяется как валовый, уменьшенный на величину
потерь гидроэнергии в процессе ее преобразования в электроэнергию на
ГЭС, а также потери от неиспользуемых участков водотока, различные
потери в водохранилище и др.
Таким образом, в гидроэлектростанциях плотинного типа технический потенциал гидроэнергии — это энергетический максимум генерируемой электроэнергии, который может быть получен на данном водотоке с использованием современных технических средств и технологий энергопреобразования.
Кроме плотинных ГЭС, в малой гидроэнергетике, особенно класса
микроГЭС, широко распространены деривационные и русловые гидроэнергоустановки. Такие ГЭС используют только часть руслового стока
и. как правило, осуществляют его регулирование. В этом случае понятие технический потенциал практически не имеет смысла и следует рассматривать энергетические характеристики собственно микрогидроэлектростанции.
Следует отметить перспективность бесплотинных гидроэнергоустановок в микрогидроэнергетике, определяемую их экологичностью.
простотой конструкции и малой стоимостью при достаточно высоком
уровне надежности и качества электроснабжения потребителей.
Для практического применения бесплотинных ГЭС часто весьма
эффективны малые реки. Кроме гидроэнергетического потенциала региона. для таких микроГЭС весьма важно выявление участков рек и территорий, подходящих для локального использования гидроэнергии:
большие перепады отметок местности, высокая водность и скорость течения. Локальная оценка факторов, определяющих гидроэнергетическийпотенциал, позволяет обеспечить достаточно корректное согласование между его общими оценками и возможностями энергетического использования водотока с максимальной технико-экономической эффективностью.
Возможности использования гидроэнергии в значительной степени определяются реализуемым напором воды, который, прежде всего, зависит от рельефа местности, определяющего продольные уклоны рек
на разных участках. Реки Западно-Сибирской равнины прокладывают
свои русла в сравнительно легко размываемых рыхлых грунтах. Поэтому продольный профиль их русла стремится к профилю равновесия, ко-торый характеризуется максимальными уклонами реки в верховьях с
постепенным их уменьшением по направлению к устью. Однако различие в устойчивости подстилающих пород к размыву приводят к нарушению плавной формы продольного профиля русла. Например,показано изменение уклона русла реки Киевский Еган по ее продолжительности .
Увеличения уклонов рек обычно характерны для участков Пересечения поднимающихся тектонических структур. Там. где скорость поднятия превышает интенсивность врезания реки, уклоны русла увеличиваются. а долина становится более узкой. Уклоны малых рек часто могут быть более высокими.
В качестве примера, на рис. 5 показаны аномальные уклоны рек Томской области. Выделенные участки потенциально пригодны для размещения гидроэнергетических установок.

Источник

Поделиться с друзьями
Байкал24