Что такое гидроэнергетические ресурсы. Используемые ресурсы

Гидроэнергетические ресурсы имеют конечную величину, хоть и считаются возобновляемыми. Они национальное богатство, как нефть, газ или же другие полезные ископаемые, и нуждаются в бережном и обдуманном обращении.

Энергия воды

Еще в древности люди заметили, что вода, падающая сверху вниз, может совершать определенную работу, например крутить колесо. Это свойство падающей воды стало использоваться для приведения в движение колес мельницы. Так появились первые водяные мельницы, сохранившиеся до наших дней почти в своем первозданном виде. Водяная мельница - это и есть первая гидроэнергетическая установка.

Зародившееся в 17-м веке мануфактурное производство также использовало водяные колеса, а в 18-м веке, например, в России таких мануфактур было уже около трех тысяч. Известно, что самые мощные установки из таких колес были применены на Кренгольмской мануфактуре (река Нарова). Водяные колеса имели диаметр 9,5 метра и развивали мощность до 500 лошадиных сил.

Гидроэнергетические ресурсы: определение, преимущества и недостатки

В 19-м веке после водяных колес появились гидротурбины, а вслед за ними - электрические машины. Это позволило преобразовывать энергию падающей воды в электрическую энергию, а затем передавать ее на некоторое расстояние. В царской России к 1913 году было около 50 тысяч установок, оборудованных гидротурбинами, на которых вырабатывалась электроэнергия.

Та часть энергии рек, которая может быть превращена в электрическую энергию, называется гидроэнергетическими ресурсами, а устройство, преобразующее энергию падающей воды в электрическую энергию, - гидроэлектростанцией (ГЭС). Устройство электростанции обязательно включает гидравлическую турбину, которая приводит во вращательное движение электрический генератор. Для получения потока падающей воды строительство электростанции предусматривает сооружение плотин и водохранилищ.

Преимущества использования гидроэлектростанций:

• Энергия реки является возобновляемой.
• Отсутствует засорение окружающей среды.
• Получается дешевая электроэнергия.
• Улучшаются климатические условия вблизи водохранилища.

Недостатки использования гидроэлектростанций:

• Затопление некоторой площади земли для сооружения водохранилища.
• Изменение многих экосистем по всему руслу реки, уменьшение численности рыб, нарушение мест гнездования птиц, загрязнение рек.
• Опасность строительства в горной местности.

Понятие гидроэнергетического потенциала

Для оценки гидроэнергетических ресурсов реки, страны или же всей планеты на Мировой энергетической конференции (МИРЭК) было дано определение гидроэнергетического потенциала как суммы мощностей всех участков рассматриваемой территории, которые можно использовать для получения электроэнергии. Существует несколько разновидностей гидроэнергетического потенциала:

• Валовой потенциал, который представляет потенциальные гидроэнергетические ресурсы.
• Технический потенциал - та часть валового потенциала, которая может технически использоваться.
• Экономический потенциал - та часть технического потенциала, использование которого экономически целесообразно.

Теоретическая мощность некоторого тока воды определяется по формуле

N (кВт) = 9,81QH,

где Q - расход водотока (м 3 /сек); H - высота падения воды (м).

Самая мощная гидроэлектростанция в мире

14 декабря 1994 года в Китае, на реке Янцзы, было начато строительство самой крупной гидроэлектростанции, получившей название «Три ущелья». В 2006 году было закончено строительство плотины, а также осуществлен запуск первого гидроагрегата. Эта ГЭС должна была стать центральной ГЭС энергосистемы Китая.

Вид плотины этой станции напоминает конструкцию Высота плотины равна 185 метрам, а длина - 2,3 км. В центре плотины находится водосброс, рассчитанный на спуск 116 000 м 3 воды в секунду, то есть с высоты около 200 м за одну секунду падает более 100 тонн воды.

На которой построена гидроэлектростанция «Три ущелья», - одна из самых мощных рек мира. Строительство ГЭС на этой реке позволяет использовать природные гидроэнергетические ресурсы этого района. Начинаясь в Тибете, на высоте 5600 м, река приобретает значительный гидроэнергетический потенциал. Самым привлекательным местом для строительства плотины оказался район «Трех ущелий», где река вырывается из гор на равнину.

Конструкция ГЭС

Гидроэлектростанция «Три ущелья» имеет три здания ГЭС, в которых расположены 32 гидроагрегата, каждый из которых имеет мощность 700 МВт, и два гидроагрегата мощностью по 50 МВт. Общая равна 22,5 ГВт.

В результате строительства плотины образовалось водохранилище объемом 39 км 3 . Строительство плотины повлекло переселение на новое место жителей двух городов с общей численностью населения 1,24 миллиона человек. Кроме того, из затопляемой зоны были вывезены 1300 объектов археологии. На все работы по подготовке строительства плотины было потрачено 11,25 млрд долларов. Общие затраты на строительство гидроэлектростанции «Три ущелья» составляют 22,5 млрд долларов.

В строительстве данной ГЭС грамотно предусмотрено обеспечение судоходства, более того, после сооружения водохранилища поток грузовых судов возрос в 5 раз.

Пассажирские суда проходят судоподъемник, который пропускает суда весом, не превышающим 3000 тонн. Для пропуска грузовых судов построены две нитки пятиступенчатых шлюзов. В этом случае вес судов должен быть менее 10 000 тонн.

Каскад ГЭС на Янцзы

Водные и гидроэнергетические ресурсы реки Янцзы позволяют построить на этой реке не одну ГЭС, что и было предпринято в Китае. Выше ГЭС «Три ущелья» сооружен целый каскад ГЭС. Это самый мощный каскад более 80 ГВт.

Строительство каскада позволяет избежать засорения водохранилища «Три ущелья», так как уменьшает эрозию в русле реки выше ГЭС. После этого переносимого ила в воде становится меньше.

Кроме того, каскад ГЭС позволяет регулировать поступление воды к ГЭС «Три ущелья» и получать равномерную выработку электроэнергии на ней.

«Итайпу» на реке Парана

Парана в переводе означает «серебряная река», она является второй по величине рекой Южной Америки и имеет длину 4380 км. Эта река протекает сквозь очень твердый грунт, поэтому, преодолевая его, она создает на своем пути пороги и водопады. Это обстоятельство указывает на благоприятные условия для строительства здесь гидроэлектростанций.

ГЭС «Итайпу» была построена на реке Парана, в 20 км от города Фос-ду-Игуасу в Южной Америке. По мощности эта гидроэлектростанция уступает только ГЭС «Три ущелья». Находясь на границе Бразилии и Парагвая, ГЭС «Итайпу» полностью обеспечивает электроэнергией Парагвай и на 20 % Бразилию.

Строительство гидроэлектростанции началось в 1970 году и закончилось в 2007-м. 10 генераторов мощностью 700 МВт установлены на стороне Парагвая и столько же - на стороне Бразилии. Так как вокруг гидроэлектростанции находился тропический лес, который подлежал затоплению, то животные из этих мест были переселены на другие территории. Длина плотины равна 7240 метрам, а высота - 196 м, стоимость строительства оценивается в 15,3 млрд долларов. Мощность ГЭС равна 14 000 ГВт.

Гидроэнергетические ресурсы России

Российская Федерация обладает большим водным и энергетическим потенциалом, но гидроэнергетические ресурсы страны распределены по ее территории крайне неравномерно. 25 % этих ресурсов расположены в Европейской части, 40 % - в Сибири и 35 % - на Дальнем Востоке. В европейской части государства, по оценкам специалистов, гидроэнергопотенциал используется на 46 %, а весь гидропотенциал государства оценивается в 2500 млрд КВт-часов. Это является вторым результатом в мире после Китая.

Источники гидроэнергии Сибири

Сибирь обладает огромными запасами гидроресурсов, особенно богата гидроэнергетическими ресурсами Восточная Сибирь. Там протекают реки Лена, Ангара, Енисей, Обь и Иртыш. Гидропотенциал этого региона оценивается в 1000 млрд кВт-часов.

Саяно-Шушенская ГЭС имени П. С. Непорожнего

Мощность равна 6400 МВт. Это самая мощная ГЭС в Российской Федерации, а в мировом рейтинге она занимает 14-е место.

Участок Енисея, который называется Саянским коридором, благоприятен для построения гидроэлектростанций. Здесь река проходит сквозь горы Саяны, образуя множество порогов. Именно в этом месте построена Саяно-Шушенская ГЭС, а также и другие ГЭС, образующие каскад. Саяно-Шушенская ГЭС является самой верхней ступенью в этом каскаде.

Строительство велось с 1963-го по 2000 год. Конструкция станции состоит из плотины высотой 245 метров и длиной 1075 метров, здания ГЭС, распределительного устройства и конструкции водосброса. В здании ГЭС находятся 10 гидроагрегатов мощностью по 640 МВт.

Образовавшееся после строительства плотины водохранилище имеет объем более 30 км 3 , а его общая площадь составляет 621 км 2 .

Крупные ГЭС Российской Федерации

Гидроэнергетические ресурсы Сибири в настоящее время используются на 20 %, хотя здесь построено много достаточно крупных ГЭС. Самая крупная среди них - это Саяно-Шушенская ГЭС, за которой идут следующие гидроэлектростанции:

• Красноярская ГЭС мощностью 6000 МВт (на Енисее). На ней установлен судоподъемник, пока единственный в Российской Федерации.
• Братская ГЭС мощностью 4500 МВт (на Ангаре).
• 3840 МВт (на Ангаре).

Менее всего освоен потенциал Дальнего Востока. По оценкам специалистов, гидропотенциал этого региона используется на 4 %.

Источники гидроэнергии в Западной Европе

В странах Западной Европы гидроэнергетический потенциал используется почти полностью. Если он еще и достаточно высок, то такие страны полностью обеспечивают себя электрической энергией за счет ГЭС. Это такие страны, как Норвегия, Австрия и Швейцария. Норвегия занимает первое место в мире по производству электрической энергии на одного жителя страны. В Норвегии эта цифра составляет 24 000 кВт-часов в год, а 99,6 % этой энергии производится именно на гидроэлектростанциях.

Гидроэнергетические потенциалы различных стран Западной Европы заметно отличаются друг от друга. Это связано с различными условиями местности и различным стокообразованием. 80 % общего гидроэнергопотенциала Европы сосредоточено в горах с высокими показателями стока: западная часть Скандинавии, Альпы, Балканский полуостров и Пиренеи. Общий гидроэнергетический потенциал Европы равен 460 млрд кВт-час в год.

Запасы топлива в Европе очень малы, поэтому энергетические ресурсы рек освоены весьма значительно. Например, в Швейцарии эти ресурсы освоены на 91 %, во Франции - на 92 %, в Италии - на 86 %, а в Германии - на 76 %.

Каскад ГЭС на реке Рейн

На этой реке построен каскад гидроэлектростанций, состоящий из 27 ГЭС общей мощностью около 3000 МВт.

Одна из станций построена еще в 1914 году. Это ГЭС Laufenburg. Она дважды подвергалась реконструкции, после чего ее мощность составляет 106 МВт. Кроме того, станция относится к памятникам архитектуры и является национальным достоянием Швейцарии.

ГЭС Rheinfelden относится к современным ГЭС. Ее запуск был осуществлен в 2010 году, а мощность составляет 100 МВт. В конструкцию входят 4 гидроагрегата по 25 МВт. Эта ГЭС сооружена взамен старой станции, построенной еще в 1898 году. Старая станция сейчас находится на реконструкции.

Источники гидроэнергии в Африке

Гидроэнергетические ресурсы Африки обусловлены протекающими по ее территории реками: Конго, Нилом, Лимпопо, Нигер и Замбези.

Река Конго обладает значительным гидроэнергопотенциалом. Часть русла этой реки имеет каскад водопадов, известных как пороги Инга. Здесь водный поток спускается с высоты 100 метров со скоростью 26 000 м 3 в секунду. В этой местности и были построены 2 ГЭС: "Инга-1" и "Инга-2".

Правительство Демократической Республики Конго в 2002 году утвердило проект построения комплекса «Большая Инга», который предусматривал реконструкцию существующих ГЭС "Инга-1" и "Инга-2" и строительство третьей - "Инга-3". После осуществления этих планов решено построить самый крупный в мире комплекс «Большая Инга».

Этот проект был темой обсуждения на Международной конференции по энергетике. Приняв во внимание состояние водных и гидроэнергетических ресурсов Африки, представители бизнеса и правительств стран Центральной и Южной Африки, присутствовавшие на конференции, одобрили данный проект и установили его параметры: мощность «Большой Инги» установлена в размере 40 000 МВт, что больше самой мощной ГЭС «Три ущелья» почти в 2 раза. Сдача в эксплуатацию ГЭС намечена на 2020 год, а затраты на строительство предполагаются в размере 80 млрд долларов.

После того как проект будет реализован, ДРК станет самым крупным поставщиком электроэнергии в мире.

Энергосистема стран Северной Африки

Северная Африка расположена вдоль побережья Средиземного моря и Атлантического океана. Этот район Африки называется Магриб, или Арабский Запад.

Гидроэнергетические ресурсы в Африке распределены неравномерно. На севере континента находится самая жаркая пустыня мира - Сахара. Эта территория испытывает дефицит воды, поэтому обеспечение водой этих регионов - важнейшая задача. Ее решением является строительство водохранилищ.

Первые водохранилища появились в Магрибе еще в 30-е годы прошлого века, затем много их строилось в 60-е годы, но особенно интенсивное строительство началось в 21-м веке.

Гидроэнергетические ресурсы Северной Африки определяются в основном протекающей здесь рекой Нил. Это самая длинная река мира. В 60-е годы прошлого столетия на этой реке была построена Асуанская плотина, после строительства которой образовалось огромное водохранилище длиной около 500 км, а шириной около 9 км. Заполнение водохранилища водой происходило в течение 5 лет с 1970-го по 1975 год.

Асуанская плотина была построена Египтом при сотрудничестве с Советским Союзом. Это был интернациональный проект, в результате осуществления которого удается вырабатывать до 10 млрд кВт-часов электроэнергии в год, контролировать уровень воды в реке Нил во время паводков, накапливать воду в водохранилище в течение длительного времени. От водохранилища расходится сеть каналов, орошающих поля, а на месте пустыни появились оазисы, все больше площадей используется для земледелия. Водные и гидроэнергетические ресурсы Северной Африки использованы с максимальной результативностью.

Распределение мирового гидроэнергетического потенциала

• Азия - 42 %.
• Африка - 21 %.
• Северная Америка - 12 %.
• Южная Америка - 13 %.
• Европа - 9 %.
• Австралия и Океания - 3 %

Мировой гидроэнергетический потенциал оценен в 10 трлн кВт-часов электрической энергии.

20-й век можно назвать веком гидроэнергетики. 21-й век вносит в историю этой отрасли свои дополнения. В мире повысилось внимание к гидроаккумулирующим станциям (ГАЭС) и приливным электростанциям (ПЭС), использующим для получения электрической энергии силу морских приливов. Развитие гидроэнергетики продолжается.

На тепловых электростанциях для получения энергии используют природный источник энергии, и является их основным ресурсом: на атомных электростанциях основным ресурсом является ядерное топливо, для гидроэлектростанций основным ресурсом является гидроэнергетические ресурсы.

Основные ресурсы тепловых электростанций

Приведем характеристику основных типов природного топлива.

Торф - геологически молодая среди топлива ископаемое. Образовался из накоплений болотных растений в условиях повышенной влажности и недостаточной аэрации. Торф - очень гидрофильная вещество. В процессе сушки объемная усадка достигает 50% первоначального объема. Но вода в торфе не только заполняет капилляры, она частично связана с ним. Это мешает сушке и препятствует механическому удалению влаги. Содержание углерода в торфе растет с повышением степени разложения растений. Зола торфа состоит, главным образом, с Са, Fe2О3, Ад2О3 и SiO2.

Уголь бурый - смесь в разной степени преобразованных остатков высших наземных растений, водорослей и организмов планктона. Содержание минеральных примесей (зольность) бурого угля более 30%, содержание влаги около 20%. От торфа, из которого оно образовалось, отличается большей однородностью и отсутствием остатков растений, не разложились. Основные буро-угольные бассейны Украины - Львовско-Волынский и Днепровский.

Уголь каменный - по запасам тепловой энергии, содержащейся в нем (вместе с близкими ему антрацитами), занимает основное место среди горючих ископаемых. Каменный уголь является одним из членов генетического ряда твердых горючих ископаемых: торф - бурый уголь - каменный уголь - антрацит. Содержание гигроскопической влаги в каменном угле снижается с ростом его метаморфизма от 7-9% до 0,2-0,4%.

Если зольность угля более 40%, то такой уголь называют топливными сланцами. Основные составляющие золы каменного угля - оксиды кремния, Fe, Al, встречаются некоторые редкие элементы - германий, ванадий, вольфрам, титан и драгоценные металлы - Au, Ag.

Основные каменноугольные бассейны Украины - Донецкий, Западный Донбасс и Южный Донбасс.

Нефть - топливная ископаемое, смесь углеводородов с другими органическими соединениями (сернистыми, азотистыми, кислородными). Нефть - важнейший источник жидкого топлива, а также сырья для химической промышленности. Мазут - остаток после отгона из нефти бензина и керосина.

Газы природные топливные - природные смеси углеводородов различного состава. По способу добычи подразделяются на:

Собственно природные газы, добываемые из чисто газовых месторождений, практически не содержат нефти;

Попутные газы, растворенные в нефти, добываемых вместе с ней;

В газы конденсатных месторождений;

Природное топливо классифицируется:

По агрегатному состоянию (твердые, жидкие, газообразные)

По происхождению (природные и искусственные, получаемые в процессе переработки природных - кокс, моторные топлива, газ коксовый и др.)

В золе топлива содержатся минимальные количества ванадия (0,001%) и натрия (0,0005%), которые являются основными коррозионными агентами. Для сравнения различных видов топлив принята условная единица - условное топливо - 1 т.уп = 7 106 ккал - 2,93 104МДж. Очевидно, что протекание процесса горения зависит как от свойств топлив, так и от организации самого процесса горения.

Свойства топлива определяются его химическим составом, топливной массой и балластом. Химический состав топлива принято записывать символами элементов: С, Н, O, N, S (табл.2.2). Для содержания золы и влаги приняты обозначения А и W. Индексы справа сверху показывают, к которому топлива относятся данные: г. - до рабочего топлива, с - к сухому, г - к горючей массы, в - в органической массы. Топливная масса - основные топливные составляющие: углерод (теплота сгорания 34,4 МДж / кг), водород (143 МДж / кг), сера (9,3 МДж / кг).

Таблица 2.2

Характеристики твердых и жидких топлив

Сера содержится в топливе в 3-х видах: органическая (в составе сложных соединений), колчеданная (в соединениях с Fe и другими металлами) и сульфатная.

Вещества, не сгорают, вместе с влагой топлива образуют балласт топлива. Минеральные примеси, характеризующие зольность, присутствующие в виде силикатов (кремнезем, глинозем, глина), сульфидов (Fe), карбонатов (Са, Mg, Fe), сульфатов (Са, Mg), оксидов металлов, фосфатов, хлоридов и других солей щелочных металлов в различных сочетаниях, характерных для различных месторождений.

Важнейшая характеристика топлива - теплота сгорания. Высшая теплота сгорания топлива - количество теплоты, выделяющейся в процессе полного сгорания твердого, жидкого или газообразного топлива, когда вся влага топлива переходит в продукты реакции горения. Низшая теплота сгорания меньше высшей на то количество тепла, которое затрачивается на испарение воды, образующейся в процессе сгорания топлива, а также влаги, содержащейся в нем.

Основные ресурсы атомных электростанций

Энергетически выгодными являются реакции синтеза легких ядер и деления тяжелых. В реакции синтеза ядер гелия из дейтерия

2Н + 2Н = 4 Не

выделяется 17,6 МэВ на каждый акт синтеза, дает энергию в 23,6 МВт / м сгоревшего дейтерия. Содержание дейтерия в природной водные 0,015% и 4 1013т в гидросфере Земли. Запасы безграничны, но нет управляемого синтеза, является взрывное протекания реакции в термоядерной (водородной) бомбы с инициированием реакции ядерным взрывом (Т ~ 10й К). Исследования по управляемому термоядерному синтезу велись в установках "токомак".

К тяжелым делящихся ядер, относятся природные изотопы 235U 232Th и искусственные 233U 239Рu и 241Pu. Единственный природный изотоп 235U, что делится под действием нейтронов любой энергии, называется первичным ядерным топливом, другие изотопы - вторичное ядерное топливо. Деление ядер урана сопровождается выделением около 200 МэВ в результате 1 реакции или 20 МВт / ч горючего.

Первая АЭС построена и запущена в СССР в г. Обнинске мощностью 5МВт в 1954 году. Это АЭС на тепловых (медленных) нейтронах. Ее действие основано на реакции

В процессе деления образуются вторичные нейтроны, вступают в новые реакции, поддерживая протекания цепной реакции деления ядер. Обломки, образующиеся неустойчивые и делятся сами к образованию устойчивого ядра. Такие реакторы используют примерно 1,5% энергии топлива. В процессе взаимодействия ядерного топлива с быстрыми нейтронами используется до 50% энергии топлива, одновременно создается искусственное ядерное топливо. Первая АЭС на быстрых нейтронах построена в 1973 году в М.Шевченко на Мангышлаке. В таком реакторе топливо используется медленнее, чем производится новое топливо (239Ры или 233U) (такой реактор называется реактор-размножитель или бридеров):

Для работы электростанции мощностью 1000 МВт в течение 1 суток нужно 750 Т угля, 400 т нефти или 250 г 235U.

Урановая руда состоит из трех изотопов: урана-233, -235, и - 238; и только уран-235 подходит как топливо для ядерных электростанций. В процессе производства энергетического топлива сначала в состав руды входит не более 0,7% урана-235. В процессе обогащения руды концентрация этого изотопа увеличивается до 90%.

Гидроэнергетические ресурсы

Гидроэнергетические ресурсы - это запасы потенциальной энергии речных потоков и водоемов. Технически целесообразными для использования на территории Украины могут быть гидроэнергетические ресурсы Днепра - 46%; Днестра и Тисы - по 20% и на все другие реки Украины - 14%. Особенно большое значение ГЭС Днепровского каскада имеют для водоснабжения маловодных районов Центра и Юга страны. В целом из ресурсов искусственных накопителей воды на Днепре обеспечивается 35% промышленной и коммунально-бытовой потребности страны.

Если возобновимые природные богатства , например гидроэнергетические ресурсы, или новые, еще не освоенные сельскохозяйственные земли включаются в экономический оборот сразу же после появления благоприятных рыночных условий для их использования, то владельцы ресурсного потенциала определенно выигрывают как в случае стабилизации, так и еще более значительно при продолжающемся улучшении конъюнктуры. Напротив, проигрыш может быть связан преимущественно лишь с таким скорым, глубоким и продолжительным ее падением, которое резко снизило бы рентабельность эксплуатации естественных средств производства , не позволив окупить затраты на их освоение. Однако подобные инвестиционные риски присущи в различной степени всякой предпринимательской деятельности . Кроме этих рисков, почти не существует иных побудительных мотивов для искусственной консервации возобновимых природных ресурсов , кроме расчетов на то, что сдерживание производства сможет активно стимулировать рост цен и резко повысить норму и массу прибыли от старых действующих предприятий до величины, превосходящей эффект от расширения сбыта новой продукции.  

Еще раньше началось и более активно расширялось участие алжирского государства в сфере использования углеводородного сырья в его переработке и особенно в распределении жидкого и газообразного топлива внутри страны. После начала разработки нефтегазовых ресурсов они очень быстро заняли основное место в энергопотреблении Алжира, со временем свели на нет применение твердого топлива, а также заметно потеснили гидроэнергетические ресурсы. К середине 60-х годов на нефтепродукты и газ приходилось свыше половины использованных конечных энергоносителей, а к началу следующего десятилетия их доля составляла уже от 2/3 до 3А. Причем примерно 70% нефтепродуктов, реализуемых на внутреннем рынке , потреблялось в государственном секторе алжирской экономики .  

Значительными ресурсами гидроэнергии располагают страны Азии, Африки и Латинской Америки . Во многих развивающихся странах потребность в энергии весьма высока. Это определяет их стремление форсировать использование гидроэнергетических ресурсов (АРЕ, Непал, Индия, Судан, Пакистан, Индонезия и др.).  

Ресурсы топлива и энергии социалистических стран растут быстрыми темпами. Объясняется это большими успехами в поисках и разведке различных минерально-сырьевых ресурсов , в исследовании гидроэнергетических ресурсов, развитии науки и техники в области новых источников энергии. Мировая социалистическая система располагает полным комплексом топливно-энергетических ресурсов, огромным энергетическим потенциалом. Суммарные разведанные и прогнозные запасы каменного угля в странах социализма по общепризнанным оценкам превышают в настоящее время 14,5 трлн, т, кроме того, ресурсы бурых углей и лигнитов достигают 3 600 млрд. т. Доля социалистических стран в мировых запасах угля равна 77%. Ресурсы горючих сланцев по ориентировочным подсчетам составляют не менее половины известных мировых запасов, а торфа - более 75%.  

Дальнейшее развитие энергетики в Корейской Народной Демократической Республике , в Демократической Республике Вьетнам обеспечивается крупными запасами угля и значительными гидроэнергетическими ресурсами. Можно предвидеть, что усиление разведочных работ в МНР, в особенности в связи со вступлением МНР в СЭВ, послужит основой для повышения степени обеспеченности страны собственными ресурсами топлива.  

Ресурсы топлива и энергии стран мировой социалистической системы увеличиваются быстрыми темпами. Объясняется это огромными успехами в поисках и разведке различных минерально-сырьевых ресурсов , в исследовании гидроэнергетических ресурсов, развитии науки и техники в области новых источников энергии.  

Огромная роль в развитии энергетической базы отводится рациональному использованию гидроэнергетических ресурсов нашей страны. В. И. Ленин, выдвигая в первые годы Советской власти идею электрификации, указывал на большое значение освоения водных ресурсов в решении этой задачи.  

Серьезные изменения произошли и в японской электроэнергетике. В 1950 г. ее основой были ГЭС. Однако с середины 50-х годов их строительство было перенесено в районы, удаленные от основных центров потребления электроэнергии. Все более острой становилась проблема изыскания территорий, где можно было бы создавать водохранилища. Дальнейшее освоение гидроэнергетических ресурсов было связано с увеличением капитальных затрат не только на сооружение самих ГЭС, но и на передачу электроэнергии до потребителей.  

Гидроэнергетические ресурсы 2. Численность исследователей  

Графики нагрузки отдельных районных энергосистем могут существенно различаться по конфигурации и аналитическим характеристикам. Прежде всего это связано с разной структурой потребителей и климатическими условиями в регионах страны. Также различаются и способы покрытия региональных нагрузок, т.е. структура генерирующих мощностей, что определяется условиями топливоснабжения электростанций и наличием гидроэнергетических ресурсов. В результате совместного действия всех этих факторов в каждом регионе (энергосистеме) формируется своя стоимость энергии.  

Школьное воспитание, семейное воспитание, трудовое воспитание , физическое воспитание рабочая сила , демократические силы, агрессивные силы дальнейшее движение, ускоренное движение, прогрессивное движение, международное движение дальнейший подъем, систематический подъем, экономический подъем климатические условия, при условии, природные условия, решающее условие физический прибор, акустический прибор, электронный прибор, электрический прибор заводской транспорт, внутризаводской транспорт , водный транспорт , воздушный транспорт , подземный транспорт счетная машина, франкировальная машина, электронная машина материальные ресурсы , гидроэнергетические ресурсы, финансовые ресурсы легкая промышленность , тяжелая промышленность, радиоэлектронная промышленность, промышленность стройматериалов профсоюзная конференция, всероссийская конференция, международная конференция , заводская конференция.  

Франция обладает богатыми и разнообразными гидроэнергетическими ресурсами. Однако географически они размещаются неравномерно, в основном - в горных районах, расположенных в южной части страны. Строительство гидростанций привело к появлению энергоемких отраслей промышленности (особенно электрохимической) с постоянным графиком потребления . Впоследствии влияние этих исторических и географических факторов было несколько ослаблено объединением электростанций и сетей и созданием объединенной энергосистемы Север--Юг. Однако некоторые особенности сохраняются и в настоящее время. Они иллюстрируются приведенными ниже графиками, характеризующими режим нагрузки сухого, холодного дня в декабре 1965 г. (рис. 1-4).  

Наличие значительных гидроэнергетических ресурсов делает французскую энергетику вдвойне уязвимой в засушливые годы. Для покрытия максимальных нагрузок необходимо наличие достаточной располагаемой мощности. Но, кроме того, необходимо ограничивать сработку водохранилищ, чтобы они не оказались полностью опорожненными раньше, чем это допустимо, - до конца зимы. В противном случае может иметь место вынужденная остановка гидростанций не из-за их недостаточной мощности, а из-за отсутствия достаточного для их работы количества воды после прохождения максимума нагрузки. Продолжительность критического периода, в течение которого использование гидростанций, имеющих водохранилища, совершенно необходимо, составляет за 5 мес. (с октября по февраль) примерно 1 600 ч ра-  

Наличие (запасы) водных ресурсов изучается статистикой исходя из двух критериев как запасы воды и как запасы гидроэнергетических ресурсов.  

Механическая энергия водного потока может быть превращена в электрическую и образует гидроэнергетические ресурсы. Их потенциальный размер определяется мощностью потоков (количеством протекающей в потоке воды в 1 с) и высотой падения воды. Этот потенциальный размер энергетических ресурсов определяется в расчете на среднегодовой и минимальный стоки и обычно выражается в киловаттах.  

В Европейской части СССР большое значение имеет комплексное использование гидроэнергетических ресурсов рек Волги, Камы и Днепра.  

В горных районах Средней Азии и Кавказа эффективному использованию гидроэнергетических ресурсов способствует значительная водность и большие падения водотоков, позволяющие сооружать гидроузлы с большой выработкой электроэнергии. В предгорных районах имеется возможность эффективного сочетания использования водных ресурсов для энергетики и орошения земель.  

Италия бедна топливными ресурсами и многими видами пром. сырья. Имеются запасы цинка, свинца, серы, ртути, пиритов, бокситов, мрамора. Значительны гидроэнергетические ресурсы. Наиболее развитые отрасли пром-сти машиностроение (автомобилестроение, судостроение, точное машиностроение, электротехника, приборостроение), пищевая, химическая, текстильная, металлургическая. Значительное развитие получили произ-во вычислительной техники, роботов и электронного оборудования. В 1986 г. произведено 23 млн т стали, 12 млн т чугуна, 40 млн т цемента, 192 млрд кВт-ч электроэнергии, 1830 тыс. автомобилей, из них 1650 тыс. легковых, добыто 2,3 млн т нефти, 14 млрд м 3 газа.  

Бутан относится к наименее развитым странам мира . Располагает крупными гидроэнергетическими ресурсами (до 20 тыс. МВт, оценка ООН), значительными полезными ископаемыми , еще не полностью разведанными (известняк, каменный уголь, доломит, гипс, медь, цинк, свинец и др.).  

Основа экономики страны - сел. хоз-во и горнодобывающая пром-сть. Гайана занимает ведущее место в мире по добыче бокситов (в 1987 г. добыто 1,1 млн т). Имеются запасы марганцевой и железной руд, золота, алмазов и др. Гайана обладает значительными гидроэнергетическими ресурсами. Обрабатывающая пром-сть развита слабо, в основном специализируется на переработке пром. сырья и с.-х. продуктов.  

СССР - огромная страна, занимающая территорию площадью 22,4 млн. кв. км расстояния с Востока на Запад 10 тыс. км и с Севера на Юг 5 тыс. км. Природные ресурсы (уголь, нефть, газ, минеральное сырье , лес, гидроэлектрическая энергия, вода и т. п.) нашей страны огромны и разнообразны, но территориально они размещены неравномерно. Резко различны условия залегания многих полезных ископаемых и экономическая эффективность их добычи и использования. От дореволюционной России нам досталось нерациональное размещение производительных сил. Свыше s/4 всей промышленной продукции в 1913 г. производилось в Московском, Петербургском и Ивановском районах страны и на Украине. Вне промышленного развития оставались Восточные районы страны с их исключительно богатыми сырьевыми, топливными и гидроэнергетическими ресурсами. Достаточно сказать, что на долю Урала, Сибири, Дальневосточного края и Средней Азии приходилось только 8,3% промышленной продукции России. А ведь в Восточных районах страны сосредоточено 75% всех имеющихся в СССР запасов угля, до 80% гидроэнергетических ресурсов, 4Д лесных богатств, основные запасы цветных и редких металлов, огромные ресурсы химического сырья, железных руд и строительных материалов, огромные запасы нефти и газа. При этом условия залегания природных ископаемых в Восточных районах страны таковы, что они обеспечивают высокую экономическую эффективность их добычи. Себестоимость угля и гидроэнергии здесь в 2 раза меньше, чем в других районах страны. Добыча угля ведется, как правило, открытым способом, вследствие чего снижаются капиталовложения и резко возрастает производительность труда.  

В статистике водных богатств выделяется статистика водных ресурсов , завершаемая построением водного баланса страны и отдельных территорий статистика гидроэнергетических ресурсов статистика богатств животного и растительного мира морей, океанов рек и других водоемов (изучающая, например, запасы рыбы, морского зверя, различных водорослей) статистика вод, богатых минеральными веществами и тепловой энергией лечебного и технического назначения.  

Важнейшими показателями, характеризующими гидроэнергетические ресурсы, являются площадь бассейна (тыс. км2) число учтенных рек суммарная длина учтенных рек (км) суммарная потенциальная мощность (среднегодовая и минимальная (тыс. кВт)) удельная мощность (кВт/км2).  

Существенное влияние на развитие и размещение промышленности в стране оказывает строительство гидроэлектростанций. В довоенные годы на базе электроэнергии Днепровской гидроэлектростанции имени В. И. Ленина был сооружен комплекс энергоемких промышленных производств алюминия и магния, специальных сталей и ферросплавов. В послевоенные годы началось широкое освоение наиболее эффективных гидроэнергетических ресурсов Сибири. Построенные Иркутская, Красноярская и Братская гидроэлектростанции явились основой для широкого развития промышленности в южной части Восточной Сибири . В Основных направлениях развития народного хозяйства СССР на 1976-1980 годы предусмотрено строительство новых крупных гидро-  

Нет единой методики определения гидроэнергетического потенциала. По рекомендации Европейской экономической комиссии ООН при расчетах гидроэнергетических ресурсов принимаются следующие расчетные коэффициенты теоретический потенциал, определяющий ресурсы гидроэнергии при к. п. д., равном единице технический, учитывающий потери воды и напора экономический, учитывающий возможности использования гидроресурсов. По данным Гидропроекта и Гидроэнергопроекта технически возможный коэффициент использования прогнозных гидроэнергоресурсов в СССР составляет 0,57 и колеблется в диапазоне от 0,4 до 0,76.  

Советское государство, приступая к созданию мощной энергетической базы, располагало крайне скудными данными о действительных ресурсах гидроэнергии в стране. Общая среднегодовая мощность гидроэнергетических ресурсов была определена в 20 млн. кет, что, как теперь известно, в 20 раз меньше реально исчисленных гидроэнергоресурсов.  

Вознесенский А. Н. Гидроэнергетические ресурсы СССР. Энергетика мира. МИРЭК, Вена, 1956.  

Гидроэнергетические ресурсы обладают массой достоинств, благодаря которым именно в них и нуждается множество предприятий. Они выступают в роли достаточно дешевого источника энергии, который обладает способностью возобновляться. Такие ресурсы используются на гидроэлектростанциях, с их помощью происходит выработка электроэнергии. Для ее получения принято использовать разные способы и методы, но именно гидроэнергетика позволяет получить весомую часть электроэнергии, производимой во всем мире. Многих привлекают эти ресурсы благодаря их низкой себестоимости, они оказывают меньшее влияние на загрязнение и состояние окружающей среды.

Гидроэлектростанции нуждаются в постоянной модернизации и в совершенствовании, им необходимы инвестиции. Появляется необходимость в использовании новых агрегатов, замене турбин, в том, чтобы появились собственные очистные сооружения.

Гидроэнергетику принято относить к одной из самых развитых областей хозяйственной деятельности, которая позволяет трансформировать водные потоки в самую настоящую электрическую энергию. Исландия является той страной, в которой данная отрасль развита больше всего. Она одерживает пальму первенства по показателям выработки гидроэнергии. В ряде других стран гидроэнергетика также занимает солидное место. Например, в Швеции и в Канаде.

Эта отрасль обладает рядом своих достоинств и недостатков. Она позволяет получать очень дешевую электроэнергию, при этом производственная деятельность не сопровождается выбросами, которые очень вредны для окружающей среды. Подразумевается использование возобновляемой электроэнергии. От момента подключения станции до того момента, как она может начать работать на полную мощность, проходит совсем не много времени. Но когда происходят технологические процессы с использованием воды, следует обязательно подумать про системы водоподготовки. Они помогают очистить воду от разных примесей.

Среди недостатков отрасли гидроэнергетики можно выделить вероятность затопления пахотных земель, что может нанести немалый ущерб сельскому хозяйству. Нежелательно создавать такие конструкции на реках, которые располагаются в горах, ведь, как известно, такие районы отличаются сейсмичностью. Редко встречаются ГЭС на территории Африки и Южной Америки – там их развитие только начинается.

Человек еще в глубокой древности обратил внимание на реки как на доступный источник энергии. Для использования этой энергии люди научились строить водяные колеса, которые вращала вода; этими колесами приводились в движение мельничные постава и другие установки. Водяная мельница является ярким примером древнейшей гидроэнергетической установки, сохранившейся во многих странах до нашего времени почти в первозданном виде. До изобретения паровой машины водная энергия была основной двигательной силой на производстве. По мере совершенствования водяных колес увеличивалась мощность гидравлических установок, приводящих в движение станки и т.д. В 1-й половине XIX века была изобретена гидротурбина, открывшая новые возможности по использованию гидроэнергоресурсов. С изобретением электрической машины и способа передачи электроэнергии на значительные расстояния началось освоение водной энергии путем преобразования ее в электрическую энергию на гидроэлектростанциях (ГЭС).

Общие сведения

Гидроэнергоресурсы - это запасы энергии текущей воды речных потоков и водоемов, расположенных выше уровня моря (а также энергии морских приливов).

Существенную особенность в оценку гидроэнергоресурсов вносит то обстоятельство, что поверхностные воды - важнейшая составляющая часть экологического баланса планеты. Если все остальные виды первичных энергоресурсов используются преимущественно для выработки энергии, то гидравлические ресурсы должны оцениваться и с точки зрения возможностей осуществления промышленного и общественного водоснабжения, развития рыбного хозяйства, ирригации, судоходства и т.д.

Характерна для гидроэнергоресурсов и та особенность, что преобразование механической энергии воды в электрическую происходит на ГЭС без промежуточного производства тепла.

Энергия рек возобновляема, причем цикличность ее воспроизводства полностью зависит от речного стока, поэтому гидроэнергоресурсы неравномерно распределяются в течение года, кроме того их величина меняется из года в год. В обобщенном виде гидроэнергоресурсы характеризуются среднемноголетней величиной (как и водные ресурсы).

В естественных условиях энергия рек тратится на размыв дна и берегов русла, перенос и переработку твердого материала, выщелачивание и перенос солей. Эта эрозионная деятельность может приводить и к вредным последствиям (нарушение устойчивости берегов, наводнения и др.), и иметь полезный эффект как, например, при выносе из горной породы руды и минеральных веществ, формирование, вынос и накопление различных стройматериалов (галечник, песок). Поэтому использование гидроресурсов для выработки электроэнергии наносит ущерб формированию других важных ресурсов.

Использование гидроэнергетических ресурсов занимает значительное место в мировом балансе электроэнергии. В 70-80-х годах вес гидроэнергии находился на уровне примерно 26 % всей выработки электроэнергии мира, достигнув значительной абсолютной величины. Выработка электроэнергии ГЭС мира после 2-й Мировой войны росла большими темпами: с 200 млрд. квт-ч в 1946 г. до 860 млрд. квт-ч в 1965 г. и 975 млрд. квт-ч в 1978 г. А сейчас в мире вырабатывается 2100 млрд. квт-ч гидроэергии в год, а к 2000 г. эта величина еще вырастет. Ускоренное развитие гидроэнергетики во многих государствах мира объясняется перспективой нарастания топливно-энергетических и экологических проблем, связанных с продолжением нарастания выработки электроэнергии на традиционных (тепловых и атомных) электростанциях при слабо разработанной технологической основе использования нетрадиционных источников энергии. Основная часть мировой выработки ГЭС падает на Северную Америку, Европу, Россию и Японию, в которых производится до 80 % электроэнергии ГЭС мира.

В ряде стран с высокой степенью использования гидроэнергоресурсов наблюдается снижение удельного веса гидроэнергии в электробалансе. Так, за последние 40 лет удельный вес гидроэнергии снизился в Австрии с 80 до 70 %, во Франции с 53 до очень малой величины (за счет увеличения производства электроэнергии на АЭС), в Италии с 94 до 50 % (это объясняется тем, что наиболее пригодные к эксплуатации гидроэнергоресурсы в этих странах уже почти исчерпаны). Одно из самых больших снижений произошло в США, где выработка электроэнергии на ГЭС в 1938 г. составляла 34 %, а уже в 1965 г. - только 17 %. В то же время в энергетике Норвегии эта доля составляет 99,6 %, Швейцарии и Бразилии - 90 %, Канады - 66 %.

Гидроэнергетический потенциал и его распределение по континентам и странам

Несмотря на значительное развитие гидроэнергетики в мире в учете мировых гидроэнергоресурсов до сих пор нет полного единообразия и отсутствуют материалы, дающие сопоставимую оценку гидроэнергоресурсов мира. Кадастровые подсчеты запасов гидроэнергии различных стран и отдельных специалистов отличаются друг от друга рядом показателей: полнотой охвата речной системы отдельной страны и отдельных водотоков, методологией определения мощности; в одних странах учитываются потенциальные гидроэнергоресурсы, в других вводятся различные поправочные коэффициенты и т.д.

Попытка упорядочить учет и оценку мировых гидроэнергоресуров была сделана на Мировых энергетических конференциях (МИРЭК).

Было предложено следующее содержание понятия гидроэнергетического потенциала - совокупность валовой мощности всех отдельных участков водотока, которые используются в настоящее время или могут быть энергетически использованы. Валовая мощность водотока, характеризующая собой его теоретическую мощность, определяется по формуле:

N квт = 9,81 QH,

где Q - расход водотока, м3/с; H - падение, м.

Мощность определяется для трех характерных расходов: Q = 95 % - расход, обеспеченностью 95 % времени; Q = 50 % - обеспеченностью 50 % времени; Qср - среднеарифметический.

Существенным недостатком этих предложений было то, что они предусматривали учет гидроэнергоресурсов не по всему водотоку, а только по тем его участкам, которые представляют энергетический интерес. Отбор же этих участков не мог быть твердо регламентирован, что на практике приводило к внесению в подсчеты элементы субъективизма. В табл. 1 приводятся подсчитанные для шестой сессии МИРЭК данные по гидроэнергоресурсам отдельных стран.

Вопросу упорядочения учета гидроэнергоресурсов было уделено большое внимание в работе Комитета по электроэнергии Европейской экономической комиссии ООН, которая установила определенные рекомендации по данному вопросу. Этими рекомендациями устанавливалась следующая классификация в определении потенциала:

Теоретический валовой (брутто) потенциал гидроэнергетический потенциал (или общие гидроэнергетические ресурсы):

1. поверхностный, учитывающий энергию стекающих вод на территории целого района или отдельно взятого речного бассейна;

2. речной, учитывающий энергию водотока.

страна				страна	мощность брутто, млн квт при расходах
95% обесп.	50% обесп.	средн.	95% обесп.	50% обесп.	средн
Америка	Азия
Бразилия	16,5	Индия	31,4
Венесуэла	4,4	26,8	26,5	Пакистан	6,6	13,1	9,8
Канада	44,8	75,9	Япония	9,4	17,5
США	29	63,5	98,2	Турция	10,5
Чили	9,5	22,6	26,6	Океания
Европа	Австралия	1,2	2,9	3,9
Австрия	3,2	7	Африка
Греция	9,6	Кот-д"Ивуар	0,5	3,5	7,5
Испания	14,9	Габон	6	18	21,9
Италия	9,2	13,3	17,4	Гвинея	0,5	3,5	8
Норвегия	18,4	20,3	21,4	Камерун	4,8	18,3	28,7
Португалия	0,7	2,7	5,8	Конго (Браззавиль)	3	9	11,3
Финляндия	1,9	Мадагаскар	14,3	49	80
Франция	7,7	Мали	1	4,4
Германия	1,6	2,8	Сенегал	1,1	5,5
Швеция	22,5	ЦАР	3,5	10,5	13,8
Югославия	2,4	6,3	10,1	Чад	2,5	4,3

Эксплуатационный чистый (или нетто) гидроэнергетический потенциал:

1. технический (или технические гидроэнергоресурсы) - часть теоретического валового речного потенциала, которая технически может быть использована или уже используется (мировой технический потенциал оценивается приблизительно в 12300 млрд. квт-ч);

2. экономический (или экономические гидроэнергоресурсы) - часть технического потенциала, использование которой в существующих реальных условиях экономически оправдано (т.е. экономически выгодно для использования); экономические гидроэнергоресурсы в отдельных странах приведены в табл.4.

В соответствии с этим полная величина мировых потенциальных гидроэнергоресурсов речного стока приведена в табл.2.

Табл.2 Гидроэнергетические ресурсы (полный гидроэнергетический речной потенциал) отдельных континентов

континент	гидроэнергоресурсы		% от итога по земному шару	удельная величина гидроэнергоресурсов, квт/кв.км
млн. Квт	млрд. Квт-ч
Европа	240	2100	6,4	25
Азия	1340	11750	35,7	30
Африка	700	6150	18,7	23
Северная Америка	700	6150	18,7	34
Южная Америка	600	5250	16	33
Австралия	170	1500	4,5	19
Итого по земному шару	3750	32900	100	28
бывший СССР	450	3950	12	20

Приведенные расчеты в свое время внесли существенные изменения в прежние представления о распределении гидроэнергоресурсов по континентам. Особенно большие изменения были получены по Африке и Азии. Эти данные показывают, что на Азиатском континенте сосредоточено почти 36 % мировых запасов гидроэнергии, в то время как в Африке, которая считалась наиболее богатой гидроэнергоресурсами, сосредоточено около 19 %. В табл. 3 приводится сопоставление данных, характеризующих распределение гидроэнергоресурсов по континентам, полученных по разным подсчетам. Табл.3 Насыщенность гидроэнергоресурсами территории континентов, тыс. квт-ч на 1 кв. км