إيجابيات وسلبيات الطاقة الكهرومائية. مزايا وعيوب محطات الطاقة الكهرومائية

محطة توليد الكهرباء عبارة عن مجمع من المباني والهياكل والمعدات المصممة لتوليد الطاقة الكهربائية. أي أن محطات الطاقة تحول أنواعًا مختلفة من الطاقة إلى كهرباء. الأنواع الأكثر شيوعًا لمحطات الطاقة هي:

- محطات الطاقة الكهرومائية.
— الحرارية
- الذرية.

محطة الطاقة الكهرومائية (HPP) هي محطة طاقة تعمل على تحويل طاقة نقل المياه إلى طاقة كهربائية. يتم تركيب محطات الطاقة الكهرومائية على الأنهار. بمساعدة السد يتم إنشاء اختلاف في ارتفاعات المياه (قبل السد وبعده). يؤدي ضغط الماء الناتج إلى تحريك شفرات التوربينات. يقوم التوربين بتشغيل المولدات التي تنتج الكهرباء.

اعتمادًا على الطاقة، تنقسم محطات الطاقة الكهرومائية إلى: صغيرة (تصل إلى 5 ميجاوات)، ومتوسطة (5-25 ميجاوات)، وقوية (أكثر من 25 ميجاوات). وفقًا للحد الأقصى للضغط المستخدم، يتم تقسيمها إلى: الضغط المنخفض (الضغط الأقصى - من 3 إلى 25 م)، والضغط المتوسط ​​(25-60 م) والضغط العالي (أكثر من 60 م). كما تصنف محطات الطاقة الكهرومائية وفقا لمبدأ استخدام الموارد الطبيعية: السد، السد القريب، التحويل، والتخزين بالضخ.

مزايا محطات الطاقة الكهرومائيةهي: توليد الكهرباء الرخيصة، استخدام الطاقة المتجددة، سهولة التحكم، الوصول السريع إلى وضع التشغيل. وبالإضافة إلى ذلك، فإن محطات الطاقة الكهرومائية لا تلوث الغلاف الجوي. العيوب: الارتباط بالمسطحات المائية، والفيضانات المحتملة للأراضي الصالحة للزراعة، والتأثير الضار على النظم البيئية للأنهار. لا يمكن بناء محطات الطاقة الكهرومائية إلا على الأنهار المنخفضة (بسبب الخطر الزلزالي للجبال).

محطة الطاقة الحرارية (TPP)يولد الكهرباء عن طريق تحويل الطاقة الحرارية التي يتم الحصول عليها نتيجة احتراق الوقود. الوقود المستخدم في محطات الطاقة الحرارية هو: الغاز الطبيعي، الفحم، زيت الوقود، الخث أو الصخر الزيتي.

نتيجة لاحتراق الوقود في أفران الغلايات البخارية، يتم تحويل مياه التغذية إلى بخار شديد السخونة. يتم توفير هذا البخار عند درجة حرارة وضغط معينين عبر خط بخار إلى مولد توربيني، حيث يتم توليد الطاقة الكهربائية.

تنقسم محطات الطاقة الحرارية إلى:

— توربينات الغاز

— توربينات الغلايات

- الدورة المركبة؛

— تعتمد على محطات الغاز ذات الدورة المركبة؛
- يعتمد على المحركات المكبسية.

محطات توليد الطاقة الحرارية لتوربينات الغلايات، بدورها، تنقسم إلى محطات تكثيف (CPS أو GRES) ومحطات مشتركة لتوليد الطاقة والحرارة (CHP).

مميزات محطات الطاقة الحرارية

— تكاليف مالية منخفضة؛

- سرعة البناء العالية

- إمكانية العمل المستقر بغض النظر عن الموسم.

عيوب محطات الطاقة الحرارية

— العمل على الموارد غير المتجددة؛

- عودة بطيئة إلى وضع التشغيل؛

- استقبال النفايات .

محطة الطاقة النووية (NPP)- محطة يتم فيها توليد الكهرباء (أو الطاقة الحرارية) من خلال تشغيل مفاعل نووي. لعام 2015، ما يقرب من 11٪ من الكهرباء.

أثناء التشغيل، يقوم المفاعل النووي بنقل الطاقة إلى المبرد الأولي. يدخل هذا المبرد إلى مولد البخار، حيث يقوم بتسخين مياه الدائرة الثانوية. وفي مولد البخار، يتحول الماء إلى بخار يدخل إلى التوربين ويشغل المولدات الكهربائية. يدخل البخار بعد التوربين إلى المكثف، حيث يتم تبريده بالماء من الخزان. يستخدم الماء بشكل رئيسي كمبرد أساسي. ومع ذلك، يمكن أيضًا استخدام الرصاص والصوديوم ومبردات المعادن السائلة الأخرى لهذا الغرض. قد يختلف عدد الدوائر.

يتم تصنيف محطات الطاقة النوويةحسب نوع المفاعل المستخدم . تستخدم محطات الطاقة النووية نوعين من المفاعلات: النيوترونات الحرارية والسريعة. وتنقسم المفاعلات من النوع الأول إلى: ماء مغلي، ماء-ماء، ماء ثقيل، مبرد بالغاز، ماء-جرافيت.

اعتمادًا على نوع الطاقة الواردة، تنقسم محطات الطاقة النووية إلى نوعين:

محطات مصممة لتوليد الكهرباء.

محطات مصممة لتوليد الطاقة الكهربائية والحرارية (CHP).

مزايا محطات الطاقة النووية:

— الاستقلال عن مصادر الوقود.

— نظافة البيئة؛

العيب الرئيسي للمحطات من هذا النوع- عواقب وخيمة في حالات الطوارئ.

بالإضافة إلى محطات الطاقة المدرجة، هناك أيضًا: الديزل، الطاقة الشمسية، المد والجزر، الرياح، الطاقة الحرارية الأرضية.

مزايا HPP:

المرونة

تعد الطاقة الكهرومائية مصدرًا مرنًا للكهرباء لأن محطات الطاقة الكهرومائية يمكنها التكيف بسرعة كبيرة مع متطلبات الطاقة المتغيرة، أو زيادة أو تقليل إنتاج الكهرباء. يستغرق وقت بدء تشغيل التوربين الهيدروليكي عدة دقائق. يستغرق الأمر من 60 إلى 90 ثانية لنقل الجهاز من البداية الباردة إلى التحميل الكامل؛ وهذا أقل بكثير من توربينات الغاز أو محطات البخار. يمكن أيضًا تقليل إنتاج الكهرباء بسرعة عندما يكون هناك فائض في الطاقة.

يمكن لمحطة كهرباء ففستينيوج إنتاج 360 ميجاوات خلال 60 ثانية

تكاليف طاقة منخفضة

الميزة الرئيسية للطاقة الكهرومائية هي عدم وجود تكاليف الوقود. تكلفة تشغيل محطة الطاقة الكهرومائية تكاد تكون محصنة ضد الزيادات في تكلفة الوقود الأحفوري مثل النفط والغاز الطبيعي أو الفحم، ولا يلزم استيرادها. ويبلغ متوسط ​​تكلفة الكهرباء المولدة من محطة للطاقة الكهرومائية أكبر من 10 ميجاوات ما بين 3 إلى 5 سنتات أمريكية لكل كيلووات/ساعة.

تتمتع محطات الطاقة الكهرومائية بعمر خدمة طويللا تزال بعض محطات الطاقة الكهرومائية توفر الكهرباء بعد 50-100 عام من التشغيل.

تكاليف الصيانة التشغيلية منخفضة، مطلوب عدد قليل من الناس للسيطرة على تشغيل محطة الطاقة الكهرومائية.

يمكن استخدام السد لعدة أغراض في وقت واحد:تجميع المياه لمحطات الطاقة الكهرومائية، وحماية الأراضي من الفيضانات، وإنشاء خزان.

ملاءمة للاستخدام الصناعي

في حين أن العديد من السدود الكهرومائية توفر الطاقة لشبكات المرافق العامة، يتم إنشاء بعضها لخدمة محطات صناعية محددة. على سبيل المثال، في نيوزيلندا، تم بناء محطة لتوليد الطاقة لتزويد مصهر الألمنيوم في تيواي بوينت بالكهرباء.

انخفاض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون

محطات الطاقة الكهرومائية لا تحرق الوقود الأحفوري ولا تنتج ثاني أكسيد الكربون بشكل مباشر. على الرغم من أن بعض ثاني أكسيد الكربون يتم توليده أثناء عملية الإنتاج والبناء للمشروع. وفقا لدراسة أجراها بول شيرير من جامعة شتوتغارت، تنتج الطاقة الكهرومائية أقل كمية من ثاني أكسيد الكربون بين مصادر الطاقة الأخرى. وجاءت طاقة الرياح في المركز الثاني، والطاقة النووية في المركز الثالث، والطاقة الشمسية في المركز الرابع.

استخدامات أخرى للخزان

غالبًا ما توفر خزانات الطاقة الكهرومائية فرصًا لممارسة الرياضات المائية وتصبح مناطق جذب سياحي بحد ذاتها. وفي بعض البلدان، يعتبر تربية الأحياء المائية في الخزانات أمرًا شائعًا. ويمكن استخدام مياه الخزانات لري المحاصيل، كما يمكن تربية الأسماك فيها. تساعد السدود أيضًا على منع الفيضانات.

عيوب محطة الطاقة الكهرومائية:

تدمير النظام البيئي وفقدان الأراضي

إن الخزانات الكبيرة اللازمة لتشغيل السدود الكهرومائية تغمر مساحات واسعة من الأراضي عند منبع السد، مما يؤدي إلى تدمير وديان الغابات والمستنقعات. غالبًا ما يتفاقم فقدان الأراضي بسبب تدمير الموائل في المناطق المحيطة التي يشغلها الخزان.
يمكن أن تؤدي محطات الطاقة الكهرومائية إلى تدمير النظم البيئية، حيث تمر المياه عبر التوربيناتتطهيرها من الرواسب الطبيعية. تعتبر محطات الطاقة الكهرومائية على الأنهار الكبيرة خطيرة بشكل خاص، لأنها تؤدي إلى تغييرات خطيرة في البيئة.

تظهر الصورة الخزان الناتج عن بناء السد.

الطمي

عندما يتدفق الماء، تطفو الجزيئات الأثقل في اتجاه مجرى النهر.
وهذا له تأثير سلبي على السدود ومن ثم محطات توليد الطاقة الخاصة بها، وخاصة على الأنهار أو في مستجمعات المياه ذات مستويات عالية من الطمي. يمكن أن يملأ الطمي الخزان ويقلل من قدرته على التحكم في الفيضانات، مما يسبب ضغطًا أفقيًا إضافيًا على السد. يمكن أن يؤدي تقليل قاع النهر إلى انخفاض إنتاج الكهرباء. بالإضافة إلى ذلك، حتى الصيف الحار أو قلة هطول الأمطار يمكن أن يؤدي إلى انخفاض في النهر.

انبعاثات الميثان (من الخزانات)

محطات الطاقة الكهرومائية في المناطق الاستوائية لها التأثير الأكبر، وتنتج خزانات محطات الطاقة في المناطق الاستوائية كميات كبيرة من غاز الميثان. ويرجع ذلك إلى وجود المواد النباتية في المناطق التي غمرتها الفيضانات والتي تتحلل في بيئة لاهوائية وتنتج غاز الميثان والغازات الدفيئة. وبحسب تقرير اللجنة العالمية للسدود فإنه في الحالات التي يكون فيها الخزان كبيرا مقارنة بقدرة التوليد (أقل من 100 واط لكل متر مربع من مساحة السطح) ولم يتم تطهير الغابات في منطقة الخزان . ومن ثم قد تكون انبعاثات غازات الدفيئة في الخزان أعلى من تلك الصادرة عن محطة الطاقة الحرارية التقليدية.

لقد سمع الجميع عن العيب الرئيسي لمحطات الطاقة النووية - العواقب الوخيمة للحوادث في محطات الطاقة النووية. عشرات الآلاف من القتلى والعديد من المرضى المصابين بأمراض مميتة، والتعرض الإشعاعي القوي الذي يؤثر على صحة الإنسان ونسله، والمدن التي أصبحت غير صالحة للسكن... والقائمة، لسوء الحظ، يمكن أن تستمر إلى ما لا نهاية. الحمد لله أن الحوادث نادرة؛ فالغالبية العظمى من محطات الطاقة النووية في العالم تعمل بنجاح منذ عقود دون أن تواجه أي فشل في النظام.

تعد الطاقة النووية اليوم أحد أسرع المجالات نموًا في العلوم العالمية. دعونا نحاول الابتعاد عن الأسطورة المستمرة القائلة بأن محطات الطاقة النووية تشكل خطر الكوارث النووية ونتعرف على مزايا وعيوب محطات الطاقة النووية كمصادر للكهرباء. ما هي الطرق التي تتفوق بها محطات الطاقة النووية على محطات الطاقة الحرارية والكهرومائية؟ ما هي مميزات وعيوب محطات الطاقة النووية؟ فهل يستحق تطوير هذا المجال من إنتاج الكهرباء؟ عن كل هذا وأكثر...

هل تعلم أنه يمكنك الحصول على الكهرباء باستخدام حبة بطاطس عادية أو ليمون أو زهرة داخلية؟ كل ما تحتاجه هو مسمار وسلك نحاسي. لكن البطاطس والليمون، بالطبع، لن تكون قادرة على توفير الكهرباء للعالم كله. لذلك، منذ القرن التاسع عشر، بدأ العلماء في إتقان طرق توليد الكهرباء باستخدام التوليد.

التوليد هو عملية تحويل أنواع مختلفة من الطاقة إلى طاقة كهربائية. تتم عملية التوليد في محطات توليد الطاقة. اليوم هناك أنواع عديدة من الأجيال.

يمكنك الحصول على الكهرباء اليوم بالطرق التالية:

1. هندسة الطاقة الحرارية – يتم إنتاج الكهرباء من خلال الاحتراق الحراري للوقود العضوي. بكل بساطة، يحترق النفط والغاز، وتطلق الحرارة، والحرارة تسخن البخار. يؤدي البخار المضغوط إلى دوران المولد الكهربائي، فينتج المولد الكهربائي الكهرباء. وتسمى محطات الطاقة الحرارية التي تحدث فيها هذه العملية بمحطات الطاقة الحرارية.
2. الطاقة النووية - مبدأ تشغيل محطات الطاقة النووية(محطات الطاقة النووية التي تستقبل الكهرباء باستخدام المنشآت النووية) تشبه إلى حد كبير تشغيل محطات الطاقة الحرارية. والفرق الوحيد هو أن الحرارة لا يتم الحصول عليها من احتراق الوقود العضوي، ولكن من انشطار النوى الذرية في مفاعل نووي.
3. الطاقة الكهرومائية – في حالة محطات الطاقة الكهرومائية(محطات الطاقة الكهرومائية)، يتم الحصول على الطاقة الكهربائية من الطاقة الحركية لتدفق المياه. هل سبق لك أن رأيت الشلالات؟ تعتمد هذه الطريقة في توليد الطاقة على قوة الشلالات التي تقوم بتدوير دوارات المولدات الكهربائية التي تنتج الكهرباء. وبطبيعة الحال، الشلالات ليست طبيعية. يتم إنشاؤها بشكل مصطنع باستخدام تدفقات الأنهار الطبيعية. بالمناسبة، اكتشف العلماء منذ وقت ليس ببعيد أن تيار البحر أقوى بكثير من تيار النهر، وهناك خطط لبناء محطات الطاقة الكهرومائية البحرية.
4. طاقة الرياح – في هذه الحالة، تعمل الطاقة الحركية للرياح على تشغيل مولد كهربائي.تذكر المطاحن؟ إنها تعكس بالكامل مبدأ التشغيل هذا.
5. الطاقة الشمسية - في الطاقة الشمسية، تعمل الحرارة الناتجة عن أشعة الشمس كمنصة للتحويل.
6. الطاقة الهيدروجينية - يتم إنتاج الكهرباء عن طريق حرق الهيدروجين.يحترق الهيدروجين، ويطلق الحرارة، وبعد ذلك يحدث كل شيء وفقًا للمخطط المعروف لنا بالفعل.
7. طاقة المد والجزر - ما الذي يستخدم لإنتاج الكهرباء في هذه الحالة؟طاقة المد والجزر البحرية!
8. الطاقة الحرارية الأرضية هي إنتاج الحرارة الأولى ثم الكهرباء من الحرارة الطبيعية للأرض.على سبيل المثال، في المناطق البركانية.

عيوب مصادر الطاقة البديلة

تعد محطات الطاقة النووية والمائية والحرارية المصادر الرئيسية للكهرباء في العالم الحديث. ما هي مميزات محطات الطاقة النووية ومحطات الطاقة الكهرومائية ومحطات الطاقة الحرارية؟ لماذا لا ندفئ أنفسنا بواسطة طاقة الرياح أو طاقة المد والجزر؟ لماذا لم يحب العلماء الهيدروجين أو الحرارة الطبيعية للأرض؟ هناك أسباب لذلك.

عادة ما تسمى طاقات الرياح والطاقة الشمسية وطاقة المد والجزر بالبديلة بسبب ندرة استخدامها وظهورها الحديث للغاية. وأيضاً لأن الرياح والشمس والبحر وحرارة الأرض متجددة، كما أن استخدام الإنسان لحرارة الشمس أو مد البحر لن يسبب أي ضرر للشمس أو للمد والجزر. لكن لا تتسرع في الركض واللحاق بالأمواج، فليس كل شيء سهلًا وورديًا.

الطاقة الشمسية لها عيوب كبيرة - فالشمس تشرق خلال النهار فقط، لذلك لن تحصل على أي طاقة منها في الليل. وهذا غير مريح، لأنه... الذروة الرئيسية في استهلاك الكهرباء تحدث في ساعات المساء. في أوقات مختلفة من السنة وفي أماكن مختلفة على الأرض، تشرق الشمس بشكل مختلف. والتكيف معها مكلف وصعب.

تعتبر الرياح والأمواج أيضًا ظواهر متقلبة، فهي تهب وتتحرك عندما تريد، ولكن ليس عندما تريد. ولكن إذا عملوا، فإنهم يفعلون ذلك ببطء وضعيف. ولذلك فإن طاقة الرياح والمد والجزر لم تنتشر بعد على نطاق واسع.

الطاقة الحرارية الأرضية هي عملية معقدة لأنها... من الممكن بناء محطات توليد الطاقة فقط في مناطق النشاط التكتوني، حيث يمكن "استخراج" أقصى قدر من الحرارة من الأرض. كم عدد الأماكن التي بها براكين تعرف؟ وهنا بعض العلماء. ولذلك، من المرجح أن تظل الطاقة الحرارية الأرضية مركزة بشكل ضيق وغير فعالة بشكل خاص.

الطاقة الهيدروجينية هي الأكثر واعدة. يتمتع الهيدروجين بكفاءة احتراق عالية جدًا كما أن احتراقه صديق للبيئة تمامًا، لأنه منتج الاحتراق هو الماء المقطر. ولكن هناك شيء واحد. إن عملية إنتاج الهيدروجين النقي تكلف مبلغًا لا يصدق من المال. هل تريد أن تدفع الملايين مقابل الكهرباء والماء الساخن؟ لا أحد يريد. نحن ننتظر ونأمل ونعتقد أن العلماء سيجدون قريبًا طريقة لجعل الطاقة الهيدروجينية متاحة بشكل أكبر.

الطاقة النووية اليوم

وفقا لمصادر مختلفة، توفر الطاقة النووية اليوم ما بين 10 إلى 15٪ من الكهرباء في جميع أنحاء العالم. 31 دولة تستخدم الطاقة النووية. يتم إجراء أكبر قدر من الأبحاث في مجال الطاقة الكهربائية على استخدام الطاقة النووية. ومن المنطقي أن نفترض أن مزايا محطات الطاقة النووية تكون كبيرة بشكل واضح إذا كانت هذه هي المحطة التي تم تطويرها من بين جميع أنواع إنتاج الكهرباء.

وفي الوقت نفسه، هناك دول ترفض استخدام الطاقة النووية وتغلق جميع محطات الطاقة النووية الموجودة، على سبيل المثال إيطاليا. على أراضي أستراليا وأوقيانوسيا، لم تكن محطات الطاقة النووية موجودة ولا وجود لها من حيث المبدأ. أوقفت النمسا وكوبا وليبيا وكوريا الشمالية وبولندا تطوير محطات الطاقة النووية وتخلت مؤقتًا عن خطط لإنشاء محطات للطاقة النووية. ولا تهتم هذه الدول بمزايا محطات الطاقة النووية وترفض تركيبها في المقام الأول لأسباب تتعلق بالسلامة والتكاليف الباهظة لبناء وتشغيل محطات الطاقة النووية.

قادة الطاقة النووية اليوم هم الولايات المتحدة الأمريكية وفرنسا واليابان وروسيا. لقد كانوا هم الذين قدروا مزايا محطات الطاقة النووية وبدأوا في إدخال الطاقة النووية إلى بلدانهم. ينتمي أكبر عدد من مشاريع محطات الطاقة النووية قيد الإنشاء اليوم إلى جمهورية الصين الشعبية. تعمل حوالي 50 دولة أخرى بنشاط على إدخال الطاقة النووية.

مثل جميع طرق توليد الكهرباء، فإن محطات الطاقة النووية لها مزايا وعيوب. وفي حديثه عن مزايا محطات الطاقة النووية، من الضروري ملاحظة الصداقة البيئية للإنتاج، ورفض استخدام الوقود الأحفوري وسهولة نقل الوقود اللازم. دعونا ننظر إلى كل شيء بمزيد من التفصيل.

مميزات محطات الطاقة النووية عن محطات الطاقة الحرارية

تعتمد مزايا وعيوب محطات الطاقة النووية على نوع توليد الكهرباء الذي نقارن به الطاقة النووية. وبما أن المنافسين الرئيسيين لمحطات الطاقة النووية هم محطات الطاقة الحرارية ومحطات الطاقة الكهرومائية، فلنقارن مزايا وعيوب محطات الطاقة النووية فيما يتعلق بهذه الأنواع من إنتاج الطاقة.

تنقسم محطات الطاقة الحرارية، أي محطات الطاقة الحرارية، إلى نوعين:

1. التكثيف أو لفترة وجيزة CES يعمل فقط على إنتاج الكهرباء. بالمناسبة، اسمهم الآخر يأتي من الماضي السوفيتي، وتسمى IESs أيضًا GRESs - وهي اختصار لـ "محطة توليد الكهرباء في المنطقة الحكومية".
   2. محطات الحرارة والطاقة المشتركة أو محطات الحرارة والطاقة المجمعة تسمح فقط بإنتاج الطاقة الكهربائية، ولكن أيضًا الطاقة الحرارية. إذا أخذنا على سبيل المثال مبنى سكنيًا، فمن الواضح أن CES ستوفر الكهرباء للشقق فقط، وستوفر CHP أيضًا التدفئة بالإضافة إلى ذلك.

كقاعدة عامة، تعمل محطات الطاقة الحرارية على الوقود العضوي الرخيص - الفحم أو غبار الفحم وزيت الوقود. مصادر الطاقة الأكثر شعبية اليوم هي الفحم والنفط والغاز. ووفقاً للخبراء فإن احتياطيات العالم من الفحم سوف تكفي لمدة 270 عاماً أخرى، والنفط ــ لمدة 50 عاماً، والغاز ــ لمدة 70 عاماً. وحتى تلميذ المدرسة يدرك أن الاحتياطيات التي تكفي لخمسين عاماً ضئيلة للغاية ولابد من حمايتها، وعدم حرقها في الأفران كل يوم. .

من المهم أن تعرف:

تحل محطات الطاقة النووية مشكلة نقص الوقود العضوي. وتتمثل ميزة محطات الطاقة النووية في التخلص من الوقود الأحفوري، وبالتالي الحفاظ على الغاز والفحم والنفط المهددين بالانقراض. وبدلا من ذلك، تستخدم محطات الطاقة النووية اليورانيوم. ويقدر احتياطي اليورانيوم العالمي بـ 6,306,300 طن. لا أحد يحسب عدد السنوات التي ستستمر، لأن... هناك الكثير من الاحتياطيات، واستهلاك اليورانيوم قليل جدًا، ولا داعي للتفكير في اختفائه بعد. في الحالات القصوى، إذا تم نقل احتياطيات اليورانيوم فجأة بواسطة كائنات فضائية أو تبخرت من تلقاء نفسها، فيمكن استخدام البلوتونيوم والثوريوم كوقود نووي. ولا يزال تحويلها إلى وقود نووي أمرا مكلفا وصعبا، لكنه ممكن.

تشمل مزايا محطات الطاقة النووية على محطات الطاقة الحرارية تقليل كمية الانبعاثات الضارة في الغلاف الجوي.

ما يتم إطلاقه في الغلاف الجوي أثناء تشغيل محطات الطاقة الحرارية ومحطات الطاقة الحرارية ومدى خطورته:

1. ثاني أكسيد الكبريت أو ثاني أكسيد الكبريت– غاز خطير ضار بالنباتات. وإذا تم تناوله بكميات كبيرة فإنه يسبب السعال والاختناق. عندما يتحد مع الماء، يتحول ثاني أكسيد الكبريت إلى حمض الكبريتيك. وبفضل انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت هناك خطر هطول الأمطار الحمضية، وهو أمر خطير على الطبيعة والبشر.
   2. أكاسيد النيتروجين– خطير على الجهاز التنفسي للإنسان والحيوان، حيث يهيج الجهاز التنفسي.
   3. بينابيرين– خطير لأنه يميل إلى التراكم في جسم الإنسان. التعرض لفترة طويلة قد يسبب أورام خبيثة.

ويبلغ إجمالي الانبعاثات السنوية لمحطات الطاقة الحرارية لكل 1000 ميجاوات من القدرة المركبة 13 ألف طن سنويًا بالغاز و165 ألف طن بمحطات الفحم الحراري المسحوق. تستهلك محطة الطاقة الحرارية بقدرة 1000 ميغاواط سنوياً 8 ملايين طن من الأكسجين لأكسدة الوقود، وتتمثل مزايا محطات الطاقة النووية في أنه في الطاقة النووية لا يتم استهلاك الأكسجين من حيث المبدأ.

كما أن الانبعاثات المذكورة أعلاه ليست نموذجية بالنسبة لمحطات الطاقة النووية. وميزة محطات الطاقة النووية هي أن انبعاثات المواد الضارة في الغلاف الجوي في محطات الطاقة النووية لا تذكر، ومقارنة بالانبعاثات الصادرة عن محطات الطاقة الحرارية، فهي غير ضارة.

مزايا محطات الطاقة النووية على محطات الطاقة الحرارية هي انخفاض تكاليف نقل الوقود. يعد نقل الفحم والغاز إلى المصانع مكلفًا للغاية، بينما يمكن وضع اليورانيوم اللازم للتفاعلات النووية في شاحنة صغيرة واحدة.

عيوب محطات الطاقة النووية مقارنة بمحطات الطاقة الحرارية

1. تتمثل عيوب محطات الطاقة النووية مقارنة بمحطات الطاقة الحرارية في المقام الأول في وجود النفايات المشعة.إنهم يحاولون إعادة تدوير النفايات المشعة في المحطات النووية قدر الإمكان، لكنهم لا يستطيعون التخلص منها على الإطلاق. تتم معالجة النفايات النهائية في محطات الطاقة النووية الحديثة وتحويلها إلى زجاج وتخزينها في مرافق تخزين خاصة. ما إذا كان سيتم استخدامها على الإطلاق لا يزال مجهولاً.
   2. ومن عيوب محطات الطاقة النووية انخفاض كفاءتها مقارنة بمحطات الطاقة الحرارية.وبما أن العمليات في محطات الطاقة الحرارية تحدث في درجات حرارة أعلى، فهي أكثر إنتاجية. لا يزال من الصعب تحقيق ذلك في محطات الطاقة النووية، لأنه سبائك الزركونيوم، التي تشارك بشكل غير مباشر في التفاعلات النووية، لا يمكنها تحمل درجات الحرارة العالية للغاية.
   3. المشكلة العامة لمحطات الحرارة والطاقة النووية تقف منفصلة.عيب محطات الطاقة النووية ومحطات الطاقة الحرارية هو التلوث الحراري للجو. ماذا يعني ذلك؟ عند توليد الطاقة النووية، يتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة الحرارية، والتي يتم إطلاقها في البيئة. يعد التلوث الحراري للغلاف الجوي مشكلة اليوم، فهو ينطوي على العديد من المشاكل مثل إنشاء الجزر الحرارية، والتغيرات في المناخ المحلي، وفي نهاية المطاف، الاحتباس الحراري.

تعمل محطات الطاقة النووية الحديثة بالفعل على حل مشكلة التلوث الحراري وتستخدم حماماتها الاصطناعية أو أبراج التبريد (أبراج تبريد خاصة لتبريد كميات كبيرة من الماء الساخن) لتبريد المياه.

مزايا وعيوب محطات الطاقة النووية على محطات الطاقة الكهرومائية

ترتبط مزايا وعيوب محطات الطاقة النووية على محطات الطاقة الكهرومائية بشكل أساسي باعتماد محطات الطاقة الكهرومائية على الموارد الطبيعية. المزيد عن هذا...

1. وميزة محطات الطاقة النووية على محطات الطاقة الكهرومائية هي الإمكانية النظرية لبناء محطات طاقة نووية جديدة، في حين أن معظم الأنهار والخزانات القادرة على العمل لصالح محطات الطاقة الكهرومائية مشغولة بالفعل. أي أن افتتاح محطات جديدة لتوليد الطاقة الكهرومائية أمر صعب بسبب عدم توفر الأماكن اللازمة.
   2. الميزة التالية لمحطات الطاقة النووية على محطات الطاقة الكهرومائية هي اعتمادها غير المباشر على الموارد الطبيعية. تعتمد محطات الطاقة الكهرومائية بشكل مباشر على الخزان الطبيعي، وتعتمد محطات الطاقة النووية بشكل غير مباشر فقط على استخراج اليورانيوم، وكل شيء آخر يتم توفيره من قبل الناس أنفسهم واختراعاتهم.

عيوب محطات الطاقة النووية مقارنة بمحطات المياه ضئيلة - فالموارد التي تستخدمها محطة الطاقة النووية للتفاعل النووي، وخاصة وقود اليورانيوم، ليست متجددة. في حين أن كمية المياه، المورد الرئيسي المتجدد لمحطة الطاقة الكهرومائية، لن تتغير بأي شكل من الأشكال عن تشغيل محطة الطاقة الكهرومائية، ولا يمكن استعادة اليورانيوم نفسه في الطبيعة.

محطات الطاقة النووية: المزايا والعيوب

لقد درسنا بالتفصيل مزايا وعيوب محطات الطاقة النووية مقارنة بالطرق الأخرى لتوليد الكهرباء.

ولكن ماذا عن الانبعاثات المشعة الصادرة عن محطات الطاقة النووية؟ من المستحيل العيش بالقرب من محطات الطاقة النووية! هل هو خطير!" - قول انت. "لا شيء من هذا القبيل" ستجيب عليك الإحصائيات والمجتمع العلمي العالمي.

وبحسب التقديرات الإحصائية المقارنة التي أجريت في بلدان مختلفة، يلاحظ أن معدل الوفيات بسبب الأمراض التي ظهرت نتيجة التعرض للانبعاثات من محطات الطاقة الحرارية أعلى من معدل الوفيات بسبب الأمراض التي تطورت في جسم الإنسان نتيجة تسرب المواد المشعة .

في الواقع، جميع المواد المشعة محبوسة بإحكام في مرافق التخزين وتنتظر الساعة التي سيتعلمون فيها إعادة معالجتها واستخدامها. لا يتم إطلاق هذه المواد في الغلاف الجوي، ومستوى الإشعاع في المناطق المأهولة بالسكان بالقرب من محطات الطاقة النووية لا يزيد عن المستوى التقليدي للإشعاع في المدن الكبيرة.

عند الحديث عن مزايا وعيوب محطات الطاقة النووية، لا يسع المرء إلا أن يتذكر تكلفة بناء وإطلاق محطة للطاقة النووية. تبلغ التكلفة التقديرية لمحطة صغيرة حديثة للطاقة النووية 28 مليار يورو، ويقول الخبراء إن تكلفة محطات الطاقة الحرارية هي نفسها تقريبًا، ولا أحد يفوز هنا. ومع ذلك، فإن مزايا محطات الطاقة النووية ستكون تكاليف أقل لشراء الوقود والتخلص منه - فاليورانيوم، على الرغم من أنه أكثر تكلفة، يمكن أن "يعمل" لأكثر من عام، في حين يجب تجديد احتياطيات الفحم والغاز باستمرار.

الحوادث في محطات الطاقة النووية

في السابق، لم نذكر فقط العيوب الرئيسية لمحطات الطاقة النووية، المعروفة للجميع - هذه هي عواقب الحوادث المحتملة. يتم تصنيف الحوادث في محطات الطاقة النووية وفقًا لمقياس INES الذي يتكون من 7 مستويات. تشكل حوادث المستوى 4 وما فوق خطر التعرض للسكان.

تم تقييم حادثين فقط في التاريخ عند المستوى الأقصى 7 - كارثة تشيرنوبيل والحادث الذي وقع في محطة فوكوشيما للطاقة النووية 1. تم اعتبار حادث واحد المستوى 6، وهذا هو حادث كيشتيم، الذي وقع في عام 1957 في مصنع ماياك الكيميائي في منطقة تشيليابينسك.

وبطبيعة الحال، فإن مزايا وعيوب محطات الطاقة النووية تتضاءل مقارنة بإمكانية وقوع كوارث نووية تودي بحياة الكثير من الناس. لكن مزايا محطات الطاقة النووية اليوم هي تحسين نظام السلامة، الذي يلغي تماما احتمال وقوع حوادث، لأنه إن خوارزمية تشغيل المفاعلات النووية محوسبة، وبمساعدة أجهزة الكمبيوتر، يتم إيقاف تشغيل المفاعلات في حالة حدوث الحد الأدنى من الانتهاكات.

تؤخذ مزايا وعيوب محطات الطاقة النووية في الاعتبار عند تطوير نماذج جديدة من محطات الطاقة النووية التي ستعمل على الوقود النووي المعالج واليورانيوم، والتي لم يتم تشغيل رواسبها من قبل.

وهذا يعني أن المزايا الرئيسية لمحطات الطاقة النووية اليوم هي احتمالات تحديثها وتحسينها واختراعاتها الجديدة في هذا المجال. ويبدو أن أهم مزايا محطات الطاقة النووية سيتم الكشف عنها بعد قليل، ونأمل ألا يقف العلم ساكناً، وقريباً جداً سنتعرف عليها.

في الآونة الأخيرة، كبديل لمحطات الطاقة الكهرومائية الكلاسيكية ذات الضغط المتوسط، تم اقتراح محطات الطاقة الكهرومائية منخفضة الضغط التي تعمل على التدفق الطبيعي، والتي هي منتشرة على نطاق واسع في أوروبا الغربية. دعونا نحاول معرفة ما هي محطات الطاقة الكهرومائية هذه وما هي إيجابياتها وسلبياتها.

مثال على محطة الطاقة الكهرومائية ذات الضغط المنخفض التي تعمل عبر النهر هي محطة الطاقة الكهرومائية Iffezheim على نهر الراين، التي تم تشغيلها في عام 1978. الصورة من هنا

يتضمن مفهوم مجمع الطاقة الكهرومائية منخفض الضغط للنهر إنشاء محطة للطاقة الكهرومائية على نهر مسطح يبلغ ارتفاعه عدة أمتار، ويقع خزانه عادة في منطقة الفيضان الطبيعية للسهول الفيضية أثناء الفيضانات الغزيرة. تتمتع محطات المياه هذه بالمزايا التالية:
* منطقة فيضانات صغيرة، وهي عادة لا تشمل (أو تكاد لا تشمل) الأراضي المبنية. وبالتالي، لا حاجة إلى إعادة توطين أي شخص، ويكون التأثير على النظم البيئية أقل أهمية بكثير.
* من الأسهل بكثير دمج ممرات الأسماك في السدود ذات الضغط المنخفض، كما أن الأسماك تمر عبر التوربينات بأقل إصابة.

محطة ساراتوف للطاقة الكهرومائية هي محطة الضغط الأدنى في سلسلة فولغا-كاما.

الآن دعنا ننتقل إلى العيوب:
* تشكل محطات الطاقة الكهرومائية هذه خزانات صغيرة، مناسبة في أحسن الأحوال لتنظيم التدفق اليومي، أو حتى التشغيل على مجرى مائي. ونتيجة لذلك، فإن إنتاج محطات الطاقة الكهرومائية هذه يعتمد بشكل كبير على الموسم والظروف الجوية - خلال فترات انخفاض المياه، ينخفض ​​بشكل حاد.
* إن كفاءة استخدام الجريان السطحي بواسطة محطات الطاقة الكهرومائية هذه أقل بكثير من تلك الموجودة في المحطات الكلاسيكية - لعدم قدرتها على تجميع الجريان السطحي أثناء ارتفاع منسوب المياه والفيضانات، فإنها تضطر إلى إفراغ الكثير من المياه.
* بدون خزان واسع، لا تستطيع أنظمة الطاقة الكهرومائية هذه مكافحة الفيضانات.
* من وجهة نظر الملاحة، يؤدي بناء العديد من المجمعات الكهرومائية ذات الضغط المنخفض بدلا من مجمع واحد كبير إلى زيادة وقت القفل - بدلا من قفل واحد، تحتاج إلى المرور عبر عدة قفل.
* تتميز محطات الطاقة الكهرومائية منخفضة الضغط بتكلفة وحدة أعلى بكثير (محسوبة لكل كيلووات من الطاقة وكيلووات ساعة من الكهرباء المولدة). كلما انخفض الضغط، زادت الأبعاد، وبالتالي استهلاك المعدن للمعدات؛ وعدم القدرة على تجميع الجريان السطحي في الخزان يؤدي إلى الحاجة إلى إنشاء هياكل مجاري أكثر قوة؛ والعديد من البوابات أكثر تكلفة من واحدة، وما إلى ذلك. للمقارنة، يمكننا الاستشهاد بمحطة بولوتسك للطاقة الكهرومائية ذات الضغط المنخفض في بيلاروسيا ومحطة الطاقة الكهرومائية بوغوتشانسكايا ذات الضغط العالي. الأول يكلف حوالي 4500 دولار لكل كيلوواط، والثاني حوالي 1000 دولار لكل كيلوواط. الفرق كما نرى هو 4.5 مرة.

محطة الطاقة الكهرومائية Tucurui في البرازيل. وفي غابات الأمازون، كما هو الحال في التايغا السيبيرية، تكون محطات الطاقة الكهرومائية الكبيرة أكثر كفاءة.

دعونا نلخص. تعتبر مزايا محطات الطاقة الكهرومائية ذات الضغط المنخفض أكثر أهمية في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية، حيث التكلفة العالية للأراضي والكم الكبير من العمل المتضمن في نقل الأشخاص وإزالة الهياكل والبنية التحتية تجعل محطات الطاقة الكهرومائية الكبيرة ذات الخزانات الكبيرة غير مقبولة. ولهذا السبب تنتشر محطات الطاقة الكهرومائية ذات الضغط المنخفض على نطاق واسع في أوروبا، حيث الكثافة السكانية مرتفعة ومصادر الطاقة الخاصة قليلة، مما يفرض استخدام كل الإمكانات المائية المتاحة، ولو بطرق باهظة الثمن.
في الوقت نفسه، في المناطق ذات الكثافة السكانية المنخفضة نسبيًا، تكون مزايا محطات الطاقة الكهرومائية الكبيرة واضحة - في الواقع، يتم بناؤها في الغالب هناك الآن في جميع أنحاء العالم (على الرغم من أن معايير تناثر السكان في مختلف البلدان تختلف بشكل كبير، بالنسبة للصين ، مع عدد سكانها البالغ مليار نسمة، فإن إعادة توطين عدة عشرات الآلاف من الأشخاص أمر مقبول تمامًا).

لا تتنافس محطات الطاقة الكهرومائية ذات الضغط المنخفض التي تعمل على مجرى النهر مع محطات الطاقة الكهرومائية ذات الضغط المتوسط ​​والعالي - فكل نوع من محطات الطاقة الكهرومائية له "مكانته البيئية" الخاصة به والتي تكون فيها أكثر فعالية. والإشارة إلى محطات الطاقة الكهرومائية التي تعمل على مجرى النهر في أوروبا الغربية عند مناقشة مشاريع الطاقة الكهرومائية في شرق سيبيريا تشكل مقارنة لا تضاهى.

وفي ظل الاهتمام بمصادر الطاقة المتجددة حول العالم، يتم بناء السدود الكهرومائية هنا وهناك. ومنهم من يذهل الخيال بعظمته. ولكن، بينما نشيد بالحلول الهندسية الجريئة، ينبغي أن نتذكر أن الكتل الهائلة من المياه التي تحتفظ بها السدود محفوفة بقوة تدميرية رهيبة

رئيس التحرير

تعتبر الطاقة الكهرومائية إحدى الطرق الصديقة للبيئة لإنتاج الطاقة، ولها تأثير خطير على الطبيعة. وهذا التأثير له جوانب إيجابية وسلبية. في الصورة سد محطة تشيركي الكهرومائية في داغستان

محطة إنجوري للطاقة الكهرومائية يمكن اعتبار السد الواقع على نهر إنجوري الجورجي مصدر فخر للطاقة الكهرومائية السوفيتية: فهو أطول سد خرساني على شكل قوس في العالم. ويبلغ ارتفاعه 272 م، وبدأ بناء السد عام 1961، ولم يكتمل بناؤه إلا عام 1987. وحاليا، تنقسم محطة إنغوري للطاقة الكهرومائية بين جورجيا وأبخازيا، والتي اعترفت بها روسيا مؤخرا، حيث تمتلك 40% من الطاقة المنتجة.

محطة زيا للطاقة الكهرومائية ينتمي السد، الذي تم تشييده على نهر زيا في منطقة أمور (1965-1980)، إلى نوع دعامة ضخم فريد من نوعه بالنسبة لروسيا. لقد قسم النهر إلى حوضين غير متصلين ببعضهما البعض - ولا يوفر التصميم أقفالًا أو مصاعد للأسماك. الخزان ذو قيمة كبيرة للتحكم في الفيضانات.

يتم بناء محطة بوريا للطاقة الكهرومائية على نهر بوريا في منطقة أمور. بدأ بناء محطة الطاقة الكهرومائية هذه في عام 1978، لكن العمل فيها مستمر حتى يومنا هذا. منذ أواخر الثمانينيات وحتى أواخر التسعينيات، كان البناء متوقفًا بشكل أساسي. وينص المشروع على توفير ست وحدات هيدروليكية في المحطة، تم تشغيل اثنتين منها بالفعل، ومن المقرر أن يبدأ تشغيل الثالثة خلال العام الجاري. السد من النوع الجاذبية ويبلغ طوله 736 م وارتفاعه 140 م، وقد غمر الخزان مساحات واسعة من الغابات، خاصة في إقليم خاباروفسك

أمريكا: سد هوفر سمي على اسم الرئيس هربرت هوفر، وهو أطول سد بقوس الجاذبية في الولايات المتحدة سد نهر كولورادو في عام 1936. أهداف البناء: الطاقة الكهرومائية، ري الحقول، تحسين ظروف الملاحة، السيطرة على الفيضانات

أمريكا: قناة بنما إحدى أشهر الهياكل الهيدروليكية في العالم هي قناة بنما (اكتمل بناؤها عام 1914). يتم توجيه السفن عبر أقفال القناة بواسطة قاطرات قاطرة تتحرك على طول قضبان الحامل على طول الهويس.

أمريكا: "ثقب المجد" لا يشتهر سد مونتيسيلو المقوس، الذي يسد نهر بيوتا كريك في كاليفورنيا، بأي شيء آخر غير "ثقب المجد" الخاص به. يذهب هذا الاسم الغريب إلى مجرى تصريف غير منظم مصنوع على شكل قمع خرساني. عندما يتجاوز المستوى في خزان بيريسا مستوى تصميمه، يفيض الماء فوق حواف القمع، مما يخلق مشهدًا جميلاً ولكنه غريب بعض الشيء

موكب العمالقة: سد إيتايبو للطاقة الكهرومائية سد أحد أكبر السدود في العالم نهر بارانا بالقرب من الحدود بين البرازيل وباراجواي. ولبناء السد المصنوع من التراب والحجر والخرسانة، تم شق قناة في الصخور بطول 150 مترا، يتم من خلالها تحويل مياه النهر بعيدا عن مجرى النهر. وبعد جفاف مجرى النهر في الموقع المختار، بدأ بناء السد في عام 1979. ويبلغ طوله الإجمالي 7235 م.

بالمعنى الدقيق للكلمة، لا يرتبط بناء السدود والسدود بالضرورة بالطاقة الكهرومائية. تعمل سدود موسكو ببساطة على رفع مستوى نهر ضحل تقريبًا، وعلى سبيل المثال، تم إنشاء خزان كراسنودار على نهر كوبان لتلبية احتياجات الري. ولكن لا تزال الغالبية العظمى من الهياكل الهيدروليكية الكبيرة في روسيا مرتبطة بصناعة الطاقة. منذ الموافقة على خطة GOELRO في عام 1921 من قبل المؤتمر التاسع لعموم روسيا للسوفييتات، تستخدم بلادنا بنشاط طاقة الأنهار الصغيرة والكبيرة.

القاع الغادر

دون الخوض في تفاصيل التصنيف، تنقسم سدود محطات توليد الطاقة بشكل أساسي إلى السدود الجاذبية والسدود المقوسة. يتم بناء سد الجاذبية - الذي يحتوي عادة على مقطع عرضي مثلث - من التربة أو الصخور أو الكتل الخرسانية. ومن مصطلح "الجاذبية" ذاته يتضح أن مثل هذا السد يحمل كتلة من الماء بسبب جاذبيته - فتدفق النهر غير قادر على تحريك هذا العملاق من مكانه، وتبدأ المياه في الارتفاع. تستخدم السدود المقوسة في المناطق الجبلية. نظرًا لشكله (وهو في الأساس جزء من قبة منحنية نحو المياه المتقدمة)، فإن هذا السد ينقل الحمولة إلى جوانب الوادي. يعد بناء السد المقوس أكثر صعوبة، ولكنه أكثر اقتصادا من حيث استهلاك المواد. مع ارتفاع 100 متر، يجب أن يكون لسد الجاذبية قاعدة بعرض 70-80 مترًا، وسيكون للسد المقوس من نفس الارتفاع عرض قاعدة حوالي 5 أمتار فقط، وهناك أيضًا سدود من نوع قوس الجاذبية المختلط (على سبيل المثال، سد أكبر محطة للطاقة الكهرومائية Sayano-Shushenskaya في روسيا) ونوع الدعامة.

ولكي يحقق السد غرضه ولا يقدم مفاجآت غير سارة، لا بد من إجراء دراسة جيولوجية شاملة لمقاطع النهر في المكان المقترح إنشاء محطة الطاقة الكهرومائية فيه. يعرف التاريخ الحالات التي تم فيها وضع سد في القاع، حيث كانت هناك تجاويف كارستية. بعد ملء الخزان، تسربت المياه إلى هذه التجاويف ثم وجدت منفذا في مجرى النهر. بدأ الخزان في التصريف، ومن أجل منع ذلك، كان من الضروري ضخ الخرسانة في الفراغات الكارستية، وكان حجمها يساوي تقريبا حجم السد نفسه.

يعتبر القاع الصخري مثاليًا لبناء السد، أما التربة الطينية الزلقة فهي أقل تفضيلاً. وفي الحالة الأخيرة، إذا كان وزن السد غير كاف، فيمكنه ببساطة "الذهاب" باتجاه مجرى النهر.

سوف تجد المياه حفرة

السد الكهرومائي هو هيكل معقد من الناحية الهيكلية. وتتكون من سدود عمياء - لا تفيض المياه فوق قمتها (أو لا ينبغي أن تفيض على أي حال) ؛ سدود المحطة التي من خلالها تدخل المياه من الخزان إلى غرف بها توربينات تقوم بتدوير أعمدة المولدات الكهربائية؛ وسدود تصريف المياه التي يتم من خلالها إطلاق المياه لتنظيم مستوى المياه في المنبع (الخزان).

يعد نظام تصريف المياه أحد العناصر الرئيسية لمحطات المياه. يمكن أن تتقلب مستويات المياه في نهر السدود بشكل كبير اعتمادًا على الوقت من العام والعوامل المناخية مثل ذوبان الثلوج والجليد في الروافد العليا أو هطول الأمطار الغزيرة. يمكن أن يؤدي التصريف غير المنضبط للمياه من المنبع إلى تدمير الهيكل بأكمله.

ربما تكون معظم الأحداث الدرامية المرتبطة بتدمير السدود ناجمة عن فيضان البركة العلوية بسبب دخول كميات كبيرة من المياه الذائبة أو مياه الأمطار. وكان آخر حادث من هذا القبيل وقع في شهر مارس/آذار من هذا العام في إندونيسيا، عندما فشل السد الذي بنته السلطات الاستعمارية الهولندية في عام 1933 في الصمود في وجه هطول الأمطار الاستوائية. وتسببت المياه المتدفقة في مقتل حوالي مائة شخص. وقع أحد أكبر حوادث الهياكل الهيدروليكية في الولايات المتحدة الأمريكية في عام 1976. أولاً، ظهر تسرب صغير في السد الترابي الذي كان يسد نهر تيتون (أيداهو). في البداية، لم يهتموا به كثيرًا، ثم، عندما أصبح التسرب أكثر وضوحًا، حاولوا القضاء عليه بمساعدة معدات البناء. وفي النهاية، كان لا بد من التخلي عن الجرافات لإنقاذ الأرواح. بعد أن اخترق السد الترابي أخيرًا، جرفته المياه في غضون دقائق.

البحار المفترسة

ربما تكون الخزانات هي كعب أخيل الرئيسي للطاقة الكهرومائية. ومن حولهم تجري مناقشات مستمرة بين متخصصي الطاقة ونشطاء البيئة. ومن الواضح أن "البحار" الاصطناعية التي ظهرت نتيجة بناء المجمعات الكهرومائية لا يمكن اعتبارها مجرد شر لا بد منه. تتمتع الخزانات بأهمية كبيرة لتنظيم الملاحة وصيد الأسماك، وهي بمثابة خزانات لمياه الشرب وتؤدي وظيفة ترفيهية (مثل، على سبيل المثال، سلسلة خزانات تجمع مستجمعات المياه في قناة موسكو). غالبًا ما يساعدون في حل مشاكل الفيضانات في المناطق الواقعة أسفل مجرى النهر المسدود. ومع ذلك، فإن ثمن ذلك هو تحويل الأرض إلى القاع، والتغيرات الخطيرة في الوضع البيئي وحتى تغير المناخ. غالبًا ما تغمر الغابات الغابات، ويؤدي التحلل اللاهوائي في المياه الضحلة لكتل ​​كبيرة من المواد العضوية النباتية إلى إطلاق غاز الميثان، وهو أحد "الغازات الدفيئة"، في الغلاف الجوي. هذه الحقيقة تفسد إلى حد ما صورة الطاقة الكهرومائية كبديل لحرق الوقود الأحفوري.

وليد الخطط الخمسية الأولى، خزان ريبينسك العملاق، كما نعلم، ابتلع منطقة ضخمة مأهولة بالسكان قديما في قلب روسيا الأوروبية. ملأ "البحر" الأراضي المنخفضة Molgo-Sheksninskaya، التي تشكلت نتيجة ذوبان النهر الجليدي. مئات القرى ومدينة مولوجا بأكملها والكنائس والأديرة والمقابر وحتى ثلاثمائة من السكان الذين لم يرغبوا في مغادرة "وطنهم الصغير" كانوا تحت الماء. "لقد قطعوا الغابة وتطايرت الرقائق" - كان هذا أحد المبادئ الأساسية لسياسة ستالين. في الأوقات الأكثر إنسانية، أثناء بناء الخزانات الأخرى في شلال نهر الفولغا، لم يعد يُسمح للبحار الاصطناعية بالفيضان دون حسيب ولا رقيب، مما ترك سواحلها تحت رحمة الإغاثة. ومع ذلك، فإن الطريقة الوحيدة لوقف تسرب المياه هي بناء السدود، أي بناء السدود الترابية على طول الحدود المحددة للخزان. ومن الناحية العملية، يعني ذلك أن المنازل أو الطرق أو المنشآت الصناعية الواقعة بالقرب من السد تقع تحت مستوى الخزان ويصبح ضمان سلامتها مشكلة منفصلة. نحن لا نتحدث فقط عن الحفاظ على السدود في حالة فنية جيدة، ولكن أيضًا عن حماية هذه الهياكل الهيدروليكية من العامل البشري، إذا جاز التعبير. حاليًا، تجري دوريات الشرطة على طول سدود بعض خزانات نهر الفولغا وتقام الأسوار.

السد والخلود

يجب ألا ننسى مشكلة أخرى مرتبطة بظهور الخزانات. وتحت ضغط كتلة ضخمة، تتسرب الرطوبة إلى التربة المحيطة، مما يؤدي إلى رفع مستوى المياه الجوفية. في بعض الأحيان يمكن الاستفادة من ذلك: على سبيل المثال، في المناطق التي تجف فيها الآبار بانتظام، فإن بناء السدود على نهر محلي سيساعد على إعادة ملئها. ومع ذلك، عندما يتعلق الأمر بالمقاييس الكبيرة، فإن ارتفاع المياه الجوفية يؤدي إلى تشبع مساحات شاسعة بالمياه وغيرها من العواقب غير السارة. على وجه الخصوص، إحدى حجج أنصار حماية البيئة التي تعارض بناء محطة إيفينكي للطاقة الكهرومائية على نهر نيجنيايا تونجوسكا هي احتمال تسرب المياه إلى التجاويف التي خلفتها التفجيرات النووية تحت الأرض التي أجريت في المنطقة. في هذه الحالة، قد يكون هناك خطر من دخول المواد المشعة إلى منطقة تونغوسكا السفلى وينيسي. يمكن أن يؤدي إنشاء الخزانات أيضًا إلى إغراق الاتصالات تحت الأرض وأقبية المباني والمناجم في المنطقة المحيطة. وبطبيعة الحال، عند تصميم محطات المياه، يحاولون حساب مثل هذه الآثار الجانبية، ولكن تأثير عنصر الماء لا يمكن التنبؤ به بنسبة 100٪.

تتمتع الهياكل الهيدروليكية الكبيرة بميزة فريدة واحدة. وعلى عكس المنجم أو المحجر، لا يمكن التخلي عنها وتركها تحت رحمة قوى الطبيعة. إما أنه يجب الحفاظ على السد في حالة صالحة للعمل إلى الأبد (وهو أمر صعب عمليًا)، أو يجب بعد فترة معينة تفكيك الوحدة الهيدروليكية وتصريف الخزان أو تحويله إلى خزان مغلق. هذه هي الطريقة الوحيدة لتجنب العواقب الكارثية للتدمير الطبيعي. بالمناسبة، هذا يوضح السمات المشتركة للطاقة النووية والطاقة الكهرومائية. تكلفة وقف تشغيل محطة للطاقة النووية مماثلة لتكلفة بنائها. الأمر نفسه ينطبق على محطات الطاقة الكهرومائية. تم تصميم السدود الكهرومائية المبنية في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية لتعمل لمدة مائة عام. من ناحية، يعد القرن وقتًا طويلاً، ولكن من ناحية أخرى، فإن بعض محطات الطاقة الكهرومائية، على سبيل المثال، محطة الطاقة الكهرومائية Zhigulevskaya في نهر الفولغا، قد وصلت بالفعل إلى حوالي نصف عمرها الافتراضي، أو حتى أكثر. وبالتالي، فإن مسألة ما يجب القيام به مع الهياكل الهيدروليكية المستهلكة وكم سيكلف تفكيكها أو إعادة بنائها بشكل كبير سوف تطرح أمام الأجيال الحية.

من الواضح أن العمل مع كميات هائلة من المياه يتطلب حلولاً هندسية مختصة وانضباطًا تكنولوجيًا ومسؤولية. ولحسن الحظ، في روسيا، البلد الذي تساهم فيه محطات الطاقة الكهرومائية مساهمة كبيرة في اقتصاد الطاقة، لدينا التكنولوجيا والمتخصصون المؤهلون تأهيلا عاليا القادرون على تطوير الطاقة الكهرومائية على مبادئ الكفاءة والصداقة البيئية والسلامة.