Мини – и микро гидростанции. Перспективы применения в РБ

                      УО ФПБ «Международный университет МИТСО»

 

 

 

 

 

                       Кафедра истории права и гуманитарных дисциплин

 

 

 

 

                                                           СУРС

                   По дисциплине «Основы экологии и энергосбережения»

    на тему: «Мини – и микро гидростанции. Перспективы применения  в РБ»

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                   

 

 

 

Выполнила: студентка 1 курса, группы № 1235

Юридического факультета

Специальность:

Международное право 

Черткова Алина Игоревна

 

Проверил: Хренов О.В.

 

                                                                                                                                                                                

 

 

                                                 

 

 

 

                                                

 

 

                                                     г. Минск, 2013  

План:

 

1.Введение 3

2.Микро- и мини- ГЭС 4

3.Перспективы применения в Беларуси 6

4.Заключение 9

5.Список использованных источников 10

 

Введение

В этом реферате я ставлю целью  выяснить сущность работы микро- и мини- гидростанций, выделить основные преимущества и недостатки, принцип работы малых  ГЭС, а также потенциал применения этого вида альтернативной энергии в Беларуси.

Использование микро - и мини гидростанций является одним из наиболее эффективных  и перспективных направлений  развития альтернативной энергетики. Это является прекрасной альтернативой  централизованному энергоснабжению  для удаленных участков и районов.

Использование микро и мини-ГЭС позволяет зафиксировать стоимость энергоресурсов на приемлемом для потребителя уровне, решает проблему перебоев электроэнергии. Основными источниками энергии для малой гидроэнергетики являются: небольшие реки, ручьи, естественные перепады высот на озерных водосбросах и на оросительных каналах ирригационных систем, технологические водотоки (промышленные и канализационные сбросы), перепады высот питьевых трубопроводов, систем водоподготовки и других трубопроводов, предназначенных для перекачки различных видов жидких продуктов. Из этого следует, что для стран, обладающих большими водными ресурсами, использование данного вида альтернативного источника энергии является очень перспективным. Мини и микро ГЭС имеют преимущество и перед другими альтернативными источниками энергии – ветряными и солнечными электростанциями. Дело в том, что ГЭС могут работать при любых погодных условиях, которые не влияют на ток воды. Для многих районов важным является и то, что мини и микро ГЭС могут значительно уменьшать вред ежегодных паводков, за счет регуляции уровня воды в водоеме. Кстати, в середине прошлого века, в СССР очень масштабно использовались гидроэлектростанции малой мощностью. Поэтому использование мини-ГЭС не является сегодня чем-то новым, это старая, можно сказать древняя технология, возрождается с учетом новейших технологий. В начале двадцатого века, когда развивающаяся промышленность требовала все больше и больше энергии, человечество совершенно перестало развивать экологические способы получения электроэнергии. При этом в результате истощения органических видов топлива человечество стало испытывать острую нехватку ресурсов, мало того, не нужно забывать и про экологический аспект данного вопроса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Микро - и мини-гидростанции.

Гидроэнергия - это энергия, сосредоточенная  в потоках водных масс в русловых водотоках и приливных движениях. Любой водяной поток обладает кинетической и потенциальной энергией.

Гидроэлектростанция (ГЭС) – это  электростанция, которая преобразует  кинетическую и потенциальную механическую энергию водного потока в электроэнергию. С точки зрения превращения энергии, гидроэнергетика - это технология с высоким КПД, зачастую превышающем более чем в 2 раза КПД обычных теплоэлектростанций. Однако в последнее время все чаще появляются ГЭС, только именуемые микро - и мини-гидростанции. Гидроэлектростанции малой мощности – это оборудование, которое основано на гидроэнергетических установках мощностью от 1 до 3000 кВт. Установки для малой гидроэнергетики классифицируют по мощности на:

• оборудование для мини гидроэлектростанции  мощностью до 100 кВт;

• оборудование для микро гидроэлектростанций  мощностью до 1000 кВт.

Микро ГЭС отличаются большим разнообразием конструктивных исполнений. Они могут строиться, как и более мощные станции, с использованием плотины, могут быть деривационного типа с использованием напорного трубопровода или канала. Наконец, микро ГЭС могут устанавливаться в речной поток без всяких гидротехнических сооружений – свободопоточные микро ГЭС. Обычно микро ГЭС содержат в своей конструкции такие обязательные элементы как гидротурбина, электромашинный генератор, система стабилизации выходного напряжения и ряд элементов, наличие и конструкция которых зависит от типа и особенностей станции: определенные гидротехнические сооружения, запорная арматура, балластные нагрузки и т.д. Исторически, первые гидроэлектростанции относились к классу «микро», и время их появления совпадает с успехами в промышленном освоении электромашинных генераторов. Такие простейшие, часто полукустарные установки часто имели широкое распространения, особенно в сельской местности. В частности, в СССР в 1937 году доля гидроэнергии в сельскохозяйственном энергоснабжении достигала 11 процентов. Малые ГЭС сыграли большую роль в восстановлении экономики, разрушенной в годы Великой Отечественной войны. Всего за 1946-1956 г. было введено в строй около 7000 МГЭС общей мощностью около 500 мВт. Однако строительство больших электростанций приостановило строительство малых ГЭС. Начался массовый вывод МГЭС из эксплуатации. Многие из них перестали действовать. Прекратился выпуск оборудования и запасных частей к ним. Из 7000 станций бывшего СССР действующих осталось 400 общей мощностью 1300 мВт. А в Беларуси к концу 60-х годов действовало 180 малых ГЭС общей мощностью 21000 кВт. В настоящее время их количество не достигнет и 10. Такой процесс шел и в большинстве высокоразвитых стран. Однако многие их них возвратились к созданию новых и реконструкций старых МГЭС. Китай увеличил общую мощность малых ГЭС за последние 40 лет более чем в 3000 раз, и 90000 станций общей мощностью 7200 мВт производят 12 млрд. кВт ч электроэнергии. Так же МГЭС действуют  во Франции, Швеции, Японии, Австрии, Германии, Швейцарии, Греции и США.   

 Мини и микро ГЭС имеют множество преимуществ, самое главное из которых – экологичность. Так, в отличие от больших плотинных ГЭС, эти станции никак не влияют на окружающую среду – качество воды, направление и скорость потока, развитие биосистемы в оде и на окружающих землях. Кроме того, мини или микро ГЭС – это надежный, компактный и быстро окупаемый источник электроэнергии, который доступен каждому. Для его работы нужен только ток воды – это может быть ручей, река, перепад уровней в озере, ирригационная система, сточные воды и так далее. Мини и микро ГЭС имеют преимущество и перед другими альтернативными источниками энергии – ветряными и солнечными электростанциями. Дело в том, что ГЭС могут работать при любых погодных условиях, которые не влияют на ток воды. Для многих районов важным является и то, что мини и микро ГЭС могут значительно уменьшать вред ежегодных паводков, за счет регуляции уровня воды в водоеме. Мини и микро ГЭС – это превосходное решение для удаленных от линий электропередач поселков, хозяйств, мельниц. Часто такие станции устанавливают в горных или труднодоступных районах. Мини и микро ГЭС отличаются своими габаритами и своей мощностью. Так, мини ГЭС – это электростанция с мощностью до 5000 кВт, а микро ГЭС – от 3 до 100 кВт. Что касается экономической эффективности, то и здесь у микро и мини гидроэлектростанций есть немало преимуществ. Станции, разработанные с учетом современных технологий, отличаются простой в управлении, они полностью автоматизированы. Таким образом, оборудование не требуют присутствия человека. Специалисты отмечают, что и качество тока, вырабатываемого малыми ГЭС, соответствует требованиям ГОСТа как по напряжению, так и по частоте. При этом, мини ГЭС могут действовать как автономно, так и в составе электросети.

Говоря о малых гидроэлектростанциях, стоит отметить и такое их преимущество, как полный ресурс их работы, который  составляет не менее 40 лет. Ну а главное - объекты малой энергетики не требуют  организации больших водохранилищ с соответствующим затоплением  территории и колоссальным материальным ущербом. Одним из важнейших экономических факторов является вечная возобновляемость гидротехнических ресурсов. Если подсчитать буквальную выгоду от применения малых ГЭС, то выяснится, что электроэнергия вырабатываемая ими практически в 4 раза дешевле электроэнергии, которую потребитель получает от теплоэлектростанций. Именно по этой причине сегодня ГЭС все чаще находят применение для электроснабжения электроёмких производств. Не забудем и о том, что малые ГЭС не требуют приобретения какого-либо топлива. К тому же они отличаются сравнительно простой технологией выработки электроэнергии, в результате чего затраты труда на единицу мощности на ГЭС почти в 10 раз меньше, чем на ТЭЦ. Конструкция малой ГЭС  базируется на гидроагрегате, который включает в себя энергоблок, водозаборное устройство и элементы управления. В зависимости от того, какие гидроресурсы используются малыми гидростанциями, их делят на несколько категорий:

• русловые или приплотинные станции  с небольшими водохранилищами;

• стационарные мини ГЭС, использующие энергию свободного течения рек;

• ГЭС, использующие существующие перепады уровней воды на различных объектах водного хозяйства;

• мобильные мини ГЭС в контейнерах, с применением в качестве напорной деривации пластиковых труб или  гибких армированных рукавов. И мини, и микро ГЭС могут быть пропеллерными, поворотно-лопастными, радиально-осевыми, или ковшовыми. Выбор турбины зависит от напора потока. Классифицируются и в зависимости максимального использования напора воды на: • высоконапорные — более 60 м; • средненапорные — от 25 м;

• низконапорные — от 3 до 25 м. Что касается принципа работы турбины, то он во всех конструкциях практически идентичен: вода под напором поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Энергия вращения передается на гидрогенератор, который отвечает за выработку электроэнергии. Турбины для объектов подбираются в соответствии с некоторыми техническими характеристиками, среди которых главной остается напор воды. Кроме того, турбины выбираются в зависимости от вида камеры — стальной или железобетонной. Достоинством  турбин  пропеллерного  типа  является  максимальная быстроходность  при  малых  напорах,  позволяющая  создавать безредукторные  варианты  конструкции  микро ГЭС.

 Малые ГЭС делятся на стационарные и мобильные. Стационарные МГЭС включают в себя приплотинные и бесплотинные, а мобильные – переносные, погружные и МГЭС в контейнерном исполнении. В настоящее время мини – ГЭС вырабатывается около трех млрд. кВт•ч электроэнергии, что составляет третью часть от всей вырабатываемой электроэнергии. Мини - ГЭС доказали эффективность своей работы, чем и вызвали заслуженную заинтересованность к себе как к одному из наиболее перспективных источников электроэнергии.

Наиболее перспективными для развития малой энергетики являются регионы, имеющие высокую плотность гидроэнергетических  ресурсов и низкую плотность электросетей. МГЭС представляют собой серьезного конкурента дизельным генераторам  и мини – ТЭС, так как для  организации их работы требуется  небольшое количество воды, а значит, они менее зависимы от сезонного характера распределения стоков. Российский рынок и рынки стран СНГ предлагают широкий выбор оборудования для МГЭС как отечественного, так и зарубежного производства (Китай, Германия). Мы выяснили основные преимущества микро - и мини - ГЭС, а теперь рассмотрим, обладает ли Беларусь потенциалом для широкомасштабного применения этих гидростанций.

 

Перспектива применения микро - и мини ГЭС в Беларуси.

Энергетические проекты Беларуси сегодня вызывают живую реакцию  среди наших экономических партнеров  и потенциальных инвесторов. Беларусь как государство, практически не имеющее собственных энергоносителей, стремится наращивать свой энергетический потенциал, повышает энергоэффективность экономики, делает ставку на развитие альтернативной энергетики, расширяет круг поставщиков энергетических ресурсов, увеличивает использование местных видов топлива. В настоящее время малая гидроэнергетика, как область энергетического строительства, переживает в Беларуси уже третий виток в истории своего развития.

Начало использования энергии  рек Беларуси можно отнести к 12-13 вв. Это было связано со строительством водяных мельниц. В 19-20 в.в. гидроэнергия на территории Беларуси нашла широкое применение в промышленности.

К началу 40-х годов 20 века на территории Беларуси насчитывалось 1094 гидросиловых установок с суммарной мощностью  около 15тыс. кВт. В основном это были водяные мельницы, реже гидроэлектростанции  малой мощности. В 1933 г. при Управлении водного хозяйства Народного комиссариата сельского хозяйства БССР была создана гидроэнергетическая группа. Массовое строительство гидроэлектростанций, в основном малых, было начато с 1935 г. Ряд гидростанций был создан путём реконструкции бывших мельниц. При этом водяные турбины с низким коэффициентом полезного действия заменялись на новые. Такие турбины даже изготавливались в г. Бобруйске на электромеханическом заводе. Часто с целью увеличения мощности ГЭС поднимался уровень водохранилищ, что обеспечивало больший рабочий напор воды. Подавляющее количество  ГЭС и линий электропередач было разрушено во время 2-ой Мировой войны. В конце 80-ых- начале 90-х годов, как и во всём мире, так и в нашей республике начался третий этап развития малой гидроэнергетики, обусловленной главным образом желанием экономии органического топлива и  экологической эффективностью возобновляемых  ресурсов, в первую очередь гидроэнергетических. Кроме того, современные достижения техники в области автоматики и средств управления позволяют преодолеть определённые недостатки, свойственные ранее действующим малым ГЭС, обеспечить их полную автоматизацию и улучшить показатели рентабельности (за счёт существенного сокращения эксплуатационных затрат). Надо сказать, что в Беларуси насчитывается более 20,8 тысячи рек и ручьев общей протяженностью 90,8 тысячи километров. Их суммарный сток составляет 58 кубических километров. К наиболее крупным рекам относятся Днепр, Неман, Припять, Западная Двина, Сож, Березина. По центру Беларуси проходит водораздел между бассейнами Балтийского и Черного морей (примерно 45 процентов балтийского речного стока, 55 процентов черноморского). Отсюда тот факт, что реки у нас только рождаются, они не так многоводны, поэтому, без образования крупных водохранилищ   невозможно получить на ГЭС относительно  большие мощности.

В настоящее время Министерство энергетики проводит работу с китайскими компаниями по совместной реализации проектов, в том числе по строительству  энергообъектов на альтернативных источниках энергии. Компаниям из Китая предлагается строить гидроэлектростанции на условиях прямых инвестиций, в том числе путем создания совместных предприятий, с продажей электроэнергии в энергосистему по установленным в Беларуси тарифам, а также комплексное строительство объектов с привлечением кредитных ресурсов. Уже объявлены конкурсы по строительству Немновской и Витебской ГЭС с приглашением китайской стороны. - Развитие водного потенциала является одним из важнейших направлений возобновляемой энергетики в Беларуси. Потенциальная мощность всех водотоков страны составляет 850 МВт, в том числе технически доступная - 520 МВт, экономически целесообразная - 250 МВт. Сегодня в Беларуси находится в эксплуатации 41 малая гидроэлектростанция суммарной мощностью 14,5 МВт. Из них в составе белорусской энергосистемы эксплуатируется 21 гидроэлектростанция общей установленной мощностью 9,3 МВт. Надо сказать, что основной гидроэнергетический потенциал РБ сосредоточен на трех реках: Западной Двине, Немане и Днепре. На Западной Двине намечено сооружение каскада из четырех ГЭС: Верхнедвинской, Полоцкой, Бешенковичской и Витебской. В