Книга «Вопросы и ответы о возобновляемых источниках энергии»

1. Что такое возобновляемые источники энергии?


2. Какие преимущества  возобновляемых источников энергии в  сравнении с традиционными?


3. Какие возобновляемые источники энергии наиболее распространены?


4. Каково состояние возобновляемой энергетики в России?


5. Зачем  России  возобновляемая энергетика?  Наша страна богата запасами ископаемого топлива.


6. Почему в России недостаточно развита  энергетика на возобновляемых источниках?


7. Почему возобновляемая энергетика экономически менее привлекательна, чем традиционная?

 

8. Как осуществляется  в России государственная поддержка развития возобновляемой энергетики?


9. Какие меры государственной поддержки необходимы для развития возобновляемой энергетики в России?


10. Приведет ли развитие возобновляемой энергетики к росту цен на электроэнергию?


11. Каким образом гидроэлектростанция вырабатывает электроэнергию?


12. Чем отличаются друг от друга гидроагрегат, гидротурбина и гидрогенератор?


13. Каков срок службы гидроэлектростанции? Существует ли проблема утилизации отслуживших  ГЭС?


14. Каков срок службы турбин и генераторов гидроэлектростанций?


15. Производят  ли отечественные предприятия  конкурентоспособное оборудование для гидроэлектростанций?


16. Каковы преимущества гидроэлектростанций?


17. Почему гидроэлектростанции имеют невысокий коэффициент использования установленной мощности?


18. Каким образом гидроэлектростанции создают напор?


19. Из каких основных сооружений состоит ГЭС?


20. Существуют ли гидроэлектростанции без водохранилищ?


21. Говорят,  в водохранилищах резко падает качество воды, они превращаются в «гниющие болота»...


22. Почему ГЭС более экологичны в сравнении  с другими традиционными электростанциями?


23. При создании водохранилищ затапливается много земель. Насколько это допустимо?


24. Почему в СССР приняли  решение о строительстве ГЭС на равнинных реках в густонаселенных районах? Было затоплено большое количество ценных земель, переселены десятки тысяч человек.


25. Иногда высказываются предложения о спуске крупных равнинных водохранилищ, что позволит вернуть в оборот значительное количество земель. Насколько это оправданно?


26. Считается,   что водохранилища  негативно влияют на рыбные ресурсы.


27. Но ведь плотины перекрывают путь на нерест проходным рыбам?

 

28. Создание водохранилища уничтожает существующие в зоне затопления биоценозы. Насколько  это допустимо?


29. Можно ли сравнивать ценность биоценозов водохранилища и его зоны влияния с ценностью биоценозов, затопленных при его создании?


30. Средства массовой информации постоянно сообщают о том, что из-за сбросов с ГЭС подтапливаются деревни и дачные участки.  Работа ГЭС провоцирует  наводнения?


31. По какой причине  происходят подтопления населенных пунктов ниже ГЭС?


32. Есть ли примеры, когда  водохранилище гидроэлектростанции защищает нижележащие территории от наводнений?


33. Водохранилища ГЭС могут затопить археологические памятники?


34. Что предпринимается,  если в зоне затопления  оказываются архитектурные памятники?


35. Могут ли ГЭС быть объектами туризма?


36. Какова  степень значения гидроэнергетики в мире?


37. Каковы потенциальные возможности развития гидроэнергетики в России?


38. Бытует мнение, что   в мире крупная гидроэнергетика практически не развивается по экологическим причинам.


39.  Развитые страны  отказались от строительства новых крупных гидроэлектростанций?

 

40. Крупные водохранилища провоцируют землетрясения?


41. Влияют ли водохранилища на климат?


42. В чем  проявляется влияние водохранилищ на микроклимат?


43. По какой причине зимой ниже водохранилищ  образуется незамерзающая полынья?


44. Каковы последствия формирования незамерзающей полыньи?

 

45. Каковы потери земель в России в результате создания водохранилищ?


46. В водохранилищах снижается водообмен. Ведет ли это  к неизбежному снижению качества воды?


47. Приводит ли  аккумулирование стока реки в период половодья в водохранилищах ГЭС  к осушению поймы реки ниже по течению?


48.  Известно, реки несут с собой большое количество осадков, которые выпадают в водохранилище. Какой смысл строить ГЭС, если их водохранилища все равно будут заилены?


49. Как быть с тем фактом,  что задержка наносов в водохранилище приводит к размыву дна реки ниже плотины?

 

50. Как известно, помимо зоны затопления водохранилища образуют значительную зону подтопления.


51. Насколько серьезна проблема ежегодного выбывания больших массивов из оборота в результате подмыва берегов водохранилищ?


52. В водохранилищах затапливается большое количество леса, при его гниении  резко ухудшается  качество воды.

 

53. Плавающая по водохранилищу древесина выглядит не столь  эстетично.

 

54. Затопляемые торфяники оказывают негативное влияние на качество воды?


55. При создании водохранилищ затапливаются скотомогильники.  Есть опасение распространения опасных заболеваний, таких как сибирская язва.

 

56. На затапливаемой территории могут быть запасы полезных ископаемых.

 

57. Одна из серьезных проблем связана с меняющимся уровнем воды в водохранилище и реке ниже ГЭС.


58. Можно ли минимизировать негативные последствия изменения уровня воды?

 

59. Как строительство ГЭС влияет на водный транспорт?

 

60. Насколько безопасны плотины ГЭС?

 

61. Какова вероятность разрушения плотин ГЭС в результате землетрясений?

 

62. Выделяют ли водохранилища значительное количество углекислого газа, который усиливает парниковый эффект?


63. На каких условиях осуществляется переселение населения из зоны затопления?

 

64. Почему строительство ГЭС занимает так много времени?

 

65. Какова экономическая эффективность строительства ГЭС?

 

66. Чем отличается  гидроаккумулирующая электростанция от  обычной ГЭС?


67. Для чего нужны ГАЭС?

 

68. Каков экономический смысл работы ГАЭС?


69. Какие ГЭС называют малыми? Есть ли у них  принципиальные отличия от обычных?


70. В чем сущность  микро-ГЭС и бесплотинных ГЭС?


71. Насколько развита малая гидроэнергетика в мире и России?

 

72. Каков потенциал малой гидроэнергетики в России?

 

73. Каковы преимущества и недостатки малой гидроэнергетики по сравнению с классической?

 

74. Что мешает развитию малой гидроэнергетики в России?


75. Есть ли примеры проектов малых ГЭС, реализованных в России в последние годы?


76. Есть  информация, что совокупный экологический ущерб от массы малых ГЭС превышает ущерб от одной крупной ГЭС той же мощности.

 

77. На чем основан принцип действия приливных электростанций?


78. Каков потенциал приливной энергетики?


79. В чем заключаются преимущества и недостатки приливной энергетики?

 

80. Как устроена приливная электростанция?

 

81. Насколько развита приливная энергетика в мире?


82. Почему приливная энергетика не получила широкого развития?

 

83. Каковы перспективы приливной энергетики в России?

 

84. Каков потенциал солнечной энергетики?


85. Каковы преимущества и недостатки солнечной энергетики?


86. Каким образом солнечная энергия преобразуется в электричество?


87. Каково  состояние и перспективы развития мировой солнечной энергетики?


88. Какова экономическая эффективность солнечной энергетики?


89.  Производство фотоэлементов является чрезвычайно экологически опасным?


90. Солнечные электростанции занимают значительные площади, является ли это недостатком?


91. Что такое геотермальная энергетика?

 

92. Каков потенциал геотермальной энергетики?

 

93. Насколько развита геотермальная энергетика в мире и  России?

 

94. Как  производится электроэнергия на геотермальных электростанциях?


95.  Геотермальные электростанции сбрасывают в водоемы отработанные термальные воды, содержащие вредные вещества, а также выбрасывают в атмосферу вредные газы?

 

96. Какова экономическая эффективность геотермальной энергетики?


97. Насколько в мире развита ветроэнергетика?


98. Насколько развита ветроэнергетика в России?


99. Каков потенциал ветроэнергетики?


100. Почему ветроэнергетика мало развита в России?


101. Насколько серьезна проблема генерируемого ветроустановками шума?


102.  Ветроэлектростанции служат причиной гибели большого количества птиц и летучих мышей?


103.  При работе ветроэлектростанций возникают опасные инфразвуки, отрицательно воздействующие на все живое вплоть до насекомых?


104. Сколь велико влияние ветроэлектростанций на прохождение телевизионных сигналов?


105. Выработка ветроэлектростанций отличается неравномерностью. Должна ли их мощность полностью резервироваться?

 

106. Как устроена ветроэлектростанция?

 

107. Почему в развитых странах стремятся размещать ветроэлектростанции в море? Нет ли негативных экологических последствий для морских биоценозов?

 

108. В чем плюсы ветроэлектростанций?

 

109. Есть мнение, что  возобновляемая энергетика таковой не является, ибо в процессе изготовления ВИЭ-электростанций энергии затрачивается больше, чем они производят, а также выбрасывается много углекислого газа.


Глоссарий



1. Что такое возобновляемые источники энергии?

Это   виды энергии, непрерывно возобновляемые в биосфере Земли. К ним относится   энергия солнца,  ветра,  воды (в том числе сточных вод), исключая  применения данной энергии  на гидроаккумулирующих электроэнергетических станциях. Энергия приливов,  волн водных объектов, в том числе водоемов, рек, морей, океанов. Геотермальная энергия с использованием природных подземных теплоносителей. Низкопотенциальная тепловая энергия земли, воздуха, воды с применением особых  теплоносителей. Биомасса, включающая в себя специально выращенные для получения энергии растения, в том числе деревья, а также отходы производства и потребления, за исключением отходов, полученных в процессе использования углеводородного сырья и топлива. А также биогаз; газ, выделяемый отходами производства и потребления на свалках таких отходов; газ, образующийся на угольных разработках.

 

Теоретически возможна и энергетика, основанная на использовании энергии волн, морских течений, теплового градиента океанов (ГЭС установленной мощностью более 25 МВт). Но пока она не получила распространения.

 

Способность источников энергии возобновляться  не означает, что изобретен вечный двигатель. Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) используют энергию солнца, тепла, земных недр, вращения Земли. Если солнце погаснет, то Земля остынет, и ВИЭ не будут функционировать.


2. Какие преимущества  возобновляемых источников энергии в  сравнении с традиционными?

Традиционная энергетика основана на применении ископаемого топлива, запасы которого ограничены. Она зависит от величины поставок и уровня цен на него, конъюнктуры рынка.

 

Возобновляемая энергетика  базируется на самых разных  природных ресурсах, что позволяет беречь невозобновляемые источники и  использовать их в других отраслях экономики,  а также сохранить  для будущих  поколений экологически чистую энергию.

 

Независимость ВИЭ от топлива  обеспечивает энергетическую безопасность страны и стабильность цен на электроэнергию.

 

ВИЭ экологично чисты: при их работе практически нет  отходов, выброса загрязняющих веществ  в атмосферу или водоемы.   Отсутствуют экологические издержки, связанные с добычей, переработкой и транспортировкой ископаемого топлива.

 

В большинстве случаев ВИЭ-электростанции легко автоматизируются и могут работать без прямого  участия человека.

 

В технологиях возобновляемой энергетики реализуются новейшие достижения многих научных направлений и отраслей: метеорологии, аэродинамики, электроэнергетики, теплоэнергетики, генераторо- и турбостроения, микроэлектроники, силовой электроники, нанотехнологий, материаловедения и т. д. Развитие наукоемких технологий позволяет создавать  дополнительные рабочие места за счет сохранения и расширения научной, производственной и эксплуатационной инфраструктуры энергетики, а также экспорта  наукоемкого оборудования.


3. Какие возобновляемые источники энергии наиболее распространены?

И в России, и в мире - это  гидроэнергетика.  Около 20% мировой выработки электроэнергии приходится на ГЭС.

 

Активно развивается мировая ветроэнергетика: суммарные  мощности ветрогенераторов удваиваются каждые четыре года, составляя  более 150 000 МВт. Во многих  странах ветроэнергетика  занимает прочные  позиции. Так, в Дании  более 20% электроэнергии вырабатывается энергией ветра.

 

Доля солнечной энергетики относительно небольшая  (около 0,1% мирового производства электроэнергии), но  имеет положительную  динамику роста.

 

Геотермальная энергетика имеет важное местное значение. В частности, в Исландии такие электростанции вырабатывают около 25% электроэнергии.

 

Приливная энергетика пока не получила значительного развития и представлена несколькими пилотными проектами.


4. Каково состояние возобновляемой энергетики в России?

Этот вид энергетики представлен в России  главным образом крупными гидроэлектростанциями, обеспечивающими около 19% производства электроэнергии в стране. Другие виды ВИЭ в России пока заметны слабо, хотя в некоторых регионах, например на Камчатке и Курильских островах, они имеют существенное значение в местных энергосистемах. Суммарная мощность малых гидроэлектростанций порядка  250 МВт, геотермальных электростанций - около 80 МВт. Ветроэнергетика позиционируется несколькими пилотными проектами общей мощностью менее 13 МВт. Приливная энергетика ограничена возможностями  экспериментальной Кислогубской ПЭС. Солнечная энергетика существует только в виде небольших установок автономного энергоснабжения, не подключенных к энергосистеме и применяемых  частными лицами и небольшими организациями.


5. Зачем  России  возобновляемая энергетика?  Наша страна богата запасами ископаемого топлива.

Запасов углеводородов и каменного угля в стране  действительно достаточно и для собственных нужд, и для экспорта.  Но  необходимо максимально  минимизировать сжигание ископаемого топлива. Этого, прежде всего, требует экология:  тепловые электростанции выбрасывают в атмосферу огромное количество двуокиси углерода, возникает  парниковый эффект.  На международном уровне достигнуты договоренности о снижении выбросов парниковых газов. Особенно вредны угольные электростанции, при работе которых образуется значительное количество золы, сажи, окислов серы и азота, вызывающих кислотные дожди.

 

Во-вторых, легкодоступные запасы углеводородов уже  отработаны, новые месторождения приходится разрабатывать в труднодоступных районах:  в Заполярье, Восточной Сибири, на шельфе. Это  вызывает рост    себестоимости добычи.

 

Истощение запасов органического топлива может иметь негативные последствия как для стран-импортеров, так и стран-экспортеров.  Риски неисполнения долгосрочных экспортных контрактов на поставку органического топлива при падении добычи могут привести к ограничениям внутреннего потребления стран-экспортеров, в том числе России. Во многих субъектах РФ, где отсутствует добыча органического топлива, возникновение такой проблемы возможно гораздо раньше. . С этой точки зрения побудительный мотив в развитии ВИЭ может быть сформулирован следующим образом.

 

Обеспечение диверсификации топливно-энергетического баланса субъектов РФ за счет увеличения производства электрической и тепловой энергии на базе ВИЭ и в конечном счете повышение доли ВИЭ в федеральном балансе производства и потребления электрической, тепловой и первичной энергии страны. В России  есть все возможности создания оптимально диверсифицированного топливно-энергетического баланса, в котором равные доли будут приходиться на тепловую, газовую и угольную генерацию, АЭС и ГЭС + ВИЭ.

 

Включение источника электрической энергии (генератором) в конце линии электропередачи приводит к снижению нагрузочных потерь электроэнергии в линии пропорционально объему выработанной генератором электрической энергии.

 

Энергетическая эффективность ВИЭ - глобальное преимущество возобновляемой энергетики перед топливной.  Это преимущество определяется через коэффициент энергетической эффективности  (отношение энергии, выработанной электрической установкой в течение срока службы, к энергии, затраченной на создание и функционирование этой установки, то есть с учетом энергии, расходуемой  на  оборудование,  материалы, транспортные и строительно-монтажные работы, а также энергии топлива, включая энергию, потраченную на его транспортировку).

 

Для электростанции, использующей органическое топливо, такой коэффициент будет всегда меньше коэффициента полезного действия. Для электростанции, применяемой  возобновляемые источники, неисчерпаемость ресурса позволяет не учитывать расход энергии на функционирование установки. Это означает, что коэффициент энергетической эффективности установок возобновляемой энергетики может быть больше единицы. Расчеты показывают, что установка на базе ВИЭ за срок службы производит в пять-десять раз больше энергии, чем ее затрачено на производство оборудования, строительно-монтажные и транспортные работы.

 

Таким образом, постепенный переход на возобновляемую энергетику одновременно означает переход на новую, высшую ступень энергетической эффективности.


6. Почему в России недостаточно развита  энергетика на возобновляемых источниках?

В Российской Федерации   активно развивается гидроэнергетика: в стадии строительства находится более десятка гидроэлектростанций и гидроаккумулирующих станций общей мощностью более 7000 МВт.  ВИЭ-энергетика представлена пилотными проектами, реализуемыми преимущественно компанией «РусГидро». К сожалению,   ВИЭ-электростанции в большинстве случаев проигрывают традиционным электростанциям по экономическим показателям, вследствие чего имеют значительный срок окупаемости и низкую привлекательность для частных инвестиций. Существуют  сложности с подключением к сетям и сбытом электроэнергии, особенно это касается  небольших установок. Мировой опыт показывает,  для успешного развития возобновляемой энергетики необходимо стимулирование развития со стороны государства.


7. Почему возобновляемая энергетика экономически менее привлекательна, чем традиционная?

В большинстве случаев (исключение - гидроэнергетика и геотермальная энергетика) энергия возобновляемых источников носит рассеянный характер и по количеству энергии, выработанной на 1 кВт установленной мощности, генерация ВИЭ уступает традиционной энергетике по причине зависимости-     от внешних факторов ( погодных условий) и невозможности изменения мощности электростанции по команде оператора энергосистемы. В значительной степени у гидроэнергетики и геотермальной энергетики такие недостатки отсутствуют.  Технологии ВИЭ находятся на начальном этапе и еще не достигли своей зрелости, которая позволила бы воспользоваться эффектом масштаба и, следовательно, снизить  капитальные затраты.

 

В рамках Программы развития Организации Объединенных Наций (ПРООН) проводились расчеты субсидирования традиционной энергетики в масштабах глобальной экономики. Суммы ежегодных субсидий составили порядка $250 млрд.

 

Общая сумма субсидий в 15 государствах - членах ЕС, в 2001 году составила ┬29 млрд, из которых на ВИЭ пришлось только 19%, или ┬5,5 млрд.

Таким образом, субсидирование энергетики на ВИЭ - это, по существу, выравнивание условий для всех технологий (видов) генерации.

 

8. Как осуществляется  в России государственная поддержка развития возобновляемой энергетики?

На государственном уровне в РФ принят ряд документов, декларирующих необходимость развития энергетики на ВИЭ и подразумевающих меры по  поддержке ее развития. Такие положения содержатся:

  • в Федеральном законе «Об электроэнергетике»;
  • в указе президента «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности экономики» от 4 июня 2008 года №889;
  • в постановлении правительства №426 от 3 июня 2008 года «О квалификации генерирующего объекта, функционирующего на основе использования возобновляемых источников энергии»;
  • в Энергетической стратегии России на период до 2030 года, а также ряде других документов.

В то же время  отсутствуют подзаконные акты, и задекларированная в данных документах система мер по государственной поддержке энергетики на ВИЭ в настоящее время не работает.

 

9. Какие меры государственной поддержки необходимы для развития возобновляемой энергетики в России?

Федеральный закон «Об электроэнергетике» и другие документы включают в себя следующие меры  по государственной поддержке возобновляемой энергетики (кроме ГЭС мощностью более 25 МВт): ∙надбавку к рыночной цене для электроэнергии, произведенной на ВИЭ-электростанциях, или введение особого механизма оплаты мощности по долгосрочным контрактам;

  • компенсацию стоимости присоединения ВИЭ-электростанций мощностью менее 25МВт к энергосистеме.

Механизм реализации данных мер должен быть прописан в подзаконных актах. Кроме того, необходимо внести ряд изменений в правила функционирования оптового и розничного рынков электрической энергии и мощности, а также разработать схемы размещения генерирующих объектов электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии.


10. Приведет ли развитие возобновляемой энергетики к росту цен на электроэнергию?

Меры по поддержке возобновляемой энергетики подразумевают установление более высокой цены для электроэнергии, производимой на ВИЭ-электростанциях, что будет оказывать определенное влияние на  стоимость электроэнергии. Однако в ближайшие десять лет доля ВИЭ-электроэнергии (кроме вырабатываемой крупными ГЭС, для которых надбавка не предусмотрена), скорее всего, не превысит 4% от общего производства электроэнергии в стране.  Существенного увеличения цен на электроэнергию вследствие развития ВИЭ-энергетики не ожидается.

 

Технологии возобновляемой энергетики быстро совершенствуются и ее экономическая эффективность растет.  После того как ВИЭ-электростанция окупит свое сооружение, стоимость ее электроэнергии становится ниже, чем у традиционных электростанций из-за отсутствия затрат на топливо - эффект, хорошо известный по примеру работы гидроэлектростанций и геотермальных станций.


11. Каким образом гидроэлектростанция вырабатывает электроэнергию?

Принцип действия гидроэлектростанции основан на использовании энергии падающей воды, давящей на лопасти гидравлической турбины и приводящей ее во вращение. Мощность ГЭС  и количество вырабатываемой электроэнергии зависят от количества воды, проходящей через гидроагрегаты, а также от напора (силы давления, оказываемого столбом воды на гидроагрегат; определяется разницей отметок между верхним и нижним бьефом гидроэлектростанции). Высоконапорные гидроэлектростанции тратят меньше воды на каждый выработанный киловатт-час электроэнергии.  А при равной мощности гидроэлектростанция, имеющая более высокий напор, может обойтись меньшим количеством гидроагрегатов и (или) меньшими размерами гидроагрегатов.


12. Чем отличаются друг от друга гидроагрегат, гидротурбина и гидрогенератор?

Гидравлическая турбина (гидротурбина) непосредственно взаимодействует с водным потоком. Ее задача - превратить энергию падающей воды в энергию вращения гидрогенератора. Гидротурбина состоит из нескольких частей, наиболее массивной из которых является рабочее колесо. Мощность гидротурбины  немного больше мощности гидрогенератора.

 

Гидрогенератор приводится во вращение гидротурбиной и непосредственно вырабатывает электроэнергию. Состоит из вращающейся (ротор) и не вращающейся (статор) частей.

 

Гидроагрегат - это совокупность гидротурбины и гидрогенератора. Его мощность  соответствует мощности гидрогенератора.

 

Также существует понятие гидросилового оборудования, под которым подразумеваются  гидротурбины и гидрогенераторы ГЭС.


13. Каков срок службы гидроэлектростанции? Существует ли проблема утилизации отслуживших  ГЭС?

Срок службы основных гидротехнических сооружений ГЭС  составляет 100 лет согласно бухгалтерскому учету.   На практике при  проведении необходимых ремонтных работ такие сооружения,  в первую очередь плотины, считаются практически вечными.  В Испании до сих пор эксплуатируются каменные плотины, построенные еще древними римлянами. В России есть   несколько плотин, эксплуатируемых более 100 лет, например,  плотина Порожской ГЭС. Соответственно, проблемы утилизации ГЭС из-за истечения срока  эксплуатации не существует.


14. Каков срок службы турбин и генераторов гидроэлектростанций?

Гидротурбины и гидрогенераторы имеют срок службы от 30 до 50 лет, после чего они подлежат замене.  Однако в ряде случаев возможно продление этого срока   путем замены  или реконструкции отдельных узлов, - например, заменяется  рабочее колесо гидротурбины или его лопасти, полюса и обмотки гидрогенератора. Гидросиловое оборудование может надежно работать в течение многих лет.   Часть гидроагрегатов первенца плана ГОЭЛРО Волховской ГЭС работает  до сих пор, то есть   более  80 лет. Известны случаи  более  100-летней работы гидроагрегатов без их замены ( Порожская ГЭС в Челябинской области и ГЭС «Хямекоски» в Карелии).

 

Свой срок службы (обычно  от 30 лет) имеет и другое оборудование ГЭС - затворы, трансформаторы, выключатели и т. п. После истечения этого срока оно заменяется на новое с  улучшенными характеристиками.


15. Производят  ли отечественные предприятия  конкурентоспособное оборудование для гидроэлектростанций?

Отечественные предприятия выпускают все необходимое оборудование для строительства и эксплуатации электростанций, в том числе и самых мощных. Крупнейшими производителями гидротурбин и гидрогенераторов в России являются предприятия, входящие в концерн «Силовые машины».  Гидротурбины  производятся на сызранском заводе «Тяжмаш», а гидрогенераторы - на новосибирском «Элсибе». В настоящее время почти все гидросиловое оборудование для  российских ГЭС выпускается  отечественными производителями.  Перечисленные предприятия экспортируют свою продукцию на мировой рынок.


16. Каковы преимущества гидроэлектростанций?

Гидроэлектростанции используют возобновляемый источник энергии, они  не требуют топлива и не производят отходов. Эксплуатационные затраты ГЭС относительно невелики, поэтому себестоимость электроэнергии ГЭС (после того как станция окупит затраты на свое сооружение) намного ниже, чем у тепловых и атомных электростанций.

 

Водохранилища многих гидростанций  эксплуатируются не только в интересах энергетики. Во многих  случаях их использование для нужд водоснабжения, водного транспорта, защиты от наводнений, орошения засушливых земель, рыбного хозяйства, рекреации является более важным, нежели  для энергетики.

 

Гидроагрегаты ГЭС могут быть пущены либо остановлены в течение короткого времени, а мощность работающего гидроагрегата  легко меняется.  ГЭС очень важны для энергосистемы,  потому что позволяют ей оперативно реагировать на изменения в потреблении электроэнергии, а также быстро и безболезненно устранять последствия аварий. В результате повышается надежность функционирования энергосистемы и качество энергоснабжения.


17. Почему гидроэлектростанции имеют невысокий коэффициент использования установленной мощности?

Коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) показывает, как реальная выработка электроэнергии соотносится с потенциальными возможностями оборудования электростанции. Если станция работает непрерывно и круглосуточно в течение года, ее КИУМ будет равен 100%. Этот показатель у  ГЭС обычно ниже, чем на  тепловых и атомных станциях, по двум причинам.

 

Во-первых, сток реки неравномерен, и постоянно на полную мощность ГЭС работает лишь в половодье и в паводки. Во-вторых, часто количество гидроагрегатов и, соответственно, мощность ГЭС увеличивают,  чтобы при необходимости ( при резком увеличении энергопотребления) гидроэлектростанция могла быстро включить незадействованные агрегаты в работу. Фактически часть гидроагрегатов является как бы резервной и включается в работу по необходимости.

 

18. Каким образом гидроэлектростанции создают напор?

Напор на гидроагрегатах создается либо с помощью плотины, либо путем отведения стока реки (деривации), также применяется комбинирование этих способов (плотинно-деривационные ГЭС).

 

При плотинной схеме река перегораживается довольно высокой плотиной и создается водохранилище. Сила напора в этом случае напрямую зависит  от высоты плотины.

 

При деривационной схеме плотина имеет небольшую высоту и создает лишь небольшой подпор, необходимый для нормального функционирования водозаборного сооружения. Сток реки с помощью каналов или  тоннелей отводится к участку, расположенному ниже места водозабора, где и находится  здание ГЭС, чаще всего это та же река в нескольких километрах ниже по течению.

 

Можно сказать, что при плотинной схеме ГЭС использует падение воды  выше плотины, а при деривационной - ее падение между водозабором и зданием ГЭС.

 

19. Из каких основных сооружений состоит ГЭС?

Состав сооружений ГЭС зависит от ее типа и особенностей конструкции. Плотинные ГЭС включают в себя одну или несколько плотин, здание ГЭС ( может быть совмещено с плотиной или размещаться отдельно) и открытое (реже закрытое) распределительное устройство. При необходимости сооружается судоходный шлюз.

 

Деривационные ГЭС обычно состоят из головного узла (плотина и водозаборные сооружения), деривации (каналы, тоннели) и станционного узла (здание ГЭС, напорный бассейн, отводящий канал, распределительное устройство).

 

Плотинно-деривационные гидростанции имеют и высокую плотину, и деривацию.

 

В отличие от тепловых и атомных электростанций, состоящих из типовых блоков, каждая ГЭС строится по индивидуальному проекту и имеет уникальные конструктивные особенности.


20. Существуют ли гидроэлектростанции без водохранилищ?

ГЭС, построенные по классической деривационной схеме, не имеют водохранилищ, либо совсем небольшие. Примером могут служить  ГЭС-1 и ГЭС-2 Кубанского каскада в Карачаево-Черкесии, Чирюртская ГЭС-2 в Дагестане, Эзминская ГЭС в Северной Осетии, крупные ГЭС на Ниагарском водопаде в США и Канаде, многие малые ГЭС. Однако отсутствие водохранилища делает гидроэлектростанцию полностью зависимой от изменений стока реки и лишает ряда преимуществ, связанных с возможностью регулирования стока и изменения выработки по запросу энергосистемы. В паводок таким электростанциям приходится сбрасывать большую часть поступающей воды вхолостую, а в маловодные периоды резко снижать мощность. Поэтому даже на деривационных ГЭС стараются обеспечить определенные возможности по аккумуляции части стока, сооружая по трассе деривации небольшие водохранилища, так называемые бассейны суточного регулирования.

 

21. Говорят,  в водохранилищах резко падает качество воды, они превращаются в «гниющие болота»...

Качество воды в водохранилище напрямую зависит от качества поступающей в него речной воды, а также количества и качества сточных вод, сбрасываемых в водохранилище преимущественно промышленностью и коммунальным хозяйством. Зачастую,  как в случае водохранилищ Волжско-Камского бассейна, объем сбрасываемых недостаточно очищенных сточных вод огромен, и это  негативно  сказывается  на качестве воды, вызывая,   ее цветение. Но  даже в таких  условиях водохранилища способствуют улучшению качества воды, работая как огромные отстойники. По мнению специалистов, при отсутствии водохранилищ вода Волги была бы непригодна для водоснабжения.  Стоит отметить, что и без ГЭС создается большое количество водохранилищ для  обеспечения водоснабжения, в том числе питьевого, с высокими требованиями к качеству воды. Некоторое ухудшение качества воды в водохранилищах возможно на этапе их заполнения, но в течение нескольких лет ситуация стабилизируется, и качество воды улучшается.


22. Почему ГЭС более экологичны в сравнении  с другими традиционными электростанциями?

Работа ГЭС не сопровождается загрязнением атмосферы и вод. За 2009 год ГЭС России выработали 179 млрд кВтч. Если заменить ГЭС тепловыми станциями на угле ( это единственный вариант, т.к.  запасы газа ограниченны,  АЭС же могут работать только в базовой части графика нагрузок), то для выработки данного объема электроэнергии понадобилось бы около 63 млн тонн угля, в атмосферу было бы выброшено около 180 млн тонн СО2, образовалось бы более 4 млн тонн золы, которую необходимо  где-то складировать. Кроме того, уголь нужно  еще добыть и привезти,  затратив немалое количество электроэнергии и получив экологические издержки в виде увеличения площади карьеров, отвалов, выбросов метана из шахт. Добыча угля была бы оплачена и человеческими жизнями. Не секрет, что данное производство не вполне безопасно.

 

Маневренные возможности ГЭС значительно оптимизируют работу энергосистемы, позволяя тепловым электростанциям работать в оптимальном режиме с минимальными затратами топлива и выбросами на каждый произведенный киловатт-час электроэнергии.


23. При создании водохранилищ затапливается много земель. Насколько это допустимо?

Ценность земель  существенно различается. Наиболее ценны высокоплодородные земли сельскохозяйственного назначения, земли особо охраняемых природных территорий. В то же время есть  огромные массивы малоценных земель, слабо либо вообще не используемых в хозяйственной деятельности.  Это тундра и лесотундра, северная тайга (особенно в Восточной Сибири), многие горные области. Суровость климата, сложность рельефа и другие природные ограничения не позволяют заселять и активно осваивать эти земли. Это  бесперспективно  (исключения в виде разработки полезных ископаемых, зачастую вахтовым методом).

 

Строящиеся и перспективные крупные ГЭС в России размещаются, как правило, именно на таких «бесперспективных» землях.


24. Почему в СССР приняли  решение о строительстве ГЭС на равнинных реках в густонаселенных районах? Было затоплено большое количество ценных земель, переселены десятки тысяч человек.

Основная масса ГЭС на равнинных реках возводилась  в 1930-1960-х годах, когда строительство гидростанций  было единственным  способом значительного увеличения выработки электроэнергии, жизненно необходимой для развития страны. Газ в те годы почти не добывали, АЭС не строили, резко увеличить добычу угля и нефти для нужд энергетики  не представлялось возможным. Конечно, в современных условиях строительство таких ГЭС не выглядит оправданным, но тогда  альтернатив такому решению не было.

 

Кроме того, все гидроузлы на равнинных реках изначально задумывались как комплексные, решающие, помимо энергетических,  задачи развития водного транспорта, орошения засушливых земель, обеспечения устойчивого водоснабжения. Превалируют  эти неэнергетические функции равнинных водохранилищ и в настоящее время.


25. Иногда высказываются предложения о спуске крупных равнинных водохранилищ, что позволит вернуть в оборот значительное количество земель. Насколько это оправданно?

Спуск водохранилищ технически реализуем, но совершенно не оправдан ни по экономическим, ни по экологическим соображениям. Ликвидация водохранилищ Волжско-Камского каскада разрушит систему водного транспорта, приведет к значительным и трудноразрешимым проблемам с водоснабжением населения и промышленных объектов на огромной территории, выводу из оборота больших массивов орошаемых земель, значительному дефициту электроэнергии и резкому снижению надежности единой энергосистемы страны.

 

Будут уничтожены сложившиеся биоценозы водохранилищ и прибрежных зон, из-за отсутствия эффекта разбавления стоков значительно ухудшится качество воды в реке. Осушенные территории, покрытые песчано-илистыми донными отложениями и не имеющие какой-либо инфраструктуры, потребуют колоссальных затрат на освоение. И это при наличии в России огромного количества заброшенных сельскохозяйственных земель.


26. Считается,   что водохранилища  негативно влияют на рыбные ресурсы.

При создании водохранилища происходит перестройка водной экосистемы: биоценоз реки сменяется биоценозом водохранилища. В новых условиях большинство  видов рыб снижает свою численность, другие, наоборот, резко ее наращивают. В целом благодаря увеличению кормовой базы рыбы в водохранилище становится значительно больше, чем в реке, особенно большой рост ее численности происходит в первые годы после заполнения водохранилища. В то же время часто  ценные породы рыб (сиговые, осетровые, лососевые) сменяются менее ценными (карповые, окуневые, щука).

 

Существует ряд мер, позволяющих значительно увеличить рыбные ресурсы водохранилищ как количественно, так и качественно.  Это обустройство нерестилищ, учет интересов рыбного хозяйства при работе гидроузлов, заселение  ценных пород рыб, приспособленных к условиям водохранилища.  Так, в Братском водохранилище на Ангаре создана промысловая популяция столь  ценной рыбы, как байкальский омуль.


27. Но ведь плотины перекрывают путь на нерест проходным рыбам?

Да, такая проблема существует, но есть  способы  ее решения.

 

В некоторых случаях (относительно невысокие плотины и лососевые рыбы) проблема решается строительством рыбохода - к примеру,  такой рыбоход успешно функционирует на Нижне-Туломской ГЭС в Мурманской области. В других ситуациях необходимо искусственное рыборазведение с выпуском молоди рыб в нижний бьеф гидроузла.  Такой рыбозавод давно и успешно работает вблизи Волжской ГЭС. На Северном Кавказе,  в Дагестане и Северной Осетии, в течение последних лет гидроэнергетиками финансируются работы по выпуску молоди ценных пород рыб как в водохранилища, так и в участки рек ниже гидроузлов.

 

Если  река имеет особо важное рыбопромысловое значение, размещение и конструкция ГЭС оптимизируется для  минимизации ущерба, либо вообще отказываются от ее строительства.

 

28. Создание водохранилища уничтожает существующие в зоне затопления биоценозы. Насколько  это допустимо?

Хозяйственная деятельность человека неизбежно связана с изменением (вплоть до полного уничтожения) сложившихся биоценозов.  Наиболее масштабно влияние сельского хозяйства, ежегодно уничтожающего на колоссальных площадях множество растений и животных ради обеспечения высокой продуктивности нескольких видов флоры и фауны.  Добыча и сжигание угля сопровождается полным уничтожением биоценозов с образованием массивов совершенно бесплодных и техногенно нарушенных земель.

 

При создании водохранилищ происходит замена и трансформация существовавших биоценозов рек, пойм, лесов на новый, по-своему уникальный биоценоз водохранилища. В зависимости от особенностей водохранилища такой биоценоз может приближаться либо к биоценозу реки, либо к биоценозу озера. Свои уникальные биоценозы формируются и в зоне влияния водохранилища.

 

29. Можно ли сравнивать ценность биоценозов водохранилища и его зоны влияния с ценностью биоценозов, затопленных при его создании?

Конечно. Ценность биоценозов водохранилищ может быть весьма велика. В качестве примера можно привести биоценоз Рыбинского водохранилища, для его охраны и изучения  был создан Дарвинский государственный природный биосферный заповедник общей площадью более 112 тыс. га, из которых около половины приходится на акваторию водохранилища. В заповеднике отмечена наибольшая в мире плотность гнездовий орлана-белохвоста и наибольшая в Европе плотность гнездовий скопы - оба вида занесены в Красную книгу России. С 2000 года заповедник включен в международную сеть биосферных резерватов.

 

Другой пример - Саяно-Шушенский биосферный заповедник, созданный в зоне влияния водохранилища Саяно-Шушенской ГЭС, где  отмечена самая высокая в мире плотность такого редкого и строго охраняемого животного, как снежный барс.


30. Средства массовой информации постоянно сообщают о том, что из-за сбросов с ГЭС подтапливаются деревни и дачные участки.  Работа ГЭС провоцирует  наводнения?

Наводнения вызываются не работой ГЭС, а сложившимися природными условиями - выпадением в короткий период времени большого количества осадков либо быстрым таянием скопившихся за зиму значительных  запасов снега. Одной из функций водохранилищ ГЭС как раз и является предотвращение наводнений либо максимальное снижение ущербов от них. Водохранилища ГЭС имеют значительную емкость, часть  которой может быть использована для аккумулирования паводкового стока. Другими словами, паводковые воды вместо того, чтобы разлиться в долине реки ниже ГЭС и вызвать наводнение, задерживаются в водохранилище.  Чем больше свободная емкость водохранилища, тем выше его возможности по борьбе с наводнениями. Лучше всего с этой задачей справляются водохранилища многолетнего регулирования, способные аккумулировать более половины годового стока реки.

 

31. По какой причине  происходят подтопления населенных пунктов ниже ГЭС?

В России немного водохранилищ многолетнего регулирования, чаще для  минимизации размеров зоны затопления ограничиваются сезонным регулированием. В этом случае полезная емкость водохранилища не столь велика и его противопаводковые возможности ограниченны, поэтому при  сильных наводнениях ГЭС вынуждены сбрасывать большую часть прибывающей  воды в нижний бьеф. Даже в этой ситуации  часть воды задерживается в водохранилище, срезая пик паводка и уменьшая его разрушительную силу.

 

Около каждой реки ( с ГЭС или без них) существует паводкоопасная зона, где строительство запрещено. К сожалению, на практике эти запреты не всегда соблюдаются - люди  забывают об опасности наводнений и начинают селиться поближе к реке. Но рано или поздно приходит наводнение, превышающее защитные возможности водохранилища, и паводкоопасная зона подтапливается.

 

32. Есть ли примеры, когда  водохранилище гидроэлектростанции защищает нижележащие территории от наводнений?

Да, подобных  примеров немало.   Из относительно недавних можно привести следующие.

 

19 июля 2007 года приток в водохранилище Зейской ГЭС достиг 15 200куб. м/сек. Фактически в долине Зеи сформировалось катастрофическое наводнение, которое бывает  один раз в 250 лет. Водохранилище ГЭС срезало паводок втрое, до 5000 куб. м/сек. И даже при этом из зоны подтопления пришлось переселить около 400 человек, построивших дома в паводкоопасной зоне.

 

В начале июня 2010 года приток в водохранилище Саяно-Шушенской ГЭС составлял до 10 000 куб. м/сек, притом что при расходах более 7000 куб. м/сек начинается подтопление населенных пунктов ниже по течению. Максимальные сбросы с Саяно-Шушенской ГЭС составили 5700 куб. м/сек - водохранилище гидроэлектростанции аккумулировало часть притока и позволило уменьшить расходы в реке почти вдвое, предотвратив наводнение.

 

33. Водохранилища ГЭС могут затопить археологические памятники?

Такие случаи происходили при создании ГЭС в 1930-1950-х годах, когда вопросам сохранения исторического наследия не уделялось достаточного внимания. В настоящее время перед заполнением водохранилища  производятся  археологическое обследование территории и раскопки на перспективных участках.  Подобная работа продолжается вплоть до заполнения водохранилища. Количество обнаруженных предметов исчисляется десятками тысяч. В 2010 году на  раскопках в зоне Богучанского водохранилища было занято 32 археологических отряда численностью до тысячи человек.

 

Масштабные археологические раскопки, в ходе которых был сделан ряд уникальных открытий, проводились и при  подготовке к затоплению  небольшого водохранилища Головной ГЭС Зарамагского каскада на реке Ардон в Северной Осетии.

 

Если бы не строительство ГЭС и их водохранилищ, археологические работы такого масштаба на данных территориях  вряд ли были бы проведены, и  обнаруженные объекты культурного наследия так и не были бы найдены.


34. Что предпринимается,  если в зоне затопления  оказываются архитектурные памятники?

При проектировании ГЭС в обязательном порядке осуществляется комплекс   мероприятий по выявлению и защите памятников истории и культуры,  находящихся в зоне влияния водохранилища,    При создании водохранилища Чебоксарской ГЭС специальными инженерными сооружениями (дамбами, дренажами, насосными станциями) были защищены от затопления и подтопления многие архитектурные памятники: Макарьево-Желтоводский монастырь, историческая часть Козьмодемьянска, Шереметьевский замок и другие. Находящиеся в зоне затопления памятники деревянного зодчества разбирают и переносят на новое место. Так происходит, например, при подготовке зоны затопления Богучанской ГЭС.

 

35. Могут ли ГЭС быть объектами туризма?

Да, сооружения гидроэлектростанций могут выступать  самостоятельными объектами туризма. Высотные плотины, обладая своеобразной промышленной эстетикой, демонстрируют возможности научно-технического прогресса, которые всегда интересны. Есть  примеры успешного развития туризма, связанного с  гидростанциями.  Более 1 млн путешественников посещает ежегодно ГЭС «Дамба Гувера» в США.   Заметным туристическим  объектом, причем еще на этапе строительства, стала крупнейшая ГЭС «Три ущелья» в Китае. Популярностью у туристов пользуется и ГЭС «Итайпу» в Бразилии.

 

Многие гидроэлектростанции, построенные более полувека  назад, стали  образцами промышленной архитектуры своего времени.  Первенец плана ГОЭЛРО, Волховская ГЭС, имеет статус памятника истории федерального значения, статус регионального памятника истории у Камской ГЭС, - памятниками архитектуры признаны Угличская и Рыбинская ГЭС.


36. Какова  степень значения гидроэнергетики в мире?

Гидроэлектростанции обеспечивают порядка 20% российской и мировой выработки электроэнергии. Во многих  странах доля гидроэнергетики существенно выше. Например, в наиболее близкой к России по природным условиям Канаде  ГЭС производят 58% электроэнергии, в Бразилии - 86%, в Норвегии, известной жесткостью экологического законодательства, - 99%. В таблице   представлены десять стран, лидирующих в вопросе  использования гидроэнергии, по состоянию на 2009 год.

 

Страна

Мощность ГЭС, ГВт

Выработка ГЭС, млрд кВтч

Китай

196,79

585,2

Канада

88,974

369,5

Бразилия

69,080

363,8

США

79,511

250,6

Россия

44,426

176,0

Норвегия

27,528

140,5

Индия

33,600

115,6

Венесуэла

13,26

86,8

Япония

27,229

69,2

Швеция

16,209

65,5


37. Каковы потенциальные возможности развития гидроэнергетики в России?

Технически возможный  гидроэнергетический потенциал рек России составляет 1670 млрд кВтч, что в полтора раза превышает объем  энергопотребления страны.  Степень его использования действующими ГЭС - 10,5%. Экономически эффективный гидроэнергетический потенциал равен  852 млрд кВтч (используется на 20,6%). По этому показателю  Россия занимает второе место в мире после Китая.

 

Размещен гидроэнергетический потенциал  по территории России неравномерно, большая его часть сосредоточена в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. В Европейской части страны значительные неиспользованные гидроэнергетические ресурсы  находятся на Северном Кавказе, а также на Европейском Севере и Северо-Западе.


38. Бытует мнение, что   в мире крупная гидроэнергетика практически не развивается по экологическим причинам.

Нет. Мировая гидроэнергетика  переживает второе рождение из-за   активного строительства гидроэлектростанций в таких странах, как  Китай, Бразилия, Индия, Пакистан, Иран и другие.  Только в Китае планируется за десять лет практически удвоить мощность ГЭС, и это в условиях, когда  Китай  значительно опережает другие страны по установленной мощности гидроэлектростанций. Вот далеко не полный список строящихся очень крупных ГЭС:

 

Baihetan, Китай - 13 050 МВт;

Belo Monte, Бразилия - 11 233 МВт;

Wudongde, Китай - 7500 МВт;

Diamer-Bhasha, Пакистан - 4500 МВт;

Dibang, Индия - 3000 МВт;

Upper Gotvand, Иран - 2500 МВт;

Lower Subansiri, Индия - 2000 МВт;

Gilgel Gibe III, Эфиопия - 1870 МВт;

Ilisu, Турция - 1200 МВт.


39.  Развитые страны  отказались от строительства новых крупных гидроэлектростанций?

Действительно, такая тенденция присутствует.  Основная причина -  исчерпанность в развитых странах гидроэнергетического потенциала и недостаток створов, в которых возможно строительство новых ГЭС.  В Западной Европе экономический гидроэнергетический потенциал использован на 70%:  в частности, на Рейне построен каскад из 21 ГЭС. В Японии использовано порядка 90% гидропотенциала. Тем не менее строительство крупных ГЭС в развитых странах продолжается.

 

В 1998 году в Швейцарии была пущена ГЭС Bieudron мощностью 1269 МВт.

 

В 2009 году в маленькой островной Исландии было завершено строительство ГЭС Karahnjukur мощностью 690 МВт.

 

В Канаде ведется строительство каскада из четырех ГЭС на реке Romaine общей мощностью 1570 МВт, а также осуществляется проект переброски стока реки Руперт.

 

40. Крупные водохранилища провоцируют землетрясения?

Среди ученых нет единого мнения по данному вопросу. Достоверно установлено, что создание некоторых водохранилищ в сейсмоопасных районах приводило к увеличению числа мелких землетрясений в районе их расположения. Одни специалисты  трактуют это как  «наведенная» сейсмичность, другие - как «разгрузка» земной коры от напряжений, снижающая риски катастрофических землетрясений. Зафиксировано несколько случаев достаточно сильных землетрясений, которые потенциально могут быть связаны с наполнением водохранилищ.

 

Вообще,   данный эффект  наблюдается весьма редко - в 1-2% случаев создания водохранилищ. К настоящему времени ни для одного из водохранилищ на территории России нет точных  сведений о проявлениях наведенной сейсмичности, в том числе и для крупных водохранилищ в горных районах, таких как Саяно-Шушенское.


41. Влияют ли водохранилища на климат?

Водохранилища, накапливая значительные количества воды, являются своеобразными аккумуляторами тепла и оказывают определенное влияние на микроклимат. Однако это влияние сильно зависит от размеров и расположения водохранилища.  Оно не столь значительно и имеет локальный характер, ограничиваясь пространством в несколько десятков километров вокруг водохранилища. Причем наибольшее влияние регистрируется в прибрежной зоне, при удалении же от водохранилища более чем на 5-10 км отклонения  мало заметны.

 

Изменения микроклимата в нижнем бьефе гидроузлов также присутствуют, но они еще более локальны и ограничены несколькими километрами. Влияние Саяно-Шушенской ГЭС в нижнем бьефе перестает ощущаться на расстоянии порядка 800 м от уреза воды, Вилюйской ГЭС - на расстоянии около 2 км.

 

В водохранилищах  горных районов влияние на местный микроклимат практически не прослеживается.


42. В чем  проявляется влияние водохранилищ на микроклимат?

Водохранилища сглаживают перепады температуры как в течение суток, так и  года. В целом они  оказывают «отепляющий» эффект, а также снижают степень континентальности климата, делая его более комфортным. Несколько увеличиваются среднегодовая температура (максимально на три-четыре градуса) и продолжительность безморозного периода (обычно не более чем на десять дней), на три-четыре градуса уменьшается амплитуда суточных колебаний температур. «Отепляющий» эффект водохранилищ наиболее выражен осенью и зимой, весной и летом проявляется обратный охлаждающий эффект.

 

В районе водохранилищ несколько повышается влажность воздуха: вблизи северных водохранилищ - на 4-6%, вблизи южных - на 6-12%. Влияние водохранилищ на количество осадков сильно зависит от местных условий, но в целом незначительно.

 

На побережье водохранилищ увеличивается скорость и повторяемость ветров, формируются бризы.


43. По какой причине зимой ниже водохранилищ  образуется незамерзающая полынья?

В крупных водохранилищах глубинные слои имеют относительно стабильную температуру порядка +40C. После сброса такой воды через турбины ГЭС в зимний период образуется незамерзающая полынья значительных размеров (несколько десятков километров). Само по себе образование  полыньи не представляет собой  уникальное явление  для водохранилищ.  Значительных размеров полынья (уменьшившаяся после пуска Иркутской ГЭС) есть  на Ангаре, в месте ее выхода  из Байкала. Кроме того, из-за сброса теплых сточных вод  не замерзают реки ниже крупных городов.. Самая крупная и известная в России полынья ежегодно формируется ниже Красноярской ГЭС - ее длина может достигать  500 км.  Однако формирование столь протяженной полыньи связано не столько с работой ГЭС, сколько со сбросами теплых сточных вод в Красноярске. При строительстве каскадов ГЭС, когда одно водохранилище следует за другим, размеры полыньи снижаются в несколько раз.


44. Каковы последствия формирования незамерзающей полыньи?

Влияние полыньи распространяется не более чем на 2 км от уреза воды и проявляется в незначительном  увеличении температуры и влажности воздуха. Наблюдается существенное увеличение частоты возникновения туманов в нижнем бьефе в осенне-зимний период на многих гидроузлах. . Туманы в зимний период снижают комфортность среды для  человека, способствуют образованию изморози и гололеда. В то же время для других гидроузлов ( Красноярской и Саяно-Шушенской ГЭС) данные метеостанций показывают отсутствие существенного увеличения количества туманов после строительства ГЭС, а в некоторых населенных пунктах, расположенных вблизи нижнего бьефа ГЭС ( пос. Черемушки и г. Дивногорск, находящиеся ниже Саяно-Шушенской ГЭС), количество дней с туманами сократилось. Строительство ниже основной ГЭС небольших контррегулирующих гидроузлов позволяет в значительной степени решить проблемы, связанные с негативным влиянием полыньи.

 

45. Каковы потери земель в России в результате создания водохранилищ?

Всего водохранилищами (не только энергетического назначения) в России затоплено 4,5 млн га земель, или 0,26% ее площади.

 

Потери земель сельскохозяйственного назначения составляют 1,5 млн га, включая 0,5 млн га пахотных земель, что составляет порядка 0,3% общей площади пашни в стране. Одновременно водохранилища позволили оросить и  ввести в сельскохозяйственный оборот в три с половиной раза больше сельскохозяйственных земель, чем было ими затоплено. Для сравнения: в настоящее время в России заброшено и постепенно зарастает лесом и кустарником около 40 млн га пашни.


46. В водохранилищах снижается водообмен. Ведет ли это  к неизбежному снижению качества воды?

По сравнению с рекой водообмен в водохранилище значительно ниже, его конкретные показатели сильно зависят от размера водохранилища и водности реки. Однако само по себе снижение водообмена не характеризует   качество воды, поскольку изменение данного показателя вызывает процессы, как улучшающие качество воды, так и снижающие его. К первым относится отстаивание воды, сопровождающееся оседанием на дно водохранилища частиц загрязнений, вследствие чего значительно уменьшается, в частности, мутность воды, а также влияние эффекта разбавления загрязняющих веществ. С другой стороны, вследствие меньшей насыщенности кислородом вод в водохранилище по сравнению с рекой окисление органических веществ в нем может идти медленнее.

 

Простой пример условности водообмена как показателя качества воды: в самом чистом озере в России Байкале водообмен происходит один раз в 383 года.

 

47. Приводит ли  аккумулирование стока реки в период половодья в водохранилищах ГЭС  к осушению поймы реки ниже по течению?  

Действительно, в результате аккумулирования части стока в водохранилищах ниже по течению снижается интенсивность половодий и количество затопляемых земель. У этого процесса есть и плюсы, и минусы.  С одной стороны, прекращение затоплений позволяет шире вовлекать пойменные земли в оборот, в частности в пашню, и предотвращает катастрофические наводнения.  С другой -  в пойменных биоценозах происходят значительные изменения. Наиболее серьезно такая проблема стоит для пойменных земель, расположенных в засушливых зонах: прекращение разливов приводит к смене богатого пойменного биоценоза на биоценоз сухой степи или полупустыни.  Такие процессы наблюдаются на Нижней Волге. Для пойм рек, находящихся  в лесной зоне и севернее, в зонах природного избыточного увлажнения, где расположено большинство строящихся и проектируемых ГЭС с крупными водохранилищами, эта проблема не столь актуальна.

 

48.  Известно, реки несут с собой большое количество осадков, которые выпадают в водохранилище. Какой смысл строить ГЭС, если их водохранилища все равно будут заилены?

 Водохранилища, как и природные озера, постепенно заполняются наносами. Однако на крупных водохранилищах этот процесс в большинстве случаев идет  медленно.    На заполнение только мертвого (не участвующего в регулировании стока) объема Куйбышевского водохранилища на Волге потребуется около 2 млн лет.

 

Проблемы заиления актуальны для горных водохранилищ, особенно небольших,  поскольку горные реки несут  огромное  количество наносов. Для борьбы с таким  явлением проводят  промывки водохранилищ, при которых временно уменьшают  их полезный объем, а воду с осадками  сбрасывают  в нижний бьеф. Применяется и механическое удаление наносов, например земснарядами. Но даже с полностью заиленным  водохранилищем ГЭС сможет функционировать.  Из плотинной она  превращается в  деривационную.


49. Как быть с тем фактом,  что задержка наносов в водохранилище приводит к размыву дна реки ниже плотины?

 В ряде случаев наблюдается постепенный (до 2-3 см в год) размыв дна реки с понижением его уровня. Причина данного процесса  связана со снижением количества наносов в речной воде и увеличением скорости течения реки за ГЭС. Проблема актуальна в основном для ГЭС на равнинных реках.  Дно горных рек сложено скальными породами и устойчиво к размыву. Понижение дна реки может создавать проблемы для судоходства (снижается уровень воды на порогах шлюзов, например на Нижегородской ГЭС, требуется укрепление мостов, переустройство водозаборов и набережных).

 

 Успешно реализованы такие  методы  борьбы с данным явлением, как укрепление дна реки ниже ГЭС (например, наброской крупного камня), отсыпка в воду ниже ГЭС гравийно-песчаной массы, пропуск наносов из водохранилища в нижний бьеф. Кроме того, проблема полностью решается при строительстве каскадов ГЭС.

 

50. Как известно, помимо зоны затопления водохранилища образуют значительную зону подтопления.

Зона подтопления образуется преимущественно на равнинных водохранилищах  из-за подъема уровня грунтовых вод вблизи водохранилища. По сравнению с зоной затопления зона подтопления относительно невелика и ограничивается прибрежными районами, где водохранилище имеет пологие берега.

 

В зоне подтопления суходольные биоценозы постепенно сменяются на биоценозы, основой которых служит влаголюбивая растительность.

 

Подъем уровня грунтовых вод может негативно влиять на сельскохозяйственное использование земель. Такое влияние может быть предотвращено строительством защитных сооружений (дамб, дренажей, насосных станций).  Проект Чебоксарской ГЭС предусматривает защиту от затопления и подтопления более 29 тыс. га земель. Население, попадающее в зону подтопления, при создании  водохранилища переселяется.


51. Насколько серьезна проблема ежегодного выбывания больших массивов из оборота в результате подмыва берегов водохранилищ?

Помимо зон затопления и подтопления, каждое водохранилище имеет зону берегопереработки. Ее формирование связано с размывом берегов из-за  воздействия  волн на водохранилище.

 

Зона берегопереработки определяется при проектировании гидроузла. При подготовке водохранилища к затоплению  территория выводится из оборота, проживающее в ней население переселяется.

 

Размеры зоны берегопереработки невелики, они зависят от размеров водохранилища, формы и геологических пород берегов и особенностей ветрового режима - обычно ее протяженность не превышает нескольких десятков (реже до 200-300) метров от побережья. Наиболее активно берегопереработка идет в первые годы после заполнения водохранилища, в дальнейшем очертания береговой линии постепенно стабилизируются. При необходимости  применяют укрепление берегов водохранилища.

 

52. В водохранилищах затапливается большое количество леса, при его гниении  резко ухудшается  качество воды.

При создании водохранилищ проводится лесосводка и лесоочистка (полная либо частичная)  территории. Однако при строительстве ГЭС в труднодоступных районах проведение полной лесоочистки затруднено из-за  сложностей  заготовки и вывоза леса, особенно растущего на крутых склонах. В связи с этим  часть леса уходит под затопление.

Как показала практика, затопленная древесина разлагается очень медленно (известны  случаи нахождения на дне озер хорошо сохранившихся деревянных кораблей, затонувших 100 и более лет назад). Даже затопленный в значительных объемах лес не оказывает существенного влияния на качество воды в водохранилище, его вклад в поступление загрязняющих веществ не превышает 5%. Были   случаи эксплуатации водохранилищ, в ложе которых было оставлено значительное количество леса (Рыбинское, Братское, Саяно-Шушенское), без существенного ухудшения качества воды.

 

53. Плавающая по водохранилищу древесина выглядит не столь  эстетично.

При создании водохранилищ количество плавающей древесины стараются свести к минимуму,  путем лесоочистки зоны, которая периодически осушается при колебаниях уровня водохранилища. Тем не менее полностью защититься от  плавающей древесины невозможно. Значительные ее объемы ежегодно выносятся в водохранилище впадающими в него реками, особенно в половодье и паводки. Помимо захламления акватории и берегов водохранилища, плавающая древесина создает трудности для судоходства, рыбной ловли,  нормальной эксплуатации ГЭС. В связи с этим в ряде случаев (например, на Саяно-Шушенском водохранилище) осуществляется ее сбор и утилизация. Как правило, плавающая древесина имеет низкое качество, поэтому наиболее перспективна  ее переработка в биотопливо - древесные гранулы (пеллеты) или древесный уголь.

 

54. Затопляемые торфяники оказывают негативное влияние на качество воды?

Зачастую  в зоны затопления водохранилищ попадают значительные площади торфяников. Поскольку торф легче воды, он всплывает, образуются  плавающие торфяные острова. Такие острова либо разрушаются (естественным или искусственным способом), либо прибиваются (или буксируются судами) к берегу и закрепляются на мелководьях, где они со временем  зарастают. Постепенное разложение торфа приводит к определенному снижению качества воды, в основном за счет поступления биогенных элементов (азота и фосфора). С другой стороны, поступление этих элементов увеличивает биологическую продуктивность водохранилища.

 

Всплытие и разложение торфяников наиболее активно происходит в первые годы после заполнения водохранилища.  В дальнейшем, как показал опыт создания водохранилищ с большими площадями затопления торфяников (например, Рыбинского), эти процессы постепенно затухают.


55. При создании водохранилищ затапливаются скотомогильники.  Есть опасение распространения опасных заболеваний, таких как сибирская язва.

Такие опасения не имеют под собой никаких оснований. При подготовке ложа водохранилища к затоплению все скотомогильники выявляются, а их территория подвергается санитарной обработке и консервации, исключающей какие-либо негативные последствия.  Территория скотомогильников дезинфицируется бромистым метилом, после чего  заливается слоем бетона толщиной 40 см. По периметру скотомогильника отрывается двухметровая траншея, также заполняемая бетоном.

 

Аналогично производится очистка и дезинфекция всех опасных в санитарном отношении участков: свалок, территорий  животноводческих комплексов, канализационных систем и т. п. Отходы и загрязненный грунт вывозят из зоны затопления, участки дезинфицируют и засыпают чистым грунтом.

 

56. На затапливаемой территории могут быть запасы полезных ископаемых. 

На этапе предварительного проектирования гидроузла выявляются месторождения полезных ископаемых, попадающие в зону затопления.  Если месторождение имеет  ценность, от сооружения ГЭС отказываются или  изменяют ее параметры так,  чтобы исключить попадание месторождений в зону затопления.  Возможна защита месторождений от затопления системой инженерной защиты (например, дамбами). При подготовке Нижнекамского водохранилища в местах  нефтяных скважин были созданы специальные искусственные острова, позволившие продолжать добычу нефти и после заполнения водохранилища.

 

Как правило, попадающие в зону затопления месторождения невелики и не представляют большой ценности (обычно это месторождения строительных материалов - песка, глины, известняка и т. п.).

 

57. Одна из серьезных проблем связана с меняющимся уровнем воды в водохранилище и реке ниже ГЭС.

Изменения  уровня водохранилища и нижнего бьефа связаны с режимом работы гидроэлектростанции. Наиболее существенны суточные и сезонные колебания.

Суточные  возникают, когда ГЭС активно используется для регулирования нагрузки в энергосистеме.  Утром и вечером, в периоды максимальных нагрузок, гидроагрегаты ГЭС работают на полную мощность и сбрасывают много воды.  Ночью же нагрузка на гидроагрегаты и количество сбрасываемой воды резко уменьшается. Суточные колебания наиболее актуальны для реки ниже ГЭС, где перепады уровня воды могут достигать метра и более; в водохранилище из-за его размеров колебания обычно не превышают 20-30 см.

 

Сезонные изменения  проявляются в водохранилище. В многоводный период оно наполняется и его уровень повышается, затем в течение года вода постепенно сбрасывается и уровень снижается. Сезонные перепады зависят от особенностей конкретного водохранилища и могут варьироваться от десятков сантиметров до десятков метров.


58. Можно ли минимизировать негативные последствия изменения уровня воды?

Да.  Наиболее вредны суточные перепады  воды в нижнем бьефе, приводящие к негативным последствиям для судоходства, рыбного хозяйства, рекреации.  Чтобы от них избавиться, несколько ниже крупной ГЭС строят еще одну,  так называемую контррегулирующую ГЭС. Она имеет небольшое водохранилище, аккумулирующее сбросы с вышележащей гидростанции. Контррегулирующая ГЭС работает в базовом режиме, сбрасывая примерно одно и то же количество воды в течение суток, предотвращая  колебания уровня воды ниже по течению. Примером служит  Майнская ГЭС, являющаяся контррегулятором Саяно-Шушенской ГЭС.

 

Также проблема суточных изменений  решается при строительстве каскадов ГЭС, когда нижележащее водохранилище аккумулирует сбросы вышележащего.

 

Гидростанции,  имеющие водохранилища с большой сезонной амплитудой колебаний уровня, размещают в малонаселенных, обычно горных районах.

 

59. Как строительство ГЭС влияет на водный транспорт?

Положительно. При расположении ГЭС на равнинных реках в состав гидроузла обычно включаются судоходные шлюзы. И в водохранилище, и ниже него (за счет роста  расходов в маловодный период) увеличиваются глубины, что позволяет использовать  крупные,  экономически эффективные речные суда и  увеличивать грузоперевозки речным транспортом. Создание Единой глубоководной системы Европейской части России с гарантированной глубиной 4 м стало возможно благодаря строительству Волжско-Камского каскада ГЭС.

 

В некоторых случаях (классический пример - знаменитая ДнепроГЭС) водохранилище гидроэлектростанции затапливает пороги, служившие значительным препятствием для судоходства.

 

60. Насколько безопасны плотины ГЭС?

Плотины гидроэлектростанций являются  надежными объектами.  Аварии  с катастрофическими последствиями на них чрезвычайно редки.  В России не отмечено ни одного случая прорыва плотин ГЭС (за исключением малых колхозных). Очень редки подобные  случаи и в мире, причем значительная часть из них произошла в XIX - начале XX веков и была связана с недостатком опыта и научного обеспечения гидростроительства в те времена. Случаев прорыва плотин крупных  гидроэлектростанций не зафиксировано. Подавляющее большинство инцидентов с разрушением плотин связано с относительно небольшими водохранилищами, используемыми для водоснабжения и ирригации.  Требования к их  проектированию и эксплуатации  по сравнению с плотинами ГЭС менее жесткие.

 

Основные сооружения ГЭС проектируются со значительным запасом прочности.  Крупные ГЭС должны выдерживать паводок, случающийся с вероятностью один раз в 10 тыс. лет. Состояние сооружений ГЭС постоянно контролируется службами  мониторинга.

 

61. Какова вероятность разрушения плотин ГЭС в результате землетрясений?

Основные сооружения ГЭС проектируются исходя из расчетной сейсмичности территории с определенным запасом. Практика показала,  плотины ГЭС  очень сейсмоустойчивые объекты.  Случаев их катастрофического разрушения в результате землетрясений не зафиксировано.  Примером может служить  разрушительное Сычуаньское землетрясение 2008 года, жертвами которого стали около 70 тыс. человек. В зоне, затронутой землетрясением, находилось несколько ГЭС, в том числе ГЭС Zipingpu мощностью 760 МВт с плотиной высотой 155 м. Землетрясение привело к некоторым повреждениям плотин, которые не представляли существенной опасности, и после землетрясения ГЭС продолжили  работу.

 

В мире огромное количество высотных плотин различных конструкций  строится   в горах, представляющих сейсмоопасные зоны. И их устойчивость не вызывает опасений у большинства специалистов.

 

62. Выделяют ли водохранилища значительное количество углекислого газа, который усиливает парниковый эффект?

В первые годы после создания водохранилища присутствует повышенная эмиссия СО2  из-за  разложения затопленной  органики: растительности, органических остатков, гумуса почв. В дальнейшем ситуация стабилизируется. В водохранилище могут разлагаться органические остатки, поступающие в него со стоком воды, но в этом отношении водохранилища ничем не отличаются от обычных рек и озер.  В донных осадках водохранилищ ежегодно консервируются значительные (сотни тысяч тонн для крупных водохранилищ) количества углерода в виде органического вещества и карбонатов, предотвращая его попадание в атмосферу. Выводы об активных выделениях углекислого газа из водохранилищ были сделаны группой ученых на основе наблюдений за Тукуруи в Бразилии.  Однако исследования, проведенные SINTEF,  крупнейшей независимой научно-исследовательской организацией в Скандинавии, опровергли  их данные.

 

63. На каких условиях осуществляется переселение населения из зоны затопления?

Согласно Водному кодексу, водохранилища являются федеральной собственностью, поэтому  подготовка  зоны затопления, включая переселение населения, осуществляется за счет средств федерального бюджета.

 

Права таких граждан защищены  Конституцией РФ, Гражданским и Жилищным кодексами. При переселении собственникам и нанимателям жилья и земельных участков предоставляется равноценная компенсация в натуральной или денежной форме. При частичном затоплении  обычно происходит переселение в новые дома в пределах того же населенного пункта. При полном затоплении возможно либо строительство населенного пункта на новом месте, либо, по желанию жителей, переселение  в другие населенные пункты. Как показала практика строительства Богучанской ГЭС, в большинстве случаев люди  выбирают вариант переселения  -   города, в которых в отличие от сельских поселений,  более развиты социальная инфраструктура и рынок труда.

 

64. Почему строительство ГЭС занимает так много времени?

Это связано со сложностью гидроэнергетических объектов и размещением их в труднодоступной местности.  Строительство ГЭС, особенно крупных, представляет собой  непростую инженерно-техническую задачу по  перемещению миллионов тонн грунта, укладке огромного количества бетона, прокладке тоннелей значительной протяженности.  В некоторых случаях строительство ГЭС затягивается по причине задержек в подготовке зоны затопления.

 

В то же время в мире  есть примеры достаточного быстрого (в течение четырех-пяти лет) сооружения крупных ГЭС при условии достаточного финансирования и хорошей организации строительства.

 

Ряд ГЭС, сооружение которых было начато еще в Советском Союзе, после его распада долгое время находились либо в законсервированном состоянии, либо их достройка финансировалась в минимальном объеме.  Поэтому строительство данных ГЭС сильно затянулось.

 

65. Какова экономическая эффективность строительства ГЭС?

Строительство ГЭС обычно обходится дороже строительства тепловой электростанции той же мощности и примерно соответствует (а в ряде случаев оказывается дешевле) стоимости строительства АЭС. В то же время  эксплуатация ГЭС значительно дешевле  тепловых и атомных электростанций. Отсутствуют  затраты на топливо, экологические платежи за выбросы, меньше расходы на ремонт, небольшая численность персонала. Благодаря  высокой маневренности ГЭС часто вырабатывают значительные количества более дорогой пиковой электроэнергии. После того как ГЭС окупает свое строительство, стоимость ее электроэнергии становится очень дешевой.

 

При  значительных первоначальных вложениях и  большом сроке окупаемости  строительство ГЭС требует привлечения кредитов на долгий срок под небольшую процентную ставку. Учитывая внушительную системообразующую и инфраструктурную роль гидроэлектростанций, в большинстве стран  они  находятся под контролем государства, обеспечивающего развитие отрасли.

 

66. Чем отличается  гидроаккумулирующая электростанция от  обычной ГЭС?

Гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС), в отличие от обычной ГЭС, может работать не только в турбинном, но и в насосном режиме, закачивая воду из нижнего бьефа в верхний.  ГАЭС состоит из водоемов, образующих верхний и нижний бьефы, соединяющих бьефы водоводов и здание ГАЭС, где  размещены обратимые гидроагрегаты. В зависимости от конструкции ГАЭС в качестве верхних и нижних бьефов могут использоваться либо вновь создаваемые водохранилища, либо существующие водохранилища, озера или море. По сравнению с классической ГЭС сопоставимой мощности у ГАЭС  зона затопления намного меньше,   поэтому  мощные ГАЭС могут размещаться  в густонаселенных районах, в частности в Европейской части России.

 

Существуют также  ГЭС-ГАЭС, сочетающие черты как ГЭС (наличие существенного притока в верхний бьеф), так и ГАЭС (способность всех или части гидроагрегатов работать в насосном режиме).


67. Для чего нужны ГАЭС?

 Они необходимы для обеспечения надежности и экономичности работы энергосистемы, особенно при наличии в ней большой доли маломаневренных атомных и тепловых электростанций. Ночью, когда нагрузка в энергосистеме падает, ГАЭС работают в насосном режиме, потребляя электроэнергию и закачивая воду в верхний бассейн. Утром и вечером, при максимальных нагрузках в энергосистеме,  они  работают в турбинном режиме, сбрасывая воду в нижний бассейн и вырабатывая электроэнергию.

 

В отличие от довольно инерционных тепловых и атомных станций ГАЭС может оперативно реагировать на изменения нагрузки в энергосистеме и  в течение нескольких минут набрать с нуля значительную мощность. Это  особенно актуально при авариях в энергосистеме.

 

В процессе перекачки воды снизу вверх и обратно неизбежны потери, КПД ГАЭС составляет около 75%, то есть фактически ГАЭС не является электростанцией как таковой, поскольку она потребляет электроэнергии больше, чем вырабатывает.

 

68. Каков экономический смысл работы ГАЭС?

Работа гидроаккумулирующих электростанций позволяет тепловым и атомным электростанциям  работать с постоянной загрузкой в наиболее экономичном режиме. При этом снижаются затраты топлива и выбросы загрязняющих веществ на каждый выработанный киловатт-час электроэнергии.

 

 Существенно снижается износ оборудования тепловых и атомных электростанций,  затраты на ремонт.  Повышается надежность энергосистемы, резко снижаются риски возникновения масштабных системных аварий с отключением многих потребителей и экстренной остановкой значительного количества электростанций, наносящих огромный экономический ущерб.

 

За рубежом установленные государством правила функционирования рынков электроэнергии различными способами обеспечивают окупаемость работы ГАЭС и стимулируют их строительство. В России подобная нормативно-правовая база находится в стадии формирования.


69. Какие ГЭС называют малыми? Есть ли у них  принципиальные отличия от обычных?

В разных странах малыми ГЭС называются гидроэлектростанции мощностью от 2 до 50 МВт.  В России малыми считаются ГЭС мощностью до 25 МВт.

 

Выделение малых ГЭС в отдельную группу связано с их существенно меньшим, по сравнению с классическими ГЭС, влиянием на местные экосистемы.

 

По принципу работы малые ГЭС  практически не отличаются от обычных.   Они имеют  меньшие размеры и упрощенную конструкцию.

 

В горных районах больше  применяются малые ГЭС, построенные по деривационной схеме, иногда с бесплотинным водозабором. В равнинной местности малые ГЭС часто сооружают по плотинной схеме, в том числе пристраивая их к плотинам водохранилищ, созданных для неэнергетических целей (для водоснабжения и водного транспорта). Также  малые ГЭС сооружают на ирригационных каналах.


70. В чем сущность  микро-ГЭС и бесплотинных ГЭС?

Под микро-ГЭС понимаются гидроэлектростанции мощностью менее 100 кВт. Такие станции имеют максимально упрощенную конструкцию и чаще  устанавливаются в системах автономного энергоснабжения отдельных предприятий, фермерских хозяйств, небольших населенных пунктов в труднодоступной местности. Существуют и совсем маленькие переносные ГЭС для использования чабанами, геологоразведочными партиями и т. п. Обычно такие электростанции не подключаются к энергосистеме из-за  высокой стоимости сетевой инфраструктуры.

 

 Бесплотинные ГЭС,  так называемые свободнопоточные ГЭС, - свободно (без плотин) размещаются в русле реки и используют энергию их течения. Предложено много конструкций таких ГЭС, но распространения они не получили по причине низкого КПД, высокой стоимости изготовления, монтажа, подключения и обслуживания.


71. Насколько развита малая гидроэнергетика в мире и России?

В 2008 году в мире общая мощность малых ГЭС была порядка 85 ГВт. Лидером в области малой (как и большой) гидроэнергетики является Китай.  Если в 2000 году в этой стране совокупная мощность малых ГЭС составляла около 25 ГВт, то к началу 2010 года работало  45 тыс. малых ГЭС общей мощностью более 55 ГВт, обеспечивающих значительную часть потребностей в электроэнергии сельского населения страны. Активно развивается малая гидроэнергетика в США и Западной Европе, где государство стимулирует строительство таких ГЭС.

 

В России функционирует несколько десятков  малых электростанций общей мощностью порядка 250 МВт. Многие из них были введены в строй более 50 лет назад и  нуждаются в реконструкции. Массовое строительство малых ГЭС в нашей стране осуществлялось в 1930-1950-х годах, их общее количество составляло более 6 тыс. В 1970-х годах подавляющее большинство малых ГЭС было выведено из эксплуатации и демонтировано.

 

72. Каков потенциал малой гидроэнергетики в России?

Технически возможный  потенциал малой гидроэнергетики в России составляет примерно 41 ГВт мощности и 372 млрд кВтч ежегодной выработки. Экономически эффективный к использованию потенциал точно не определен, ориентировочно он составляет порядка 55% от технического.

 

Большая часть гидроэнергетического потенциала малых рек сосредоточена в Сибири и на Дальнем Востоке. В Европейской части России большие возможности для создания малых ГЭС существуют  на Северном Кавказе, Урале, в Карелии и Мурманской области.

 

Перспективна установка малых ГЭС на плотинах большого количества водохранилищ, созданных в интересах водоснабжения, ирригации, водного транспорта, рекреации, на ирригационных каналах, системах водоснабжения и канализации. Кроме того, возможно восстановление сотен малых ГЭС, ранее выведенных из эксплуатации, но сохранивших полностью или частично основные сооружения.

 

73. Каковы преимущества и недостатки малой гидроэнергетики по сравнению с классической?

При строительстве малых ГЭС не создается водохранилищ значительных размеров, соответственно, не требуется изъятия больших массивов земель, переселения людей, переноса объектов инфраструктуры. Сроки и стоимость строительства малой ГЭС намного меньше, чем обычной. Малые ГЭС обычно легко автоматизируются и могут работать без постоянного обслуживающего персонала.

 

В то же время выработка малых ГЭС  сильно зависит от режима реки - в маловодные периоды такие ГЭС резко снижают выработку или вообще останавливаются.  Выработка малой ГЭС, особенно на горных реках, может резко меняться в течение суток из-за изменения погодных условий.

 

Если створ малой ГЭС находится вдали от линий электропередачи, стоимость подключения такой ГЭС к энергосистеме может быть  значительной и сопоставимой со стоимостью самой малой ГЭС. Цена  сооружения малой ГЭС в пересчете на 1 кВт мощности обычно выше, чем обычной.

 

74. Что мешает развитию малой гидроэнергетики в России?

Из всех ВИЭ малые ГЭС  наиболее конкурентоспособны (за исключением обычных ГЭС).  Тем не менее в сложившихся в России условиях в большинстве случаев они  экономически менее привлекательны по сравнению с традиционными электростанциями.  Для успешного развития малой гидроэнергетики необходимы меры по ее государственной поддержке, декларированные законом «Об электроэнергетике» и другими документами, но не реализованные на уровне подзаконных актов. Также требуется упростить  административные процедуры получения разрешений на строительство малых ГЭС, отвода под них земель, подключения их к энергосистеме.

 

Но  даже в современных условиях есть  ряд успешно реализованных за последние десять лет проектов по строительству и восстановлению малых ГЭС в различных регионах страны.


75. Есть ли примеры проектов малых ГЭС, реализованных в России в последние годы?

В 2006-2007 годах в Дагестане были введены в эксплуатацию пять малых ГЭС мощностью 0,6-1,4 МВт. В 2008-2009 годах полностью на средства частного инвестора была построена Фаснальская ГЭС мощностью 6,4 МВт в Северной Осетии, являющаяся частью планируемого каскада из 17 малых ГЭС общей мощностью 240 МВт в бассейне реки Урух.

 

В 2006-2009 годах две малых ГЭС мощностью 1,2 и 0,5 МВт были сооружены на выпускных коллекторах очистных сооружений Ульяновска. Реализуются и проекты по восстановлению малых ГЭС ( в Карелии и Ленинградской области).

 

В 2009 году ОАО «РусГидро» ввело в эксплуатацию Эшкаконскую малую ГЭС в Карачаево-Черкесии мощностью 0,6 МВт. В настоящий момент «РусГидро» реализует пилотную программу малых ГЭС, ведется исследование новых створов под строительство, воплощаются  проекты строительства: Фиагдонской МГЭС в Северной Осетии, Зарагижской и Верхнебалкарской - в Кабардино-Балкарии, «Чибит» - в Республике Алтай, «Большой Зеленчук» - в Карачаево-Черкесии.


76. Есть  информация, что совокупный экологический ущерб от массы малых ГЭС превышает ущерб от одной крупной ГЭС той же мощности.

Такие выводы не совсем корректны.  Дело в том, что параметры каждой конкретной, как обычной, так и малой, ГЭС уникальны.  В каждом случае различаются и экологические последствия их строительства и эксплуатации. Сравнивая произвольно выбранные малые и обычные ГЭС, можно прийти к любому нужному для данного исследователя выводу.  Само понятие совокупного экологического ущерба довольно трудно формализуется в конкретные цифры, оставляя большой простор для  субъективных оценок. Поэтому  такие обобщающие сравнения с научной точки зрения методологически сомнительны и  уязвимы для критики.

 

Более правильным подходом является оценка экологических последствий создания и эксплуатации каждого конкретного объекта энергетики, включающая сравнение с альтернативными вариантами.

 

77. На чем основан принцип действия приливных электростанций?

Приливные электростанции (ПЭС) используют энергию морских приливов и отливов, возникающих в результате гравитационного взаимодействия вращающейся вокруг своей оси Земли с Луной и Солнцем. Лунные приливы примерно в два с половиной раза сильнее солнечных. Во многих случаях  солнечные и лунные приливы могут совмещаться, взаимно усиливая или  ослабляя друг друга.

 

В открытом море приливная волна невысокая и практически не ощущается, но вблизи берегов ее высота может существенно возрастать, достигая нескольких метров, что позволяет использовать энергию перемещаемой приливом воды для выработки электроэнергии на ПЭС.

 

Приливы, как и отливы, происходят дважды в день в заранее известное время.  Их высота также известна и закономерно изменяется в течение месяца. В связи с этим ПЭС имеют четкий и неизменный график работы, выдавая электрический ток в энергосистему четыре раза в сутки.

 

78. Каков потенциал приливной энергетики?

В настоящее время экономически эффективным  считается использование приливов с высотой не менее 4 м. Высота приливов сильно зависит от конфигурации побережья.  Во внутренних морях, например в Черном и Балтийском, приливы невелики. Как правило, наибольшие приливы возникают в глубоко вдающихся вглубь материка заливах, в том числе в устьях рек. Наибольшая известная высота приливов (до 18 м) наблюдается в заливе Фанди в Канаде.

 

Перспективные для строительства ПЭС участки есть  в России, Великобритании, Франции, Норвегии, Южной Корее, Китае, Аргентине, США.  Всего не менее 80 створов. В целом экономически эффективный к использованию потенциал приливной энергии сегодня  оценивается в 450 млрд кВтч в год, в дальнейшем по мере совершенствования приливных электростанций его величина может существенно возрасти.


79. В чем заключаются преимущества и недостатки приливной энергетики?

Преимущества приливных электростанций:

  • используют возобновляемый источник энергии;
  • не производят отходов;
  • не вызывают затопления земель и в целом практически не занимают земель, поскольку полностью располагаются в морских акваториях;
  • минимально травмируют рыбу и планктон, перемещающиеся через турбины.

Недостатком ПЭС является жесткий график работы станции, выдающей электроэнергию в энергосистему не равномерно, а четырьмя пиками в течение суток. При  реализации проектов строительства особо крупных ПЭС мощностью в несколько гигаватт такой график может создавать проблемы для энергосистемы и требовать строительства дополнительных регулирующих мощностей, например в виде ГАЭС.

 

Как показал опыт эксплуатации имеющихся ПЭС, их сооружение оказывает определенное влияние на местный морской биоценоз, однако эти изменения не приводят к деградации биоценоза.

 

80. Как устроена приливная электростанция?

Классическая ПЭС состоит из плотины, отсекающей от моря залив, и здания  с гидроагрегатами. Во время  прилива вода перемещается в залив через гидроагрегаты ПЭС, в отлив - обратно, при этом происходит выработка электроэнергии. Для сглаживания суточной неравномерности выработки можно разделить залив дамбами на несколько бассейнов, но на практике такая схема не используется из-за  высокой стоимости.

 

В здании ПЭС обычно устанавливают горизонтальные капсульные гидроагрегаты относительно небольшой мощности, аналогичные гидроагрегатам, размещаемым на низконапорных ГЭС, либо ортогональные гидроагрегаты.

 

В последнее время введено в опытную эксплуатацию несколько приливных электростанций бесплотинной конструкции. Такие ПЭС очень похожи на ветроустановки, погруженные в воду.  Состоят они из металлической башни, к которой прикреплен ротор с лопастями. Предложены и другие конструктивные схемы ПЭС (например, колебательного действия), но на практике они не реализованы.

 

81. Насколько развита приливная энергетика в мире?

Водяные мельницы, работающие на энергии приливов, известны со Средних веков. Тем не менее к настоящему времени приливная энергетика не получила широкого развития и представлена несколькими экспериментальными электростанциями. В то же время интерес к ней постоянно растет.

 

Наиболее крупной приливной электростанцией в мире является французская «Ранс» мощностью 240 МВт, пущенная в 1966 году. Также в эксплуатации находятся ПЭС «Аннаполис» в Канаде (мощность 20 МВт), Jiangxia в Китае мощностью 3,2 МВт и Uldolmok в Южной Корее. Кроме того, построено еще несколько экспериментальных приливных электростанций небольшой мощности  в Норвегии и Великобритании.

 

Значительный интерес к приливной энергетике проявляет Южная Корея, где на завершающем этапе строительства находится ПЭС Sihwa мощностью 254 МВт и запланировано сооружение еще шести крупных ПЭС.


82. Почему приливная энергетика не получила широкого развития?

Основная причина - в меньшей экономической привлекательности ПЭС по сравнению с традиционными электростанциями. Классическая ПЭС большой мощности требует сооружения протяженной плотины,  строительства здания в морской акватории.  Относительно небольшие напоры при больших расходах воды приводят к необходимости использования большого количества крупных и дорогих гидроагрегатов.

 

В настоящее время в России отрабатывается технология удешевления строительства ПЭС за счет их сооружения из наплавных блоков и использования ортогональных турбин. Наплавная технология позволяет собрать здание ГЭС в заводских условиях в виде отдельных блоков, буксируемых затем на место строительства ПЭС и соединяемых на месте в единое целое. Ортогональные турбины вращаются в одну и ту же сторону как при приливах, так и отливах, а простая конструкция таких турбин позволяет наладить их массовое производство на неспециализированных предприятиях.

 

83. Каковы перспективы приливной энергетики в России?

Теоретический потенциал приливной энергетики в России составляет более 100 ГВт по мощности и более 250 млрд кВтч по среднегодовой выработке. Подавляющая часть этого потенциала сконцентрирована в трех створах - Мезенском (Белое море), Тугурском и Пенжинском (Охотское море).

 

В 1968 году в Мурманской области была пущена экспериментальная Кислогубская ПЭС мощностью 0,4 МВт. В 2004-2007 годах станция была реконструирована: установлены новые ортогональные гидроагрегаты общей мощностью 1,5 МВт.

 

В настоящее время ведется проектирование Северной ПЭС на Кольском полуострове мощностью 12 МВт. На данной ПЭС планируется отработать конструкцию и технологию строительства крупной приливной электростанции, в том числе сооружение здания ГЭС наплавным способом и трехъярусное размещение ортогональных гидроагрегатов. Полученный опыт планируется использовать при создании более крупных Мезенской и Тугурской ПЭС.

 

84. Каков потенциал солнечной энергетики?

Солнечная энергетика обладает колоссальным потенциалом, намного превышающим как современные, так и перспективные потребности человечества в электроэнергии.  Если покрыть всего 0,7% земного шара солнечными батареями с минимальным КПД 10%, их выработка  электроэнергии превысит выработку всех электростанций в мире.  Гидроэнергетика, ветроэнергетика, биоэнергетика в своей основе также несут энергию Солнца, расходующуюся на испарение воды, нагрев воздушных масс и процесс фотосинтеза растений.

 

Вследствие наклона земной оси и связанной с этим сменой времен года наибольший среднегодовой поток солнечной энергии на единицу площади приходится на приэкваториальные области - Африку, Центральную и Южную Америку, Австралию, Индию, Юго-Восточную Азию. В России наиболее перспективен для развития солнечной энергетики юг Европейской части страны, особенно Краснодарский и Ставропольский края, Ростовская, Волгоградская и Астраханская области, Дагестан и Калмыкия.


85. Каковы преимущества и недостатки солнечной энергетики?

Солнечная энергетика использует практически неисчерпаемый возобновляемый источник энергии, в процессе производства электроэнергии отсутствуют выбросы в окружающую среду загрязняющих веществ. Солнечные батареи могут быть установлены практически в любом удобном месте.

 

Среди недостатков солнечной энергетики надо  отметить сильную зависимость выработки от времени суток, сезона,   погодных условий. При относительно небольшой доле солнечной (и другой нерегулируемой) энергетики в энергосистеме (порядка 10%) эта особенность не доставляет значительных проблем.

 

Существенным недостатком является высокая стоимость и, соответственно, невысокая экономическая эффективность солнечной энергетики.

 

Для крупных солнечных электростанций  проблемой может стать  загрязнение солнечных батарей пылью, снегом, инеем и т. п.


86. Каким образом солнечная энергия преобразуется в электричество?

Практическое применение получили два способа преобразования энергии солнечного излучения в электроэнергию - фотоэлектрический и гелиотермический.

 

Фотоэлектрический принцип  основан на выработке электрического тока с помощью фотоэлементов, преимущественно кремниевых, собираемых в панели. Панели фотоэлементов просты в монтаже, обслуживании и могут размещаться  на любой подходящей площади ( скажем, на крышах домов), в связи с этим  именно солнечная энергетика на основе фотоэлементов получила наибольшее распространение.

 

Гелиотермический способ основан на концентрации солнечных лучей с помощью зеркал различной формы. В точке концентрации солнечных лучей размещают теплоноситель (например, воду), который превращается в пар и приводит в действие турбину. Другой вариант - концентрация солнечных лучей на тепловой машине, например на двигателе Стирлинга.


87. Каково  состояние и перспективы развития мировой солнечной энергетики?

К концу 2009 года общая мощность только фотоэлектрических электростанций в мире составляла около 23 ГВт, увеличившись за десять лет в 20 раз. В 2010 году  введено  не менее 10 ГВт мощности на фотоэлектростанциях. В октябре прошлого года  была введена в эксплуатацию крупнейшая фотоэлектрическая станция в мире - Sarnia в Канаде мощностью 80 МВт. Около 70% мощности солнечных электростанций сосредоточено в Европе, особенно в Германии, где совокупная мощность электростанций на фотоэлементах превысила 10 ГВт.

 

Активно развивается и гелиотермальная энергетика, особенно в США и Испании.  В США еще в 1991 году была запущена на полную мощность крупнейшая в мире солнечная электростанция мощностью 354 МВт, а в 2010 году начато строительство гелиотермической электростанции в Калифорнии мощностью 1000 ГВт. В Испании в 2009-2010 годах введены в эксплуатацию шесть крупных гелиотермических электростанций общей мощностью 450 МВт. В России работающих в энергосистеме солнечных электростанций нет.

 

88. Какова экономическая эффективность солнечной энергетики?

Стоимость фотоэлектрической электростанции определяется в первую очередь стоимостью кремния высокой чистоты, используемого в производстве фотоэлементов, и КПД фотоэлемента, составляющим для наиболее распространенных фотоэлементов порядка 15%. Прогнозируется существенное снижение цен на фотоэлементы и повышение их КПД в связи с расширением производства кремния высокой чистоты и промышленным освоением более эффективных конструкций фотоэлементов.

 

Экономическая эффективность гелиотермических станций сильно зависит от места их расположения, достигая максимума в жарких пустынных областях.

 

В целом экономическая эффективность солнечной энергетики  в большинстве случаев уступает и традиционной энергетике, и другим ВИЭ.

 

Окупаемость проектов солнечной энергетики в развитых странах обеспечивается различными формами государственной поддержки и субсидирования.


89.  Производство фотоэлементов является чрезвычайно экологически опасным?

Собственно производство фотоэлементов экологически безвредно и мало отличается от обычного производства микроэлектроники. Как правило, споры вызывает производство кремния высокой чистоты (так называемого поликристаллического кремния), необходимого для производства фотоэлементов. Общепринятый технологический процесс данного производства включает в себя использование хлора и образование хлоридов кремния (хлорсиланов), обладающих достаточно высокой токсичностью. В то же время  данная технология хорошо отработана, функционирует по замкнутому циклу и не сопровождается выбросами в окружающую среду опасных загрязняющих веществ, являясь экологически безопасной. Заводы по производству поликристаллического кремния расположены  в Японии, США, Италии и Германии, известных строгостью экологического законодательства.


90. Солнечные электростанции занимают значительные площади, является ли это недостатком?

Обычно фотоэлектрические солнечные электростанции размещают на сооружениях (к примеру,  на крышах домов) либо на различных малоценных землях, слабо или  вообще не используемых, скажем,  на крутых склонах. Большинство современных проектов по созданию крупных гелиотермических электростанций предусматривает их размещение в пустынной или полупустынной зонах.

 

Земли, занимаемые солнечными электростанциями, не деградируют. При необходимости солнечные электростанции могут быть легко и быстро демонтированы, а эти  земли использованы для других целей. В то же время земли, занимаемые зданиями тепловых и атомных электростанций, а также сопутствующей им инфраструктурой (водоемы-охладители, золоотвалы и т. п.), хоть и имеют меньшие площади в расчете на единицу мощности,  при этом полностью и навсегда выбывают из оборота.


91. Что такое геотермальная энергетика?

Геотермальная энергетика использует тепло земных недр, возникающее при радиоактивном распаде элементов, а также сохранившееся с момента формирования земли. В обычных условиях температура возрастает с глубиной примерно на 25-300С на километр, однако горные породы, нагретые до значительных температур, находятся относительно близко к поверхности земли.

 

Геотермальная энергия может быть представлена в виде пара, горячих (термальных) вод, смеси пара и воды (парогидротерм) либо тепла сухих горных пород. На практике для производства электроэнергии используется пар, парогидротермы и термальные воды.

 

Кроме производства электроэнергии, геотермальные ресурсы широко используются для теплоснабжения. При этом могут использоваться  непосредственно термальные воды или  тепло сухих пород.  В последнем случае обычно используются тепловые насосы.

 

92. Каков потенциал геотермальной энергетики?

Теоретически возможный  потенциал геотермальной энергетики колоссален, однако в основном он представлен низкопотенциальным теплом горных пород. Его использование  для производства электроэнергии в современных условиях технически труднореализуемо и экономически нецелесообразно. Наибольший практический интерес представляют запасы термальных вод и особенно парогидротерм, которые  примыкают  к районам  вулканической активности. Богатыми геотермальными ресурсами обладают Исландия, США, Мексика, Италия, Филиппины, Япония, Индонезия, Новая Зеландия.

 

Мировая геотермальная энергетика активно развивается.  С 2005 по 2010 год общая мощность геотермальных электростанций (ГеоЭС) выросла на 20%, в течение ближайших пяти лет ожидается рост на 70%.

 

На территории России разведано 47 геотермальных месторождений.  Практически на всей территории России есть  запасы тепла Земли с температурой 30-40╟С, а в отдельных районах присутствуют  геотермальные резервуары с температурами до 300╟С.

 

Основной потенциал сконцентрирован на Камчатке и Курильских островах, месторождения термальных вод обнаружены на Северном Кавказе, в Западной Сибири, Башкирии и других регионах.

 

93. Насколько развита геотермальная энергетика в мире и  России?

По состоянию на 2010 год геотермальные электростанции общей мощностью 10 715 МВт работали в 24 странах. Лидируют в области геотермальной энергетики США, имеющие 77 электростанций такого типа общей мощностью 3086 МВт. Далее следуют Филиппины - 1904 МВт на ГеоЭС, обеспечивающих порядка 18% энергопотребления страны. Существенные мощности ГеоЭС (от 400 до 900 МВт) действуют  в Индонезии, Мексике, Италии, Японии, Новой Зеландии и Исландии.

 

В России первая геотермальная электростанция была построена в 1965 году -  Паужетская ГеоЭС на Камчатке. Следующая,  Верхне-Мутновская, была введена в эксплуатацию только в 1999 году.

 

В России функционирует  пять геотермальных электростанций общей мощностью 80,1 МВт:  три на Камчатке и две на Курильских островах, самая крупная из них - Мутновская ГеоЭС мощностью 50 МВт. Ведется строительство бинарного блока мощностью 2,5 МВт на Паужетской ГеоЭС.

 

94. Как  производится электроэнергия на геотермальных электростанциях?

Существуют две схемы ГеоЭС - одноконтурная и бинарная. Одноконтурная схема применяется при использовании высоко- и среднетемпературного геотермального теплоносителя, бинарная - при теплоносителе с более низкими параметрами (до 100).

 

При одноконтурной схеме после разделения пара и воды и при необходимости очистки пара от примесей пар подается на паровую турбину.

 

Бинарный цикл подразумевает наличие двух контуров: в первом  геотермальный теплоноситель нагревает в теплообменнике рабочее тело с низкой температурой кипения, которое во втором контуре приводит в действие турбину, конденсируется и возвращается в теплообменник.

 

Первый в мире опытный образец бинарного энергоблока (установка УЭФ-90/0,5) был введен в эксплуатацию в РФ в составе Паратунской ГеоТЭС в 1967 году. В качестве рабочего тела был использован фреон-12. Установленная электрическая мощность блока составляла 750 кВт. Бинарный цикл позволяет использовать для производства электроэнергии термальные воды .  В частности, в 2006 году в США была введена в эксплуатацию ГеоЭС, работающая на термальной воде с температурой всего 570С.


95.  Геотермальные электростанции сбрасывают в водоемы отработанные термальные воды, содержащие вредные вещества, а также выбрасывают в атмосферу вредные газы?Такая проблема была  на геотермальных электростанциях первого поколения. В современных ГеоЭС  отработанные термальные воды, а также конденсат, образующийся из пара, в обязательном порядке закачивают обратно в горные породы при помощи специальных скважин (скважины реинжекции). Помимо проблемы утилизации сбросных вод, такой подход способствует восполнению запасов геотермального теплоносителя.

 

В геотермальном теплоносителе могут содержаться различные газы, к примеру,  сероводород и углекислый газ. Современные геотермальные электростанции имеют системы очистки, препятствующие выбросу большей части газов. Некоторое количество углекислого газа может поступать в атмосферу, но по сравнению с обычной тепловой электростанцией эти выбросы незначительны.

 

96. Какова экономическая эффективность геотермальной энергетики?

Геотермальная энергетика наравне с гидроэнергетикой является наиболее конкурентоспособной из всей энергетики на базе возобновляемых источников энергии.  Экономическая эффективность геотермальной электростанции зависит от температуры используемого теплоносителя: чем она выше, тем лучше экономические показатели ГеоЭС. К недостаткам ГеоЭС  относятся высокие затраты на разведку месторождений и поддержание дебета скважин.

 

Учитывая возобновляемый характер геотермальной энергетики, в мировой практике для нее  предусматриваются различные меры государственной поддержки, особенно актуальные для проектов, подразумевающих использование относительно низкотемпературных термальных вод.


97. Насколько в мире развита ветроэнергетика?

По состоянию на 2009 год совокупная мощность всех ветроэлектростанций (ВЭС) мира составила около 158 ГВт. Лидером в ветроэнергетике являлись США - 35 ГВт, затем Германия - 26 ГВт - и Китай - 25 ГВт. В странах, входящих в ЕЭС, эксплуатировалось около половины мировой ветроэнергетики - 75 ГВт.

 

Сегодня  около 2% мирового производства электроэнергии обеспечивается за счет ВЭС. В ряде стран эти показатели существенно выше.  В Дании ветроэлектростанции обеспечивают около 20% выработки электроэнергии, в Испании и Португалии - более 10%.

 

Ветроэнергетика развивается очень динамично.  С 2005 по 2009 год в США общая мощность ВЭС выросла в 3,9 раза, во Франции - в 5,6 раза, в Китае - в 19,8 раза. Прогнозируется  дальнейшее активное развитие отрасли.  Например, к 2020 году Евросоюз планирует получать порядка 15% электроэнергии от ВЭС, а некоторые входящие в него страны - и больше.  Ирландия планирует добиться к этому времени выработки ВЭС на уровне 40% от общей выработки электроэнергии в стране.


98. Насколько развита ветроэнергетика в России?

 В России она  на начальном этапе  развития. Общая мощность ветроэлектростанций, подключенных к Единой энергосистеме, составляет менее 10 МВт. Есть  несколько небольших ветроэлектростанций, работающих в изолированных энергосистемах (на Чукотке, Камчатке), а также некоторое количество малых ветроустановок, использующихся для автономного энергоснабжения фермерских хозяйств, отдельных домов в сельской местности и т. п. Крупнейшей ветроэлектростанцией в России считается Зеленоградская ВЭС в Калининградской области мощностью 5,1 МВт, состоящая из 21 ветроагрегата.

 

ОАО «РусГидро» реализует проект Дальневосточной ВЭС мощностью до 24 МВт на острове Попова, г. Владивосток. Ввод в эксплуатацию намечен на 2012 год.


99. Каков потенциал ветроэнергетики?

Мировой экономически эффективный  ветропотенциал составляет 72 000 ГВт, что значительно  превосходит современные потребности. Экономически эффективным считается применение ветроэлектростанций,   когда среднегодовая скорость ветра на высоте 50  м равна  более 6,4 м/с. Наиболее часто такие условия возникают в прибрежных зонах.

 

 В России экономически  обосновано размещение ветрогенераторов примерно на 20% площади страны.  Это районы, прилегающие к побережьям Баренцева, Карского, Берингова, Охотского и Японского морей, некоторые районы Поволжья, Западной Сибири, Ставропольского края. Экономически эффективный ветропотенциал России оценивается в диапазоне 32-71 млрд кВтч ежегодной выработки, технически возможный к использованию - в диапазоне 6519-14 339 млрд кВтч (для сравнения: в 2009 году выработка всех электростанций России составила 957 млрд кВтч).


100. Почему ветроэнергетика мало  развита в России?

На энергетическом рынке страны   ветроэнергетика по своей экономической эффективности уступает классической энергетике из-за  больших сроков окупаемости.

 

Выработка ветроэлектростанций зависит от погодных условий и отсюда переменна.  ВЭС  не может гарантировать поставку четко определенного количества электроэнергии в конкретный  период времени. Эту особенность ветроэлектростанций (как и ряда других электростанций, функционирующих на основе ВИЭ) необходимо закрепить в правилах функционирования рынка электроэнергии.

 

В большинстве стран для ветроэнергетики предусмотрены различные меры государственной поддержки. В России такие меры  задекларированы на законодательном уровне, но на практике не работают из-за отсутствия необходимых подзаконных актов.


101. Насколько серьезна проблемагенерируемого ветроустановками шума?

Проблема шума была достаточно актуальна для первых ветроустановок, построенных много лет назад. С тех пор ветроагрегаты  совершенствовались, в том числе в вопросе  снижения уровня шума. К примеру,  постоянно  модернизируются  аэродинамические характеристики лопастей и гондолы ветроустановки.

 

Уровень шума, генерируемый современной ветроустановкой, на расстоянии 200-250 м от нее составляет порядка 50 дБ, что соответствует уровню шума в обычном жилом помещении. На расстоянии более 350 м шум от ветроустановки начинает теряться в шумовом фоне. Как правило, крупные ветроэлектростанции размещаются на существенном удалении (не менее 300-350 м) от жилых зданий, что полностью решает проблему шума.


102.  Ветроэлектростанции служат причиной гибели большого количества птиц и летучих мышей?

К сожалению, работа ветроэлектростанций приводит к гибели некоторого количества птиц и летучих мышей. Однако число таких случаев  относительно невелико.  Даже в местностях с активным развитием ветроэнергетики подобная ситуация не является серьезной проблемой. Значительно больше  птиц гибнет при  столкновении с высотными зданиями, разнообразными мачтами и башнями, линиями электропередачи, автомобилями.  Погибает от отравления пестицидами, уничтожается домашними кошками.

 

Для минимизации  гибели птиц и летучих мышей необходимо избегать строительства ветроустановок на путях активной миграции птиц, а также вблизи пещер, где размещаются крупные колонии летучих мышей.


103.  При работе ветроэлектростанций возникают опасные инфразвуки, отрицательно воздействующие на все живое вплоть до насекомых?

Инфразвуки  (низкочастотные звуковые колебания, находящиеся ниже порога слышимости) могли генерироваться  ранними типами ветроустановок. Проблема была решена выбором оптимального профиля лопастей и скорости вращения колеса ветроагрегата. Современные ветроустановки не создают опасных инфразвуков.

 

В США и Европе, отличающихся строгостью экологического законодательства, размещены десятки тысяч ветроагрегатов, многие из них   уже долго работают  (до 20 лет). Никакой массовой гибели зверей или насекомых в районах расположения ветроустановок не наблюдается. На территории многих ВЭС существует обычное сельскохозяйственное производство, на территории других - типичные для данной местности биоценозы.


104. Сколь велико влияние ветроэлектростанций на прохождение телевизионных сигналов?

Эта проблема может существовать для  крупных ветроустановок мощностью более 1 МВт. Такие установки имеют крупные лопасти из стекловолокна, в которые заложены металлические проводники для  защиты от грозовых разрядов. При работе ветроустановка в некоторых случаях может создавать помехи прохождению телевизионных сигналов. Этот эффект наблюдается довольно редко и актуален для зданий, находящихся довольно близко к ветроустановке. Есть несколько вариантов решения проблемы - установка дополнительного ретранслятора, использование кабельного или спутникового телевидения.

 

Размещаемые в прибрежной зоне ветроагрегаты могут создавать определенные сложности  для военных радиолокационных станций. Поэтому для строительства ВЭС выбирается оптимальное место.


105. Выработка ветроэлектростанций отличается неравномерностью. Должна ли их мощность полностью резервироваться?

Несмотря на непостоянство выработки электроэнергии ВЭС, современные энергосистемы достаточно гибки, имеют существенный запас мощности, их оборудование позволяет автоматически сглаживать возникающие неравномерности в выработке.  Существенные проблемы в энергосистеме возможны,  когда доля ветроэнергетики и других нерегулируемых ВИЭ начинает превышать 20%  мощности энергосистемы. Тогда возникает необходимость ввода дополнительных регулирующих мощностей.


106. Как устроена ветроэлектростанция?

 Обычно это группа  отдельных ветроагрегатов,  Каждый из них   является самостоятельной станцией, которая регулируется  единой системой управления. Типовая мощность единичного ветроагрегата составляет около 2 МВт. Ветроагрегат состоит из фундамента, башни высотой 40-120 м и гондолы с лопастями. Внутри корпуса гондолы расположен редуктор, генератор и другое электротехническое оборудование. Подавляющее большинство ветротурбин имеет горизонтально расположенную ось вращения и три лопасти.  Такая конструкция признана наиболее экономически эффективной и при этом создающей минимум шума.

 

Ветроагрегаты работают в  автоматическом режиме, стартуя при скорости ветра 4-5 м/с и останавливаясь при скорости ветра более 20-25 м/с.

 

В последние годы получили распространение безредукторные ВЭС, которым свойственен меньший вес и простота конструкции. Сложный механизм преобразования скоростей вращения от лопастей на генератор заменен электроникой.


107. Почему в развитых странах стремятся размещать ветроэлектростанции в море? Нет ли негативных экологических последствий для морских биоценозов?  

Размещение ВЭС в морской акватории ( оффшорные ВЭС) имеет несколько плюсов:

  • морские акватории отличаются сильными и стабильными ветрами;
  • отсутствует необходимость в покупке или аренде земельного участка;
  • отсутствуют проблемы с шумом и визуальным воздействием ветроустановок;
  • снижается гибель птиц и практически исключается гибель летучих мышей в результате работы ветроустановок.

В то же время сооружение и эксплуатация ВЭС в морской акватории обходится значительно  дороже, чем на суше. Поэтому  число  размещенных в море ветроустановок составляет порядка 5% от общего количества.

 

Существенного ущерба морским биоценозам от размещения в море ВЭС не выявлено.


108. В чем плюсы ветроэлектростанций?

Основными преимуществами ветроэнергетики являются:

  • использование возобновляемого и практически неисчерпаемого источника энергии;
  • отсутствие каких-либо выбросов при эксплуатации;
  • незначительность влияния на биоценозы и условия жизни людей;
  • отсутствие затрат на топливо;
  • незначительные массивы изымаемых земель: для непосредственного размещения ветроустановки требуется всего несколько десятков квадратных метров, территория ВЭС между ветроустановками может быть использована в сельском хозяйстве; если ВЭС устанавливается  в морской акватории, необходимости в изъятии земель вообще нет.


109. Есть мнение, что  возобновляемая энергетика таковой не является, ибо в процессе изготовления ВИЭ-электростанций энергии затрачивается больше, чем они производят, а также выбрасывается много углекислого газа.

Это не так.  Ветроэлектростанции вырабатывают за три-восемь месяцев то количество электроэнергии, которое ушло на их создание. Максимальный срок энергетической окупаемости из всей ВИЭ-энергетики имеют солнечные электростанции на фотоэлементах - до 4 лет (при сроке службы не менее 25-30 лет), что связано со значительной энергоемкостью производства высокочистого кремния.

 

При изготовлении ВИЭ-электростанций и их обслуживании действительно выделяется некоторое количество углекислого газа, но оно значительно  меньше того, что  выбрасывается традиционными тепловыми электростанциями.


Глоссарий

 

Атомная электростанция (АЭС) - электростанция, в которой атомная (ядерная) энергия преобразуется в электрическую. Работает на ядерном горючем. Генератором энергии является атомный реактор. Тепло, выделяемое в реакторе в результате цепной реакции деления ядер некоторых тяжелых элементов, затем также, как и на обычных тепловых электростанциях, преобразуется в электроэнергию.

 

Биоценоз -  совокупность растений, животных, грибов, микроорганизмов, населяющих  определенный участок суши или водоема и связанных между собой и со средой.

 

ВИЭ - возобновляемые источники энергии.

 

Верхний бьеф - часть водоема/реки, примыкающая к водозаборным сооружениям с верховой стороны. Отметка верхнего бьефа - уровень воды в верхнем бьефе; как правило, это уровень воды в водохранилище, создаваемом плотиной ГЭС.

 

Ветровая электростанция - электростанция, использующая для работы энергию перемещающихся воздушных масс (ветра).

 

Водообмен - частота обновления воды в водоеме за год.

 

Водохранилище - искусственный водоем, образованный, как правило, в долине реки водопроводными сооружениями для накопления,  хранения воды  и регулирования стока. Чаще всего создается при помощи плотин.

 

Возобновляемые источники энергии - источники энергии, ресурсы которых постоянно  восполняются естественным путем. . Например, энергия рек, ветра, морских приливов, тепла Земли, Солнца.

 

Выработка электростанции - количество электроэнергии, вырабатываемой электростанцией за определенный промежуток времени. Измеряется в киловатт-часах.

 

ВЭС - ветроэлектростанция, совокупность ветроэлектрических установок, схемы выдачи мощности и системы управления.

 

ВЭУ - ветроэлектрическая установка.

 

ГВт - гигаватт, единица мощности. 1 ГВт = 1000 МВт = 1 000 000 кВт. Мощности в 1 ГВт достаточно для гарантированного энергоснабжения крупного города.

 

Гелиотермическая электростанция - солнечная электростанция, принцип действия которой основан на нагреве теплоносителя путем концентрации солнечных лучей при помощи зеркал.

 

Геотермальная электростанция (ГеоЭС) - электростанция, использующая для работы энергию тепла земных недр.

 

Гидроагрегат - агрегат, состоящий из гидротурбины и гидрогенератора.

 

Гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС) - гидроэлектростанция, способная как вырабатывать электроэнергию, так и аккумулировать ее путем закачки воды в верхний бассейн. Используется для выравнивания суточной неоднородности графика электрической нагрузки.

 

Гидрогенератор/генератор - электрический генератор, приводимый в действие гидротурбиной и непосредственно вырабатывающий электроэнергию. Состоит из вращающейся (ротор) и не вращающейся (статор) частей.

 

Гидропотенциал (гидроэнергетический потенциал) - потенциальная возможность реки (либо всех рек на определенной территории) по выработке электроэнергии.

 

Гидросиловое оборудование - см. Гидроагрегат.

 

Гидротурбина (гидравлическая турбина) - устройство, превращающее энергию водного потока в энергию вращения гидрогенератора. Непосредственно взаимодействует с водным потоком, приводя в действие гидрогенератор. Центральная и наиболее крупная часть гидротурбины - рабочее колесо.

 

Гидроузел - группа гидротехнических сооружений, объединенных по расположению и условиям работы. Это плотины, здания ГЭС, сооружения инженерной защиты.

 

Гидроэлектростанция (ГЭС) - гидравлическая электростанция,  использующая для работы кинетическую энергию падающей воды.

 

 дБ - децибел, единица измерения громкости звука.

 

Деривационная ГЭС - гидроэлектростанция, создающая напор на турбинах путем отвода стока реки с помощью тоннелей или каналов.

 

Качество энергоснабжения - параметр, характеризующий надежность и эффективность энергоснабжения. Качество энергоснабжения зависит от наличия и продолжительности перебоев в энергоснабжении, а также наличия отклонений напряжения и частоты в электрических сетях от установленного значения.


кВт - киловатт, единица мощности. Обычная стиральная машина имеет мощность 2 кВт, пылесос - от 1 до 2 кВт, схема энергоснабжения типичной квартиры с электроплитой рассчитана на максимальную мощность 7 кВт.

 

кВтч - киловатт-час, единица учета выработанной или потребленной электроэнергии. 1 кВтч электроэнергии потребляет устройство мощностью 1 кВт за 1 час работы.

 

Коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) - показатель, характеризующий эффективность использования потенциальных возможностей электростанции. Если электростанция работает непрерывно и круглосуточно в течение года, ее КИУМ будет равен 100%.

 

Малая ГЭС - гидроэлектростанция небольшой мощности, в России - менее 25 МВт.

 

МВт - мегаватт, единица мощности. 1 МВт = 1000 кВт = 1 000 000 Вт (ватт). Мощности в 1 МВт достаточно для гарантированного энергоснабжения примерно 140 обычных квартир с электроплитой. Стандартная десятивагонная электричка имеет мощность 4 МВт.

 

Мощность электростанции - способность электростанции производить электрический ток, выполняющий определенную величину полезной работы в данный момент времени. Упрощенно - это нагрузка на электростанцию со стороны энергосистемы.

 

Напор - давление столба воды. Определяется как разница между отметками верхнего и нижнего бьефов, измеряется в метрах.

 

Невозобновляемые источники энергии -природные  источники, которые  восстанавливаются очень медленно либо не восстанавливаются совсем. Это ископаемое топливо (уголь, нефть, газ, уран, торф).

 

Нижний бьеф - часть реки или иного водоема ниже по течению от гидроэлектростанции. Отметка нижнего бьефа - уровень воды в водоеме ниже ГЭС.

 

Парогидротермы - месторождения смеси пара и термальных вод.

 

Плотинная ГЭС - гидроэлектростанция, создающая напор при помощи перегораживающей реку плотины.


Приливная электростанция (ПЭС) - электростанция, использующая для своей работы энергию морских приливов и отливов.


Проходные рыбы - рыбы, совершающие значительные по протяженности миграции на нерест, чаще всего из моря в реки.


Солнечная электростанция - электростанция, непосредственно использующая для своей работы энергию солнечного излучения.


Тепловая электростанция - электростанция, вырабатывающая электроэнергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива (угля, газа, нефтепродуктов, горючих сланцов). Первые ТЭС появились в конце 19 в.


Термальные воды - подземные воды и теплые источники, имеющие повышенную температуру (выше 20╟С).


Фотоэлектростанция - солнечная электростанция, вырабатывающая электричество при помощи фотоэлементов.


Фотоэлемент - электронный прибор, преобразующий  энергию фотонов в электроэнергию. Преобразование энергии в фотоэлементе основано на фотоэлектрическом эффекте, который возникает в неоднородных полупроводниковых структурах при воздействии на них солнечного излучения.


Энергосистема - совокупность электростанций, связанных линиями электропередачи  между собой и с потребителями энергии.


Список источников

Ю.С. Васильев, П.П. Безруких, В.В. Елистратов, Г.И. Сидоренко. Оценки ресурсов возобновляемых источников энергии в России. - СПб, 2009

 

П.П. Безруких, В.В. Дегтярев и др. Справочник по ресурсам возобновляемых источников энергии России и местным видам топлива (показатели по территориям). - М., 2007.

 

Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. - М., 2009.

 

Закон «Об электроэнергетике».

 

«Энергетическая стратегия России на период до 2030 года».

 

«Схема и программа развития Единой энергетической системы (ЕЭС) России на период 2010-2016 годов».

 

Материалы с сайта ОАО «РусГидро».

 

КОТИРОВКИ
Акции / АДР
Индексы
ФИЛИАЛЫ
ДОЧЕРНИЕ ОБЩЕСТВА