Гідроенергетика

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Hydroelectric dam-letters.svg

Гідроенерге́тика — галузь відновлюваної енергетики, що вивчає використання потенціальної та кінетичної енергії води шляхом перетворення її в електричну. Таке перетворення відбувається на гідроелектростанціях[1].

Загальна характеристика[ред.ред. код]

Енергія води, як і енергія вітру, використовується людьми здавна як джерело механічної енергії, а починаючи з ХХ ст. і як джерело електроенергії. У світі побудована велика кількість гідроелектростанцій, які виробляють до 5 % загальної електроенергії, причому в деяких країнах частка електрики, виробленої на гідроелектростанціях, значно вища. В Україні, на Дніпрі, побудовано каскад з 6 гідроелектростанцій. Слід зазначити, що в останні роки будівництво гідроелектростанцій у світі значно скорочено внаслідок відсутності сприятливих умов.

Гідроеле́ктрика — електрика, отримана за допомогою води.

При звичайній гідроелектричній схемі вода накопичується в резервуарі, що часто створюється перегородженням ріки дамбою. Вода з резервуару подається на турбіни, з'єднані з електричним генератором. У насосних електростанціях вода, що проходить через турбіни, подається туди по циклу знову. У приливних електростанціях використовується енергія води, що піднімається й опускається в результаті припливів. Одна п'ята частина електроенергії, що виробляється у світі — гідроелектрична.

Гідроенергетика як науковий напрям[ред.ред. код]

Гідроенергетика як науковий напрям ґрунтується на теоріях статистики, дифузії, міцності, гідро- та електродинаміки. Методи математичної статистики використовують для визначення гідроенергетичних ресурсів територій, регулювання річного, сезонного та добового стоків річок; елементи теорії дифузії застосовують при створенні штучних водосховищ; теорія міцності є основою будівництва гідротехнічних споруд та виробництва енергетичного устаткування; застосування законів гідро- та електродинаміки забезпечує досягнення високої енергетичної ефективності процесу перетворення гідроенергетичних ресурсів в електроенергію (коефіцієнт корисної дії — 0,7…0,9)[1].

Економічна географія ринку гідроенергетики[ред.ред. код]

Гідроенергетика забезпечує близько 20 % світового виробітку електроенергії. Більше електричної енергії виробляється тільки підприємствами теплоенергетики, які працюють на використанні викопного органічного палива. Згідно зі звітом міжнародної асоціації гідроенергетики IHA на кінець 2014 року встановлена потужність ГЕС становила у світі 1036 ГВт, з них гідроакумулювальних електростанцій — 142,1 ГВт (13,7 %). В рейтингу виробників електричної енергії з гідроенергії Китай займає перше місце в світі — 279,4 ГВт (27 %), дещо відстають від лідера Бразилія — 89,3 ГВт (8,6 %), США — 79,3 ГВт (7,7 %), Канада — 77,8 ГВт (7,5 %), Росія — 49,1 ГВт (4,7 %). На кінець 2015 року загальна встановлена потужність гідроелектростанцій у світі становила 1211 ГВт, з них 145 ГВт припадає на гідроакумулювальні електростанції. Встановлена потужність гідроелектростанцій Китаю нині становить 320 ГВт. Гідроенергетика забезпечує Китаю 17 % виробництва електричної енергії. В таких країнах, як Бразилія, Канада, Нова Зеландія, Норвегія (28,72 ГВт), Австрія, Венесуела (15,4 ГВт) гідроенергетика забезпечує більше половини виробництва всієї електроенергії. В цей же час Норвегія та Парагвай (8,81 ГВт) задовольняють майже 100 % своїх потреб в електричній енергії за рахунок гідроресурсів, при цьому близько 90 % електроенергії Парагвай експортує в Бразилію та Аргентину (власне виробництво — 9,08 ГВт). В Європі гідроенергетичний потенціал великих річок в значній  мірі використаний. Встановлена потужність ГЕС у Франції становить 18,38 ГВт, у Швеції — 16,32 ГВт, в Італії — 14,33 ГВт.

Попри велику увагу до дешевої гідроенергії. невикористаний технічно досяжний і економічно доцільний потенціал гідроенергії становить у світі близько 2200 ГВт. Певні перспективи зростання встановленої потужності припадає на малі ГЕС. які відрізняються величиною напору води. ГЕС високого напору будуються у гірській місцевості, для виробітку певної кількості електроенергії їм необхідний менший потік, вони коштують дешевше. ГЕС малого напору є типовими для рівнини, їм не потрібен водогінний канал, проте, наявність відповідного напору та швидкості потоку води — необхідні умови для виробництва електроенергії. Згідно зі спільним звітом International Center on Small Hydro Power та UNIDO за 2013 рік, загальна встановлена потужність малих гідроелектростанцій у світі становить близько 75 ГВт, а технічний потенціал малих ГЕС становить приблизно 173 ГВт. Близько 65 ГВт встановленої потужності малих ГЕС припадає на Китай, малі ГЕС Китаю виробляють 27 % всієї гідроенергії, всього ж Китай має близько 45000 ГЕС.

Встановлена потужність ГЕС та ГАЕС в об'єднаній енергетичній системі України становить 5360 МВт, у тому числі, Дністровських ГЕС — 700 МВт та ГАЕС — 650 МВт, додатково потужність малих ГЕС — 100 МВт. У балансі потужності енергосистеми України частка гідроелектростанцій не перевищує 9,1 %, оптимальна ж частка в гідроенергетичних потужностях становить 15 %, це зумовлює дефіцит як маневрових, так і регулюючих потужностей. Для створення сприятливих умов для інтеграції об'єднаної енергетичної системи України з європейською енергосистемою та збільшення експорту електроенергії прийнято такі напрямки розвитку гідроенергетики України: завершення будівництва Дністровської, Канівської та Ташлицької ГАЕС (сьогодні встановлена потужність Ташлицької ГАЕС становить 300 МВт у генераторному режимі); продовження реконструкції ГЕС Дніпровського каскаду та Дністровської ГЕС; спорудження ГЕС на ріках Тисі і Дністрі та їх притоках; відбудова існуючих та спорудження нових ГЕС на малих ріках і водостоках. На території України нараховується 63 тисячі малих річок та водотоків загальною довжиною ~ 135 тисяч кілометрів. У 1950-х роках в Україні працювало більше 950 малих ГЕС загальною потужністю 30 МВт. На даний час експлуатується всього 60. 

Гідроенергетика в Україні[ред.ред. код]

Побудова Дніпрогесу свого часу створила енергетичну базу для важкої промисловості, забезпечила умови для електрифікації сільського господарства, відкрило наскрізне судноплавство Дніпром. У 1959 р. споруджено Кременчуцьку ГЕС (потужністю 625 тис. кВт), у 1963 р. почала діяти ще одна гідроелектростанція — Дніпродзержинська (потужністю 325 тис. кВт).

На початку XXI ст. в енергетичному комплексі України гідроелектростанції посідають третє місце після теплових та атомних. Сумарна встановлена потужність ГЕС України нині становить 8 % загальної потужності об'єднаної енергетичної системи країни. Середньорічний виробіток електроенергії гідроелектростанціями дорівнює 10,8 млрд кВт•год. Встановлено, що економічні та технічні можливості використання гідроенергоресурсів України дорівнюють близько 20 млрд кВт•год., а нині використовується не більше 50 %. Основний використовуваний потенціал зосереджений на ГЕС Дніпровського каскаду (потужність — 3,8 ГВт, виробіток — 9,9 ГВт•год): Дніпровська ГЕС, Київська ГАЕС (гідроакумулююча), Ташлицька ГАЕС.

Окрім ГЕС і ГАЕС, в Україні нині експлуатуються 49 так званих малих ГЕС, які виробляють понад 200 млн кВт•год електроенергії. Але вони мають недоліки: швидке зношення обладнання, пошкодження споруд напірного фонтана, замулення водосховищ, недостатнє використання засобів автоматики та контролю.

Від 2009 року малі (до 10 МВт) гідроелектростанції в Україні отримали право на використання зеленого тарифу.

Подальший розвиток гідроенергетики потребує реконструкції і технічного вдосконалення гідровузлів. Заміну фізично застарілого обладнання слід здійснювати на сучасному рівні (з використанням засобів автоматизації та комп'ютеризації).

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. а б «Гідроенергетика» // Енциклопедія сучасної України : у 30 т. / ред. кол. І. М. Дзюба [та ін.] ; НАН України, НТШ, Координаційне бюро енциклопедії сучасної України НАН України. — К., 2003­–2016. — ISBN 944-02-3354-X.

Посилання[ред.ред. код]

Мікротурбіни[ред.ред. код]

  • (англ.) Microhydropower.net — сайт присвячений мікротурбінам (до 300 кВт, що працюють автономному режимі і не мають підключення до електророзподільних мереж).
  • (англ.) PowerPal — компанія, що виготовляє «нанотурбіни» (200—1000 Вт).

Енергія хвиль і океанських течій[ред.ред. код]

  • (англ.) Blue Energy Canada — канадська компанія, що розвиває технологію використання енергії океанських припливів і течій.
  • (англ.) Tidal Electric — шотландська компанія з розвитку приливних електростанцій у світі.