Prednosti i mane hidroelektrane. Prednosti i nedostaci hidroelektrana
Elektrana je kompleks zgrada, građevina i opreme za proizvodnju električne energije. Odnosno, elektrane pretvaraju razne vrste energije u električnu energiju. Najčešći tipovi elektrana su:
— hidroelektrane;
— toplinski;
- atomski.
Hidroelektrana (HE) je elektrana koja energiju pokretne vode pretvara u električnu energiju. Na rijekama se postavljaju hidroelektrane. Uz pomoć brane stvara se razlika u visini vode (prije i poslije brane). Rezultirajući tlak vode pokreće lopatice turbine. Turbina pokreće generatore koji proizvode električnu energiju.
Ovisno o snazi hidroelektrane se dijele na: male (do 5 MW), srednje (5-25 MW) i snažne (preko 25 MW). Prema maksimalnom korištenom tlaku dijele se na: niskotlačne (maksimalni tlak - od 3 do 25 m), srednjetlačne (25-60 m) i visokotlačne (preko 60 m). Hidroelektrane se također dijele prema principu korištenja prirodnih resursa: branske, pribranske, derivacijske i pumpno-akumulacijske.
Prednosti hidroelektrana su: proizvodnja jeftine električne energije, korištenje obnovljivih izvora energije, jednostavnost upravljanja, brz pristup načinu rada. Osim toga, hidroelektrane ne zagađuju atmosferu. Nedostaci: vezanost za vodena tijela, moguće poplave obradivih površina, štetan učinak na riječne ekosustave. Hidroelektrane se mogu graditi samo na nizinskim rijekama (zbog seizmičke opasnosti planina).
Termoelektrana (TE) proizvodi električnu energiju pretvorbom toplinske energije dobivene kao rezultat izgaranja goriva. Gorivo za termoelektrane je: prirodni plin, ugljen, loživo ulje, treset ili vrući škriljevac.
Kao rezultat izgaranja goriva u pećima parnih kotlova, napojna voda se pretvara u pregrijanu paru. Ta se para pri određenoj temperaturi i tlaku dovodi preko parovoda do turbogeneratora, gdje se proizvodi električna energija.
Termoelektrane se dijele na:
— plinska turbina;
— kotao-turbina;
- kombinirani ciklus;
— na temelju plinskih postrojenja kombiniranog ciklusa;
- na bazi klipnih motora.
Kotlovsko-turbinska termoelektrana dijele se na kondenzacijska (CPS ili GRES) i kombinirana toplinska i elektrana (CHP).
Prednosti termoelektrana
— niski financijski troškovi;
— velika brzina gradnje;
— mogućnost stabilnog rada bez obzira na godišnje doba.
Nedostaci termoelektrana
— rad na neobnovljivim izvorima;
— spor povratak u način rada;
- prijem otpada.
Nuklearna elektrana (NPP)- stanica u kojoj se električna (ili toplinska energija) proizvodi radom nuklearnog reaktora. Za 2015. gotovo 11% el.
Tijekom rada, nuklearni reaktor prenosi energiju na primarnu rashladnu tekućinu. Ovo rashladno sredstvo ulazi u generator pare, gdje zagrijava vodu sekundarnog kruga. U generatoru pare voda se pretvara u paru koja ulazi u turbinu i pokreće električne generatore. Para nakon turbine ulazi u kondenzator, gdje se hladi vodom iz rezervoara. Uglavnom se voda koristi kao primarno rashladno sredstvo. Međutim, olovo, natrij i drugi tekući metali za hlađenje također se mogu koristiti u tu svrhu. Broj krugova može varirati.
Nuklearne elektrane su klasificirane prema vrsti reaktora koji se koristi. Nuklearne elektrane koriste dvije vrste reaktora: toplinske i brze neutrone. Reaktori prvog tipa dijele se na: kipuću vodu, vodu-vodu, teškovodu, plinom hlađene, grafit-vodu.
Ovisno o vrsti primljene energije, nuklearne elektrane su dvije vrste:
Stanice namijenjene proizvodnji električne energije.
Stanice namijenjene proizvodnji električne i toplinske energije (CHP).
Prednosti nuklearnih elektrana:
— neovisnost o izvorima goriva;
— ekološka čistoća;
Glavni nedostatak stanica ove vrste- teške posljedice u slučaju izvanrednih situacija.
Uz navedene elektrane postoje i: dizel, solarne, plimne, vjetroelektrane, geotermalne.
PREDNOSTI HE:
Fleksibilnost
Hidroenergija je fleksibilan izvor električne energije jer se hidroelektrane mogu vrlo brzo prilagoditi promjenjivim energetskim zahtjevima, povećavajući ili smanjujući proizvodnju električne energije. Hidraulička turbina ima vrijeme pokretanja reda veličine nekoliko minuta. Potrebno je 60 do 90 sekundi da se uređaj dovede od hladnog starta do punog opterećenja; to je puno manje nego za plinske turbine ili parna postrojenja. Proizvodnja električne energije također se može brzo smanjiti kada postoji višak snage.
Ffestiniog elektrana može proizvesti 360 MW za 60 sekundi
Niski troškovi energije
Glavna prednost hidroelektrana je nedostatak troškova goriva. Troškovi rada hidroelektrane gotovo su imuni na povećanje cijene fosilnih goriva kao što su nafta, prirodni plin ili ugljen, te nije potreban uvoz. Prosječna cijena električne energije iz hidroelektrane veće od 10 megavata je 3 do 5 američkih centi po kilovatsatu.
Hidroelektrane imaju dug radni vijek, neke hidroelektrane još uvijek daju električnu energiju nakon 50-100 godina rada.
Operativni troškovi održavanja su niski, malo je ljudi potrebno za upravljanje radom hidroelektrane.
Brana se može koristiti za nekoliko namjena odjednom: akumulirati vodu za hidroelektrane, zaštititi teritorije od poplava, stvoriti akumulaciju.
Pogodnost za industrijsku upotrebu
Dok mnoge brane hidroelektrana opskrbljuju energijom javne komunalne mreže, neke su stvorene da služe određenim industrijskim postrojenjima. Na primjer, na Novom Zelandu izgrađena je elektrana za opskrbu električnom energijom talionice aluminija Tiwai Point.
Smanjena emisija CO 2
Hidroelektrane ne sagorijevaju fosilna goriva i ne proizvode izravno ugljični dioksid. Iako se nešto ugljičnog dioksida stvara tijekom procesa proizvodnje i izgradnje projekta. Prema istraživanju Paula Scherrera sa Sveučilišta u Stuttgartu, hidroenergija proizvodi najmanje ugljičnog dioksida od ostalih izvora energije. Vjetar je na drugom mjestu, nuklearna energija na trećem, solarna energija na 4. mjestu.
Druge namjene rezervoara
Hidroakumulacije često pružaju mogućnosti za vodene sportove i same postaju turističke atrakcije. U nekim je zemljama akvakultura u akumulacijama uobičajena. Voda iz akumulacija može se koristiti za navodnjavanje usjeva, au njoj se može uzgajati riba. Brane također pomažu u sprječavanju poplava.
NEDOSTACI HIDROELEKTRANE:
Oštećenje ekosustava i gubitak zemljišta
Velike akumulacije potrebne za rad brana hidroelektrana poplavljuju velika područja zemlje uzvodno od brane, uništavajući šumske doline i močvare. Gubitak zemljišta često je povezan s uništavanjem staništa u okolnim područjima koja zauzima rezervoar.
Hidroelektrane mogu dovesti do uništenja ekosustava, jer voda prolazi kroz turbineočišćeni od prirodnih naslaga. Posebno su opasne hidroelektrane na velikim rijekama, jer dovode do ozbiljnih promjena u okolišu.
Na fotografiji je akumulacija nastala izgradnjom brane.
Zamuljivanje
Kada voda teče, teže čestice plutaju nizvodno.
To ima negativan učinak na brane i posljedično na njihove elektrane, posebno na rijeke ili u slivovima s visokom razinom mulja. Mulj može ispuniti rezervoar i smanjiti njegovu sposobnost kontrole poplava, uzrokujući dodatni horizontalni pritisak na branu. Smanjenje riječnog korita može dovesti do smanjenja proizvodnje električne energije. Osim toga, čak i vruće ljeto ili niske količine oborina mogu dovesti do smanjenja rijeke.
Emisije metana (iz rezervoara)
Najveći utjecaj imaju hidroelektrane u tropskim krajevima, a rezervoari elektrana u tropskim krajevima proizvode značajne količine metana. To je zbog prisutnosti biljnog materijala u poplavljenim područjima koji se raspada u anaerobnom okruženju i proizvodi metan i staklenički plin. Prema izvješću Svjetske komisije za brane, u slučajevima kada je akumulacija velika u usporedbi s proizvodnim kapacitetom (manje od 100 vata po kvadratnom metru površine), a šume u području akumulacije nisu iskrčene . Tada bi emisije stakleničkih plinova u akumulaciji mogle biti veće od onih iz konvencionalne termoelektrane.
Svi su čuli za glavni nedostatak nuklearnih elektrana - teške posljedice nesreća u nuklearnim elektranama. Deseci tisuća mrtvih i mnogo smrtno bolesnih, snažna izloženost zračenju koja utječe na zdravlje čovjeka i njegovih potomaka, gradovi koji su postali nenastanjivi... popis se, nažalost, može nastaviti unedogled. Hvala nebesima da su nesreće rijetke; velika većina nuklearnih elektrana u svijetu uspješno radi desetljećima bez ikakvih kvarova na sustavima.
Danas je nuklearna energija jedno od najbrže rastućih područja svjetske znanosti. Pokušajmo se odmaknuti od upornog mita da nuklearne elektrane predstavljaju opasnost od nuklearnih katastrofa i upoznajmo se s prednostima i nedostacima nuklearnih elektrana kao izvora električne energije. U čemu su nuklearne elektrane superiornije od termo i hidroelektrana? Koje su prednosti i nedostaci nuklearnih elektrana? Isplati li se razvijati ovo područje proizvodnje električne energije? O svemu ovome i više...
Jeste li znali da struju možete dobiti pomoću običnog krumpira, limuna ili sobnog cvijeća? Sve što trebate je čavao i bakrena žica. Ali krumpir i limun, naravno, neće moći opskrbljivati strujom cijeli svijet. Stoga su od 19. stoljeća znanstvenici počeli svladavati metode proizvodnje električne energije pomoću proizvodnje.
Generacija je proces pretvaranja različitih vrsta energije u električnu energiju. Proces proizvodnje odvija se u elektranama. Danas postoje mnoge vrste generacija.
Električnu energiju danas možete dobiti na sljedeće načine:
- Termoenergetika – električna energija se proizvodi toplinskim izgaranjem organskog goriva. Pojednostavljeno rečeno, nafta i plin izgaraju, oslobađaju toplinu, a toplina zagrijava paru. Para pod pritiskom uzrokuje rotaciju električnog generatora, a električni generator proizvodi električnu energiju. Termoelektrane u kojima se odvija ovaj proces nazivaju se termoelektrane.
- Nuklearna energija - princip rada nuklearnih elektrana(nuklearne elektrane koje električnu energiju dobivaju pomoću nuklearnih postrojenja) vrlo je sličan radu termoelektrana. Jedina razlika je u tome što se toplina ne dobiva izgaranjem organskog goriva, već fisijom atomskih jezgri u nuklearnom reaktoru.
- Hidroenergija – u slučaju hidroelektrana(hidroelektrane), električna energija se dobiva iz kinetičke energije protoka vode. Jeste li ikada vidjeli vodopade? Ovaj način dobivanja energije temelji se na snazi slapova koji okreću rotore električnih generatora koji proizvode električnu energiju. Naravno, vodopadi nisu prirodni. Nastaju umjetno koristeći prirodne riječne tokove. Inače, ne tako davno znanstvenici su otkrili da je morska struja puno snažnija od riječne, au planu je i izgradnja hidroelektrana na moru.
- Energija vjetra – u ovom slučaju kinetička energija vjetra pokreće električni generator. Sjećate li se mlinova? Oni u potpunosti odražavaju ovo načelo rada.
- Solarna energija - kod solarne energije toplina sunčevih zraka služi kao platforma za pretvorbu.
- Energija vodika – električna energija se proizvodi izgaranjem vodika. Vodik se spaljuje, oslobađa toplinu, a onda se sve odvija prema shemi koja nam je već poznata.
- Energija plime i oseke - što se u ovom slučaju koristi za proizvodnju električne energije? Energija morske oseke!
- Geotermalna energija je proizvodnja prvo topline, a zatim električne energije iz prirodne topline Zemlje. Na primjer, u vulkanskim područjima.
Nedostaci alternativnih izvora energije
Nuklearne, hidro i termoelektrane glavni su izvori električne energije u suvremenom svijetu. Koje su prednosti nuklearnih elektrana, hidroelektrana i termoelektrana? Zašto nas ne grije energija vjetra ili energija plime i oseke? Zašto se znanstvenicima nije svidio vodik ili prirodna toplina Zemlje? Za to postoje razlozi.
Energija vjetra, sunca i plime i oseke obično se nazivaju alternativnim zbog njihove rijetke upotrebe i pojave u novije vrijeme. A također i zbog činjenice da su vjetar, sunce, more i toplina Zemlje obnovljivi, a činjenica da čovjek koristi sunčevu toplinu ili morsku plimu neće naštetiti ni suncu ni plimi. Ali nemojte žuriti da trčite i uhvatite valove, nije sve tako lako i ružičasto.
Solarna energija ima značajne nedostatke - sunce sija samo danju, tako da noću nećete dobiti nikakvu energiju od njega. Ovo je nezgodno, jer... Glavni vrhunac potrošnje električne energije događa se u večernjim satima. U različita doba godine i na različitim mjestima na Zemlji sunce različito sja. Prilagodba tome je skupa i teška.
Vjetar i valovi također su hirovite pojave; pušu i plime kad hoće, ali ne kad hoće. Ali ako rade, rade to sporo i slabo. Stoga energija vjetra i plime još nije postala široko rasprostranjena.
Geotermalna energija je složen proces jer... Moguće je graditi elektrane samo u zonama tektonske aktivnosti, gdje se iz tla može “iscijediti” maksimum topline. Koliko mjesta s vulkanima poznajete? Evo nekih znanstvenika. Stoga će geotermalna energija najvjerojatnije ostati usko usmjerena i ne osobito učinkovita.
Vodikova energija je najperspektivnija. Vodik ima vrlo visoku učinkovitost izgaranja i njegovo izgaranje je apsolutno ekološki prihvatljivo, jer produkt izgaranja je destilirana voda. Ali, postoji jedna stvar. Proces proizvodnje čistog vodika košta nevjerojatno puno novca. Hoćete li plaćati milijune za struju i toplu vodu? Nitko ne želi. Čekamo, nadamo se i vjerujemo da će znanstvenici uskoro pronaći način da učine vodikovu energiju dostupnijom.
Nuklearna energija danas
Prema različitim izvorima, nuklearna energija danas daje od 10 do 15% električne energije u svijetu. 31 država koristi nuklearnu energiju. Najviše istraživanja u području elektroenergetike provodi se na korištenju nuklearne energije. Logično je pretpostaviti da su prednosti nuklearnih elektrana očito velike ako se od svih vrsta proizvodnje električne energije razvija ova.
Istodobno postoje zemlje koje odbijaju koristiti nuklearnu energiju i zatvaraju sve postojeće nuklearne elektrane, primjerice Italija. Na području Australije i Oceanije nuklearne elektrane nisu postojale i ne postoje u načelu. Austrija, Kuba, Libija, Sjeverna Koreja i Poljska zaustavile su razvoj nuklearnih elektrana i privremeno odustale od planova izgradnje nuklearnih elektrana. Te zemlje ne obraćaju pozornost na prednosti nuklearnih elektrana i odbijaju ih instalirati prvenstveno zbog sigurnosnih razloga i visokih troškova izgradnje i rada nuklearnih elektrana.
Lideri u nuklearnoj energiji danas su SAD, Francuska, Japan i Rusija. Upravo su oni procijenili prednosti nuklearnih elektrana i počeli uvoditi nuklearnu energiju u svoje zemlje. Najveći broj projekata nuklearnih elektrana u izgradnji danas pripada Narodnoj Republici Kini. Još oko 50 zemalja aktivno radi na uvođenju nuklearne energije.
Kao i svi načini proizvodnje električne energije, nuklearne elektrane imaju prednosti i nedostatke. Govoreći o prednostima nuklearnih elektrana, potrebno je napomenuti ekološku prihvatljivost proizvodnje, odbijanje korištenja fosilnih goriva i pogodnost transporta potrebnog goriva. Pogledajmo sve detaljnije.
Prednosti nuklearnih elektrana u odnosu na termoelektrane
Prednosti i nedostaci nuklearnih elektrana ovise o tome s kojom vrstom proizvodnje električne energije uspoređujemo nuklearnu energiju. Budući da su glavni konkurenti nuklearnih elektrana termoelektrane i hidroelektrane, usporedimo prednosti i nedostatke nuklearnih elektrana u odnosu na te vrste proizvodnje energije.
TE, odnosno termoelektrane su dvije vrste:
- Kondenzacijski ili kratko CES služe samo za proizvodnju električne energije. Usput, njihovo drugo ime dolazi iz sovjetske prošlosti, IES-ovi se također nazivaju GRES-ovi - skraćenica za "državna elektrana".
2. Kombinirana toplinska i elektrana ili kombinirana toplinska i elektrana samo omogućuju proizvodnju ne samo električne, već i toplinske energije. Uzimajući, primjerice, stambenu zgradu, jasno je da će HZZ opskrbljivati samo stanove strujom, a kogeneracija će još dodatno grijati.
Termoelektrane u pravilu rade na jeftino organsko gorivo - ugljen ili ugljenu prašinu i loživo ulje. Najpopularniji izvori energije danas su ugljen, nafta i plin. Prema procjenama stručnjaka, svjetske rezerve ugljena trajat će još 270 godina, nafte – 50 godina, plina – 70. Čak i školarac razumije da su 50-godišnje rezerve vrlo male i da ih treba zaštititi, a ne spaljivati u pećima svaki dan .
VAŽNO JE ZNATI:
Nuklearne elektrane rješavaju problem nedostatka organskog goriva. Prednost nuklearnih elektrana je eliminacija fosilnih goriva, čime se čuvaju ugroženi plin, ugljen i nafta. Umjesto toga, nuklearne elektrane koriste uran. Svjetske rezerve urana procjenjuju se na 6 306 300 tona. Nitko ne računa koliko će to godina trajati, jer... Zaliha ima dosta, potrošnja urana je prilično mala, a o njegovom nestanku još ne treba razmišljati. U ekstremnim slučajevima, ako zalihe urana iznenada odnesu vanzemaljci ili one ispare same od sebe, plutonij i torij mogu se koristiti kao nuklearno gorivo. Njihovo pretvaranje u nuklearno gorivo još uvijek je skupo i teško, ali je moguće.
Prednosti nuklearnih elektrana u odnosu na termoelektrane uključuju smanjenje količine štetnih emisija u atmosferu.
Što se tijekom rada termoelektrana i termoelektrana ispušta u atmosferu i koliko je opasno:
- Sumporni dioksid ili sumporov dioksid– opasan plin koji šteti biljkama. Ako se proguta u velikim količinama, izaziva kašalj i gušenje. Kada se spoji s vodom, sumporni dioksid se pretvara u sumpornu kiselinu. Upravo zahvaljujući emisiji sumpornog dioksida postoji opasnost od kiselih kiša koje su opasne za prirodu i ljude.
2. Dušikovih oksida– opasno za dišni sustav ljudi i životinja, nadražuje dišne puteve.
3. Benapiren– opasno je jer ima tendenciju nakupljanja u ljudskom tijelu. Dugotrajna izloženost može izazvati maligne tumore.
Ukupne godišnje emisije termoelektrana na 1000 MW instalirane snage iznose 13 tisuća tona godišnje u plinskim i 165 tisuća tona u termoelektranama na ugljen. Termoelektrana kapaciteta 1000 MW godišnje troši 8 milijuna tona kisika za oksidaciju goriva, a prednosti nuklearnih elektrana su što se u nuklearnoj energetici kisik u principu ne troši.
Gore navedene emisije također nisu tipične za nuklearne elektrane. Prednost nuklearnih elektrana je što su emisije štetnih tvari u atmosferu iz nuklearnih elektrana zanemarive i u usporedbi s emisijama iz termoelektrana bezopasne.
Prednosti nuklearnih elektrana u odnosu na termoelektrane su niski troškovi transporta goriva. Ugljen i plin su izuzetno skupi za transport do tvornica, dok se uran potreban za nuklearne reakcije može staviti u jedan mali kamion.
Nedostaci nuklearnih elektrana u odnosu na termoelektrane
- Nedostaci nuklearnih elektrana u odnosu na termoelektrane su prije svega prisutnost radioaktivnog otpada. U nuklearnim elektranama nastoje što više preraditi radioaktivni otpad, ali nikako ga ne mogu zbrinuti. Konačni otpad u modernim nuklearnim elektranama prerađuje se u staklo i skladišti u posebnim skladištima. Hoće li ikada biti korišteni, još se ne zna.
2. Nedostaci nuklearnih elektrana su niska učinkovitost u odnosu na termoelektrane. Budući da se procesi u termoelektranama odvijaju na višim temperaturama, one su produktivnije. To je još uvijek teško postići u nuklearnim elektranama, jer cirkonijeve legure, koje neizravno sudjeluju u nuklearnim reakcijama, ne mogu podnijeti ekstremno visoke temperature.
3. Opći problem toplinskih i nuklearnih elektrana stoji odvojeno. Nedostatak nuklearnih elektrana i termoelektrana je toplinsko onečišćenje atmosfere. Što to znači? Pri proizvodnji nuklearne energije oslobađa se velika količina toplinske energije koja se ispušta u okoliš. Toplinsko onečišćenje atmosfere problem je današnjice, za sobom povlači mnoge probleme kao što su stvaranje toplinskih otoka, promjene mikroklime i u konačnici globalno zatopljenje.
Suvremene nuklearne elektrane već rješavaju problem toplinskog onečišćenja i za hlađenje vode koriste vlastite umjetne bazene ili rashladne tornjeve (specijalne rashladne tornjeve za hlađenje velikih količina tople vode).
Prednosti i nedostaci nuklearnih elektrana u odnosu na hidroelektrane
Prednosti i nedostaci nuklearnih elektrana u odnosu na hidroelektrane uglavnom se odnose na ovisnost hidroelektrana o prirodnim resursima. Više o ovome...
- Prednost nuklearnih elektrana u odnosu na hidroelektrane je teoretska mogućnost izgradnje novih nuklearnih elektrana, dok je većina rijeka i akumulacija sposobnih za rad u korist hidroelektrana već zauzeta. Naime, otvaranje novih hidroelektrana je otežano zbog nedostatka potrebnih mjesta.
2. Sljedeća prednost nuklearnih elektrana u odnosu na hidroelektrane je njihova neizravna ovisnost o prirodnim resursima. Hidroelektrane izravno ovise o prirodnoj akumulaciji, nuklearne elektrane tek neizravno o eksploataciji urana, sve ostalo osiguravaju sami ljudi i njihovi izumi.
Nedostaci nuklearnih elektrana u usporedbi s vodnim stanicama su beznačajni - resursi koje nuklearna elektrana koristi za nuklearnu reakciju, a konkretno uranovo gorivo, nisu obnovljivi. Dok se količina vode, glavnog obnovljivog resursa hidroelektrane, neće ni na koji način promijeniti od rada hidroelektrane, a sam uran se ne može obnoviti u prirodi.
Nuklearne elektrane: prednosti i nedostaci
Detaljno smo ispitali prednosti i nedostatke nuklearnih elektrana u odnosu na druge načine proizvodnje električne energije.
“Ali što je s radioaktivnim emisijama iz nuklearnih elektrana? Nemoguće je živjeti u blizini nuklearnih elektrana! Je li opasno!" - Ti kažeš. “Ništa tako”, odgovorit će vam statistika i svjetska znanstvena zajednica.
Prema statističkim usporednim procjenama provedenim u različitim zemljama, primjećuje se da je stopa smrtnosti od bolesti koje su nastale uslijed izloženosti emisijama iz termoelektrana viša od stope smrtnosti od bolesti koje su se razvile u ljudskom tijelu zbog istjecanja radioaktivnih tvari. .
Zapravo, sve radioaktivne tvari čvrsto su zaključane u skladištima i čekaju čas kada će ih naučiti ponovno prerađivati i koristiti. Takve se tvari ne ispuštaju u atmosferu; razina zračenja u naseljenim područjima u blizini nuklearnih elektrana nije veća od tradicionalne razine zračenja u velikim gradovima.
Govoreći o prednostima i nedostacima nuklearnih elektrana, ne može se ne prisjetiti troškova izgradnje i pokretanja nuklearne elektrane. Procijenjeni trošak male moderne nuklearne elektrane je 28 milijardi eura, stručnjaci kažu da je otprilike toliko i trošak termoelektrana, tu nitko nije na dobitku. No, prednosti nuklearnih elektrana bit će niži troškovi nabave i zbrinjavanja goriva - uran, iako je skuplji, može “raditi” više od godinu dana, dok se zalihe ugljena i plina moraju stalno nadopunjavati.
Nesreće u nuklearnim elektranama
Prethodno nismo spomenuli samo glavne nedostatke nuklearnih elektrana, koji su svima poznati - to su posljedice mogućih nesreća. Nesreće u nuklearnim elektranama klasificiraju se prema INES ljestvici koja ima 7 stupnjeva. Nesreće razine 4 i više predstavljaju rizik izloženosti stanovništva.
Samo su dvije nesreće u povijesti ocijenjene maksimalnom razinom 7 - katastrofa u Černobilu i nesreća u nuklearnoj elektrani Fukushima 1. Jedna nesreća smatrana je razinom 6, to je nesreća u Kyshtymu, koja se dogodila 1957. u kemijskoj tvornici Mayak u regija Čeljabinsk.
Naravno, prednosti i nedostaci nuklearnih elektrana blijede u usporedbi s mogućnošću nuklearnih katastrofa koje odnose živote mnogih ljudi. No, prednosti nuklearnih elektrana danas su poboljšani sigurnosni sustav, koji gotovo u potpunosti eliminira mogućnost nesreća, jer Algoritam rada nuklearnih reaktora je kompjuteriziran i uz pomoć računala reaktori se isključuju u slučaju minimalnih kršenja.
Prednosti i nedostaci nuklearnih elektrana uzimaju se u obzir pri razvoju novih modela nuklearnih elektrana koje će raditi na prerađeno nuklearno gorivo i uran čija nalazišta dosad nisu puštena u rad.
To znači da su glavne prednosti nuklearnih elektrana danas perspektiva njihove modernizacije, usavršavanja i novih izuma na ovom području. Čini se da će najvažnije prednosti nuklearnih elektrana biti otkrivene malo kasnije, nadamo se da znanost neće stati na mjestu, i vrlo brzo ćemo saznati o njima.
U posljednje vrijeme, kao alternativa klasičnim srednje-visokotlačnim prigradnim hidroelektranama, aktivno se predlažu niskotlačne hidroelektrane koje rade na prirodni tok, a koje su prilično raširene u zapadnoj Europi. Pokušajmo shvatiti što su te hidroelektrane i koje su njihove prednosti i mane.
Primjer niskotlačne protočne hidroelektrane je hidroelektrana Iffezheim na Rajni, puštena u rad 1978. godine. Fotografija odavde
Koncept protočne hidroelektrane niskog tlaka uključuje izgradnju hidroelektrane na ravnoj rijeci s padom od nekoliko metara, čija se akumulacija obično nalazi u prirodnoj poplavnoj zoni poplavne ravnice tijekom velikih poplava. Takvi vodovodi imaju sljedeće prednosti:
* Malo poplavno područje, koje obično ne uključuje (ili gotovo ne uključuje) izgrađena zemljišta. Posljedično, nikoga ne treba preseljavati, a utjecaj na ekosustave je mnogo manje značajan.
* Mnogo je lakše integrirati prolaze za ribe u niskotlačne brane, a riba prolazi kroz turbine s manje ozljeda.
Saratovska hidroelektrana je hidroelektrana s najnižim pritiskom u kaskadi Volga-Kama.
Sada prijeđimo na nedostatke:
* Takve hidroelektrane tvore male akumulacije, pogodne u najboljem slučaju za dnevnu regulaciju protoka, ili čak za rad na vodotoku. Zbog toga je proizvodnja takvih hidroelektrana jako ovisna o godišnjem dobu i vremenskim prilikama - tijekom razdoblja male vode naglo opada.
* Učinkovitost iskorištavanja otjecanja kod ovakvih hidroelektrana znatno je manja nego kod klasičnih - budući da ne mogu akumulirati otjecanje za vrijeme velikih voda i poplava, prisiljene su ispuštati puno vode.
* Bez velike akumulacije, takvi hidroelektrični sustavi ne mogu se boriti protiv poplava.
* S gledišta plovidbe, izgradnja nekoliko niskotlačnih hidroelektrana umjesto jednog velikog dovodi do povećanja vremena zaključavanja - umjesto jedne prevodnice, morate proći kroz nekoliko.
* Niskotlačne hidroelektrane imaju znatno veću jediničnu cijenu (izračunato po kW snage i kWh proizvedene električne energije). Što je niži tlak, veće su dimenzije i, shodno tome, potrošnja metala opreme; nemogućnost akumuliranja otjecanja u rezervoaru dovodi do potrebe za stvaranjem snažnijih struktura propusta; nekoliko brana je skuplje od jedne, itd. Za usporedbu možemo navesti niskotlačnu hidroelektranu Polotsk u Bjelorusiji i visokotlačnu hidroelektranu Boguchanskaya. Prvi košta oko 4500 dolara po kW, drugi - oko 1000 dolara po kW. Razlika je, kao što vidimo, 4,5 puta.
Hidroelektrana Tucurui u Brazilu. U amazonskoj džungli, kao iu sibirskoj tajgi, velike hidroelektrane su učinkovitije.
Sažmimo. Prednosti niskotlačnih hidroelektrana najznačajnije su u gusto naseljenim područjima, gdje visoka cijena zemljišta i velika količina posla oko preseljenja ljudi, uklanjanja objekata i infrastrukture čine velike hidroelektrane s velikim akumulacijama neprihvatljivim. Zbog toga su niskotlačne hidroelektrane najrasprostranjenije u Europi, gdje je gustoća naseljenosti velika, a vlastitih energetskih resursa malo, što nameće korištenje svih raspoloživih hidropotencijala, iako na skupe načine.
U isto vrijeme, u relativno rijetko naseljenim regijama, prednosti velikih hidroelektrana su očite - zapravo, tamo se uglavnom grade u cijelom svijetu (iako se kriteriji za rijetku naseljenost u različitim zemljama značajno razlikuju, za Kinu , sa svojom milijardskom populacijom, sasvim je prihvatljivo preseljenje nekoliko desetaka tisuća ljudi) .
Niskotlačne protočne hidroelektrane ne konkuriraju srednje i visokotlačnim hidroelektranama - svaka vrsta hidroelektrana ima svoju "ekološku nišu" u kojoj su najučinkovitije. A pozivanje na protočne hidroelektrane u zapadnoj Europi kada se raspravlja o projektima hidroelektrana u istočnom Sibiru usporedba je neusporedivog.
U jeku interesa za obnovljive izvore energije diljem svijeta tu i tamo se grade brane hidroelektrana. neki od njih zadivljuju maštu svojom veličinom. No, odajući počast hrabrim inženjerskim rješenjima, treba imati na umu da su goleme vodene mase koje drže brane prepune užasne razorne moći
Uredništvo PM
Hidroenergija, koja se smatra jednom od ekološki prihvatljivih metoda proizvodnje energije, ima ozbiljan utjecaj na prirodu. A ovaj utjecaj ima i pozitivne i negativne strane. Na fotografiji - brana hidroelektrane Chirkey u Dagestanu
Hidroelektrana Enguri Brana na gruzijskoj rijeci Enguri može se smatrati ponosom sovjetske hidroelektrane: to je najviša betonska lučna brana na svijetu. Visina joj je 272 m. Izgradnja brane započela je 1961. godine, a potpuno je dovršena tek 1987. godine. Trenutno je hidroelektrana Enguri podijeljena između Gruzije i Abhazije, što je nedavno priznala Rusija, koja posjeduje 40% proizvedene energije
Hidroelektrana Zeya Brana, podignuta na rijeci Zeya u Amurskoj oblasti (1965-1980), pripada masivnom tipu podupirača jedinstvenom za Rusiju. Podijelio je rijeku na dva bazena koji nisu međusobno povezani - projektom nisu predviđene ni brave ni dizalice za ribe. Akumulacija ima veliku vrijednost za zaštitu od poplava.
Hidroelektrana Bureya gradi se na rijeci Bureya u Amurskoj oblasti. Izgradnja ove hidroelektrane započela je 1978. godine, ali radovi na njoj traju i danas. Od kasnih 1980-ih do kasnih 1990-ih, izgradnja je u biti bila zaustavljena. Projektom je predviđeno šest hidroagregata na postaji, od kojih su dva već puštena u rad, a treći bi trebao početi s radom ove godine. Brana je gravitacijskog tipa i ima duljinu od 736 m s visinom od 140 m. Akumulacija je poplavila velika područja šume, uglavnom u Habarovskom kraju
Amerika: Hooverova brana Nazvana po predsjedniku Herbertu Hooveru, najviša gravitacijska lučna brana u Sjedinjenim Državama blokirala je rijeku Colorado 1936. godine. Ciljevi izgradnje: hidroenergija, navodnjavanje polja, poboljšanje uvjeta plovidbe, zaštita od poplava
Amerika: Panamski kanal Jedna od najpoznatijih hidrauličkih građevina na svijetu je Panamski kanal (dovršen 1914.). Plovila vode kroz kanalske prevodnice lokomotive tegljača koje se kreću po šinama duž prevodnice.
Amerika: “Rupa slave” Lučna brana Monticello Dam, koja blokira kalifornijski potok Piuta, nije osobito poznata ni po čemu osim po svojoj “rupi slave”. Ovo čudno ime nosi neregulirani preljev napravljen u obliku betonskog lijevka. Kada razina u rezervoaru Berryessa prijeđe projektiranu razinu, voda se prelijeva preko rubova lijevka, stvarajući prekrasan, ali pomalo jeziv spektakl
Parada divova: brana hidroelektrane Itaipu Jedna od najvećih svjetskih brana blokirala je rijeku Paraná u blizini granice Brazila i Paragvaja. Za izgradnju brane, od zemlje, kamena i betona, u stijenama je usječen kanal od 150 metara, kojim je riječna voda odvedena dalje od korita. Nakon što se korito na odabranom mjestu isušilo, 1979. godine započela je izgradnja brane. Ukupna dužina je 7235 m.
Strogo govoreći, izgradnja brana i brana nije nužno vezana uz hidroenergiju. Moskovske brane jednostavno podižu razinu nekoć gotovo plitke rijeke, a, primjerice, akumulacija Krasnodar na rijeci Kuban stvorena je za potrebe navodnjavanja. Ipak, velika većina velikih hidrotehničkih građevina u Rusiji povezana je s energetskom industrijom. Od odobrenja plana GOELRO 1921. godine na IX Sveruskom kongresu sovjeta, naša zemlja aktivno koristi energiju malih i velikih rijeka.
Podmuklo dno
Ne ulazeći u detalje klasifikacije, brane elektrana uglavnom se dijele na gravitacijske i lučne brane. Gravitacijska brana - obično ima trokutasti presjek - izgrađena je od tla, stijena ili betonskih blokova. Iz samog izraza "gravitacija" jasno je da takva brana svojom gravitacijom drži masu vode - tok rijeke nije u stanju pomaknuti ovog diva s mjesta i voda počinje rasti. Lučne brane koriste se u planinskim područjima. Ovakva brana zbog svog oblika (u suštini je to fragment kupole zakrivljen prema nadolazećoj vodi) prenosi opterećenje na strane kanjona. Lučnu branu je teže izgraditi, ali je ekonomičnija u smislu potrošnje materijala. S visinom od 100 m, gravitacijska brana trebala bi imati bazu širine 70-80 m, a lučna brana iste visine imat će širinu baze od samo oko 5 m. Postoje i brane mješovitog gravitacijsko-lučnog tipa. (na primjer, brana najveće hidroelektrane Sayano-Shushenskaya u Rusiji) i potpornog tipa.
Kako bi brana ispunila svoju namjenu i ne bi predstavljala neugodna iznenađenja, potrebno je temeljito geološko istraživanje riječnih dionica na mjestu gdje se planira izgradnja hidroelektrane. Povijest poznaje slučajeve kada je na dnu postavljena brana u kojoj su se nalazile kraške šupljine. Nakon punjenja akumulacije, voda je prodrla u te šupljine i zatim pronašla izlaz nizvodno. Akumulacija je počela isušivati, a da bi se to spriječilo, trebalo je pumpati beton u krške šupljine čiji je volumen otprilike bio jednak volumenu same brane.
Kamenito dno idealno je za izgradnju brane; manje je poželjno sklisko glineno tlo. U potonjem slučaju, ako je težina brane nedovoljna, može jednostavno "ići" nizvodno.
Voda će pronaći rupu
Brana hidroelektrane je konstrukcijski složena građevina. Sastoji se od slijepih brana - preko čijeg se vrha voda ne prelijeva (ili se u svakom slučaju ne smije prelijevati); stanične brane kroz koje voda iz akumulacije ulazi u komore s turbinama koje rotiraju osovine električnih generatora; te preljevne brane kroz koje se ispušta voda za regulaciju razine vode u uzvodnom toku (akumulacija).
Preljevni sustav jedan je od ključnih elemenata vodovoda. Razina vode u pregrađenoj rijeci može značajno varirati ovisno o dobu godine i klimatskim čimbenicima kao što su otapanje snijega i leda u gornjem toku ili obilne kiše. Nekontrolirano ispuštanje vode iz uzvodnog toka može dovesti do uništenja cijele građevine.
Možda je većina dramatičnih događaja povezanih s uništenjem brana uzrokovana prelijevanjem gornjeg bazena zbog ulaska velike količine otopljene ili oborinske vode. Posljednji takav incident dogodio se u ožujku ove godine u Indoneziji, kada brana koju su izgradile nizozemske kolonijalne vlasti 1933. nije uspjela izdržati nalet tropskih padalina. Voda koja se oslobodila uzrokovala je smrt stotinjak ljudi. Jedna od najvećih nesreća na hidrotehničkim građevinama dogodila se u SAD-u 1976. godine. Prvo se pojavilo malo curenje u zemljanoj brani koja je blokirala rijeku Teton (Idaho). U početku se tome nisu previše obazirali, a kad je curenje postalo uočljivije, pokušali su ga ukloniti uz pomoć građevinske opreme. Na kraju su buldožeri morali biti napušteni kako bi se spasili životi. Nakon što je konačno probila zemljanu branu, voda ju je u nekoliko minuta odnijela.
Grabežljiva mora
Akumulacije su možda glavna Ahilova peta hidroenergije. I oko njih se vode stalne rasprave između stručnjaka za energetiku i ekologa. Očito je da se umjetna “mora” koja su nastala kao rezultat izgradnje hidroelektrana ne mogu smatrati samo nužnim zlom. Akumulacije su od velike važnosti za organizaciju plovidbe i ribolova, služe kao rezervoari pitke vode i obavljaju rekreacijsku funkciju (kao što je, na primjer, kaskada rezervoara slivnog bazena Moskovskog kanala). Često pomažu u rješavanju problema s poplavama u područjima nizvodno od pregrađene rijeke. Međutim, cijena za to je pretvaranje zemlje u dno, ozbiljne promjene u ekološkoj situaciji, pa čak i klimatske promjene. Šume su često poplavljene, a anaerobno raspadanje velikih masa biljne organske tvari u plićacima dovodi do ispuštanja metana, jednog od “stakleničkih plinova”, u atmosferu. Ta činjenica donekle kvari sliku hidroenergije kao alternative izgaranju fosilnih goriva.
Dijete prvih petogodišnjih planova, gigantski Rybinsk rezervoar, kao što znamo, progutao je ogroman, davno naseljen teritorij u samom središtu europske Rusije. "More" je ispunilo nizinu Molgo-Sheksninskaya, nastalu kao rezultat otapanja ledenjaka. Pod vodom su bile stotine sela i cijeli grad Mologa, crkve, samostani, groblja i čak tri stotine stanovnika koji nisu željeli napustiti svoju “malu domovinu”. “Oni sjeku šumu, a čips leti” - to je bilo jedno od temeljnih načela Staljinove politike. U humanija vremena, tijekom izgradnje drugih akumulacija kaskade Volge, morima koje je stvorio čovjek više se nije dopuštalo nekontrolirano izlijevanje, ostavljajući svoju obalu na milost i nemilost reljefu. No, jedini način zaustavljanja izlijevanja vode je nasipavanje, odnosno izgradnja zemljanih brana duž utvrđenih granica akumulacije. U praksi to znači da su kuće, ceste ili industrijski objekti koji se nalaze u blizini brane ispod razine akumulacije i osiguranje njihove sigurnosti postaje poseban problem. Ne govorimo samo o održavanju brana u ispravnom tehničkom stanju, nego io zaštiti tih hidrotehničkih objekata od, da tako kažem, ljudskog faktora. Trenutačno se policijske patrole provode duž brana nekih akumulacija kaskade Volga i postavljaju se ograde.
Brana i vječnost
Ne smijemo zaboraviti na još jedan problem povezan s pojavom rezervoara. Pod pritiskom ogromne mase vlaga prodire u okolno tlo, podižući razinu podzemnih voda. Ponekad se to može iskoristiti: na primjer, u područjima gdje bunari redovito presušuju, pregrađivanje lokalne rijeke pomoći će da se ponovno napune. Međutim, kada je riječ o makrorazmjerima, podizanje podzemnih voda dovodi do natapanja golemih područja i drugih neugodnih posljedica. Konkretno, jedan od argumenata ekologa koji se protive izgradnji hidroelektrane Evenki na rijeci Nizhnyaya Tunguska je vjerojatna infiltracija vode u šupljine koje su nastale nakon podzemnih nuklearnih eksplozija izvedenih na tom području. U tom slučaju može postojati opasnost od ulaska radioaktivnih materijala u Donju Tungusku i Jenisej. Stvaranje akumulacija također može dovesti do poplave podzemnih komunikacija, podruma zgrada i rudnika u okolnom području. Naravno, prilikom projektiranja vodovoda pokušavaju izračunati takve nuspojave, ali učinak elementa vode ne može biti 100% predvidljiv.
Velike hidrauličke strukture imaju jednu jedinstvenu značajku. Za razliku od rudnika ili kamenoloma, ne mogu se napustiti, prepustiti na milost i nemilost silama prirode. Ili se brana mora zauvijek održavati u ispravnom stanju (što je praktički teško izvedivo) ili se nakon određenog vremena mora demontirati hidraulički agregat, a akumulacija isušiti ili pretvoriti u zatvorenu akumulaciju. To je jedini način da se izbjegnu katastrofalne posljedice prirodnog razaranja. Usput, ovo pokazuje zajedničke značajke nuklearne energije i hidroenergije. Trošak razgradnje nuklearne elektrane usporediv je s troškom njezine izgradnje. Isto vrijedi i za hidroelektrane. Brane hidroelektrana izgrađene u SSSR-u projektirane su za rad sto godina. S jedne strane, stoljeće je dugo vrijeme, ali s druge strane, neke hidroelektrane, na primjer hidroelektrana Zhigulevskaya na Volgi, već su dosegle otprilike polovicu svog životnog vijeka, pa čak i više. Tako će se pred živim naraštajima postaviti pitanje što učiniti s istrošenim hidrotehničkim objektima i koliko će koštati njihova demontaža ili veća rekonstrukcija.
Očito je da rad s ogromnim masama vode zahtijeva kompetentna inženjerska rješenja, tehnološku disciplinu i odgovornost. Srećom, u Rusiji, zemlji u kojoj hidroelektrane daju ogroman doprinos energetskom gospodarstvu, imamo i tehnologiju i visokokvalificirane stručnjake koji su sposobni razviti hidroenergiju na principima učinkovitosti, ekološke prihvatljivosti i sigurnosti.
Članci na temu
