A vízenergia előnyei és hátrányai. A vízerőművek előnyei és hátrányai

Az erőmű épületek, építmények és berendezések együttese, amelyet elektromos energia előállítására terveztek. Vagyis az erőművek különféle energiákat alakítanak át villamos energiává. A leggyakoribb típusú erőművek a következők:

— vízerőművek;
- termikus;
- atomos.

A vízierőmű (HPP) olyan erőmű, amely a mozgó víz energiáját elektromos energiává alakítja. Vízierőműveket telepítenek a folyókra. Egy gát segítségével vízmagasság-különbség jön létre (a gát előtt és után). A keletkező víznyomás mozgásba hozza a turbinalapátokat. A turbina olyan generátorokat hajt, amelyek villamos energiát termelnek.

A vízerőműveket teljesítménytől függően kis (5 MW-ig), közepes (5-25 MW) és nagy teljesítményű (25 MW feletti) részekre osztják. A maximálisan használt nyomás szerint ezek a következőkre oszthatók: alacsony nyomású (maximális nyomás - 3-25 m), közepes nyomású (25-60 m) és nagynyomású (60 m felett). A vízerőműveket a természeti erőforrások felhasználásának elve szerint is osztályozzák: gát, gátközeli, elterelő és szivattyús tároló.

A vízerőművek előnyei a következők: olcsó villamos energia előállítása, megújuló energia felhasználása, könnyű irányíthatóság, gyors hozzáférés az üzemmódhoz. Ráadásul a vízerőművek nem szennyezik a légkört. Hátrányok: víztestekhez való kötődés, termőföld esetleges elöntése, folyami ökoszisztémákra gyakorolt ​​káros hatás. Vízerőmű csak síkvidéki folyókon építhető (a hegyvidék szeizmikus veszélye miatt).

Hőerőmű (TPP) tüzelőanyag elégetése során nyert hőenergia átalakításával villamos energiát termel. A hőerőművek tüzelőanyaga: földgáz, szén, fűtőolaj, tőzeg vagy forró pala.

A gőzkazánok kemencéiben a tüzelőanyag elégetése következtében a tápvíz túlhevített gőzzé alakul. Ezt a gőzt meghatározott hőmérsékleten és nyomáson egy gőzvezetéken keresztül egy turbógenerátorhoz vezetik, ahol elektromos energia keletkezik.

A hőerőművek a következőkre oszthatók:

- gázturbina;

— kazán-turbina;

- kombinált ciklus;

— kombinált ciklusú gázüzemeken alapul;
- dugattyús motorokon alapul.

Kazán-turbinás hőerőművek, viszont kondenzációs (CPS vagy GRES) és kapcsolt hő- és erőművekre (CHP) oszlanak.

A hőerőművek előnyei

- alacsony pénzügyi költségek;

- nagy építési sebesség;

— évszaktól függetlenül stabil munkavégzés lehetősége.

A hőerőművek hátrányai

— a nem megújuló erőforrásokkal kapcsolatos munka;

— lassú visszatérés az üzemmódba;

- hulladék átvétele.

Atomerőmű (Atomerőmű)- olyan állomás, amelyben atomreaktor működtetésével villamos energiát (vagy hőenergiát) állítanak elő. 2015-ben az áram közel 11%-a.

Működés közben az atomreaktor energiát ad át a primer hűtőközegnek. Ez a hűtőfolyadék belép a gőzfejlesztőbe, ahol felmelegíti a másodlagos kör vizet. A gőzgenerátorban a víz gőzzé alakul, amely belép a turbinába és meghajtja az elektromos generátorokat. A turbina után keletkező gőz a kondenzátorba kerül, ahol a tartályból származó vízzel lehűtik. Elsődleges hűtőfolyadékként elsősorban vizet használnak. Erre a célra azonban ólom, nátrium és egyéb folyékony fém hűtőközegek is használhatók. Az áramkörök száma változhat.

Az atomerőműveket osztályozzák a használt reaktor típusától függően. Az atomerőművekben kétféle reaktort használnak: termikus és gyorsneutronokat. Az első típusú reaktorok a következőkre oszthatók: forrásban lévő víz, víz-víz, nehézvíz, gázhűtéses, grafit-víz.

A kapott energia típusától függően az atomerőműveknek két típusa van:

Villamosenergia-termelésre tervezett állomások.

Elektromos és hőenergia (CHP) előállítására tervezett állomások.

Az atomerőművek előnyei:

— az üzemanyag-forrásoktól való függetlenség;

— környezeti tisztaság;

Az ilyen típusú állomások fő hátránya- súlyos következmények vészhelyzet esetén.

A felsorolt ​​erőművek mellett vannak még: dízel, napenergia, árapály, szél, geotermikus.

A HPP ELŐNYEI:

Rugalmasság

A vízenergia rugalmas villamosenergia-forrás, mert a vízerőművek nagyon gyorsan tudnak alkalmazkodni a változó energiaigényekhez, növelni vagy csökkenteni a villamosenergia-termelést. A hidraulikus turbina indítási ideje néhány perc nagyságrendű. 60-90 másodpercre van szükség ahhoz, hogy a készülék hidegindításból teljes terhelésre kerüljön; ez sokkal kevesebb, mint a gázturbinák vagy gőzerőművek esetében. A villamosenergia-termelés gyorsan csökkenthető is, ha többletteljesítmény van.

A Ffestiniog erőmű 60 másodperc alatt 360 MW teljesítményre képes

Alacsony energiaköltségek

A vízenergia fő előnye az üzemanyagköltségek hiánya. A vízerőmű üzemeltetésének költségei szinte immunisak a fosszilis tüzelőanyagok, például az olaj, a földgáz vagy a szén árának növekedésével szemben, és nincs szükség importra. Egy 10 megawattnál nagyobb vízerőműből származó villamos energia átlagos költsége kilowattóránként 3-5 amerikai cent.

A vízerőművek élettartama hosszú, egyes vízi erőművek 50-100 éves működés után is adnak áramot.

Az üzemeltetési fenntartási költségek alacsonyak, kevés emberre van szükség a vízerőmű működésének irányításához.

A gát egyszerre több célra is használható: felhalmozzon vizet a vízerőművek számára, megvédje a területeket az árvizektől, tározót hozzon létre.

Alkalmas ipari felhasználásra

Míg sok vízi gát látja el energiával a közüzemi hálózatokat, néhányat bizonyos ipari üzemek kiszolgálására hoznak létre. Például Új-Zélandon egy erőművet építettek a Tiwai Point alumíniumkohó áramellátására.

Csökkentett CO 2 kibocsátás

A vízerőművek nem égetnek fosszilis tüzelőanyagot, és nem termelnek közvetlenül szén-dioxidot. Bár némi szén-dioxid keletkezik a projekt gyártási és építési folyamata során. Paul Scherrer, a Stuttgarti Egyetem tanulmánya szerint a vízenergia termeli a legkevesebb szén-dioxidot a többi energiaforrás közül. A második helyen a szél, a harmadik helyen az atomenergia, a 4. helyen a napenergia végzett.

A tározó egyéb felhasználási módjai

A hidroelektromos tározók gyakran lehetőséget adnak a vízi sportokra, és maguk is turisztikai látványosságokká válnak. Egyes országokban gyakori a víztározókban való akvakultúra. A tározók vizével a növényeket öntözni lehet, halakat lehet benne nevelni. A gátak az áradások megelőzésében is segítenek.

A VÍZERŐMŰ HÁTRÁNYAI:

Ökoszisztéma-károsodás és földvesztés

A vízerőművek gátak üzemeltetéséhez szükséges nagy tározók a gáttól felfelé hatalmas területeket árasztanak el, elpusztítva az erdei völgyeket és mocsarakat. A talajvesztést gyakran tetézi a tározó által elfoglalt környező területek élőhely-pusztulása.
A vízerőművek az ökoszisztémák pusztulásához vezethetnek, mivel a víz áthalad a turbinákontermészetes üledékektől megtisztítva. Különösen veszélyesek a nagy folyók vízerőművei, amelyek komoly környezeti változásokhoz vezetnek.

A képen egy gát építéséből származó tározó látható.

Feliszapolódás

Amikor a víz folyik, nehezebb részecskék lebegnek lefelé.
Ez negatív hatással van a gátakra, majd az erőműveikre, különösen a folyókra vagy a magas iszapolt vízgyűjtőkre. Az iszap kitöltheti a tározót, és csökkentheti az árvizek megfékezésére való képességét, ami további vízszintes nyomást okoz a gátra. A folyómeder csökkentése a villamosenergia-termelés csökkenéséhez vezethet. Ráadásul még a forró nyár vagy a kevés csapadék is a folyó csökkenéséhez vezethet.

Metán kibocsátás (a tározókból)

A legnagyobb hatást a trópusi régiók vízerőművei fejtik ki, a trópusi területeken lévő erőművek tározói jelentős mennyiségű metánt termelnek. Ennek oka az elárasztott területeken található növényi anyagok, amelyek anaerob környezetben bomlanak, és metánt és üvegházhatású gázt termelnek. A Gátak Világbizottságának jelentése szerint azokban az esetekben, amikor a tározó a termelő kapacitáshoz képest nagy (kevesebb, mint 100 watt/négyzetméter), és a tározó területén lévő erdőket nem irtották ki. . Ekkor az üvegházhatású gázok kibocsátása a tározóban magasabb lehet, mint a hagyományos hőerőműveké.

Mindenki hallott már az atomerőművek fő hátrányáról - az atomerőművekben bekövetkezett balesetek súlyos következményeiről. Halottak tízezrei és sok halálosan beteg ember, erős sugárterhelés, amely az ember és leszármazottai egészségét befolyásolja, lakhatatlanná vált városok... a lista sajnos a végtelenségig folytatható. Hála az égnek, hogy ritkák a balesetek, a világ atomerőműveinek túlnyomó többsége évtizedek óta sikeresen működik anélkül, hogy rendszerhibával találkoztak volna.

Ma az atomenergia a világtudomány egyik leggyorsabban fejlődő területe. Próbáljunk eltávolodni attól a makacs mítosztól, hogy az atomerőművek nukleáris katasztrófaveszélyt jelentenek, és ismerjük meg az atomerőművek, mint áramforrások előnyeit és hátrányait. Miben jobbak az atomerőművek a hő- és vízerőműveknél? Mik az atomerőművek előnyei és hátrányai? Érdemes-e fejleszteni ezt a villamosenergia-termelési területet? Mindezekről és még sok másról...

Tudtad, hogy egy közönséges burgonya, citrom vagy szobavirág segítségével is kaphatsz áramot? Csak egy szögre és rézhuzalra van szüksége. De a burgonya és a citrom természetesen nem lesz képes az egész világot árammal ellátni. Ezért a 19. század óta a tudósok elkezdték elsajátítani a villamosenergia-termelés módszereit.

A generálás az a folyamat, amikor különböző típusú energiákat alakítanak át elektromos energiává. A termelési folyamat erőművekben zajlik. Ma sokféle generáció létezik.

Ma a következő módokon szerezhet áramot:

1. Hőenergetika – az elektromosságot szerves tüzelőanyag termikus elégetésével állítják elő. Egyszerűen fogalmazva, az olaj és a gáz ég, hőt bocsátanak ki, és a hő felmelegíti a gőzt. A túlnyomásos gőz hatására az elektromos generátor forog, az elektromos generátor pedig áramot termel. Azokat a hőerőműveket, amelyekben ez a folyamat végbemegy, hőerőműveknek nevezzük.
2. Atomenergia - az atomerőművek működési elve(nukleáris létesítményekkel villamos energiát fogadó atomerőművek) nagyon hasonló a hőerőművek működéséhez. Az egyetlen különbség az, hogy a hőt nem a szerves tüzelőanyag elégetésével nyerik, hanem az atommagok hasadásából egy atomreaktorban.
3. Vízenergia – vízerőművek esetében(vízerőművek), az elektromos energiát a vízáramlás mozgási energiájából nyerik. Láttál már vízesést? Ez az energiatermelési módszer a vízesések erején alapul, amelyek az elektromos áramot termelő generátorok forgórészét forgatják. Természetesen a vízesések nem természetesek. Mesterségesen hozzák létre a természetes folyami áramlások felhasználásával. A tudósok egyébként nem is olyan régen rájöttek, hogy a tengeráramlat sokkal erősebb, mint a folyó, és tengeri vízerőművek építését tervezik.
4. Szélenergia – ebben az esetben a szél kinetikus energiája egy elektromos generátort hajt meg. Emlékszel a malmokra? Teljes mértékben tükrözik ezt a működési elvet.
5. Napenergia - a napenergiában a napsugarakból származó hő szolgál konverziós platformként.
6. Hidrogénenergia – az elektromosságot hidrogén elégetésével állítják elő. A hidrogén elégetik, hőt bocsát ki, majd minden az általunk már ismert séma szerint történik.
7. Árapályenergia – ebben az esetben miből állítanak elő áramot? A tenger árapályának energiája!
8. A geotermikus energia először hőt, majd villamos energiát állít elő a Föld természetes hőjéből. Például vulkáni területeken.

Az alternatív energiaforrások hátrányai

Az atom-, víz- és hőerőművek a modern világ fő villamosenergia-forrásai. Milyen előnyei vannak az atomerőműveknek, vízerőműveknek és hőerőműveknek? Miért nem melegít bennünket a szélenergia vagy az árapály-energia? Miért nem szerették a tudósok a hidrogént vagy a Föld természetes hőjét? Ennek megvannak az okai.

A szél-, a nap- és az árapály-energiát ritka használatuk és nagyon friss megjelenésük miatt szokás alternatívnak nevezni. És annak is köszönhető, hogy a szél, a nap, a tenger és a Föld hője megújul, és az a tény, hogy az ember a naphőt vagy a tenger árapályát használja, nem okoz kárt sem a napnak, sem az árapálynak. De ne rohanj futni és elkapni a hullámokat, nem minden olyan egyszerű és rózsás.

A napenergia jelentős hátrányokkal rendelkezik - a nap csak nappal süt, így éjszaka nem kap energiát belőle. Ez kényelmetlen, mert... A villamosenergia-fogyasztás fő csúcspontja az esti órákban következik be. Az év különböző szakaszaiban és a Föld különböző helyein a Nap másképp süt. Az ehhez való alkalmazkodás költséges és nehéz.

A szél és a hullámok szintén szeszélyes jelenségek; akkor fújnak és dagályoznak, amikor akarnak, de nem akkor, amikor akarnak. De ha dolgoznak, azt lassan és gyengén teszik. Ezért a szél- és árapály-energia még nem terjedt el széles körben.

A geotermikus energia összetett folyamat, mert... Erőművet csak tektonikus aktivitású zónákban lehet építeni, ahol a maximális hő „kipréselhető” a talajból. Hány vulkános helyet ismersz? Íme néhány tudós. Ezért a geotermikus energia nagy valószínűséggel továbbra is szűk fókuszú marad, és nem lesz különösebben hatékony.

A hidrogénenergia a legígéretesebb. A hidrogén nagyon magas égési hatásfokkal rendelkezik és égése abszolút környezetbarát, mert égésterméke desztillált víz. De van egy dolog. A tiszta hidrogén előállításának folyamata hihetetlenül sok pénzbe kerül. Milliókat akarsz fizetni villanyért és meleg vízért? Senki sem akarja. Várunk, remélünk és hisszük, hogy a tudósok hamarosan megtalálják a módját a hidrogénenergia hozzáférhetőbbé tételének.

A nukleáris energia ma

Különböző források szerint az atomenergia ma a világ villamosenergia-szükségletének 10-15%-át adja. 31 ország használ atomenergiát. A villamos energia területén a legtöbb kutatás az atomenergia felhasználásával foglalkozik. Logikus feltételezés, hogy az atomerőművek előnyei egyértelműen nagyok, ha a villamosenergia-termelés minden fajtája közül ezt fejlesztik.

Ugyanakkor vannak olyan országok, amelyek megtagadják az atomenergia használatát, és bezárják az összes meglévő atomerőművet, például Olaszország. Ausztrália és Óceánia területén atomerőművek nem léteztek és elvileg nem is léteznek. Ausztria, Kuba, Líbia, Észak-Korea és Lengyelország leállította az atomerőművek fejlesztését, és ideiglenesen felhagyott az atomerőművek létrehozásával. Ezek az országok nem veszik figyelembe az atomerőművek előnyeit, és elsősorban biztonsági okokból, valamint az atomerőművek magas építési és üzemeltetési költségei miatt tagadják meg telepítésüket.

Az atomenergia területén ma az USA, Franciaország, Japán és Oroszország a vezető szerepet töltik be. Ők voltak azok, akik értékelték az atomerőművek előnyeit, és megkezdték az atomenergia bevezetését országaikban. A legtöbb jelenleg épülő atomerőmű-projekt a Kínai Népköztársasághoz tartozik. További mintegy 50 ország dolgozik aktívan az atomenergia bevezetésén.

Mint minden villamosenergia-termelési módszernek, az atomerőműveknek is vannak előnyei és hátrányai. Az atomerőművek előnyeiről szólva meg kell jegyezni a termelés környezetbarát jellegét, a fosszilis tüzelőanyagok használatának elutasítását és a szükséges üzemanyag szállításának kényelmét. Nézzünk meg mindent részletesebben.

Az atomerőművek előnyei a hőerőművekkel szemben

Az atomerőművek előnyei és hátrányai attól függnek, hogy milyen típusú villamosenergia-termeléssel hasonlítjuk össze az atomenergiát. Mivel az atomerőművek fő versenytársai a hőerőművek és a vízerőművek, hasonlítsuk össze az atomerőművek előnyeit és hátrányait az ilyen típusú energiatermeléssel kapcsolatban.

A hőerőműveknek, vagyis a hőerőműveknek két típusa van:

1. A kondenzációs vagy röviden CES-ek csak villamos energia előállítására szolgálnak. A másik nevük egyébként a szovjet múltból származik, az IES-eket GRES-nek is hívják - az „állami körzeti erőmű” rövidítése.
   2. A kapcsolt hő- és erőművek vagy kapcsolt hő- és erőművek nemcsak elektromos, hanem hőenergia előállítását is lehetővé teszik. Ha például egy lakóépületet veszünk, akkor egyértelmű, hogy a CES csak árammal látja el a lakásokat, és a CHP ezen kívül fűtést is biztosít.

A hőerőművek általában olcsó szerves tüzelőanyaggal - szénnel vagy szénporral és fűtőolajjal - működnek. A legnépszerűbb energiaforrások ma a szén, az olaj és a gáz. Szakértők szerint a világ szénkészletei még 270 évre, az olajé 50 évre, a gázé 70 évre kitart. Még egy iskolás is megérti, hogy az 50 éves készletek nagyon kicsik, és óvni kell, és nem szabad naponta kemencében elégetni. .

FONTOS TUDNI:

Az atomerőművek megoldják a szerves tüzelőanyag-hiány problémáját. Az atomerőművek előnye a fosszilis tüzelőanyagok kiiktatása, ezáltal a veszélyeztetett gáz, szén és olaj megőrzése. Ehelyett az atomerőművek uránt használnak. A világ uránkészletét 6 306 300 tonnára becsülik. Senki nem számolja, hány évig fog tartani, mert... Rengeteg tartalék van, az uránfelhasználás elég kicsi, eltűnésére egyelőre nem kell gondolni. Szélsőséges esetekben, ha az urántartalékokat hirtelen elviszik az idegenek, vagy azok maguktól elpárolognak, a plutónium és a tórium nukleáris üzemanyagként használható fel. Átalakításuk nukleáris üzemanyaggá még mindig drága és nehéz, de lehetséges.

Az atomerőművek előnyei a hőerőművekkel szemben a légkörbe kerülő káros kibocsátások mennyiségének csökkenése.

Mi kerül a légkörbe a hőerőművek és hőerőművek működése során, és mennyire veszélyes:

1. Kén-dioxid vagy kén-dioxid– veszélyes gáz, amely káros a növényekre. Nagy mennyiségben lenyelés esetén köhögést és fulladást okoz. Vízzel keverve a kén-dioxid kénsavvá alakul. A kén-dioxid-kibocsátásnak köszönhető a savas eső veszélye, amely veszélyes a természetre és az emberre.
   2. Nitrogén-oxidok– veszélyes az emberek és állatok légzőrendszerére, irritálja a légutakat.
   3. Benapirén– veszélyes, mert hajlamos felhalmozódni az emberi szervezetben. Hosszú távú expozíció rosszindulatú daganatokat okozhat.

A hőerőművek teljes éves kibocsátása 1000 MW beépített teljesítményre vetítve 13 ezer tonna/év gáz-, illetve 165 ezer tonna szénporos hőerőműveknél. Egy évi 1000 MW teljesítményű hőerőmű 8 millió tonna oxigént fogyaszt a tüzelőanyag oxidálására, az atomerőművek előnye, hogy az atomenergiában elvileg nem fogyasztanak oxigént.

A fenti kibocsátások szintén nem jellemzőek az atomerőművekre. Az atomerőművek előnye, hogy az atomerőművek légkörbe történő károsanyag-kibocsátása elhanyagolható, és a hőerőművek kibocsátásához képest ártalmatlan.

Az atomerőművek előnye a hőerőművekkel szemben az alacsony üzemanyag-szállítási költségek. A szenet és a gázt rendkívül drága a gyárakba szállítani, míg a nukleáris reakciókhoz szükséges uránt egyetlen kis teherautóba is el lehet helyezni.

Az atomerőművek hátrányai a hőerőművekkel szemben

1. Az atomerőművek hátránya a hőerőművekkel szemben mindenekelőtt a radioaktív hulladék jelenléte. A radioaktív hulladékot lehetőség szerint az atomerőművekben próbálják feldolgozni, de ártalmatlanítani egyáltalán nem tudják. A végső hulladékot a modern atomerőművek üveggé dolgozzák fel, és speciális tárolókban tárolják. Hogy valaha is felhasználják-e, még nem tudni.
   2. Az atomerőművek hátránya a hőerőművekhez képest alacsony hatásfok. Mivel a hőerőművekben a folyamatok magasabb hőmérsékleten mennek végbe, termelékenyebbek. Ezt az atomerőművekben még nehéz elérni, mert a nukleáris reakciókban közvetve részt vevő cirkóniumötvözetek nem bírják a rendkívül magas hőmérsékletet.
   3. A hő- és atomerőművek általános problémája különálló. Az atomerőművek és hőerőművek hátránya a légkör hőszennyezése. Mit jelent? Az atomenergia előállítása során nagy mennyiségű hőenergia szabadul fel, amely a környezetbe kerül. A légkör termikus szennyezése napjaink problémája, számos problémával jár, mint például a hőszigetek kialakulása, a mikroklíma változása és végső soron a globális felmelegedés.

A modern atomerőművek már megoldják a hőszennyezés problémáját, és saját mesterséges medencéket vagy hűtőtornyokat (speciális hűtőtornyokat nagy mennyiségű melegvíz hűtésére) használnak a víz hűtésére.

Az atomerőművek előnyei és hátrányai a vízerőművekkel szemben

Az atomerőművek előnyei és hátrányai a vízerőművekkel szemben elsősorban a vízerőművek természeti erőforrásoktól való függésével kapcsolatosak. Erről bővebben...

1. Az atomerőművek előnye a vízerőművekkel szemben az új atomerőművek építésének elméleti lehetősége, miközben a vízierőművek javára működni képes folyók és tározók többsége már foglalt. Vagyis az új vízerőművek megnyitása a szükséges helyek hiánya miatt nehézkes.
   2. Az atomerőművek következő előnye a vízerőművekkel szemben a természeti erőforrásoktól való közvetett függőségük. A vízerőművek közvetlenül függnek a természetes tározótól, az atomerőművek csak közvetve az uránbányászattól, minden mást maguk az emberek és találmányaik biztosítanak.

Az atomerőművek hátrányai a vízi állomásokhoz képest jelentéktelenek – az atomerőmű által a nukleáris reakcióhoz felhasznált erőforrások, különösen az urán üzemanyag nem megújuló. Miközben a vízerőmű fő megújuló erőforrása, a víz mennyisége a vízerőmű működésétől nem változik, maga az urán pedig nem állítható vissza a természetben.

Atomerőművek: előnyei és hátrányai

Részletesen megvizsgáltuk az atomerőművek előnyeit és hátrányait más villamosenergia-termelési módokkal szemben.

„De mi a helyzet az atomerőművek radioaktív kibocsátásával? Atomerőművek közelében nem lehet élni! Veszélyes!" - te mondod. „Semmi ilyesmi” – válaszol a statisztikák és a világ tudományos közössége.

A különböző országokban végzett összehasonlító statisztikai becslések szerint a hőerőművek kibocsátásainak való kitettség következtében fellépő betegségek halálozási aránya magasabb, mint az emberi szervezetben a radioaktív anyagok kiszivárgása miatt kialakult betegségek halálozási aránya. .

Valójában minden radioaktív anyag szilárdan be van zárva a tároló létesítményekbe, és arra az órára vár, amikor megtanulják újra feldolgozni és felhasználni. Az ilyen anyagok nem kerülnek a légkörbe, az atomerőművek közelében lakott területeken a sugárzás szintje nem haladja meg a nagyvárosok hagyományos sugárzási szintjét.

Ha az atomerőművek előnyeiről és hátrányairól beszélünk, nem szabad elfelejteni egy atomerőmű építésének és beindításának költségeit. Egy kis modern atomerőmű becsült költsége 28 milliárd euró, szakértők szerint a hőerőművek költsége megközelítőleg ugyanannyi, itt senki sem nyer. Az atomerőművek előnyei azonban az üzemanyag vásárlásának és ártalmatlanításának alacsonyabb költségei lesznek - az urán, bár drágább, több mint egy évig „működhet”, miközben a szén- és gázkészleteket folyamatosan pótolni kell.

Balesetek atomerőművekben

Korábban nem említettük csak az atomerőművek főbb, mindenki által ismert hátrányait - ezek az esetleges balesetek következményei. Az atomerőművi balesetek osztályozása az INES skála szerint történik, amely 7 fokozatú. A 4-es és magasabb szintű balesetek veszélyeztetik a lakosságot.

A történelem során mindössze két balesetet értékeltek maximum 7-es szinten - a csernobili katasztrófát és a Fukusima 1 atomerőmű balesetét. Egy balesetet tekintettek 6-os szintűnek, ez a kistimi baleset, amely 1957-ben történt a Majak vegyi üzemben a cseljabinszki régió.

Természetesen az atomerőművek előnyei és hátrányai elhalványulnak a sok ember életét követelő nukleáris katasztrófák lehetőségével szemben. De az atomerőművek előnye ma a továbbfejlesztett biztonsági rendszer, amely szinte teljesen kiküszöböli a balesetek lehetőségét, mert Az atomreaktorok működési algoritmusa számítógépes, és számítógépek segítségével minimális megsértés esetén kikapcsolják a reaktorokat.

Az atomerőművek előnyeit és hátrányait figyelembe veszik a feldolgozott nukleáris üzemanyaggal és uránnal üzemelő atomerőművek új modelljeinek kidolgozásakor, amelyek lelőhelyeit korábban nem helyezték üzembe.

Ez azt jelenti, hogy az atomerőművek fő előnyei manapság a korszerűsítési, fejlesztési és új találmányok lehetőségei ezen a területen. Úgy tűnik, az atomerőművek legfontosabb előnyei egy kicsit később derülnek ki, reméljük, a tudomány nem áll meg, és hamarosan megismerjük őket.

Az utóbbi időben a klasszikus középnagynyomású gátas vízerőművek alternatívájaként aktívan felvetik a Nyugat-Európában meglehetősen elterjedt, természetes áramláson működő kisnyomású vízerőműveket. Próbáljuk kitalálni, mik ezek a vízerőművek, és mik azok előnyei és hátrányai.

Alacsony nyomású folyóvízi erőműre példa az 1978-ban üzembe helyezett, rajnai Iffezheim vízerőmű. Fotó innen

Az alacsony nyomású folyóvízi vízerőmű-komplexum koncepciója egy vízerőmű létrehozását foglalja magában egy sík folyón, több méter magassággal, amelynek tározója nagy árvizek idején általában az ártér természetes árterében található. Az ilyen vízműveknek a következő előnyei vannak:
* Kis árterület, amely általában nem tartalmaz (vagy szinte nem) beépített területeket. Következésképpen senkit sem kell letelepíteni, és az ökoszisztémákra gyakorolt ​​hatás sokkal kevésbé jelentős.
* Sokkal egyszerűbb a haljáratokat alacsony nyomású gátakba integrálni, és a halak kevesebb sérüléssel haladnak át a turbinákon.

A Szaratov vízerőmű a legalacsonyabb nyomású a Volga-Kama kaszkádban.

Most térjünk át a hátrányokra:
* Az ilyen vízerőművek kis tározókat alkotnak, amelyek legfeljebb napi áramlásszabályozásra, vagy akár vízfolyáson történő működésre alkalmasak. Ennek eredményeként az ilyen vízerőművek termelése nagymértékben függ az évszaktól és az időjárási viszonyoktól - alacsony vízállású időszakokban meredeken csökken.
* Az ilyen vízi erőművek lefolyásának hatékonysága jóval kisebb, mint a klasszikusoké - mivel nagyvizek és árvizek idején nem tudják felhalmozni a lefolyást, sok vizet kénytelenek kiüríteni.
* Ha nincs nagy tározó, az ilyen vízerőművek nem képesek leküzdeni az árvizeket.
* A navigáció szempontjából több alacsony nyomású vízi komplexum építése egy nagy helyett a zárási idő növekedéséhez vezet - egy zsilip helyett többen kell átmenni.
* Az alacsony nyomású vízerőművek fajlagos költsége lényegesen magasabb (kilowatt teljesítményre és kWh megtermelt villamos energiára számítva). Minél alacsonyabb a nyomás, annál nagyobbak a berendezés méretei és ennek megfelelően a fémfogyasztás; a tározóban való lefolyás képtelensége erősebb áteresz-szerkezetek létrehozásához vezet; több zsilip drágább, mint egy stb. Összehasonlításképpen megemlíthetjük a fehéroroszországi alacsony nyomású polocki vízierőművet és a nagynyomású Boguchanskaya vízerőművet. Az első körülbelül 4500 dollárba kerül kW-onként, a második körülbelül 1000 dollár kW-onként. A különbség, mint látjuk, 4,5-szeres.

Tucurui vízierőmű Brazíliában. Az amazóniai dzsungelben, akárcsak a szibériai tajgában, a nagy vízerőművek hatékonyabbak.

Foglaljuk össze. A kisnyomású vízi erőművek előnyei a legjelentősebbek a sűrűn lakott területeken, ahol a magas földköltség, valamint az emberek áttelepítésével, építmények és infrastruktúra eltávolításával járó nagy mennyiségű munka elfogadhatatlanná teszi a nagy tározókkal rendelkező nagy vízerőműveket. Éppen ezért a kisnyomású vízerőművek Európában a legelterjedtebbek, ahol nagy a népsűrűség és kevés a saját energiaforrás, ami az összes rendelkezésre álló vízpotenciál kihasználását kényszeríti, bár költséges módon.
Ugyanakkor a viszonylag gyéren lakott régiókban a nagy vízerőművek előnyei nyilvánvalóak – tulajdonképpen ma már többnyire ott épülnek szerte a világon (bár a ritka népesség kritériumai a különböző országokban jelentősen eltérnek, Kína esetében , milliárdos lakosságával több tízezer ember áttelepítése teljesen elfogadható) .

Az alacsony nyomású folyami vízerőművek nem versenyeznek a közepes és nagy nyomású vízerőművekkel - minden vízerőműtípusnak megvan a maga „ökológiai rése”, amelyben a leghatékonyabbak. A nyugat-európai vízierőművekre való hivatkozások pedig a kelet-szibériai vízenergia-projektek megvitatása során az összehasonlíthatatlanok összehasonlítását jelentik.

A megújuló energiaforrások iránti érdeklődés nyomán világszerte itt-ott vízerőműveket építenek. némelyikük nagyszerűségével ámulatba ejti a képzeletet. A merész mérnöki megoldások előtt tisztelegve azonban nem szabad elfelejteni, hogy a gátak által tartott hatalmas víztömegek szörnyű pusztító erővel bírnak.

Szerkesztői PM

Az egyik környezetbarát energiatermelési módnak tartott vízenergia komoly hatással van a természetre. És ennek a hatásnak vannak pozitív és negatív oldalai is. A képen - a dagesztáni Chirkey vízierőmű gátja

Enguri Vízierőmű A grúz Enguri folyó gátja a szovjet vízenergia büszkeségének tekinthető: ez a világ legmagasabb betoníves gátja. Magassága 272 m. A gát építése 1961-ben kezdődött, és csak 1987-ben fejezték be teljesen. Jelenleg az Enguri vízerőmű Grúzia és Abházia között van megosztva, amelyet a megtermelt energia 40%-át birtokló Oroszország nemrégiben ismert el.

Zeya vízierőmű Az Amur régióban a Zeya folyón (1965-1980) emelt gát egy Oroszországban egyedülálló hatalmas támpillér típushoz tartozik. A folyót két medencére osztotta, amelyek nem kapcsolódnak egymáshoz - a kialakítás nem rendelkezik sem zsilipekről, sem halliftekről. A tározó nagy árvízvédelmi értékű.

Bureya vízierőművet építenek a Bureya folyón, az Amur régióban. Ezt a vízerőművet 1978-ban kezdték építeni, de a munkálatok a mai napig tartanak. Az 1980-as évek végétől az 1990-es évek végéig az építkezés alapvetően molylepke volt. A projekt hat hidraulikus blokkot biztosít az állomáson, amelyek közül kettőt már üzembe helyeztek, a harmadiknak pedig még idén meg kell kezdenie működését. A gát gravitációs típusú, hossza 736 m, magassága 140 m. A tározó nagy erdőterületeket öntött el, főleg a Habarovszki Területen

Amerika: Hoover-gát A Herbert Hoover elnökről elnevezett gát az Egyesült Államok legmagasabb gravitációs íves gátja 1936-ban elzárta a Colorado folyót. Építési célok: vízenergia, szántóföldi öntözés, hajózási viszonyok javítása, árvízvédelem

Amerika: Panama-csatorna A világ egyik leghíresebb hidraulikus építménye a Panama-csatorna (1914-ben készült el). A hajókat mozdonyvontatók vezetik át a csatorna zsilipjein, amelyek a fogaslécek mentén haladnak a zsilip mentén.

Amerika: „Glory Hole” A kaliforniai Piuta-patakot elzáró Monticello-gát íves gátja nem különösebben híres a „dicsőséglyuk”-on kívül. Ez a furcsa név egy szabályozatlan, betontölcsér formájában készült kiömlőnyílásra utal. Amikor a Berryessa víztározó szintje meghaladja a tervezett szintet, a víz túlcsordul a tölcsér szélein, és gyönyörű, de kissé hátborzongató látványt nyújt.

Óriások felvonulása: Itaipu vízerőmű gátja A világ egyik legnagyobb gátja elzárta a Paraná folyót a brazil-paraguayi határ közelében. A földből, kőből és betonból készült gát építéséhez 150 méteres csatornát vágtak a sziklákba, amelyen keresztül a folyóvizet elvezették a mederből. Miután a kiválasztott helyen a meder kiszáradt, 1979-ben megkezdődött a gát építése. Teljes hossza 7235 m.

Szigorúan véve a gátak és gátak építése nem feltétlenül kapcsolódik a vízenergiához. A moszkvai gátak egyszerűen megemelik az egykor csaknem sekély folyó szintjét, és például a Kuban folyón lévő Krasznodari víztározót öntözési szükségletekre hozták létre. Ennek ellenére Oroszországban a nagy hidraulikus építmények túlnyomó többsége az energiaiparhoz kapcsolódik. A GOELRO-terv 1921-es, a Szovjetek IX. Össz-Oroszországi Kongresszusa általi jóváhagyása óta hazánk aktívan használja a kis és nagy folyók energiáját.

Áruló fenék

Anélkül, hogy belemennénk az osztályozás részleteibe, az erőművi gátak főként gravitációs és íves gátakra oszthatók. A gravitációs gát – általában háromszög keresztmetszetű – talajból, kőzetből vagy betontömbökből épül fel. Már a „gravitáció” kifejezésből világos, hogy egy ilyen gát gravitációja miatt víztömeget tart - a folyó áramlása nem tudja elmozdítani ezt az óriást a helyéről, és a víz emelkedni kezd. Az íves gátakat hegyvidéki területeken használják. Alakjából adódóan (lényegében a haladó víz felé ívelt kupola töredéke) egy ilyen gát a terhelést a kanyon oldalaira adja át. Egy boltíves gát megépítése nehezebb, de anyagfelhasználás szempontjából gazdaságosabb. A 100 m magasságú gravitációs gát alapja 70-80 m széles legyen, az ugyanilyen magas íves gát alapszélessége csak kb. 5 m. Vannak vegyes gravitációs íves típusú gátak is (például Oroszország legnagyobb Sayano-Shushenskaya vízierőművének gátja) és támpillér típusú.

Annak érdekében, hogy a gát teljesítse rendeltetését, és ne okozzon kellemetlen meglepetéseket, alapos geológiai vizsgálatra van szükség azon a helyen, ahol a vízerőmű építése javasolt. A történelem ismer olyan eseteket, amikor az aljára gátat helyeztek, amelyben karsztüregek voltak. A tározó feltöltése után a víz beszivárgott ezekbe az üregekbe, majd talált egy kivezető nyílást a folyásirányban. A tározó ürülni kezdett, ennek megakadályozása érdekében a karsztüregekbe betont kellett szivattyúzni, amelynek térfogata megközelítőleg megegyezett magának a gát térfogatával.

A sziklás fenék ideális a gát építéséhez, a csúszós agyagos talaj kevésbé előnyös. Utóbbi esetben, ha a gát súlya nem elegendő, egyszerűen lefelé „menhet”.

A víz talál egy lyukat

A vízi gát szerkezetileg összetett szerkezet. Vakgátakból áll - amelyek tetején a víz nem folyik túl (vagy semmi esetre sem szabad túlfolynia); állomások gátak, amelyeken keresztül a víz a tározóból belép az elektromos generátorok tengelyét forgató turbinákkal ellátott kamrákba; és kiömlő gátak, amelyeken keresztül vizet engednek ki, hogy szabályozzák a vízszintet a felvízben (tározóban).

A kiömlőrendszer a vízmű egyik kulcseleme. A duzzasztott folyók vízszintje jelentősen ingadozhat az évszaktól és az olyan éghajlati tényezőktől függően, mint a hó és jég olvadása a felső szakaszon vagy a heves esőzések. A felfelé irányuló víz ellenőrizetlen kibocsátása a teljes szerkezet tönkremeneteléhez vezethet.

A gátak lerombolásával összefüggő drámai események zömét talán a felső medence túlcsordulása okozza a nagy mennyiségű olvadék- vagy csapadékvíz behatolása miatt. Az utolsó ilyen incidens idén márciusban történt Indonéziában, amikor a holland gyarmati hatóságok által 1933-ban épített gát nem tudott ellenállni a trópusi esőzéseknek. A felszabaduló víz mintegy száz ember halálát okozta. Az egyik legnagyobb hidraulikus műtárgybaleset az Egyesült Államokban történt 1976-ban. Először egy kis szivárgás jelent meg a földgátban, amely elzárta a Teton folyót (Idaho). Eleinte nem nagyon figyeltek rá, majd amikor már érezhetőbbé vált a szivárgás, építkezési eszközök segítségével próbálták megszüntetni. Végül a buldózereket el kellett hagyni, hogy életeket menthessenek. Miután végre áttört a földgáton, a víz percek alatt elmosta.

Ragadozó tengerek

A víztározók talán a vízenergia fő Achilles-sarka. Körülöttük pedig folyamatos megbeszélések zajlanak az energetikai szakemberek és a környezetvédők között. Nyilvánvaló, hogy a vízi komplexumok építése nyomán megjelent mesterséges „tengerek” nem tekinthetők csak szükségszerű rossznak. A tározók nagy jelentőséggel bírnak a hajózás és a halászat megszervezésében, ivóvíztárolóként szolgálnak és rekreációs funkciót töltenek be (például a Moszkvai-csatorna vízgyűjtő medencéjének tározóinak kaszkádja). Gyakran segítenek megoldani az árvízi problémákat a duzzasztott folyótól lefelé eső területeken. Ennek ára azonban a föld aljává válása, a környezeti helyzet súlyos változása, sőt a klímaváltozás is. Az erdőket gyakran elárasztják, és a nagy tömegű növényi szervesanyag-sekély területeken az anaerob pusztulás metán, az egyik „üvegházhatású gáz” légkörbe kerüléséhez vezet. Ez a tény némileg rontja a vízenergia mint a fosszilis tüzelőanyagok elégetése alternatívájaként kialakult képet.

Az első ötéves tervek gyermeke, a gigantikus Rybinsk-víztározó, mint tudjuk, hatalmas, ősidők óta lakott területet nyelt el az európai Oroszország kellős közepén. A „tenger” kitöltötte a gleccser olvadása következtében kialakult Molgo-Sheksninskaya alföldet. Falvak százai és Mologa egész városa, templomok, kolostorok, temetők és még háromszáz olyan lakos is víz alá került, akik nem akarták elhagyni „kis szülőföldjüket”. „Kivágják az erdőt, és repül a forgács” – ez volt Sztálin politikájának egyik alapelve. A humánusabb időkben, a Volga-vízesés más tározóinak építése során az ember alkotta tengerek már nem áradhattak ellenőrizetlenül, így partvonaluk a megkönnyebbülés kegyének volt kitéve. A vízkiömlés megállításának azonban egyetlen módja a töltés, vagyis a tározó meghatározott határai mentén földgátak építése. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy a gát közelében található házak, utak vagy ipari létesítmények a tározó szintje alatt helyezkednek el, és ezek biztonságának biztosítása külön problémát jelent. Nem csak a gátak műszaki állapotának megőrzéséről beszélünk, hanem arról is, hogy megvédjük ezeket a vízműveket az emberi tényezőtől. Jelenleg rendőri járőrözés zajlik a Volga-vízesés egyes tározóinak gátjai mentén, és kerítéseket emelnek.

Gát és örökkévalóság

Nem szabad megfeledkeznünk egy másik, a tározók megjelenésével kapcsolatos problémáról sem. Hatalmas tömeg nyomására nedvesség szivárog be a környező talajba, megemeli a talajvíz szintjét. Néha ez kihasználható: például azokon a területeken, ahol a kutak rendszeresen kiszáradnak, a helyi folyó duzzasztása segít a feltöltésében. Ha azonban makroméretekről van szó, a talajvíz emelkedése hatalmas területek elvizesedéséhez és egyéb kellemetlen következményekhez vezet. A Nyizsnyaja Tunguszka folyón található Evenki vízerőmű építését ellenző környezetvédők egyik érve a víz valószínű beszivárgása a területen végrehajtott földalatti nukleáris robbantásokból származó üregekbe. Ebben az esetben fennáll a veszélye annak, hogy radioaktív anyagok jutnak be az Alsó-Tunguskába és a Jenyiszejbe. A tározók létrehozása a földalatti kommunikáció, az épületek pincéi és a környező bányák elárasztásához is vezethet. Természetesen a vízművek tervezésénél igyekeznek ilyen mellékhatásokat is számolni, de a vízelem hatása nem lehet 100%-osan kiszámítható.

A nagyméretű hidraulikus szerkezetek egy egyedülálló tulajdonsággal rendelkeznek. A bányával vagy kőfejtővel ellentétben ezeket nem lehet elhagyni, a természeti erők kegyére hagyni. Vagy a gátat örökké működőképes állapotban kell tartani (ami gyakorlatilag aligha kivitelezhető), vagy egy bizonyos idő elteltével le kell szerelni a hidraulikus egységet és a tározót le kell üríteni, vagy zárt tározóvá kell alakítani. Ez az egyetlen módja annak, hogy elkerüljük a természeti pusztulás katasztrofális következményeit. Ez egyébként az atomenergia és a vízenergia közös vonásait mutatja. Az atomerőmű leszerelésének költsége összemérhető az építési költséggel. Ugyanez vonatkozik a vízierőművekre is. A Szovjetunióban épített vízi gátak száz évig működnek. Egyrészt egy évszázad hosszú idő, másrészt néhány vízerőmű, például a Volga-parti Zhigulevskaya vízerőmű már elérte élettartamának felét, vagy még többet. Így az élő nemzedékek előtt felvetődik a kérdés, hogy mit kezdjünk az elhasznált hidraulikus műtárgyakkal, és mennyibe kerül a leszerelésük vagy a jelentősebb rekonstrukciójuk.

Nyilvánvaló, hogy a hatalmas víztömegekkel való munkavégzés hozzáértő mérnöki megoldásokat, technológiai fegyelmet és felelősséget igényel. Szerencsére Oroszországban, egy olyan országban, ahol a vízerőművek óriási mértékben járulnak hozzá az energiagazdasághoz, technológiával és magasan képzett szakemberekkel is rendelkezünk, akik képesek a vízenergiát a hatékonyság, a környezetbarát és a biztonság elve alapján fejleszteni.