ГЭС: Влияние на климат, природу и влажность. Автор: Бзникин Никита. Работа №370511

ГЭС: Влияние на климат, природу и влажность

Содержание:

Введение………………………………………………………

……

.

.3

1.1. Гипотеза……………………………………………………………..3

1.2. Актуальность темы..…………...……………………….…………3

Ц

ель

работы……

………………

…

….

…………………

……

…….

3

1.4. Задачи работы…………………...……………………….………...3

1.5. Продукт……..………………………………………………………3

Определение ГЭ

С

……

……

.

.

……………………………………...4

Основ

ная часть……………………………………

……

.

.

………...5

Преимущества ГЭС……………………………

……

.

………

....

…6

Недостатки…………………………………………

……

.

……

...

..

.

.

7

Влияние……………………………………………

…

...

.

.

…………

.8

С

водохранилищами

ГЭС

связаны

огромные

выбросы

парниковых газов…

………

…………

....................

….

…………………...

……

10

Решение экологических проблем………………………………

12

Сравнение на примере

Бурейской

ГЭС

…………

...

……

…….

.

13

Заключение ………………………………

…………………

……

.

14

Список литературы………………………………………………

15

Прил

ожение 1………………………………………………

…….

.17

Гипотеза

Работа ГЭС меняет природные условия (т.е. окружающую среду) всей реки, которая используется для добычи энергии и прилежащие к данной реке территории.

Актуальность темы

Я живу в Амурской области, где находится: Бурейская, Нижне-Бурейская и Зейская ГЭС, поэтому мне интересно узнать – как они влияют на мою жизнь и окружающую среду.

Также стоит подметить, что ГЭС использует возобновляемый источник энергии, производит самую дешевую электроэнергию, простота в эксплуатации, возможность автономной работы малых гидроагрегатов – все эти факты затмевают взгляд обычного человека и отрицательные стороны уже не интересуют, а это может привести к печальным последствиям. Исследовать данную тему важно.

Цель работы

установить значимость гидроэнергетики, ее влияние на окружающую среду и, следовательно, целесообразность использования такой энергии.

Задачи работы

Найти и изучить научную литературу

, изучить

соц.сети

ГЭС

Составить список преимуществ и недостатков

, рационализировав выбор

Скомпоновав информацию – ответить на гипотезу

Подготовить ликбез для повышения грамотности в данном вопросе одноклассников.

Результат проекта (продукт)

сообщение по теме «ГЭС, влияет ли на нашу жизнь?»

Определение ГЭС

Гидроэлектростанция (ГЭС) – это электростанция, преобразующая механическую энергию потока воды в электрическую энергию посредством гидравлических турбин, приводящих во вращение электрические генераторы.

Для эффективного производства электроэнергии на ГЭС необходимы два основных фактора: гарантированная обеспеченность водой круглый год и возможно большие уклоны реки, благоприятствуют гидростроительству каньонообразные виды рельефа.

Классификация ГЭС:

1) вырабатываемой мощности:

- мощные — вырабатывают от 25 МВт и выше;

- средние — до 25 МВт;

- малые гидроэлектростанции — до 5 МВт.

2) максимального использования напора воды:

- высоконапорные — более 60 м;

- средненапорные — от 25 м;

- низконапорные — от 3 до 25 м.

Основная часть

Принцип работы ГЭС состоит в том, что энергия напора воды с помощью гидроагрегата преобразуется в электроэнергию.

Необходимый напор воды обеспечивается посредством сооружения плотины и водохранилища и, как следствие, концентрации реки в определённом месте; или же естественным потоком воды, зачастую с деривацией. В некоторых случаях для получения необходимого напора используют совместно и плотину, и деривацию.

В гидроагрегате вода поступает на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие гидрогенератор, и вырабатывающий непосредственно электроэнергию. Всё энергетическое оборудование располагается в здании гидроэлектростанции. В зависимости от назначения, оно имеет своё определённое деление. В машинном зале расположен электрогенератор. Есть ещё всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля работы ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое.

На строительство ГЭС требуется больше времени и средств, по сравнению с ТЭЦ, т.к. приходится создавать мощные плотины и водохранилища. Кроме того, сооружения плотин на равнинных реках часто связано с затоплением ценных сельскохозяйственных угодий и населённых пунктов, количество вырабатываемой электроэнергии на ГЭС зависит от величины стока воды и неравномерно в течение года. Но ГЭС не требует постоянных затрат на добычу топлива и дают более дешевую электроэнергию.

Преимущества ГЭС

- использование возобновляемой энергии;

- очень дешёвая электроэнергия;

- быстрый (относительно ТЭЦ/ТЭС) выход на режим выдачи рабочей мощности после включения станции;

- быстрая окупаемость (себестоимость около в 4 раза меньше, а окупаемость в 4 раза быстрее, нежели на ТЭС);

- низкая себестоимость полученной электроэнергии;

- аккумуляция энергии.

- стоимость электроэнергии на российских ГЭС более чем в два раза ниже, чем на тепловых электростанциях.

- Турбины ГЭС допускают работу во всех режимах от первой до максимальной мощности и позволяют плавно изменять мощность при необходимости, выступая в качестве регулятора выработки электроэнергии.

- Гидроагрегат очень быстро набирает мощность после подачи воды (от нуля до полной мощности— от 30 секунд до 2 минут), что позволяет использовать ГЭС в манёвренном режиме.

- Сток реки является возобновляемым источником энергии.

- Строительство ГЭС обычно более капиталоёмкое, чем тепловых станций, но выгодное

- Часто эффективные ГЭС более удалены от потребителей, чем тепловые станции.

- Водохранилища часто занимают значительные территории, но примерно с 1963 г. начали использоваться защитные сооружения (Киевская ГЭС), которые ограничивали площадь водохранилища, и, как следствие, ограничивали площадь затопляемой поверхности (поля, луга, посёлки).

- Водохранилища ГЭС, с одной стороны, улучшают судоходство, но с другой - требуют применения шлюзов для перевода судов с одного бьефа на другой.

- Водохранилища делают климат более умеренным.

Недостатки

- затопление пахотных земель;

- строительство ведётся только там, где есть большие запасы энергии воды;

- горные реки опасны из-за высокой сейсмичности районов;

- протяженная засуха снижает и может даже прервать производство электроэнергии;

- плотина может нарушить нерестовый цикл рыбы(таймень, ленок хариус, кета, калуга).

- повышение агрессивности компонентов гнуса (мошки) из-за недоедания на личиночных стадиях;

- исчезновение мест гнездования многих видов перелётных птиц и мест обитания животных (камнеломка Коржинского, чёрный журавль, дальневосточная квакша и узорчатый полоз)

- недостаточное увлажнение пойменной почвы

Влияние на окружающую среду

Влияние ГЭС на окружающую среду уже давно волнует экологов, но выполнение их требований, как правило, не выгодно владельцам турбин, так как ведет к уменьшению выработки электричества.

"Если мы начнем спускать водохранилища, то миру откроется огромное количество загрязненных донных отложений, и возникнет еще одна колоссальная проблема: что с ними делать?" - задается вопросом эксперт.

Однако демонтаж крупных дамб может принести еще более серьезный урон экологии, чем их использование.

Водохранилища повышают влажность воздуха, способствуют изменению ветрового режима в прибрежной зоне, а так же температурный и ледяной режим водостока. Это приводит к изменению природных условий, что сказывается на хозяйственной деятельности населения и жизни животных.

Еще одна экологическая проблема гидроэнергетики связана с оценкой качества водной среды. Имеющее место загрязнение воды вызвано не технологическими процессами производства электроэнергии на ГЭС (объемы загрязнений, поступающие со сточными водами ГЭС, составляют ничтожно малую долю в общей массе загрязнений хозяйственного комплекса), а низкое качество санитарно-технических работ при создании водохранилищ и сброс неочищенных стоков в водные объекты.

Два миллиарда человек живут в странах с высоким уровнем нагрузки на водные ресурсы, в том числе из-за ГЭС. Это приводит к неравномерному распределению водных ресурсов: некоторые реки и ручьи осушают, огромные территории затапливают. Строительство крупных ГЭС нарушает установившийся баланс экосистем. Так, Иркутская ГЭС, сооруженная на Ангаре в 65 км от ее истока, спровоцировала повышение уровня воды озера Байкал в среднем на один метр. Это привело к разрушению берегов, оползням и обвалам. Под воду ушло 600 кв. км земель, было затоплено 127 населенных пунктов и переселено 17 тыс. человек.

К 2030 году из-за острой нехватки воды до 700 млн человек могут вынужденно покинуть свои жилища. Сегодня использование пресной воды значительно опережает возможности естественного восстановления ее запасов. Дефицит ценнейшего для жизни ресурса увеличивается из-за неудержимого роста потребления по всему миру.

При строительстве плотин и наполнении водохранилищ происходит разрушение среды обитания растений и животных, вызванное обезвоживанием или пересыханием притоков рек и ручьев. Происходит и разрушение русла, связанное с избыточной подачей воды в период регулирования стока.

Гидроэлектростанции наносят огромный урон популяциям рыб. Также задерживается большая часть питательных веществ, приносимых реками. В теплую погоду водоросли способны массами размножаться в поверхностных слоях обогащенного питательными веществами.

В ходе фотосинтеза водоросли потребляют питательные вещества из водохранилища и производят большое количество кислорода. Отмершие водоросли придают воде неприятный запах и вкус, покрывают толстым слоем дно и препятствуют отдыху людей на берегах водохранилищ. Массовое размножение, "цветение" водорослей в неглубоких заболоченных водохранилищах стран СНГ делает их воду непригодной ни для промышленного использования, ни для хозяйственных нужд.

Если вопрос о положительном или отрицательном влиянии водохранилищ на качество воды до сих пор остается спорным, то негативное влияние неочищенных стоков, бесспорно. Большие объемы воды и высокий эффект самоочищения в водохранилищах побуждают к строительству предприятий без должной очистки стоков, что превращает водохранилища в огромные отстойники сточных вод.

С водохранилищами ГЭС связаны огромные выбросы парниковых газов

Гидроэлектростанции вносят вклад в изменения климата. Водохранилища задерживают органику, приносимую водными потоками. При ее разложении выделяются значительные объемы парниковых газов. Источниками выбросов также выступают затапливаемые растения и почва.

Водохранилище может оказывать охлаждающее действие на прибрежные районы в летнее время. Это связано с тем, что при затоплении водохранилищем естественных ландшафтов изменяются термодинамические и оптические свойства подстилающей поверхности.

Например, метеорологическими расчетами установлено, что размеры зоны охлаждающего влияния Богучанского водохранилища в некоторых зонах и при северо-восточных ветрах могут достигать 20 км. Но количественное изменение температур наружного воздуха оказалось незначительным:

• на расстоянии 1 км от водохранилища — до -1 °С;

• на расстоянии 5 км от водохранилища — до -0,6 °С.

С площади зеркала водохранилища происходит интенсивное испарение воды, косвенно влияющее на влажность и температуру воздуха и количество выпадающих осадков, т.е. изменяется микроклимат. Ветровое воздействие вызывает переформирование берегов и донной части, что ведет к образованию отмелей, миграции донных наносов и ухудшению санитарного состояния водоема.

Мы должны понимать, что научный прогресс будет иметь и климатические последствия в виде аномально жаркой температуры, тропических ливней и появления торнадо. Не удивительно, что второй смерч в Амурской области был замечен именно на Зейском водохранилище. В районе, где стоит ГЭС, следует ожидать также и увеличения числа дней с туманами в зимнее время. Видимость в тумане в прибрежной зоне будет менее 1000 м. Наличие переохлажденного тумана в зимнее время увеличит интенсивность гололедообразования.

Бурейская ГЭС начала выдавать электроэнергию в энергосистему с 30 июня 2003 года. 30 декабря 2010 года станция выработала 25 млрд кВт·ч с момента пуска, в 2011 году годовое производство электричества Бурейской ГЭС впервые превысило производство за тот же год Зейской ГЭС, другой крупной гидроэлектростанции в Амурской области. В 2015 году станция выработала 50-миллиардный кВт·ч.

Решение экологических проблем

Производство работ по строительству ГЭС следует проектировать с минимальным экологическим ущербом природе. При разработке необходимо рационально выбирать карьер, месторасположение дорог и т.д. По завершения строительства должны быть проведены работы по рекультивации нарушения земель и озеленение территории.

Наиболее эффективным природоохранным мероприятием является инженерная защита.

Строительство дамб сокращает территорию затопления земель, сохраняя её для сельскохозяйственного использования; уменьшает площадь мелководий; сохраняет естественные природные комплексы; улучшает санитарные условия водохранилища. Если строительство дамбы экономически не оправдалось, то мелководья можно использовать для разведения птиц или других хозяйственных нужд.

Сравнение на примере Бурейской ГЭС

Бурейская ГЭС произвела в 2021 году, 89 миллиардов киловатт-часов электроэнергии это третий по величине итог за всю историю работы гидроэлектростанции Предыдущие рекордные показатели были достигнуты (см в прилож.1 диаграмму):

в 2019 - 7,341 млрд кВт·ч

в 2020-6,76 млрд кВт·ч

в 2021 - 6,89 млрд кВт·ч

Бурейская ГЭС - самая крупная гидроэлектростанция Дальнего Востока:
2010 МВт мощности 6 гидроагрегатов 140 метров высота плотины 20, 9 км ³ - объем резервуара водохранилища Бурейской ГЭС

Для сравнения мощностей: Бурейская ГЭС одновременно способна зажечь 20 млн. стоваттных лампочек.

В результате создания водохранилища Бурейской ГЭС было затоплено около 640 км² земель, в том числе 465 км² лесов с общим запасом древесины около 3,5 млн м³. В период подготовки водохранилища к затоплению была произведена частичная лесосводка и лесоочистка

Создание водохранилища привело к локальным изменениям местного климата в зоне, прилегающей к водохранилищу и нижнему бьефу. Произошло увеличение безморозного периода на 10—12 дней со сдвигом его в сторону осени, снизилась жёсткость климата, возросла влажность воздуха. Возникла незамерзающая полынья в нижнем бьефе протяжённостью до 40 км. По итогу исследований, существенного ухудшения качества воды не прогнозируется.

Плотина ГЭС образует крупное Бурейское водохранилище горного типа с относительно малой площадью затопления. Водохранилищем затоплено около 64 тыс. га земель, в основном лесных (площадь затопленных сельхозугодий — 72 га), большая часть которых находится в Хабаровском крае, а также часть железнодорожной ветки Известковая — Чегдомын, соединяющей Транссиб с БАМом. Взамен был построен обход длиной 29 км.

Заключение

Исходя из всего вышесказанного - гипотеза подтверждена. ГЭС влияют на: климат, микроклимат, разрушают среды обитания рыб и животных.

Вне всяких сомнений, гидроэнергетика в перспективе должна не оказывать негативное воздействие на окружающую среду или свести его к минимуму. При этом необходимо добиться максимального использования гидроресурсов. Кроме того, необходима сравнительная оценка экологической эффективности будущих гидроузлов. Эффективным способом уменьшения затопления территорий является увеличение количества ГЭС и ГАЭС в каскаде с уменьшением на каждой ступени напора и, следовательно, зеркала водохранилищ. Будущее в наших руках!

Список используемой литературы

«

Гидроэлектростанции. Учебное пособие.

»

Брызгалов В.И., Гордон Л.А. 2002

Ю. П.

Правдивец

«

Введение в

гидротехнику

»

Книга «Экологические проблемы России».

«Водохранилища и их влияние на окружающую среду» научный труд, основанный на исследованиях ученых-гидрологов

Гидроэнергетика: Учебник для вузов / А.Ю. Александровский, М.И.

Кнеллер

, Д.Н. Коробова и др.; Под ред. В.И.

Обрезкова

.—

2-е изд.,

перераб

. и доп.—М.:

Энергоатомиздат

, 1988

Определение экономической эффективности гидроэлектростанций / H.H. Кожевников, А.Ю. Александровский, С.А.

Чинакаева

, Е.В. Чернова — М.: Издательство МЭИ, 1997

Вспомогательное оборудование гидроэлектростанций: учебное пособие / Л.Н. Дудченко. — М.: Издательский дом МЭИ, 2011

Методы расчета ресурсов возобновляемых источников энергии. Учебное пособие/ A.A. Бурмистров, В.И.

Виссарионов

, Г.В.

Дерюгина

и др.; под ред. В.И.

Виссарионова

. — М.: Издательский дом МЭИ, 2007

Чукаев

Д. С.

Электроснабжение городов: учебное пособие

- Москва: Издательство Министерства коммунального хозяйства РСФСР, 1952

Строительство гидроэлектростанций в

Росии

Ерахтины

Б.М и В.М

Использование волновой энергии: Учеб. пособие/ В.И.

Виссарионов

, В.В.

Волшаник

, Л.А. Золотов и др.; Под ред. В.И.

Виссарионова

— М.: Издательство МЭИ, 2002

ПРИЛОЖЕНИЕ

Приложение 1. Сравнение полученной энергии за год на Бурейской ГЭС в млрд КВт/ч