För- och nackdelar med vattenkraft. För- och nackdelar med vattenkraftverk

Ett kraftverk är ett komplex av byggnader, strukturer och utrustning utformade för att generera elektrisk energi. Det vill säga kraftverk omvandlar olika typer av energi till el. De vanligaste typerna av kraftverk är:

— Vattenkraftverk.
— termisk;
- atomär.

Ett vattenkraftverk (HPP) är ett kraftverk som omvandlar energin från rörligt vatten till elektrisk energi. Vattenkraftverk installeras på floder. Med hjälp av en damm skapas en skillnad i vattenhöjder (före och efter dammen). Det resulterande vattentrycket sätter turbinbladen i rörelse. Turbinen driver generatorer som producerar el.

Beroende på effekten delas vattenkraftverken in i: små (upp till 5 MW), medium (5-25 MW) och kraftfulla (över 25 MW). Enligt det maximala använda trycket är de indelade i: lågtryck (maximalt tryck - från 3 till 25 m), medeltryck (25-60 m) och högtryck (över 60 m). Vattenkraftverk klassificeras också enligt principen om användning av naturresurser: damm, nära dam, omledning och pumplager.

Fördelar med vattenkraftverkär: generering av billig el, användning av förnybar energi, enkel kontroll, snabb tillgång till driftläge. Dessutom förorenar inte vattenkraftverk atmosfären. Nackdelar: fäste vid vattenförekomster, eventuell översvämning av åkermark, skadlig effekt på flodernas ekosystem. Vattenkraftverk kan endast byggas på låglandsfloder (på grund av den seismiska faran från berg).

Värmekraftverk (TPP) genererar elektricitet genom att omvandla termisk energi som erhålls till följd av bränsleförbränning. Bränslet för värmekraftverk är: naturgas, kol, eldningsolja, torv eller het skiffer.

Som ett resultat av bränsleförbränning i ångpannors ugnar omvandlas matarvatten till överhettad ånga. Denna ånga vid en viss temperatur och tryck tillförs genom en ångledning till en turbogenerator, där elektrisk energi genereras.

Termiska kraftverk är indelade i:

- gasturbin;

— pannturbin;

- kombinerad cykel;

— Baserat på gasanläggningar med kombinerad cykel.
- baserad på kolvmotorer.

Värmekraftverk för pannturbiner, i sin tur delas in i kondenseringsverk (CPS eller GRES) och kraftvärmeverk (CHP).

Fördelar med värmekraftverk

— Låga finansiella kostnader.

— Hög konstruktionshastighet.

— möjlighet till stabilt arbete oavsett årstid.

Nackdelar med värmekraftverk

— Arbete med icke-förnybara resurser.

— långsam återgång till driftläge;

- ta emot avfall.

Kärnkraftverk (NPP)- en station där elektricitet (eller termisk energi) genereras genom drift av en kärnreaktor. För 2015, nästan 11% av elen.

Under drift överför en kärnreaktor energi till det primära kylmediet. Denna kylvätska kommer in i ånggeneratorn, där den värmer det sekundära kretsvattnet. I ånggeneratorn omvandlas vatten till ånga, som kommer in i turbinen och driver elektriska generatorer. Ångan efter turbinen kommer in i kondensorn, där den kyls med vatten från reservoaren. Huvudsakligen används vatten som primär kylvätska. Bly, natrium och andra flytande metallkylmedel kan emellertid också användas för detta ändamål. Antalet kretsar kan variera.

Kärnkraftverk är klassificerade beroende på vilken typ av reaktor som används. Kärnkraftverk använder två typer av reaktorer: termiska och snabba neutroner. Reaktorer av den första typen är indelade i: kokande vatten, vatten-vatten, tungt vatten, gaskylt, grafit-vatten.

Beroende på vilken typ av energi som tas emot är kärnkraftverk av två typer:

Stationer konstruerade för att generera el.

Stationer konstruerade för att generera elektrisk och termisk energi (CHP).

Fördelar med kärnkraftverk:

— Oberoende från bränslekällor.

— Miljömässig renhet.

Den största nackdelen med stationer av denna typ- allvarliga konsekvenser i nödsituationer.

Utöver de listade kraftverken finns även: diesel, sol, tidvatten, vind, geotermisk energi.

FÖRDELAR MED HPP:

Flexibilitet

Vattenkraft är en flexibel elkälla eftersom vattenkraftverk mycket snabbt kan anpassa sig till förändrade energibehov, öka eller minska elproduktionen. En hydraulisk turbin har en starttid i storleksordningen flera minuter. Det tar 60 till 90 sekunder att föra enheten från kallstart till full belastning; detta är mycket mindre än för gasturbiner eller ånganläggningar. Elproduktionen kan också snabbt minskas när det finns överskottseffekt.

Ffestiniog kraftverk kan producera 360 MW på 60 sekunder

Låga energikostnader

Den största fördelen med vattenkraft är frånvaron av bränslekostnader. Kostnaden för att driva ett vattenkraftverk är nästan immun mot ökningar av kostnaderna för fossila bränslen som olja, naturgas eller kol, och ingen import krävs. Den genomsnittliga kostnaden för el från ett vattenkraftverk som är större än 10 megawatt är 3 till 5 cent per kilowattimme.

Vattenkraftverk har lång livslängd, vissa vattenkraftverk ger fortfarande el efter 50-100 års drift.

Driftsunderhållskostnaderna är låga, krävs få personer för att kontrollera driften av vattenkraftverket.

Dammen kan användas för flera ändamål samtidigt: ackumulera vatten för vattenkraftverk, skydda territorier från översvämningar, skapa en reservoar.

Lämplighet för industriellt bruk

Medan många vattenkraftsdammar levererar energi till allmännyttiga nätverk, är vissa skapade för att tjäna specifika industrianläggningar. Till exempel i Nya Zeeland byggdes ett kraftverk för att leverera el till aluminiumsmältverket Tiwai Point.

Minskade CO 2 -utsläpp

Vattenkraftverk förbränner inte fossila bränslen och producerar inte direkt koldioxid. Även om en del koldioxid genereras under produktionen och byggprocessen av projektet. Enligt en studie av Paul Scherrer från universitetet i Stuttgart producerar vattenkraften minst koldioxid bland andra energikällor. Vind var på andra plats, kärnenergi var tredje, solenergi var på 4:e plats.

Andra användningsområden för reservoaren

Vattenkraftsreservoarer ger ofta möjligheter till vattensporter och blir själva turistattraktioner. I vissa länder är vattenbruk i reservoarer vanligt. Vatten från reservoarer kan användas för att bevattna grödor och fisk kan födas upp i det. Dammar hjälper också till att förhindra översvämningar.

NACKDELAR MED VATTENKRAFTVERK:

Ekosystemskador och markförlust

De stora reservoarerna som krävs för att driva vattenkraftsdammar svämmar över stora landområden uppströms från dammen, vilket förstör skogsdalar och träsk. Markförlust förvärras ofta av förstörelse av livsmiljöer i de omgivande områden som ockuperas av reservoaren.
Vattenkraftverk kan leda till förstörelse av ekosystem, eftersom vatten passerar genom turbinerrensas från naturliga sediment. Vattenkraftverk på stora floder är särskilt farliga, eftersom de leder till allvarliga förändringar i miljön.

Bilden visar en reservoar som härrör från byggandet av en damm.

Nedslamning

När vatten rinner flyter tyngre partiklar nedströms.
Detta har en negativ inverkan på dammar och därefter deras kraftverk, särskilt på floder eller i avrinningsområden med höga nivåer av nedslamning. Silt kan fylla reservoaren och minska dess förmåga att kontrollera översvämningar, vilket orsakar ytterligare horisontellt tryck på dammen. Att minska älvbädden kan leda till att elproduktionen minskar. Dessutom kan även en varm sommar eller låg nederbörd leda till en minskning av floden.

Metanutsläpp (från reservoarer)

Vattenkraftverk i tropiska regioner har störst påverkan, reservoarer av kraftverk i tropiska regioner producerar betydande mängder metan. Detta beror på förekomsten av växtmaterial i översvämmade områden som sönderfaller i en anaerob miljö och producerar metan och en växthusgas. Enligt rapporten från World Commission on Dams, i fall där reservoaren är stor jämfört med genereringskapaciteten (mindre än 100 watt per kvadratmeter ytarea) och skogarna i reservoarens område har inte röjts . Då kan utsläppen av växthusgaser i reservoaren vara högre än i ett konventionellt värmekraftverk.

Alla har hört talas om kärnkraftverkens största nackdel - de allvarliga konsekvenserna av olyckor i kärnkraftverk. Tiotusentals döda och många dödligt sjuka, kraftig strålningsexponering som påverkar hälsan hos en person och hans ättlingar, städer som blivit obeboeliga... listan kan tyvärr fortsätta i det oändliga. Tack och lov att olyckor är sällsynta; de allra flesta kärnkraftverk i världen har fungerat framgångsrikt i årtionden utan att någonsin stöta på systemfel.

Idag är kärnenergi ett av de snabbast växande områdena inom världsvetenskapen. Låt oss försöka komma bort från den ihärdiga myten att kärnkraftverk är en fara för kärnkraftskatastrofer och lära oss om fördelarna och nackdelarna med kärnkraftverk som elkällor. På vilka sätt är kärnkraftverk överlägsna termiska och vattenkraftverk? Vilka är fördelarna och nackdelarna med kärnkraftverk? Är det värt att utveckla detta område av elproduktion? Om allt detta och mer...

Visste du att du kan få el med en vanlig potatis, citron eller inomhusblomma? Allt du behöver är en spik och koppartråd. Men potatis och citroner kommer förstås inte att kunna leverera el till hela världen. Därför började forskare sedan 1800-talet att behärska metoder för att generera el med hjälp av generation.

Generering är processen att omvandla olika typer av energi till elektrisk energi. Genereringsprocessen sker i kraftverk. Idag finns det många typer av generationer.

Du kan få el idag på följande sätt:

1. Termisk kraftteknik – elektricitet produceras genom termisk förbränning av organiskt bränsle. För att uttrycka det enkelt, olja och gas brinner, avger värme och värmen värmer ångan. Trycksatt ånga får den elektriska generatorn att rotera, och den elektriska generatorn producerar elektricitet. Värmekraftverk där denna process sker kallas värmekraftverk.
2. Kärnenergi - kärnkraftverkens funktionsprincip(kärnkraftverk som tar emot el med hjälp av kärnkraftsanläggningar) är mycket lik driften av värmekraftverk. Den enda skillnaden är att värme erhålls inte från förbränning av organiskt bränsle, utan från klyvning av atomkärnor i en kärnreaktor.
3. Vattenkraft – när det gäller vattenkraftverk(vattenkraftverk) erhålls elektrisk energi från vattenflödets kinetiska energi. Har du någonsin sett vattenfall? Denna metod för att generera energi är baserad på kraften hos vattenfall som roterar rotorerna hos elektriska generatorer som producerar elektricitet. Naturligtvis är vattenfall inte naturliga. De skapas artificiellt med naturliga flodflöden. Förresten, för inte så länge sedan upptäckte forskare att havsströmmen är mycket kraftfullare än flodströmmen, och det finns planer på att bygga vattenkraftverk till havs.
4. Vindenergi – i det här fallet driver vindens kinetiska energi en elektrisk generator. Kommer du ihåg kvarnarna? De återspeglar till fullo denna funktionsprincip.
5. Solenergi - i solenergi fungerar värmen från solens strålar som omvandlingsplattform.
6. Vätgasenergi – elektricitet produceras genom förbränning av väte. Väte förbränns, det släpper värme, och sedan händer allt enligt det schema som vi redan känner till.
7. Tidvattenenergi - vad används för att producera el i det här fallet? Energin från havets tidvatten!
8. Geotermisk energi är produktion av först värme och sedan elektricitet från jordens naturliga värme. Till exempel i vulkanområden.

Nackdelar med alternativa energikällor

Kärnkraft, vattenkraft och termiska kraftverk är de viktigaste källorna till elektricitet i den moderna världen. Vilka är fördelarna med kärnkraftverk, vattenkraftverk och värmekraftverk? Varför värms vi inte upp av vindenergi eller tidvattenenergi? Varför gillade forskarna inte väte eller jordens naturliga värme? Det finns skäl till detta.

Vind-, sol- och tidvattenenergier brukar kallas alternativa på grund av deras sällsynta användning och mycket nya utseende. Och även på grund av det faktum att vinden, solen, havet och jordens värme är förnybara, och det faktum att en person använder solvärmen eller havsvatten kommer inte att skada varken solen eller tidvattnet. Men skynda dig inte att springa och fånga vågorna, allt är inte så lätt och rosigt.

Solenergi har betydande nackdelar - solen skiner bara på dagen, så på natten får du ingen energi från den. Detta är obekvämt eftersom... Den huvudsakliga toppen i elförbrukningen inträffar på kvällstimmarna. Vid olika tider på året och på olika platser på jorden lyser solen olika. Att anpassa sig till det är kostsamt och svårt.

Vind och vågor är också nyckfulla fenomen, de blåser och strömmar när de vill, men inte när de vill. Men fungerar de så gör de det långsamt och svagt. Därför har vind- och tidvattenenergi ännu inte blivit utbredd.

Geotermisk energi är en komplex process eftersom... Det är möjligt att bygga kraftverk endast i zoner med tektonisk aktivitet, där maximal värme kan "pressas ut" ur marken. Hur många platser med vulkaner känner du till? Här är några vetenskapsmän. Därför kommer geotermisk energi sannolikt att förbli snävt fokuserad och inte särskilt effektiv.

Vätgasenergi är det mest lovande. Vätgas har en mycket hög förbränningseffektivitet och dess förbränning är absolut miljövänlig, eftersom förbränningsprodukten är destillerat vatten. Men det finns en sak. Processen att framställa rent väte kostar otroligt mycket pengar. Vill du betala miljoner för el och varmvatten? Ingen vill ha. Vi väntar, hoppas och tror att forskare snart kommer att hitta ett sätt att göra väteenergi mer tillgänglig.

Kärnkraft idag

Enligt olika källor tillhandahåller kärnkraft idag från 10 till 15 % av elektriciteten världen över. 31 länder använder kärnkraft. Den största mängden forskning inom elkraftsområdet bedrivs på användningen av kärnenergi. Det är logiskt att anta att fördelarna med kärnkraftverk är klart stora om det av alla typer av elproduktion är den som utvecklas.

Samtidigt finns det länder som vägrar att använda kärnkraft och stänger alla befintliga kärnkraftverk, till exempel Italien. På Australiens och Oceaniens territorium fanns inte kärnkraftverk och existerar inte i princip. Österrike, Kuba, Libyen, Nordkorea och Polen har stoppat utvecklingen av kärnkraftverk och tillfälligt övergett planerna på att skapa kärnkraftverk. Dessa länder uppmärksammar inte fördelarna med kärnkraftverk och vägrar installera dem i första hand av säkerhetsskäl och de höga kostnaderna för att bygga och driva kärnkraftverk.

Ledarna inom kärnenergi idag är USA, Frankrike, Japan och Ryssland. Det var de som uppskattade fördelarna med kärnkraftverk och började introducera kärnenergi i sina länder. Det största antalet kärnkraftverksprojekt som byggs idag tillhör Folkrepubliken Kina. Ytterligare ett 50-tal länder arbetar aktivt med införandet av kärnenergi.

Liksom alla metoder för att generera el har kärnkraftverk fördelar och nackdelar. På tal om fördelarna med kärnkraftverk är det nödvändigt att notera produktionens miljövänlighet, vägran att använda fossila bränslen och bekvämligheten med att transportera det nödvändiga bränslet. Låt oss titta på allt mer i detalj.

Fördelar med kärnkraftverk framför värmekraftverk

Kärnkraftverkens fördelar och nackdelar beror på vilken typ av elproduktion vi jämför kärnkraft med. Eftersom kärnkraftverkens främsta konkurrenter är värmekraftverk och vattenkraftverk, låt oss jämföra fördelarna och nackdelarna med kärnkraftverk i förhållande till dessa typer av energiproduktion.

TPP, det vill säga värmekraftverk, är av två typer:

1. Kondenserande eller kortfattat CES tjänar endast till att producera el. Förresten, deras andra namn kommer från det sovjetiska förflutna, IES kallas också GRESs - förkortning för "state district power plant".
   2. Kombinerade värme- och kraftverk eller kraftvärmeverk tillåter endast produktion av inte bara elektrisk, utan även termisk energi. Om man till exempel tar ett bostadshus står det klart att CES endast kommer att tillhandahålla el till lägenheterna, och CHP kommer även att tillhandahålla uppvärmning.

Som regel drivs värmekraftverk med billigt organiskt bränsle - kol eller koldamm och eldningsolja. De mest populära energiresurserna idag är kol, olja och gas. Enligt experter kommer världens kolreserver att räcka i ytterligare 270 år, olja – i 50 år, gas – i 70. Till och med en skolbarn förstår att 50-åriga reserver är väldigt små och måste skyddas och inte brännas i ugnar varje dag .

DET ÄR VIKTIGT ATT VETA:

Kärnkraftverk löser problemet med brist på organiskt bränsle. Fördelen med kärnkraftverk är elimineringen av fossila bränslen och därigenom bevara hotad gas, kol och olja. Istället använder kärnkraftverken uran. Världens uranreserver uppskattas till 6 306 300 ton. Ingen räknar hur många år det kommer att pågå, för... Det finns många reserver, uranförbrukningen är ganska liten, och det finns inget behov av att tänka på att det försvinner ännu. I extrema fall, om uranreserver plötsligt förs bort av utomjordingar eller de avdunstar av sig själva, kan plutonium och torium användas som kärnbränsle. Att omvandla dem till kärnbränsle är fortfarande dyrt och svårt, men det är möjligt.

Fördelarna med kärnkraftverk framför termiska kraftverk inkluderar en minskning av mängden skadliga utsläpp till atmosfären.

Vad släpps ut i atmosfären under driften av värmekraftverk och värmekraftverk och hur farligt det är:

1. Svaveldioxid eller svaveldioxid– en farlig gas som är skadlig för växter. Vid intag i stora mängder orsakar det hosta och kvävning. När den kombineras med vatten förvandlas svaveldioxid till svavelsyra. Det är tack vare svaveldioxidutsläppen som det finns risk för surt regn, vilket är farligt för naturen och människan.
   2. Kväveoxider– farligt för andningsorganen hos människor och djur, irriterar luftvägarna.
   3. Benapyren– är farligt eftersom det tenderar att ansamlas i människokroppen. Långvarig exponering kan orsaka maligna tumörer.

De totala årliga utsläppen från termiska kraftverk per 1000 MW installerad kapacitet är 13 tusen ton per år vid gas och 165 tusen ton vid termiska stationer för pulveriserat kol. Ett värmekraftverk med en kapacitet på 1000 MW per år förbrukar 8 miljoner ton syre för att oxidera bränsle, fördelarna med kärnkraftverk är att i kärnkraften förbrukas syre i princip inte.

Ovanstående utsläpp är inte heller typiska för kärnkraftverk. Fördelen med kärnkraftverk är att utsläppen av skadliga ämnen till atmosfären vid kärnkraftverk är försumbara och jämfört med utsläpp från värmekraftverk är ofarliga.

Fördelarna med kärnkraftverk framför värmekraftverk är låga transportkostnader för bränsle. Kol och gas är extremt dyra att transportera till fabriker, medan det uran som behövs för kärnreaktioner kan placeras i en liten lastbil.

Nackdelar med kärnkraftverk framför värmekraftverk

1. Nackdelarna med kärnkraftverk framför termiska kraftverk är först och främst förekomsten av radioaktivt avfall. De försöker behandla radioaktivt avfall vid kärnkraftverk så mycket som möjligt, men de kan inte göra sig av med det alls. Det slutliga avfallet vid moderna kärnkraftverk bearbetas till glas och lagras i särskilda lager. Om de någonsin kommer att användas är fortfarande okänt.
   2. Nackdelarna med kärnkraftverk är deras låga verkningsgrad jämfört med värmekraftverk. Eftersom processer i värmekraftverk sker vid högre temperaturer är de mer produktiva. Detta är fortfarande svårt att uppnå i kärnkraftverk, eftersom zirkoniumlegeringar, som indirekt deltar i kärnreaktioner, tål inte extremt höga temperaturer.
   3. Det allmänna problemet med värme- och kärnkraftverk skiljer sig åt. Nackdelen med kärnkraftverk och värmekraftverk är termisk förorening av atmosfären. Vad betyder det? Vid generering av kärnenergi frigörs en stor mängd värmeenergi som släpps ut i miljön. Termisk förorening av atmosfären är ett problem i dag, det medför många problem som skapandet av värmeöar, förändringar i mikroklimat och i slutändan global uppvärmning.

Moderna kärnkraftverk löser redan problemet med termisk förorening och använder sina egna konstgjorda pooler eller kyltorn (speciella kyltorn för att kyla stora volymer varmvatten) för att kyla vatten.

För- och nackdelar med kärnkraftverk framför vattenkraftverk

Kärnkraftverkens fördelar och nackdelar framför vattenkraftverk är främst relaterade till vattenkraftverkens beroende av naturresurser. Mer om detta...

1. Fördelen med kärnkraftverk framför vattenkraftverk är den teoretiska möjligheten att bygga nya kärnkraftverk, medan de flesta floder och reservoarer som kan fungera till förmån för vattenkraftverk redan är upptagna. Det vill säga att öppnandet av nya vattenkraftverk är svårt på grund av bristen på nödvändiga platser.
   2. Nästa fördel med kärnkraftverk framför vattenkraftverk är deras indirekta beroende av naturresurser. Vattenkraftverk är direkt beroende av den naturliga reservoaren, kärnkraftverk endast indirekt av uranbrytning, allt annat tillhandahålls av människorna själva och deras uppfinningar.

Nackdelarna med kärnkraftverk jämfört med vattenstationer är obetydliga – de resurser som ett kärnkraftverk använder för en kärnreaktion, och specifikt uranbränsle, är inte förnybara. Medan mängden vatten, den huvudsakliga förnybara resursen i ett vattenkraftverk, inte kommer att förändras på något sätt från driften av ett vattenkraftverk, och uran i sig kan inte återställas i naturen.

Kärnkraftverk: fördelar och nackdelar

Vi undersökte i detalj kärnkraftverkens fördelar och nackdelar jämfört med andra metoder för att generera el.

”Men hur är det med radioaktiva utsläpp från kärnkraftverk? Det är omöjligt att bo nära kärnkraftverk! Är det farligt!" - du säger. "Inget sånt", kommer statistik och världsvetenskapssamfundet att svara dig.

Enligt statistiska jämförande uppskattningar som utförts i olika länder noteras det att dödligheten från sjukdomar som uppstod från exponering för utsläpp från värmekraftverk är högre än dödligheten från sjukdomar som utvecklats i människokroppen från läckage av radioaktiva ämnen .

Egentligen är alla radioaktiva ämnen ordentligt inlåsta i lagringsutrymmen och väntar på den timme då de ska lära sig att upparbeta och använda dem. Sådana ämnen släpps inte ut i atmosfären, strålningsnivån i befolkade områden nära kärnkraftverk är inte mer än den traditionella strålningsnivån i storstäder.

På tal om fördelarna och nackdelarna med kärnkraftverk kan man inte låta bli att minnas kostnaderna för att bygga och lansera ett kärnkraftverk. Den uppskattade kostnaden för ett litet modernt kärnkraftverk är 28 miljarder euro, experter säger att kostnaden för värmekraftverk är ungefär densamma, ingen vinner här. Men fördelarna med kärnkraftverk kommer att vara lägre kostnader för inköp och bortskaffande av bränsle - uran, även om det är dyrare, kan "fungera" i mer än ett år, medan kol- och gasreserver ständigt måste fyllas på.

Olyckor vid kärnkraftverk

Tidigare nämnde vi inte bara de största nackdelarna med kärnkraftverk, som är kända för alla - det här är konsekvenserna av eventuella olyckor. Olyckor i kärnkraftverk klassificeras enligt INES-skalan som har 7 nivåer. Nivå 4 och högre olyckor utgör en risk för exponering för befolkningen.

Endast två olyckor i historien bedömdes till högsta nivå 7 - Tjernobyl-katastrofen och olyckan vid kärnkraftverket Fukushima 1. En olycka ansågs vara nivå 6, detta är Kyshtym-olyckan, som inträffade 1957 vid Mayak kemiska anläggning i Chelyabinsk-regionen.

Naturligtvis bleknar fördelarna och nackdelarna med kärnkraftverk i jämförelse med möjligheten till kärnkraftskatastrofer som kräver många människors liv. Men fördelarna med kärnkraftverk idag är ett förbättrat säkerhetssystem, som nästan helt eliminerar risken för olyckor, eftersom Driftsalgoritmen för kärnreaktorer är datoriserad och med hjälp av datorer stängs reaktorer av vid minimala överträdelser.

Kärnkraftverkens fördelar och nackdelar beaktas när man utvecklar nya modeller av kärnkraftverk som kommer att drivas på bearbetat kärnbränsle och uran, vars fyndigheter inte tidigare har tagits i drift.

Detta innebär att de främsta fördelarna med kärnkraftverk idag är möjligheterna till modernisering, förbättring och nya uppfinningar inom detta område. Det verkar som att de viktigaste fördelarna med kärnkraftverk kommer att avslöjas lite senare, vi hoppas att vetenskapen inte kommer att stå stilla, och mycket snart kommer vi att lära oss om dem.

Nyligen, som ett alternativ till klassiska damvattenkraftverk med medelhögt tryck, har lågtrycksvattenkraftverk som drivs med naturligt flöde, som är ganska utbredda i Västeuropa, aktivt föreslagits. Låt oss försöka ta reda på vad dessa vattenkraftverk är och vilka deras fördelar och nackdelar är.

Ett exempel på ett lågtrycksvattenkraftverk i floden är Iffezheims vattenkraftverk vid Rhen, som togs i drift 1978. Foto härifrån

Konceptet med ett vattenkraftskomplex med lågt tryck innebär skapandet av ett vattenkraftverk på en platt flod med en fallhöjd på flera meter, vars reservoar vanligtvis är belägen i översvämningsslättens naturliga översvämningszon under kraftiga översvämningar. Sådana vattenverk har följande fördelar:
* Ett litet översvämningsområde, som vanligtvis inte omfattar (eller nästan inte omfattar) bebyggda marker. Följaktligen behöver ingen vidarebosättas, och påverkan på ekosystemen är mycket mindre betydande.
* Det är mycket lättare att integrera fiskpassager i lågtrycksdammar, och fisk passerar ner genom turbinerna med mindre skador.

Vattenkraftverket i Saratov är det lägsta trycket i Volga-Kama-kaskaden.

Låt oss nu gå vidare till nackdelarna:
* Sådana vattenkraftverk bildar små reservoarer, som i bästa fall lämpar sig för daglig flödesreglering, eller till och med drift i ett vattendrag. Som ett resultat är produktionen av sådana vattenkraftverk starkt beroende av årstid och väderförhållanden - under lågvattenperioder sjunker den kraftigt.
* Effektiviteten av att använda avrinning från sådana vattenkraftverk är mycket mindre än den hos klassiska - eftersom de inte kan samla avrinning under högvatten och översvämningar, tvingas de tömma mycket vatten.
* Utan en rymlig reservoar kan sådana vattenkraftsystem inte bekämpa översvämningar.
* Ur navigationssynpunkt leder konstruktionen av flera lågtrycksvattenkraftskomplex istället för ett stort till en ökad låsningstid - istället för ett sluss måste du gå igenom flera.
* Lågtrycksvattenkraftverk har en betydligt högre enhetskostnad (beräknat per kW effekt och kWh genererad el). Ju lägre tryck, desto större dimensioner och följaktligen utrustningens metallförbrukning; oförmågan att samla avrinning i reservoaren leder till behovet av att skapa kraftfullare kulvertstrukturer; flera slussar är dyrare än en, etc. Som jämförelse kan vi nämna lågtrycksvattenkraftverket Polotsk i Vitryssland och högtrycksvattenkraftverket Boguchanskaya. Den första kostar cirka 4 500 USD per kW, den andra — cirka 1 000 USD per kW. Skillnaden är, som vi ser, 4,5 gånger.

Vattenkraftverk Tucurui i Brasilien. I Amazonas djungel, som i den sibiriska taigan, är stora vattenkraftverk mer effektiva.

Låt oss sammanfatta. Fördelarna med lågtrycksvattenkraftverk är mest betydande i tätbefolkade områden, där de höga kostnaderna för mark och det stora arbetet med att flytta människor, ta bort strukturer och infrastruktur gör stora vattenkraftverk med stora reservoarer oacceptabla. Det är därför som lågtrycksvattenkraftverk är mest utbredda i Europa, där befolkningstätheten är hög och det finns få egna energiresurser, vilket tvingar fram all tillgänglig vattenkraftspotential, om än på dyra sätt.
Samtidigt, i relativt glesbefolkade regioner, är fördelarna med stora vattenkraftverk uppenbara - i själva verket byggs de för det mesta där nu över hela världen (även om kriterierna för gles befolkning i olika länder varierar avsevärt, för Kina , med sin miljardbefolkning, är vidarebosättning av flera tiotusentals människor helt acceptabelt).

Lågtrycksvattenkraftverk konkurrerar inte med medel- och högtrycksvattenkraftverk - varje typ av vattenkraftverk har sin egen "ekologiska nisch" där de är mest effektiva. Och hänvisningar till vattenkraftverk i västra Europa när man diskuterar vattenkraftprojekt i östra Sibirien är en jämförelse av det ojämförliga.

I spåren av intresset för förnybara energikällor runt om i världen byggs vattenkraftsdammar här och där. några av dem förvånar fantasin med sin storhet. Men samtidigt som man hyllar djärva tekniska lösningar, bör man komma ihåg att de enorma vattenmassorna som hålls av dammar är fyllda med fruktansvärd destruktiv kraft

Redaktionell PM

Vattenkraften anses vara en av de miljövänliga metoderna för energiproduktion och har en allvarlig inverkan på naturen. Och denna påverkan har både positiva och negativa sidor. På bilden - dammen till Chirkeys vattenkraftstation i Dagestan

Enguri vattenkraftverk Dammen vid den georgiska floden Enguri kan anses vara den sovjetiska vattenkraftens stolthet: det är världens högsta bågformade betongdamm. Dess höjd är 272 m. Bygget av dammen började 1961, och var helt färdigt först 1987. För närvarande är vattenkraftverket Enguri uppdelat mellan Georgien och Abchazien, vilket nyligen erkändes av Ryssland, som äger 40 % av den producerade energin

Zeya Hydroelectric Power Station Dammen, som byggdes vid Zeyafloden i Amur-regionen (1965−1980), tillhör en massiv strävpelare som är unik för Ryssland. Det delade floden i två pooler som inte är anslutna till varandra - designen ger inte varken slussar eller fiskliftar. Reservoaren är av stort översvämningskontrollvärde.

Bureya Hydroelectric Power Station byggs vid Bureya River i Amur-regionen. Byggandet av detta vattenkraftverk började 1978, men arbetet med det fortsätter till denna dag. Från slutet av 1980-talet till slutet av 1990-talet var byggandet i huvudsak malpåse. Projektet tillhandahåller sex hydrauliska enheter vid stationen, varav två redan har tagits i drift, och den tredje ska börja fungera i år. Dammen är av gravitationstyp och har en längd på 736 m med en höjd av 140 m. Reservoaren översvämmade stora skogsområden, främst i Khabarovsk-territoriet

Amerika: Hoover Dam Uppkallad efter president Herbert Hoover, USA:s högsta gravitationsbågdammen blockerade Coloradofloden 1936. Byggmål: vattenkraft, fältbevattning, förbättring av navigationsförhållandena, översvämningskontroll

Amerika: Panamakanalen En av de mest kända hydrauliska strukturerna i världen är Panamakanalen (färdig 1914). Fartygen förs genom kanalens slussar av lokbogseringar som rör sig längs kuggräls längs slussen.

Amerika: "Glory Hole" Den välvda dammen Monticello Dam, som blockerar den kaliforniska Piuta Creek, är inte särskilt känd för något annat än sitt "glory hole". Detta märkliga namn går till ett oreglerat spill som gjorts i form av en betongtratt. När nivån i Berryessa-reservoaren överstiger dess designnivå, rinner vatten över kanterna på tratten, vilket skapar ett vackert men lite kusligt skådespel

Parad av jättar: Itaipu vattenkraftsdammen En av världens största dammar blockerade floden Paraná nära gränsen mellan Brasilien och Paraguay. För att bygga dammen, gjord av jord, sten och betong, skars en 150 meter lång kanal in i klipporna, genom vilken flodvattnet leddes bort från flodbädden. Efter att flodbädden torkat ut på den valda platsen började byggandet av dammen 1979. Dess totala längd är 7235 m.

Strängt taget är byggandet av dammar och dammar inte nödvändigtvis relaterat till vattenkraft. Moskvadammar höjer helt enkelt nivån på en en gång nästan ytlig flod, och till exempel skapades Krasnodar-reservoaren vid Kubanfloden för bevattningsbehov. Men fortfarande är den överväldigande majoriteten av stora hydrauliska strukturer i Ryssland förknippade med energiindustrin. Sedan GOELRO-planen godkändes 1921 av den IX allryska sovjetkongressen, har vårt land aktivt använt energin från små och stora floder.

Förrädisk botten

Utan att gå in på detaljer om klassificeringen är kraftverksdammar huvudsakligen uppdelade i gravitations- och valvdammar. En gravitationsdamm - vanligtvis med ett triangulärt tvärsnitt - är konstruerad av jord, sten eller betongblock. Från själva termen "gravitation" är det tydligt att en sådan damm håller en massa vatten på grund av sin gravitation - flodens flöde kan inte flytta denna jätte från sin plats, och vattnet börjar stiga. Valvdammar används i bergsområden. På grund av sin form (i huvudsak är det ett fragment av en kupol som är krökt mot det framåtgående vattnet), överför en sådan damm lasten till kanjonens sidor. En valvdamm är svårare att bygga, men mer ekonomisk när det gäller materialåtgång. Med en höjd av 100 m bör en gravitationsdamm ha en bas som är 70-80 m bred och en valvdamm av samma höjd får en basbredd på endast ca 5 m. Det finns även dammar av blandad gravitationsvalvtyp (till exempel dammen till det största Sayano-Shushenskaya vattenkraftverket i Ryssland) och stämpeltyp.

För att dammen ska uppfylla sitt syfte och inte ge obehagliga överraskningar krävs en grundlig geologisk studie av flodsektionerna på den plats där byggandet av vattenkraftverket föreslås. Historien känner till fall då en damm placerades på botten, där det fanns karsthåligheter. Efter att ha fyllt reservoaren sipprade vatten in i dessa håligheter och fann sedan ett utlopp i nedströms. Reservoaren började rinna av, och för att förhindra detta måste betong pumpas in i karsthålrummen, vars volym var ungefär lika stor som själva dammens volym.

En stenig botten är idealisk för att bygga en damm, hal lerjord är mindre att föredra. I det senare fallet, om dammens vikt är otillräcklig, kan den helt enkelt "gå" nedströms.

Vatten kommer att hitta ett hål

En vattenkraftsdamm är en strukturellt komplex struktur. Den består av blinda dammar - över vars krön vatten inte svämmar över (eller i alla fall inte bör svämma över); stationsdammar genom vilka vatten från reservoaren kommer in i kammare med turbiner som roterar axlarna till elektriska generatorer; och spilldammar genom vilka vatten släpps ut för att reglera vattennivån i uppströms (reservoar).

Avloppssystemet är ett av vattenverkets centrala delar. Vattennivån i en uppdämd flod kan fluktuera avsevärt beroende på årstid och klimatfaktorer som smältande snö och is i de övre delarna eller kraftiga nederbörd. Okontrollerat utsläpp av vatten från uppströms kan leda till att hela strukturen förstörs.

Kanske orsakas de flesta av de dramatiska händelserna i samband med förstörelsen av dammar av översvämningen av den övre poolen på grund av inträngning av stora mängder smält- eller dagvatten. Den sista incidenten av detta slag inträffade i mars i år i Indonesien, när en damm byggd av de holländska koloniala myndigheterna 1933 inte klarade anstormningen av tropiskt regn. Vattnet som bröt sig loss orsakade ett hundratal människors död. En av de största olyckorna vid hydrauliska konstruktioner inträffade i USA 1976. Först uppstod en liten läcka i jorddammen som blockerade Teton River (Idaho). Först ägnade de inte mycket uppmärksamhet åt det, sedan, när läckan blev mer märkbar, försökte de eliminera den med hjälp av byggutrustning. Till slut fick bulldozrarna överges för att rädda liv. Efter att äntligen ha brutit igenom jorddammen sköljde vattnet bort den på några minuter.

Rovhav

Reservoarer är kanske vattenkraftens främsta akilleshäl. Och det är runt dem som pågående diskussioner pågår mellan energispecialister och miljöpartister. Det är uppenbart att de konstgjorda "haven" som dök upp som ett resultat av konstruktionen av vattenkraftskomplex inte bara kan betraktas som ett nödvändigt ont. Reservoarer är av stor betydelse för organisationen av navigering och fiske, fungerar som reservoarer av dricksvatten och utför en rekreationsfunktion (som till exempel kaskaden av reservoarer i Moskvakanalens vattendelare). De hjälper ofta till att lösa översvämningsproblem i områden nedströms den uppdämda floden. Priset för detta är dock omvandlingen av mark till botten, allvarliga förändringar i miljösituationen och till och med klimatförändringar. Skogar översvämmas ofta och anaerobt sönderfall i grund av stora massor av organiskt växtmaterial leder till utsläpp av metan, en av "växthusgaserna", i atmosfären. Detta faktum förstör något bilden av vattenkraft som ett alternativ till förbränning av fossila bränslen.

Barnet till de första femårsplanerna, den gigantiska Rybinsk-reservoaren, svalde som vi vet ett enormt, uråldrigt befolkat territorium mitt i det europeiska Rysslands centrum. "Havet" fyllde Molgo-Sheksninskayas lågland, bildat som ett resultat av smältningen av glaciären. Hundratals byar och hela staden Mologa, kyrkor, kloster, kyrkogårdar och till och med trehundra invånare som inte ville lämna sitt "lilla hemland" stod under vatten. "De hugger ner skogen och flisen flyger" - detta var en av de grundläggande principerna för Stalins politik. I mer humana tider, under konstruktionen av andra reservoarer i Volga-kaskaden, tilläts inte längre konstgjorda hav att svämma över okontrollerat, vilket lämnade deras kustlinje i lättnadens nåd. Det enda sättet att stoppa vattenspillet är dock banvall, det vill säga byggandet av jorddammar längs reservoarens etablerade gränser. I praktiken innebär detta att hus, vägar eller industrianläggningar som ligger nära dammen ligger under reservoarens nivå och att säkerställa deras säkerhet blir ett separat problem. Vi talar inte bara om att hålla dammar i gott tekniskt skick, utan också om att skydda dessa hydrauliska konstruktioner från så att säga den mänskliga faktorn. För närvarande genomförs polispatruller längs dammarna i vissa reservoarer i Volga-kaskaden och staket sätts upp.

Damm och evighet

Vi får inte glömma ett annat problem i samband med uppkomsten av reservoarer. Under trycket av en enorm massa sipprar fukt in i den omgivande jorden, vilket höjer grundvattennivån. Ibland kan detta utnyttjas: till exempel i områden där brunnar regelbundet torkar ut, kan uppdämning av en lokal flod hjälpa till att fylla på dem. Men när det gäller makroskalor leder stigande grundvatten till vattenförsämring av stora områden och andra obehagliga konsekvenser. I synnerhet är ett av argumenten från miljöaktivister som motsätter sig byggandet av Evenkis vattenkraftverk vid Nizhnyaya Tunguska-floden den sannolika infiltrationen av vatten i hålrummen som lämnats från underjordiska kärnvapenexplosioner som utförts i området. I det här fallet kan det finnas risk för att radioaktivt material kommer in i Nedre Tunguska och Yenisei. Skapandet av reservoarer kan också leda till översvämningar av underjordiska kommunikationer, källare av byggnader och gruvor i det omgivande området. Naturligtvis försöker de vid projektering av vattenverk att beräkna sådana biverkningar, men effekten av vattenelementet kan inte vara 100% förutsägbar.

Stora hydrauliska strukturer har en unik egenskap. Till skillnad från en gruva eller ett stenbrott kan de inte överges, lämnas åt naturkrafternas nåd. Antingen måste dammen hållas i funktionsdugligt skick för alltid (vilket är praktiskt taget knappast möjligt), eller efter en viss tid måste den hydrauliska enheten demonteras och behållaren tömmas eller förvandlas till en sluten behållare. Detta är det enda sättet att undvika de katastrofala konsekvenserna av naturlig förstörelse. Detta visar förresten de gemensamma dragen för kärnkraft och vattenkraft. Kostnaden för att avveckla ett kärnkraftverk är jämförbar med kostnaden för dess uppförande. Detsamma gäller för vattenkraftverk. Vattenkraftsdammar byggda i Sovjetunionen är designade för att fungera i hundra år. Å ena sidan är ett sekel en lång tid, men å andra sidan har vissa vattenkraftverk, till exempel vattenkraftverket Zhigulevskaya vid Volga, redan nått ungefär halva sin livslängd, eller ännu mer. Därför kommer frågan om vad man ska göra med förbrukade hydrauliska konstruktioner och hur mycket deras demontering eller större återuppbyggnad kommer att kosta att uppstå före de levande generationerna.

Det är uppenbart att arbete med stora vattenmassor kräver kompetenta tekniska lösningar, teknisk disciplin och ansvar. Lyckligtvis har vi i Ryssland, ett land där vattenkraftverk gör ett enormt bidrag till energiekonomin, både teknik och högt kvalificerade specialister som kan utveckla vattenkraft enligt principerna om effektivitet, miljövänlighet och säkerhet.