Výhody a nevýhody vodnej energie. Výhody a nevýhody vodných elektrární

Elektráreň je komplex budov, stavieb a zariadení určených na výrobu elektrickej energie. To znamená, že elektrárne premieňajú rôzne druhy energie na elektrickú energiu. Najbežnejšie typy elektrární sú:

— vodné elektrárne;
— tepelné;
- atómový.

Vodná elektráreň (VVE) je elektráreň, ktorá premieňa energiu pohybujúcej sa vody na elektrickú energiu. Na riekach sa inštalujú vodné elektrárne. Pomocou hrádze sa vytvára rozdiel vo výškach vody (pred a za hrádzou). Výsledný tlak vody uvádza do pohybu lopatky turbíny. Turbína poháňa generátory, ktoré vyrábajú elektrickú energiu.

Podľa výkonu sa vodné elektrárne delia na: malé (do 5 MW), stredné (5-25 MW) a výkonné (nad 25 MW). Podľa maximálneho používaného tlaku sa delia na: nízkotlakové (maximálny tlak - od 3 do 25 m), stredotlaké (25-60 m) a vysokotlakové (nad 60 m). Vodné elektrárne sú tiež klasifikované podľa princípu využívania prírodných zdrojov: priehrada, priehrada, odklon a prečerpávanie.

Výhody vodných elektrární sú: výroba lacnej elektriny, využívanie obnoviteľnej energie, jednoduchosť ovládania, rýchly prístup k prevádzkovému režimu. Vodné elektrárne navyše neznečisťujú ovzdušie. Nevýhody: viazanosť na vodné plochy, možné zaplavenie ornej pôdy, škodlivý vplyv na riečne ekosystémy. Vodné elektrárne možno stavať len na nížinných riekach (kvôli seizmickému nebezpečenstvu hôr).

Tepelná elektráreň (TPP) vyrába elektrinu premenou tepelnej energie získanej v dôsledku spaľovania paliva. Palivom pre tepelné elektrárne je: zemný plyn, uhlie, vykurovací olej, rašelina alebo horúca bridlica.

V dôsledku spaľovania paliva v peciach parných kotlov sa napájacia voda premieňa na prehriatu paru. Táto para sa pri určitej teplote a tlaku privádza parovodom do turbogenerátora, kde vzniká elektrická energia.

Tepelné elektrárne sa delia na:

- plynová turbína;

— kotlová turbína;

- kombinovaný cyklus;

— založené na plynových zariadeniach s kombinovaným cyklom;
- na báze piestových motorov.

Kotolno-turbínové tepelné elektrárne, sa zasa delia na kondenzačné (CPS alebo GRES) a kombinované teplárne (KVET).

Výhody tepelných elektrární

— nízke finančné náklady;

— vysoká rýchlosť výstavby;

— možnosť stabilnej práce bez ohľadu na ročné obdobie.

Nevýhody tepelných elektrární

— práca na neobnoviteľných zdrojoch;

— pomalý návrat do prevádzkového režimu;

- prijímanie odpadu.

Jadrová elektráreň (JE)- stanica, v ktorej sa elektrina (alebo tepelná energia) vyrába prevádzkou jadrového reaktora. Za rok 2015 takmer 11 % elektriny.

Počas prevádzky jadrový reaktor prenáša energiu do primárneho chladiva. Toto chladivo vstupuje do parogenerátora, kde ohrieva vodu sekundárneho okruhu. V parogenerátore sa voda premieňa na paru, ktorá vstupuje do turbíny a poháňa elektrické generátory. Para za turbínou vstupuje do kondenzátora, kde sa ochladzuje vodou zo zásobníka. Ako primárne chladivo sa používa hlavne voda. Na tento účel však možno použiť aj chladiace kvapaliny z olova, sodíka a iných tekutých kovov. Počet okruhov sa môže líšiť.

Jadrové elektrárne sú klasifikované podľa typu použitého reaktora. Jadrové elektrárne využívajú dva typy reaktorov: tepelné a rýchle neutróny. Reaktory prvého typu sa delia na: vriacu vodu, vodu-vodu, ťažkú ​​vodu, chladenie plynom, grafitovo-vodu.

V závislosti od typu prijatej energie sú jadrové elektrárne dvoch typov:

Stanice určené na výrobu elektriny.

Stanice určené na výrobu elektrickej a tepelnej energie (CHP).

Výhody jadrových elektrární:

— nezávislosť od zdrojov paliva;

— čistota životného prostredia;

Hlavnou nevýhodou staníc tohto typu- ťažké následky v prípade núdzových situácií.

Okrem uvedených elektrární sú to aj: dieselové, solárne, prílivové, veterné, geotermálne.

VÝHODY HPP:

Flexibilita

Vodná energia je flexibilným zdrojom elektriny, pretože vodné elektrárne sa dokážu veľmi rýchlo prispôsobiť meniacim sa energetickým nárokom, zvyšovaniu alebo znižovaniu výroby elektriny. Hydraulická turbína má čas spustenia rádovo niekoľko minút. Uvedenie zariadenia zo studeného štartu do plného zaťaženia trvá 60 až 90 sekúnd; to je oveľa menej ako v prípade plynových turbín alebo parných zariadení. Výrobu elektriny je možné rýchlo znížiť aj pri prebytku energie.

Elektráreň Ffestiniog dokáže vyrobiť 360 MW za 60 sekúnd

Nízke náklady na energiu

Hlavnou výhodou vodnej energie je absencia nákladov na palivo. Náklady na prevádzku vodnej elektrárne sú takmer imúnne voči zvyšovaniu cien fosílnych palív, ako je ropa, zemný plyn alebo uhlie, a nie je potrebný žiadny dovoz. Priemerné náklady na elektrinu z vodnej elektrárne väčšej ako 10 megawattov sú 3 až 5 amerických centov za kilowatthodinu.

Vodné elektrárne majú dlhú životnosť, niektoré vodné elektrárne poskytujú elektrinu aj po 50-100 rokoch prevádzky.

Náklady na prevádzkovú údržbu sú nízke, na riadenie prevádzky vodnej elektrárne je potrebných málo ľudí.

Priehrada môže byť použitá na niekoľko účelov naraz: akumulovať vodu pre vodné elektrárne, chrániť územia pred povodňami, vytvárať nádrž.

Vhodnosť na priemyselné použitie

Zatiaľ čo mnohé vodné priehrady dodávajú energiu do verejných sietí, niektoré sú vytvorené na to, aby slúžili konkrétnym priemyselným závodom. Napríklad na Novom Zélande bola postavená elektráreň na dodávku elektriny do hliníkovej huty Tiwai Point.

Znížené emisie CO 2

Vodné elektrárne nespaľujú fosílne palivá a neprodukujú priamo oxid uhličitý. Aj keď určitý oxid uhličitý vzniká počas procesu výroby a výstavby projektu. Podľa štúdie Paula Scherrera z univerzity v Stuttgarte vodná energia produkuje najmenej oxidu uhličitého spomedzi ostatných zdrojov energie. Na druhom mieste bol vietor, na treťom jadrová energia, na 4. mieste slnečná energia.

Iné využitie nádrže

Vodné nádrže často poskytujú možnosti pre vodné športy a samy sa stávajú turistickými atrakciami. V niektorých krajinách je akvakultúra v nádržiach bežná. Vodu z nádrží možno použiť na zavlažovanie plodín, možno v nej chovať ryby. Priehrady tiež pomáhajú predchádzať povodniam.

NEVÝHODY HYDRO ELEKTRÁRNE:

Poškodenie ekosystému a strata pôdy

Veľké nádrže potrebné na prevádzku vodných elektrární zaplavujú rozsiahle oblasti pôdy proti prúdu od priehrady a ničia lesné údolia a močiare. Strata pôdy je často spojená s ničením biotopov v okolitých oblastiach, ktoré zaberá nádrž.
Vodné elektrárne môžu viesť k zničeniu ekosystémov, pretože voda prechádza turbínamiočistené od prírodných usadenín. Nebezpečné sú najmä vodné elektrárne na veľkých riekach, ktoré vedú k vážnym zmenám v životnom prostredí.

Na fotografii je znázornená nádrž, ktorá je výsledkom výstavby priehrady.

Siltácia

Keď voda tečie, ťažšie častice plávajú po prúde.
To má negatívny vplyv na priehrady a následne ich elektrárne, najmä na riekach alebo v povodiach s vysokou úrovňou zanášania. Silt môže naplniť nádrž a znížiť jej schopnosť kontrolovať povodne, čo spôsobuje dodatočný horizontálny tlak na priehradu. Zníženie koryta môže viesť k zníženiu výroby elektriny. Navyše aj horúce leto alebo nízke zrážky môžu viesť k poklesu hladiny rieky.

Emisie metánu (z nádrží)

Najväčší vplyv majú vodné elektrárne v tropických oblastiach, zásobníky elektrární v tropických oblastiach produkujú značné množstvo metánu. Je to spôsobené prítomnosťou rastlinného materiálu v zaplavených oblastiach, ktorý sa v anaeróbnom prostredí rozkladá a produkuje metán a skleníkový plyn. Podľa správy Svetovej komisie pre priehrady v prípadoch, keď je nádrž veľká v porovnaní s výrobnou kapacitou (menej ako 100 wattov na meter štvorcový plochy) a lesy v oblasti nádrže neboli vyčistené . Potom môžu byť emisie skleníkových plynov v nádrži vyššie ako v prípade klasickej tepelnej elektrárne.

Každý počul o hlavnej nevýhode jadrových elektrární - ťažkých následkoch havárií v jadrových elektrárňach. Desaťtisíce mŕtvych a veľa smrteľne chorých ľudí, silné ožiarenie ovplyvňujúce zdravie človeka a jeho potomkov, mestá, ktoré sa stali neobývateľnými... v zozname by sa, žiaľ, dalo pokračovať donekonečna. Vďaka bohu, že nehody sú zriedkavé; prevažná väčšina jadrových elektrární na svete úspešne funguje už desaťročia bez toho, aby sa niekedy stretli s poruchami systému.

Jadrová energia je dnes jednou z najrýchlejšie rastúcich oblastí svetovej vedy. Skúsme sa vzdialiť od pretrvávajúceho mýtu, že jadrové elektrárne sú nebezpečenstvom jadrových katastrof a spoznať výhody a nevýhody jadrových elektrární ako zdrojov elektrickej energie. V čom sú jadrové elektrárne lepšie ako tepelné a vodné elektrárne? Aké sú výhody a nevýhody jadrových elektrární? Oplatí sa rozvíjať túto oblasť výroby elektriny? O tomto všetkom a ešte viac...

Vedeli ste, že elektrinu môžete získať pomocou obyčajného zemiaka, citrónu alebo izbového kvetu? Všetko, čo potrebujete, je klinec a medený drôt. Ale zemiaky a citróny, samozrejme, nebudú môcť zásobovať elektrinou celý svet. Preto od 19. storočia vedci začali ovládať metódy výroby elektriny pomocou výroby.

Generovanie je proces premeny rôznych druhov energie na elektrickú energiu. Proces výroby prebieha v elektrárňach. Dnes existuje veľa typov generácie.

Elektrinu dnes môžete získať nasledujúcimi spôsobmi:

1. Tepelná energetika – elektrina sa vyrába tepelným spaľovaním organického paliva. Zjednodušene povedané, olej a plyn horia, uvoľňujú teplo a teplo ohrieva paru. Stlačená para spôsobuje otáčanie elektrického generátora a elektrický generátor vyrába elektrinu. Tepelné elektrárne, v ktorých k tomuto procesu dochádza, sa nazývajú tepelné elektrárne.
2. Jadrová energia - princíp fungovania jadrových elektrární(jadrových elektrární, ktoré získavajú elektrinu pomocou jadrových zariadení) je veľmi podobná prevádzke tepelných elektrární. Jediný rozdiel je v tom, že teplo sa nezískava spaľovaním organického paliva, ale štiepením atómových jadier v jadrovom reaktore.
3. Vodná energia – v prípade vodných elektrární(vodné elektrárne), elektrická energia sa získava z kinetickej energie prúdenia vody. Videli ste niekedy vodopády? Tento spôsob výroby energie je založený na sile vodopádov, ktoré otáčajú rotory elektrických generátorov, ktoré vyrábajú elektrinu. Samozrejme, vodopády nie sú prirodzené. Sú vytvorené umelo s využitím prirodzených tokov riek. Mimochodom, nie je to tak dávno, čo vedci zistili, že morský prúd je oveľa silnejší ako riečny a existujú plány na výstavbu pobrežných vodných elektrární.
4. Veterná energia – v tomto prípade kinetická energia vetra poháňa elektrický generátor. Pamätáte si na mlyny? Plne odrážajú tento princíp fungovania.
5. Solárna energia - v slnečnej energii slúži ako platforma premeny teplo zo slnečných lúčov.
6. Vodíková energia – elektrina sa vyrába spaľovaním vodíka. Vodík sa spaľuje, uvoľňuje teplo a potom sa všetko deje podľa nám už známej schémy.
7. Prílivová energia – čo sa v tomto prípade používa na výrobu elektriny? Energia morských prílivov!
8. Geotermálna energia je výroba najskôr tepla a potom elektriny z prirodzeného tepla Zeme. Napríklad vo vulkanických oblastiach.

Nevýhody alternatívnych zdrojov energie

Jadrové, vodné a tepelné elektrárne sú hlavnými zdrojmi elektriny v modernom svete. Aké sú výhody jadrových elektrární, vodných elektrární a tepelných elektrární? Prečo nás nezohrieva veterná energia alebo prílivová energia? Prečo vedci nemali radi vodík alebo prirodzené teplo Zeme? Sú na to dôvody.

Veterná, slnečná a prílivová energia sa zvyčajne nazývajú alternatívne kvôli ich zriedkavému použitiu a veľmi nedávnemu vzhľadu. A to aj vďaka tomu, že vietor, slnko, more a teplo Zeme sú obnoviteľné a tým, že človek využíva slnečné teplo alebo morský príliv, nespôsobí žiadnu škodu ani slnku, ani prílivu. Ale neponáhľajte sa behať a chytať vlny, nie všetko je také jednoduché a ružové.

Solárna energia má značné nevýhody - slnko svieti iba cez deň, takže v noci z neho nezískate žiadnu energiu. Je to nepohodlné, pretože... Hlavný vrchol spotreby elektriny nastáva vo večerných hodinách. V rôznych obdobiach roka a na rôznych miestach na Zemi svieti slnko inak. Prispôsobenie sa je nákladné a náročné.

Vietor a vlny sú tiež rozmarné javy; fúkajú a odlivujú, keď chcú, ale nie keď chcú. Ale ak fungujú, robia to pomaly a slabo. Veterná a prílivová energia sa preto ešte nerozšírili.

Geotermálna energia je zložitý proces, pretože... Elektrárne je možné stavať len v zónach tektonickej aktivity, kde sa dá zo zeme „vytlačiť“ maximum tepla. Koľko miest so sopkami poznáte? Tu sú niektorí vedci. Geotermálna energia preto s najväčšou pravdepodobnosťou zostane úzko zameraná a nebude mimoriadne efektívna.

Vodíková energia je najsľubnejšia. Vodík má veľmi vysokú účinnosť spaľovania a jeho spaľovanie je absolútne ekologické, pretože produktom spaľovania je destilovaná voda. Ale je tu jedna vec. Proces výroby čistého vodíka stojí neskutočne veľa peňazí. Chcete platiť milióny za elektrinu a teplú vodu? Nikto nechce. Čakáme, dúfame a veríme, že vedci čoskoro nájdu spôsob, ako sprístupniť vodíkovú energiu.

Jadrová energia dnes

Jadrová energia dnes podľa rôznych zdrojov zabezpečuje celosvetovo 10 až 15 % elektriny. Jadrovú energiu využíva 31 krajín. Najväčšie množstvo výskumov v oblasti elektrickej energie sa vykonáva na využití jadrovej energie. Je logické predpokladať, že výhody jadrových elektrární sú jednoznačne veľké, ak sa zo všetkých druhov výroby elektriny rozvinie práve táto.

Zároveň existujú krajiny, ktoré odmietajú využívať jadrovú energiu a zatvárajú všetky existujúce jadrové elektrárne, napríklad Taliansko. Na území Austrálie a Oceánie jadrové elektrárne neexistovali a v zásade neexistujú. Rakúsko, Kuba, Líbya, Severná Kórea a Poľsko zastavili vývoj jadrových elektrární a dočasne upustili od plánov na vytvorenie jadrových elektrární. Tieto krajiny nedbajú na výhody jadrových elektrární a odmietajú ich inštalovať predovšetkým z bezpečnostných dôvodov a vysokých nákladov na výstavbu a prevádzku jadrových elektrární.

Lídrami v jadrovej energetike sú dnes USA, Francúzsko, Japonsko a Rusko. Práve oni ocenili výhody jadrových elektrární a začali zavádzať jadrovú energiu do svojich krajín. Najväčší počet projektov jadrových elektrární vo výstavbe dnes patrí Čínskej ľudovej republike. Približne 50 ďalších krajín aktívne pracuje na zavedení jadrovej energie.

Ako všetky spôsoby výroby elektriny, aj jadrové elektrárne majú svoje výhody a nevýhody. Keď už hovoríme o výhodách jadrových elektrární, je potrebné poznamenať šetrnosť výroby k životnému prostrediu, odmietnutie používania fosílnych palív a pohodlie pri preprave potrebného paliva. Pozrime sa na všetko podrobnejšie.

Výhody jadrových elektrární oproti tepelným

Výhody a nevýhody jadrových elektrární závisia od toho, s akým typom výroby elektriny jadrovú energiu porovnávame. Keďže hlavnými konkurentmi jadrových elektrární sú tepelné elektrárne a vodné elektrárne, porovnajme si výhody a nevýhody jadrových elektrární vo vzťahu k týmto druhom výroby energie.

TPP, teda tepelné elektrárne, sú dvoch typov:

1. Kondenzačné alebo krátko CES slúžia len na výrobu elektriny. Mimochodom, ich ďalšie meno pochádza zo sovietskej minulosti, IES sa tiež nazývajú GRES - skratka pre „štátnu elektráreň“.
   2. Kombinované teplárne alebo kombinované teplárne umožňujú vyrábať nielen elektrickú, ale aj tepelnú energiu. Keď si zoberieme napríklad bytový dom, je jasné, že CES bude dodávať elektrinu len do bytov a kogenerácia bude navyše zabezpečovať aj kúrenie.

Tepelné elektrárne spravidla pracujú na lacnom organickom palive – uhlí alebo uhoľnom prachu a vykurovacom oleji. Najpopulárnejšími zdrojmi energie sú dnes uhlie, ropa a plyn. Svetové zásoby uhlia vydržia podľa odborníkov na ďalších 270 rokov, ropa – na 50 rokov, plyn – na 70. Aj školák chápe, že 50-ročné zásoby sú veľmi malé a treba ich chrániť a nie každý deň spaľovať v peciach .

JE DÔLEŽITÉ VEDIEŤ:

Jadrové elektrárne riešia problém nedostatku organického paliva. Výhodou jadrových elektrární je eliminácia fosílnych palív, čím sa zachová ohrozený plyn, uhlie a ropa. Namiesto toho jadrové elektrárne využívajú urán. Svetové zásoby uránu sa odhadujú na 6 306 300 ton. Nikto neráta, koľko rokov to vydrží, pretože... Zásob je veľa, spotreba uránu je dosť malá a o jeho zániku zatiaľ netreba uvažovať. V extrémnych prípadoch, ak zásoby uránu náhle odnesú mimozemšťania alebo sa samy vyparia, plutónium a tórium môžu byť použité ako jadrové palivo. Ich premena na jadrové palivo je stále nákladná a náročná, ale je to možné.

Medzi výhody jadrových elektrární oproti tepelným elektrárňam patrí zníženie množstva škodlivých emisií do atmosféry.

Čo sa uvoľňuje do atmosféry pri prevádzke tepelných elektrární a tepelných elektrární a aké je to nebezpečné:

1. Oxid siričitý alebo oxid siričitý– nebezpečný plyn, ktorý je škodlivý pre rastliny. Pri požití väčšieho množstva spôsobuje kašeľ a dusenie. Pri spojení s vodou sa oxid siričitý mení na kyselinu siričitú. Práve vďaka emisiám oxidu siričitého hrozia kyslé dažde, ktoré sú nebezpečné pre prírodu aj ľudí.
   2. Oxidy dusíka– nebezpečný pre dýchací systém ľudí a zvierat, dráždi dýchacie cesty.
   3. Benapyrén– je nebezpečný, pretože má tendenciu sa hromadiť v ľudskom tele. Dlhodobá expozícia môže spôsobiť zhubné nádory.

Celkové ročné emisie tepelných elektrární na 1000 MW inštalovaného výkonu sú 13 tisíc ton ročne na plynových a 165 tisíc ton na tepelných staniciach práškového uhlia. Tepelná elektráreň s výkonom 1000 MW ročne spotrebuje na oxidáciu paliva 8 miliónov ton kyslíka, výhody jadrových elektrární spočívajú v tom, že v jadrovej energetike sa kyslík v zásade nespotrebuje.

Vyššie uvedené emisie tiež nie sú typické pre jadrové elektrárne. Výhodou jadrových elektrární je, že emisie škodlivých látok do ovzdušia v jadrových elektrárňach sú zanedbateľné a v porovnaní s emisiami z tepelných elektrární sú neškodné.

Výhodou jadrových elektrární oproti tepelným elektrárňam sú nízke náklady na dopravu paliva. Uhlie a plyn sú extrémne drahé na prepravu do tovární, zatiaľ čo urán potrebný na jadrové reakcie sa dá umiestniť do jedného malého nákladného auta.

Nevýhody jadrových elektrární oproti tepelným

1. Nevýhodou jadrových elektrární oproti tepelným elektrárňam je predovšetkým prítomnosť rádioaktívneho odpadu. Rádioaktívny odpad sa snažia v jadrových elektrárňach čo najviac spracovať, no nevedia ho vôbec zneškodniť. Konečný odpad sa v moderných jadrových elektrárňach spracováva na sklo a skladuje v špeciálnych skladovacích zariadeniach. Či budú niekedy použité, zatiaľ nie je známe.
   2. Nevýhodou jadrových elektrární je ich nízka účinnosť v porovnaní s tepelnými elektrárňami. Keďže procesy v tepelných elektrárňach prebiehajú pri vyšších teplotách, sú produktívnejšie. To je v jadrových elektrárňach stále ťažké dosiahnuť, pretože Zliatiny zirkónia, ktoré sa nepriamo podieľajú na jadrových reakciách, neznesú extrémne vysoké teploty.
   3. Všeobecný problém tepelných a jadrových elektrární stojí mimo. Nevýhodou jadrových elektrární a tepelných elektrární je tepelné znečistenie atmosféry. Čo to znamená? Pri výrobe jadrovej energie sa uvoľňuje veľké množstvo tepelnej energie, ktorá sa uvoľňuje do životného prostredia. Tepelné znečistenie atmosféry je problémom dnešnej doby, prináša so sebou mnohé problémy ako vytváranie tepelných ostrovov, zmeny mikroklímy a v konečnom dôsledku aj globálne otepľovanie.

Moderné jadrové elektrárne už riešia problém tepelného znečistenia a na chladenie vody využívajú vlastné umelé bazény alebo chladiace veže (špeciálne chladiace veže na chladenie veľkých objemov teplej vody).

Výhody a nevýhody jadrových elektrární oproti vodným elektrárňam

Výhody a nevýhody jadrových elektrární oproti vodným elektrárňam súvisia najmä so závislosťou vodných elektrární od prírodných zdrojov. Viac o tomto...

1. Výhodou jadrových elektrární oproti vodným elektrárňam je teoretická možnosť výstavby nových jadrových elektrární, pričom väčšina riek a nádrží schopných pracovať v prospech vodných elektrární je už obsadená. To znamená, že otvorenie nových vodných elektrární je náročné kvôli nedostatku potrebných miest.
   2. Ďalšou výhodou jadrových elektrární oproti vodným elektrárňam je ich nepriama závislosť od prírodných zdrojov. Vodné elektrárne priamo závisia od prírodnej nádrže, jadrové elektrárne len nepriamo od ťažby uránu, všetko ostatné si zabezpečujú ľudia sami a ich vynálezy.

Nevýhody jadrových elektrární v porovnaní s vodnými stanicami sú zanedbateľné – zdroje, ktoré jadrová elektráreň využíva na jadrovú reakciu a konkrétne uránové palivo, nie sú obnoviteľné. Zatiaľ čo množstvo vody, hlavného obnoviteľného zdroja vodnej elektrárne, sa prevádzkou vodnej elektrárne nijako nezmení a samotný urán nie je možné v prírode obnoviť.

Jadrové elektrárne: výhody a nevýhody

Podrobne sme skúmali výhody a nevýhody jadrových elektrární oproti iným spôsobom výroby elektriny.

„Ale čo rádioaktívne emisie z jadrových elektrární? V blízkosti jadrových elektrární sa žiť nedá! Je to nebezpečné?" - ty hovoríš. „Nič také,“ odpovedia vám štatistiky a svetová vedecká komunita.

Podľa štatistických porovnávacích odhadov vykonaných v rôznych krajinách sa zistilo, že úmrtnosť na choroby, ktoré sa objavili v dôsledku vystavenia emisiám z tepelných elektrární, je vyššia ako úmrtnosť na choroby, ktoré sa vyvinuli v ľudskom tele v dôsledku úniku rádioaktívnych látok. .

V skutočnosti sú všetky rádioaktívne látky pevne uzamknuté v skladoch a čakajú na hodinu, kedy sa ich naučia prepracovať a využiť. Takéto látky sa neuvoľňujú do atmosféry, úroveň žiarenia v obývaných oblastiach v blízkosti jadrových elektrární nie je vyššia ako tradičná úroveň žiarenia vo veľkých mestách.

Keď už hovoríme o výhodách a nevýhodách jadrových elektrární, nemožno si nespomenúť náklady na výstavbu a spustenie jadrovej elektrárne. Odhadované náklady na malú modernú jadrovú elektráreň sú 28 miliárd eur, odborníci tvrdia, že náklady na tepelné elektrárne sú približne rovnaké, tu nikto nevyhráva. Výhodou jadrových elektrární však budú nižšie náklady na nákup a likvidáciu paliva – urán, hoci je drahší, môže „fungovať“ aj viac ako rok, pričom zásoby uhlia a plynu treba neustále dopĺňať.

Nehody v jadrových elektrárňach

Predtým sme nespomenuli iba hlavné nevýhody jadrových elektrární, ktoré sú známe každému - to sú dôsledky možných havárií. Nehody v jadrových elektrárňach sú klasifikované podľa stupnice INES, ktorá má 7 stupňov. Nehody úrovne 4 a vyššie predstavujú riziko expozície obyvateľstva.

Maximálnym stupňom 7 boli hodnotené len dve havárie v histórii - katastrofa v Černobyle a havária v jadrovej elektrárni Fukušima 1. Jedna nehoda bola považovaná za stupeň 6, ide o kyštymskú haváriu, ktorá sa stala v roku 1957 v chemickom závode Mayak v r. oblasť Čeľabinsk.

Samozrejme, výhody a nevýhody jadrových elektrární blednú v porovnaní s možnosťou jadrových katastrof, ktoré si vyžiadajú životy mnohých ľudí. Ale výhody jadrových elektrární dnes sú vylepšený bezpečnostný systém, ktorý takmer úplne eliminuje možnosť nehôd, pretože Prevádzkový algoritmus jadrových reaktorov je počítačový a pomocou počítačov sú reaktory vypnuté v prípade minimálnych porušení.

Výhody a nevýhody jadrových elektrární sa zohľadňujú pri vývoji nových modelov jadrových elektrární, ktoré budú pracovať na spracovanom jadrovom palive a uráne, ktorých ložiská ešte neboli uvedené do prevádzky.

To znamená, že hlavnými výhodami jadrových elektrární sú dnes perspektívy ich modernizácie, zdokonaľovania a nových vynálezov v tejto oblasti. Zdá sa, že najdôležitejšie výhody jadrových elektrární budú odhalené o niečo neskôr, dúfame, že veda nezostane stáť a čoskoro sa o nich dozvieme.

V poslednej dobe sa ako alternatíva ku klasickým strednotlakovým priehradným vodným elektrárňam aktívne navrhujú nízkotlakové vodné elektrárne pracujúce na prirodzenom prietoku, ktoré sú v západnej Európe dosť rozšírené. Pokúsme sa zistiť, aké sú tieto vodné elektrárne a aké sú ich výhody a nevýhody.

Príkladom nízkotlakovej prietokovej vodnej elektrárne je vodná elektráreň Iffezheim na Rýne, uvedená do prevádzky v roku 1978. Fotografia odtiaľto

Koncepcia komplexu nízkotlakej prietokovej hydroelektrárne zahŕňa vytvorenie vodnej elektrárne na plochej rieke s niekoľkometrovým spádom, ktorej nádrž sa pri veľkých povodniach zvyčajne nachádza v prirodzenom záplavovom pásme záplavového územia. Takáto vodáreň má nasledujúce výhody:
* Malé záplavové územie, ktoré zvyčajne nezahŕňa (alebo takmer nezahŕňa) zastavané pozemky. V dôsledku toho nie je potrebné nikoho presídľovať a vplyv na ekosystémy je oveľa menej významný.
* Je oveľa jednoduchšie integrovať rybie priechody do nízkotlakových priehrad a ryby prechádzajú cez turbíny s menším zranením.

Vodná elektráreň Saratov je najnižšou tlakovou elektrárňou v kaskáde Volga-Kama.

Teraz prejdime k nevýhodám:
* Takéto vodné elektrárne tvoria malé nádrže, vhodné prinajlepšom na dennú reguláciu prietoku, alebo aj prevádzku na vodnom toku. Výsledkom je, že výroba takýchto vodných elektrární je veľmi závislá od ročného obdobia a poveternostných podmienok – v období nízkej hladiny prudko klesá.
* Účinnosť využitia odtoku takýmito vodnými elektrárňami je oveľa nižšia ako pri klasických - keďže pri veľkých vodách a povodniach nedokážu akumulovať odtok, sú nútené vypúšťať veľa vody.
* Bez priestrannej nádrže nemôžu takéto hydroelektrické systémy bojovať proti povodniam.
* Z hľadiska plavby vedie vybudovanie niekoľkých nízkotlakových hydroelektrických komplexov namiesto jedného veľkého k predĺženiu doby uzamykania - namiesto jedného plavebného komory ich treba prejsť viacerými.
* Nízkotlakové vodné elektrárne majú výrazne vyššie jednotkové náklady (v prepočte na kW výkonu a kWh vyrobenej elektriny). Čím nižší je tlak, tým väčšie sú rozmery, a teda aj spotreba kovu zariadenia; neschopnosť akumulovať odtok v nádrži vedie k potrebe vytvorenia výkonnejších konštrukcií priepustu; niekoľko stavidiel je drahších ako jeden atď. Na porovnanie môžeme uviesť nízkotlakovú vodnú elektráreň Polotsk v Bielorusku a vysokotlakovú vodnú elektráreň Boguchanskaja. Prvý stojí približne 4 500 USD za kW, druhý - približne 1 000 USD za kW. Rozdiel, ako vidíme, je 4,5-násobný.

Vodná elektráreň Tucurui v Brazílii. V amazonskej džungli, podobne ako v sibírskej tajge, sú veľké vodné elektrárne efektívnejšie.

Poďme si to zhrnúť. Výhody nízkotlakových vodných elektrární sú najvýznamnejšie v husto obývaných oblastiach, kde sú veľké vodné elektrárne s veľkými nádržami neprijateľné kvôli vysokým nákladom na pozemky a veľkému množstvu prác spojených s presídľovaním ľudí, odstraňovaním stavieb a infraštruktúry. Preto sú nízkotlakové vodné elektrárne najrozšírenejšie v Európe, kde je vysoká hustota obyvateľstva a málo vlastných energetických zdrojov, čo núti využívať všetok dostupný hydropotenciál, aj keď nákladnými spôsobmi.
Zároveň v relatívne riedko osídlených regiónoch sú výhody veľkých vodných elektrární zrejmé – v skutočnosti sa tam teraz stavajú väčšinou po celom svete (hoci kritériá pre riedku populáciu sa v rôznych krajinách výrazne líšia, pre Čínu , pri svojej miliardovej populácii je presídlenie niekoľkých desiatok tisíc ľudí celkom prijateľné) .

Nízkotlakové prietokové vodné elektrárne nekonkurujú strednotlakovým a vysokotlakovým vodným elektrárňam – každý typ vodných elektrární má svoju „ekologickú niku“, v ktorej sú najúčinnejšie. A odkazy na prietokové vodné elektrárne v západnej Európe pri diskusiách o hydroenergetických projektoch na východnej Sibíri sú porovnaním neporovnateľného.

V dôsledku záujmu o obnoviteľné zdroje energie na celom svete sa tu a tam budujú vodné priehrady. niektoré z nich ohromujú predstavivosť svojou vznešenosťou. Napriek tomu, že vzdávame hold odvážnym inžinierskym riešeniam, treba mať na pamäti, že obrovské masy vody zadržiavané priehradami sú plné strašnej ničivej sily.

Redakčný PM

Vodná energia, ktorá je považovaná za jeden z ekologických spôsobov výroby energie, má vážny dopad na prírodu. A tento vplyv má pozitívne aj negatívne stránky. Na fotografii - priehrada vodnej elektrárne Chirkey v Dagestane

Vodná elektráreň Enguri Priehradu na gruzínskej rieke Enguri možno považovať za pýchu sovietskej vodnej energie: je to najvyššia betónová priehrada na svete. Jej výška je 272 m. Stavba priehrady sa začala v roku 1961, úplne dokončená bola až v roku 1987. V súčasnosti je vodná elektráreň Enguri rozdelená medzi Gruzínsko a Abcházsko, čo nedávno uznalo Rusko, ktoré vlastní 40 % vyrobenej energie.

Vodná elektráreň Zeya Priehrada postavená na rieke Zeya v Amurskej oblasti (1965-1980) patrí k masívnemu typu oporného telesa jedinečnému pre Rusko. Rozdelila rieku na dva bazény, ktoré nie sú navzájom prepojené - dizajn nepočíta s plavebnými komorami ani rybími výťahmi. Nádrž má veľkú protipovodňovú hodnotu.

Vodná elektráreň Bureya sa stavia na rieke Bureya v regióne Amur. S výstavbou tejto vodnej elektrárne sa začalo v roku 1978, no práce na nej pokračujú dodnes. Od konca 80. do konca 90. rokov bola výstavba v podstate zastavená. Projekt počíta so šiestimi hydraulickými agregátmi na stanici, z ktorých dva sú už uvedené do prevádzky a tretí by mal začať fungovať v tomto roku. Hrádza je gravitačného typu a má dĺžku 736 m s výškou 140 m. Nádrž zaplavila veľké plochy lesov najmä na území Chabarovska.

Amerika: Priehrada Hoover Dam pomenovaná po prezidentovi Herbertovi Hooverovi, najvyššia priehrada s gravitačným oblúkom v Spojených štátoch zablokovala rieku Colorado v roku 1936. Stavebné ciele: vodná energia, závlaha poľa, zlepšenie plavebných podmienok, protipovodňová ochrana

Amerika: Panamský prieplav Jednou z najznámejších vodných stavieb na svete je Panamský prieplav (dokončený v roku 1914). Plavidlá sú vedené cez plavebné komory kanála pomocou ťahačov lokomotív, ktoré sa pohybujú po ozubnicových koľajniciach pozdĺž plavebnej komory.

Amerika: „Slávna diera“ Klenutá priehrada Monticello Dam, ktorá blokuje kalifornskú zátoku Piuta, nie je preslávená ničím iným ako svojou „slávnou dierou“. Tento zvláštny názov má neregulovaný prepad vytvorený vo forme betónového lievika. Keď hladina v nádrži Berryessa presiahne svoju dizajnovú úroveň, voda pretečie cez okraje lievika a vytvorí krásny, ale trochu strašidelný obraz.

Prehliadka obrov: Vodná hrádza Itaipu Jedna z najväčších priehrad na svete zablokovala rieku Paraná neďaleko brazílsko-paraguajskej hranice. Na vybudovanie priehrady zo zeminy, kameňa a betónu bol do skál vysekaný 150-metrový kanál, cez ktorý bola odvádzaná riečna voda z koryta. Po vyschnutí koryta na vybranom mieste sa v roku 1979 začala výstavba priehrady. Jeho celková dĺžka je 7235 m.

Presne povedané, výstavba priehrad a priehrad nemusí nevyhnutne súvisieť s vodnou energiou. Moskovské priehrady jednoducho zdvihnú hladinu kedysi takmer plytkej rieky a napríklad vodná nádrž Krasnodar na rieke Kuban vznikla pre potreby zavlažovania. Napriek tomu je prevažná väčšina veľkých hydraulických stavieb v Rusku spojená s energetickým priemyslom. Od schválenia plánu GOELRO v roku 1921 IX. Všeruským kongresom sovietov naša krajina aktívne využíva energiu malých a veľkých riek.

Zradné dno

Bez toho, aby sme zachádzali do podrobností o klasifikácii, priehrady elektrární sa delia hlavne na gravitačné a oblúkové priehrady. Gravitačná priehrada - zvyčajne s trojuholníkovým prierezom - je postavená z pôdy, skaly alebo betónových blokov. Už zo samotného pojmu „gravitácia“ je zrejmé, že takáto priehrada vďaka svojej gravitácii zadržiava množstvo vody - tok rieky nedokáže tohto obra pohnúť z miesta a voda začína stúpať. Oblúkové priehrady sa používajú v horských oblastiach. Takáto hrádza svojím tvarom (v podstate ide o fragment kupoly zakriveného smerom k postupujúcej vode) prenáša zaťaženie do strán kaňonu. Oblúková priehrada je náročnejšia na výstavbu, ale ekonomickejšia z hľadiska spotreby materiálu. Gravitačná hrádza s výškou 100 m by mala mať základňu širokú 70-80 m a oblúková hrádza rovnakej výšky bude mať šírku základne len okolo 5 m. Existujú aj hrádze zmiešaného gravitačného oblúka. (napríklad priehrada najväčšej vodnej elektrárne Sayano-Shushenskaya v Rusku) a oporného typu.

Aby priehrada plnila svoj účel a neprinášala nepríjemné prekvapenia, je potrebná dôkladná geologická štúdia riečnych úsekov v mieste, kde sa navrhuje výstavba vodnej elektrárne. História pozná prípady, keď bola na dne umiestnená priehrada, v ktorej boli krasové dutiny. Po naplnení zásobníka voda prenikla do týchto dutín a následne našla odtok v dolnom toku. Nádrž sa začala vypúšťať a aby sa tomu zabránilo, bolo treba do krasových dutín čerpať betón, ktorého objem sa približne rovnal objemu samotnej hrádze.

Na stavbu priehrady je ideálne skalnaté dno, menej výhodná je klzká hlinitá pôda. V druhom prípade, ak je hmotnosť priehrady nedostatočná, môže jednoducho „ísť“ po prúde.

Voda nájde dieru

Priehrada vodnej elektrárne je štrukturálne zložitá stavba. Pozostáva zo slepých priehrad - cez hrebeň ktorých voda nepreteká (alebo by v žiadnom prípade nemala pretekať); priehrady staníc, cez ktoré voda z nádrže vstupuje do komôr s turbínami, ktoré otáčajú hriadele elektrických generátorov; a prepadové hrádze, cez ktoré sa vypúšťa voda na reguláciu hladiny vody na hornom toku (nádrž).

Prepadový systém je jedným z kľúčových prvkov vodného diela. Hladiny vody v prehradenej rieke môžu výrazne kolísať v závislosti od ročného obdobia a klimatických faktorov, ako je topiaci sa sneh a ľad na hornom toku alebo silné zrážky. Nekontrolované vypúšťanie vody z horného toku môže viesť k zničeniu celej konštrukcie.

Azda väčšina dramatických udalostí spojených s ničením priehrad je spôsobená preliatím horného bazéna v dôsledku vniknutia veľkého množstva taveniny alebo dažďovej vody. Posledný takýto incident sa stal v marci tohto roku v Indonézii, keď priehrada postavená holandskými koloniálnymi úradmi v roku 1933 neodolala náporu tropických dažďov. Voda, ktorá sa uvoľnila, spôsobila smrť asi stovky ľudí. K jednej z najväčších havárií na vodných stavbách došlo v USA v roku 1976. Najprv sa v hlinenej priehrade, ktorá blokovala rieku Teton (Idaho), objavil malý únik. Spočiatku tomu nevenovali veľkú pozornosť, potom, keď bol únik zreteľnejší, pokúsili sa ho odstrániť pomocou stavebnej techniky. Nakoniec museli byť buldozéry opustené, aby zachránili životy. Po konečnom prelomení hlinenej priehrady ju voda v priebehu niekoľkých minút odplavila.

Dravé moria

Nádrže sú snáď hlavnou Achillovou pätou vodnej energie. A práve okolo nich prebiehajú neustále diskusie medzi energetickými špecialistami a environmentalistami. Je zrejmé, že umelé „moria“, ktoré vznikli v dôsledku výstavby hydroelektrických komplexov, nemožno považovať len za nutné zlo. Nádrže majú veľký význam pre organizáciu plavby a rybolovu, slúžia ako rezervoáre pitnej vody a plnia rekreačnú funkciu (ako je napríklad kaskáda nádrží povodia moskovského kanála). Často pomáhajú riešiť problémy s povodňami v oblastiach pod prehradenou riekou. Cenou za to je však premena pôdy na dno, vážne zmeny v environmentálnej situácii a dokonca aj klimatické zmeny. Lesy sú často zaplavované a anaeróbny rozklad v plytčine veľkých más rastlinnej organickej hmoty vedie k uvoľňovaniu metánu, jedného zo „skleníkových plynov“, do atmosféry. Tento fakt trochu kazí obraz vodnej energie ako alternatívy spaľovania fosílnych palív.

Dieťa prvých päťročných plánov, gigantická vodná nádrž Rybinsk, ako vieme, pohltila obrovské, starodávne obývané územie v samom strede európskeho Ruska. „More“ naplnilo nížinu Molgo-Sheksninskaya, ktorá vznikla v dôsledku topenia ľadovca. Pod vodou boli stovky dedín a celé mesto Mologa, kostoly, kláštory, cintoríny a dokonca tristo obyvateľov, ktorí nechceli opustiť svoju „malú vlasť“. „Vyrúbajú les a triesky lietajú“ - to bol jeden zo základných princípov Stalinovej politiky. V humánnejších časoch, počas výstavby ďalších nádrží volžskej kaskády, sa už človekom vytvorené moria nesmeli nekontrolovateľne rozlievať a ich pobrežie bolo ponechané na milosť a nemilosť reliéfu. Jediným spôsobom, ako zastaviť únik vody, je však násyp, to znamená výstavba zemných hrádzí pozdĺž stanovených hraníc nádrže. V praxi to znamená, že domy, cesty alebo priemyselné objekty nachádzajúce sa v blízkosti hrádze sú pod úrovňou nádrže a zabezpečenie ich bezpečnosti sa stáva samostatným problémom. Hovoríme nielen o udržiavaní priehrad v dobrom technickom stave, ale aj o ochrane týchto vodných stavieb pred takpovediac ľudským faktorom. V súčasnosti prebiehajú policajné hliadky pozdĺž hrádzí niektorých nádrží Volžskej kaskády a stavajú sa ploty.

Priehrada a večnosť

Netreba zabúdať ani na ďalší problém spojený so vznikom nádrží. Pod tlakom obrovskej masy presakuje vlhkosť do okolitej pôdy, čím sa zvyšuje hladina spodnej vody. Niekedy sa to dá využiť: napríklad v oblastiach, kde studne pravidelne vysychajú, prehradenie miestnej rieky ich pomôže znovu naplniť. Pokiaľ však ide o makroškály, stúpajúca podzemná voda vedie k podmáčaniu rozsiahlych plôch a ďalším nepríjemným následkom. Najmä jedným z argumentov ochrancov životného prostredia proti výstavbe vodnej elektrárne Evenki na rieke Nižňaja Tunguska je pravdepodobná infiltrácia vody do dutín, ktoré zostali po podzemných jadrových výbuchoch v tejto oblasti. V tomto prípade môže hroziť nebezpečenstvo preniknutia rádioaktívnych materiálov do Dolnej Tungusky a Jeniseju. Vytváranie nádrží môže viesť aj k zaplaveniu podzemných komunikácií, suterénov budov a baní v okolí. Samozrejme, že pri projektovaní vodných diel sa snažia počítať aj s takýmito vedľajšími účinkami, ale vplyv vodného živlu sa nedá na 100% predvídať.

Veľké hydraulické konštrukcie majú jednu jedinečnú vlastnosť. Na rozdiel od bane či lomu ich nemožno opustiť, nechať napospas silám prírody. Buď je potrebné udržiavať hrádza v prevádzkyschopnom stave navždy (čo je prakticky ťažko realizovateľné), alebo po určitom čase demontovať hydraulický agregát a nádrž vypustiť alebo premeniť na uzavretú nádrž. Len tak sa vyhnete katastrofálnym následkom prirodzeného ničenia. To mimochodom ukazuje spoločné črty jadrovej energie a vodnej energie. Náklady na vyradenie jadrovej elektrárne z prevádzky sú porovnateľné s nákladmi na jej výstavbu. To isté platí pre vodné elektrárne. Vodné priehrady postavené v ZSSR sú navrhnuté tak, aby fungovali sto rokov. Na jednej strane je storočie dlhá doba, no na druhej strane niektoré vodné elektrárne, napríklad vodná elektráreň Žigulevskaja na Volge, už dosiahli približne polovicu svojej životnosti, ba dokonca viac. Otázku, čo s opotrebovanými hydraulickými stavbami a koľko ich bude stáť ich demontáž či veľká rekonštrukcia, tak budú stáť pred žijúce generácie.

Je zrejmé, že práca s obrovskými masami vody si vyžaduje kompetentné inžinierske riešenia, technologickú disciplínu a zodpovednosť. Našťastie v Rusku, krajine, kde vodné elektrárne výrazne prispievajú k energetickému hospodárstvu, máme technológiu aj vysokokvalifikovaných odborníkov schopných vyvíjať vodnú energiu na princípoch efektívnosti, šetrnosti k životnému prostrediu a bezpečnosti.