Гидроэнергетические ресурсы

Гидроэнергетические ресурсы на Земле оцениваются в 33 000 ТВт-ч в год, но по техническим и экономическим соображениям из всех запасов доступны от 4 до 25 %. Общий гидропотенциал рек России исчисляется в 4000 млн МВт-ч (450 тыс. МВт среднегодовой установленной мощности), что составляет приблизительно 10...12% от мирового. В табл. 1.7 приведены данные о гидроресурсах в различных странах мира.

Известно, что первоисточником гидроэнергии является солнечная энергия. Вода океанов и морей, испарясь под действием солнечной энергии, конденсируется в высоких слоях атмосферы в виде капелек, собирающихся в облака. Вода облаков падает в виде дождя в моря, океаны и на сушу или образует мощный снеговой покров гор. Дождевая вода дает начало рекам, питающимся подземными источниками. Круговорот воды в природе происходит под влиянием солнечной энергии, благодаря которой появляются начальные процессы круговорота — испарение воды и движение облаков. Таким образом, кинетическая энергия движущейся в реках воды есть, образно говоря, освобожденная энергия Солнца.

В отличие от невозобновляемой химической энергии, запасенной в органическом топливе, кинетическая энергия движущейся в реках воды возобновляема — на гидроэлектростанциях она превращается в электрическую энергию.

Свойство возобновляемости гидроэнергии является важным преимуществом ГЭС. К их преимуществам также относятся:

· небольшая стоимость эксплуатации и отсюда низкая себестоимость вырабатываемой энергии;

· большая надежность работы, объясняемая отсутствием высоких температур и давлений в гидротурбинах и относительно невысокими скоростями вращения этих турбин и гидрогенераторов;

· высокая маневренность, определяемая небольшим временем, требующимся для включения в работу и набора нагрузки (это время составляет всего несколько минут).

Таблица 1.7. Гидроресурсы различных стран

Строительство ГЭС во многих случаях решает также задачи снабжения водой городов, промышленности и сельского хозяйства (орошение).

Работа ГЭС в отличие от ТЭС не ухудшает санитарного состояния воздушной среды и качества воды в водоемах. Недостатками ГЭС являются их более высокая стоимость и большой срок строительства в сравнении с ТЭС. Однако эти недостатки обычно компенсируются преимуществами ГЭС.

Значительный интерес представляет энергия приливов и отливов. Наибольшей высоты приливы достигают в некоторых заливах и окраинных морях Атлантического океана — 14...18 м. В Тихом океане у побережья России максимальные приливы бывают в Пенжинской губе Охотского моря — 12,9 м. У берегов Кольского полуострова в Баренцевом море они не превышают 7 м, но в Белом море, в Мензенской губе достигают 10 м. В окраинных морях Северного Ледовитого океана приливы невелики — 0,2...0,3 м (редко 0,5 м). Во внутренних морях — Средиземном, Балтийском, Черном — приливы почти незаметны.

Доступный для использования потенциал приливов в европейской части России оценивается в 40 млн МВт (16 тыс. МВт среднегодовой установленной мощности), а на Дальнем Востоке — в 170 млн МВт.

Течения и волнения в Мировом океане велики и чрезвычайно разнообразны. Скорости течений достигают высоких значений, например у Гольфстрима 2,57 м/с (9,2 км/ч) при глубине 700 м и ширине 30 км. Правда, чаще они не превышают нескольких сантиметров в секунду.

Максимальные параметры волнений: высота волн —15 м, длина — 800 м, скорость — 38 м/с, период — 23 с. В толще вод возникают и внутренние волны, обнаруженные впервые Ф. Нансеном в 1902 г., амплитуда их может составлять от 35 до 200 м. При амплитуде в 1 м, ширине 5 м и скорости распространения 10 м/с энергия волны достигает 267 кВт.

Из приведенных данных видно, как велики запасы энергии в этих источниках энергии.

В настоящее время построено несколько мощных электростанций, использующих энергию приливов.

Однако большая стоимость сооружения таких станций, трудности, связанные с неравномерностью их работы (пульсирующий характер выдачи мощности), не позволяют пока считать приливные станции достаточно эффективными, в связи с чем развитие их идет медленно.

Общая мощность приливных волн оценивается в 2...3 ТВт, однако мощность приливов в местах, удобных для ее использования, значительно меньше.

Контрольные вопросы

1. Перечислите основные возобновляемые и невозобновляемые энергетические ресурсы.

2.Назовите элементарный состав твердого топлива и виды массы топлива.

3.Что является основной характеристикой любого вида топлива?

4.Что такое условное топливо?

5.Назовите основной принцип получения тепловой энергии на атомных электростанциях.