Что это?
Три большие буквы ГЭС означают “гидроэлектростанцию”. Как следует из первой части слова – “гидро”, для получения электричества она использует энергию воды и при этом не требует дополнительных ресурсов, поэтому часто ее называют экологически чистым источником энергии или даже возобновляемым.
Обычно ГЭС выглядит внушительно. Например, так, как на картинке ниже.
Дело в том, что ГЭС, как правило, строят на руслах рек с хорошей скоростью водяного потока. Самая большая в мире ГЭС находится в Китае на реке Янцзы и называется «Три ущелья». Она имеет общую установленную мощностью около 22 500 МВт и годовую выработку около 100 млрд кВт⋅ч. Если верить данным Минэнерго КНР, то эта гидростанция способна обеспечивать большую часть жителей страны, что составляет примерно пятую часть всего населения планеты.
Как это работает?
С точки зрения физики, принцип преобразования энергии падающей воды в электроэнергию довольно прост, но воплотить этот процесс в жизнь не так легко.
Вода под напором, создаваемым плотиной, направляется в специальный водовод, в конце которого находится гидротурбина. Под сильным напором воды турбина, к которой присоединен ротор гидрогенератора, начинает вращаться.
Гидрогенератор – это синхронная электрическая машина трёхфазного тока, задача которой преобразовывать механическую энергию турбины в электрическую. Количество выработанной энергии зависит от мощностей гидрогенератора и водяного напора. После того, как механический ток был преобразован в электрический, его отправляют на открытые распределительные устройства, которые, в свою очередь, передают электроэнергию потребителям.
Впрочем, стандартным шаблоном при проектировке ГЭС не обойтись. Каждая гидроэлектростанция по-своему уникальна. При ее постройке учитываются географические особенности, гидропотенциал водоема и инфраструктура региона.
ГЭС бывают разные, да?
Две полностью совпадающие по конструкции ГЭС найти очень сложно. Однако типовое сходство между ними определяется исходя из четырех видов. Специалисты выделяют русловую (обыкновенную), деривационную (на горных реках), гидроаккумулирующую (служат для накопления электроэнергии во время низкого потребления) и приливную (имеет цикличный характер, зависящий от периодичности приливов и отливов) гидроэлектростанции.
Также ГЭС отличаются по своему строению в зависимости от величины напора воды, конструкции плоатины, расположения машинного зала, зарегулированности стока реки и установленной мощности станции.
Что с гидроэнергетикой в России
Во всем мире последние десять лет наблюдается бурный рост возобновляемых источников энергии. В России с 2003 года доля ВИЭ в производстве электроэнергии выросла с 2% до 10% в 2018 году, а к 2020 году ожидается 11,2%. Конечно, такие показатели ничтожны по сравнению с показателями европейских стран. Так, например, у Германии в планах до 2050 года производить 80% электроэнергии в стране за счет ВИЭ.
Что касается конкретно гидроэнергетики, то в России объём производства ГЭС составляет лишь 7% на 2018 год от всей энергии, получаемой с помощью ВИЭ. По прогнозам в 2019 и 2020 годах ее позиции сохранятся. Отметим, что гидроэнергетика включает в себя не только работу гидроэлектростанций, но и использование энергии волн, приливов и термоградиентов в океане.
Самой большой в России остается знаменитая Саяно-Шушенская ГЭС (мощность — 6400 МВт), построенная на реке Енисей неподалеку от границы между Хакасией и Красноярским краем. Ее строительство началось в 1963 году, а закончилось лишь в 2000-х. Естественно, такое крупное сооружение не смогло обойтись без происшествий. Еще во время полувекового строительства появились трещины в плотине, водосбросные сооружения начали разрушаться. А 17 августа 2009 года случилась катастрофа – внезапно разрушился один из гидрогенераторов, вода под сильным напором буквально затопила машинный зал и помещения, находившиеся под ним, погибло 75 человек. В 2014 году Саяно-Шушенскую ГЭС восстановили, и она продолжает работать по сей день.
Экологичны ли ГЭС
Как уже было сказано в начале, ГЭС по сравнению с другими электростанциями, наносит наименьший вред окружающей среде. Для работы электростанции топливо не нужно, что значительно удешевляет стоимость вырабатываемого электричества и не привязывает его к ценам на нефть и уголь. Но и здесь не без недостатков.
Строительство больших плотин препятствует нормальному течению реки, а значит существенно снижает уровень растворенного в воде кислорода, что, в свою очередь, приводит к гибели рыб, мешает их нересту. А сооружение специальных рыбоходов и рыбоподъемников в плотине приводит к удорожанию эксплуатации гидроэлектростанции.
Большие водохранилища, как правило, не являются причиной ухудшения качества воды, а наоборот позволяют разбавлять загрязнения, поступающие из сточных вод промышленных предприятий, изымая и переводя их в донные отложения. Но, если на ГЭС случается авария, например, разрушается плотина, то это может привести к катастрофическому наводнению в близлежащих территориях.
Валерия Кузнецова
