Страны с крупным гидроэнергетическим потенциалом. Гидроэнергопотенциал стран, наиболее богатых гидроэнергией, и степень его использования. Задачи использования водной энергии

Реки используются также для получения гидравлической энергии . Теоретический (валовой) гидроэнергетический потенциал рек мира оценивается в 30-50 трлн. кВт·ч возможной выработки электроэнергии. В настоящее время экономически оправдана выработка гидроэнергии в объёме 10 трлн. кВт·ч в год. Из отдельных крупных регионов Земли наибольшим гидроэнергетическим потенциалом обладают Азия и Латинская Америка. Из стран мира по масштабам гидроэнергетического потенциала лидируют Китай, Россия, США, Заир, Канада, Бразилия. Использование энергетических возможностей рек также различается по регионам. В Европе этот потенциал уже использован на 70%, тогда как в Азии - на 14%, а в Африке - всего на 3% (табл.5).

Таблица 5

Мировой экономический гидропотенциал и его использование

Лесные ресурсы

Мировые лесные ресурсы характеризуются показателями лесистости, лесной площади и запаса древесины на корню. Соответствующие показатели по миру и крупным регионам приведены в таблице 6.

Таблица 6

Мировые лесные ресурсы

Регионы	Лесистость, %	Лесная площадь	Общий запас древесины, в млрд. куб. м
Всего, в млн. га	На душу населения, в га
СНГ			3,0
Зарубежная Европа			0,3
Зарубежная Азия			0,2
Африка			1,3
Северная Америка			2,5
Латинская Америка			2,2
Австралия, Океания			6,4
Весь мир	30,0		0,8

Наибольшими лесопокрытыми площадями из стран мира обладают Россия (700 млн. га), Бразилия (300), Канада (260). По запасам древесины хвойных пород лидирует Россия, лиственных - Бразилия. См. рис. 5-010.

На планете чётко прослеживаются два лесных пояса. Северный лесной пояс находится в зоне умеренного и отчасти субтропического климата, в нём преобладают хвойные породы деревьев. Самые многолесные страны в пределах этого пояса - Россия , Канада, США, Финляндия, Швеция . Южный лесной пояс находится в основном в зоне тропического и экваториального климата. Лесные массивы, отличающиеся чрезвычайным разнообразием породного состава, сосредоточены в основном в трёх районах: Амазонии , бассейне Конго и Юго-Восточной Азии . В последние десятилетия происходит катастрофически быстрое сведение именно этих лесов, называемых «лёгкими планеты». Они находятся под угрозой полного уничтожения. За последние 200 лет площадь лесов в мире сократилась в два раза; ежегодно площадь лесов уменьшается на 25 млн. га. См. рис. 4-5. Наиболее уязвимы экосистемы тропических лесов, ежегодно их площадь сокращается на 11 млн. га. Наиболее интенсивно вырубаются леса в Амазонии, Индонезии. Вскоре совсем могут исчезнуть леса в Африке. Уничтожение лесов такими темпами имеет катастрофические последствия для всего мира: сокращается поступление кислорода в атмосферу, усиливается «парниковый эффект», меняется климат.

Основной причиной потери леса и снижения его качества в экономически развитых странах ныне являются кислотные дожди. Ими поражены леса на территории около 30 млн. га. Для большинства развивающихся стран характерно снижение обеспеченности лесными ресурсами по другим причинам. Леса сводятся под пашни и плантации, под строительство. К тому же древесина широко используется на дрова: 70% населения развивающихся стран используют древесину при приготовлении пищи и обогрева жилищ. См. рис. 5-011.

Ресурсы Мирового океана

Океан занимает 71% поверхности Земли. См. рис. 5-012. В результате исследований учёных-океанологов всего мира, в ом числе отечественных (Ю.М.Шокальский, В.Ю.Визе, Н.Н.Зубов, П.П.Ширшов и др.), было доказано, что Мировой океан представляет собой огромную кладовую природных ресурсов. Это прежде всего морская вода, которая, как полагают, утолит «жажду» человечества. Опреснённую морскую воду уже используют в Кувейте, Алжире, Ливии, Казахстане, США, Бермудских и Багамских островах. Кроме того, морская вода содержит 75 химических элементов, которые могут быть использованы в промышленной переработке.

Дно, и особенно шельф океана, богаты минеральными ресурсами. См. рис. 5-013. Их использование насчитывает сотни лет. Первый из морских минеральных промыслов был соляной, позднее люди научились извлекать магний, бром, йод, натрий, фосфор. Около 100 стран мира обладают ныне развитой морской горнодобывающей промышленностью.

В настоящее время наибольшее значение для мирового хозяйства приобрела добыча нефти и газа из морских месторождений. В недрах дня Мирового океана заключено не менее половины мировых ресурсов нефти и газа. Множество месторождений выявлено на шельфе: свыше 500 - у побережий США и в Мексиканском заливе, около 100 - в Северном море, свыше 40 - в Персидском заливе. Перспективны шельфы Юго-Восточной Азии, Баренцева, Берингова морей. Морскую добычу нефти и газа ведут США, Мексика, Саудовская Аравия, Иран, Великобритания, Норвегия, Нидерланды, Индия.

Кроме того, осуществляется морская добыча угля (Япония, Великобритания, Австралия, Новая Зеландия), железных руд (Япония, Канада, Финляндия), медно-никелиевых руд (Великобритания, Канада), ртутных руд (Турция), оловянных руд (Индонезия, Мьянма, Таиланд, Малайзия) россыпей золота (Аляска, Тихоокеанское побережье Северной Америки), алмазов (Намибия). Со дна моря добываются различные строительные материалы: песок, гравий, ракушечник, кораллы. В промышленных масштабах из морской воды извлекают натрий, хлор, магний и бром.

На дне Мирового океана (в основном в пределах Тихого и Индийского) на глубинах от 100 до 7000 м залегают железомарганцевые конкреции - перспективное комплексное сырьё для металлургической промышленности. Они содержат: марганец, железо, никель, кобальт, медь, цинк, молибден и другие металлы. Пи огромных запасах конкреций общее количество содержащихся в них металлов исчисляется миллионами тонн. См. рис. 5-1.

Энергетический потенциал океана (энергия приливно-отливной волны, течений, волнения) оценивается до 6 млрд. кВт×ч. В 1967 г. во Франции (бухта Сен-Мало на северо-западе страны) была построена первая приливная электростанция, ныне подобные станции действуют в США, России, Аргентине, Канаде, Китае. В настоящее время практическое значение приобретает использование моретермальной энергии за счёт разности температур верхних и нижних слоёв воды. Наиболее благоприятны для строительства моретермальных станций тропические и субтропические районы, где температура воды на поверхности 30°С, а на глубине 400-500 м - 8-10°С.

Биологические ресурсы Мирового океана образуют животные и растения; их насчитывается около 150 тыс. видов, их общая биомасса составляет примерно 35 млрд. т.(на долю животных приходится 32,5 млрд. т, а водорослей - 1,7 млрд. т).Ежегодно океан поставляет на стол человечества около 80 млн. т рыбы, морепродуктов (водоросли, моллюски, ракообразные, млекопитающие), обеспечивая 20% потребности населения в белке (для развивающихся стран этот показатель превышает 50%). См. рис. 5-014.

В настоящее время промыслом охвачено не более 1/4 поверхности Мирового океана. Издавна основными промысловыми районами были северные части Атлантического и Тихого океанов. В послевоенные годы появились новые промысловые районы в тропических и южных частях Мирового океана. До второй мировой войны наибольшие уловы были в Атлантическом океане, несколько меньшие - в Тихом и совсем незначительные - в Индийском. Ныне большая часть мирового улова приходится на Тихий океан, главным образом его северо-западную часть (Берингово, Охотское моря и Японское моря). Видовой состав уловов очень разнообразен: сельдь, треска, сайра, терпуг, морской окунь, камбала, крабы, кальмары, осьминоги и др.

Сколь ни велики биологические ресурсы Мирового океана, запасы их будут неуклонно истощаться. К тому же морской промысел не может дать столько продукции, сколько её необходимо. Для обеспечения потребностей в объектах промысла важное значение имеют хозяйства марикультуры - выращивание морских организмов (главным образом водорослей, ракообразных и моллюсков) на искусственных подводных фермах и плантациях. Опыт морского животноводства имеется у многих стран Восточной и Юго-Восточной Азии. Например, выращивание устриц в Японии имеет трёхсотлетнюю давность. Ныне устричные фермы широко распространены в Италии, Португалии, Англии, США и других странах. Разведением мидий занимаются Япония, Республика Корея, Китай, Нидерланды. Объектами марикультуры стали креветки, омары, лангусты, крабы. Хозяйства марикультуры отличаются высокой продуктивностью. Искусственное разведение жемчугоносных моллюсков в Японии, начатое в конце прошлого века, подорвало мировой промысел жемчуга, добываемого путём поисков раковин в море. Созданы и рыбные фермы, где объектами разведения стали лососёвые (кета, горбуша, лосось), осетровые (осётр, белуга, севрюга), карповые (рыбец), треска, камбала, пикша и другие виды. По мнению специалистов, за счёт разведения рыб её уловы можно увеличить в 5 раз, что позволит удовлетворить растущее население в животных белках.

Транспортное значение Мирового океана способствует развитию международных обменов, торговли. Его берега и акватории привлекают тысячи туристов. Океан является вместилищем большинства отходов хозяйственной деятельности человечества.

Несмотря на значительное развитие гидроэнергетики в мире в учете мировых гидроэнергоресурсов до сих пор нет полного единообразия и отсутствуют материалы, дающие сопоставимую оценку гидроэнергоресурсов мира. Кадастровые подсчеты запасов гидроэнергии различных стран и отдельных специалистов отличаются друг от друга рядом показателей: полнотой охвата речной системы отдельной страны и отдельных водотоков, методологией определения мощности; в одних странах учитываются потенциальные гидроэнергоресурсы, в других вводятся различные поправочные коэффициенты и т.д.

Попытка упорядочить учет и оценку мировых гидроэнергоресуров была сделана на Мировых энергетических конференциях (МИРЭК).

Было предложено следующее содержание понятия гидроэнергетического потенциала - совокупность валовой мощности всех отдельных участков водотока, которые используются в настоящее время или могут быть энергетически использованы. Валовая мощность водотока, характеризующая собой его теоретическую мощность, определяется по формуле:

N квт = 9,81 QH,

где Q - расход водотока, м 3 /с; H - падение, м.

Мощность определяется для трех характерных расходов: Q = 95 % - расход, обеспеченностью 95 % времени; Q = 50 % - обеспеченностью 50 % времени; Q ср - среднеарифметический.

Существенным недостатком этих предложений было то, что они предусматривали учет гидроэнергоресурсов не по всему водотоку, а только по тем его участкам, которые представляют энергетический интерес. Отбор же этих участков не мог быть твердо регламентирован, что на практике приводило к внесению в подсчеты элементы субъективизма. В табл. 1 приводятся подсчитанные для шестой сессии МИРЭК данные по гидроэнергоресурсам отдельных стран.

Вопросу упорядочения учета гидроэнергоресурсов было уделено большое внимание в работе Комитета по электроэнергии Европейской экономической комиссии ООН, которая установила определенные рекомендации по данному вопросу. Этими рекомендациями устанавливалась следующая классификация в определении потенциала:

Теоретический валовой (брутто) потенциал гидроэнергетический потенциал (или общие гидроэнергетические ресурсы):

1. поверхностный, учитывающий энергию стекающих вод на территории целого района или отдельно взятого речного бассейна; 2. речной, учитывающий энергию водотока.

			мощность брутто, млн квт при расходах
	95% обеспеченность	50% обеспеченность			95% обеспеченность	50% обеспеченность

Бразилия
Венесуэла				Пакистан



				Австралия

				Кот-д"Ивуар


Норвегия
Португалия				Конго (Браззавиль)
Финляндия				Мадагаскар

Германия

Югославия

Эксплуатационный чистый (или нетто) гидроэнергетический потенциал:

1. технический (или технические гидроэнергоресурсы) - часть теоретического валового речного потенциала, которая технически может быть использована или уже используется (мировой технический потенциал оценивается приблизительно в 12300 млрд. квт-ч); 2. экономический (или экономические гидроэнергоресурсы) - часть технического потенциала, использование которой в существующих реальных условиях экономически оправдано (т.е. экономически выгодно для использования); экономические гидроэнергоресурсы в отдельных странах приведены в табл.4.

В соответствии с этим полная величина мировых потенциальных гидроэнергоресурсов речного стока приведена в табл.2.

Табл.2 Гидроэнергетические ресурсы (полный гидроэнергетический речной потенциал) отдельных континентов

континент	гидроэнергоресурсы	% от итога по земному шару	удельная величина гидроэнергоресурсов, квт/кв.км
		млрд. Квт-ч



Северная Америка
Южная Америка
Австралия
Итого по земному шару
бывший СССР

Приведенные расчеты в свое время внесли существенные изменения в прежние представления о распределении гидроэнергоресурсов по континентам. Особенно большие изменения были получены по Африке и Азии. Эти данные показывают, что на Азиатском континенте сосредоточено почти 36 % мировых запасов гидроэнергии, в то время как в Африке, которая считалась наиболее богатой гидроэнергоресурсами, сосредоточено около 19 %. В табл. 3 приводится сопоставление данных, характеризующих распределение гидроэнергоресурсов по континентам, полученных по разным подсчетам.

Табл.3 Насыщенность гидроэнергоресурсами территории континентов, тыс. квт-ч на 1 кв. км

Табл.4 Сопоставление данных о распределении потенциальных гидроэнергетических ресурсов по континентам (% от итога по земному шару)

континент	по данным Геологической службы США	по данным Оксфордского атласа	по данным югославского делегата на IV МИРЭК	по данным ООН	по подсчету, произведенному в СССР



Северная Америка
Южная Америка
Австралия
Земля в целом

Если даже учесть то, что прежние представления о распределении гидроэнергоресурсов основывались на данных, подсчитанных по стоку 95%-й обеспеченности, то все же нельзя не обратить внимание на исключительную завышенность в прежних представлениях потенциальных ресурсов Африки, исходивших из преувеличенных представлений о стоке рек этого континента.

Если годовой сток бассейна реки Конго прежде оценивался в 500-570 мм слоя, то в настоящее время он оценивается всего в 370 мм.

Для реки Нигер принимался слой стока 567 мм, а фактически он составляет около 300 мм.

То же получается с данными о средней величине слоя стока, являющимися хорошими показателями гидроэнергетического потенциала отдельных континентов (см. табл. 7).

Из этой таблицы видно, что по высоте континента и величине стока, т.е. по основным энергетическим показателям, Африка стоит далеко позади Азии и почти на одном уровне с Северной Америкой.

Т.о., распределение гидроресурсов связано в большей мере с географическими особенностями крупнейших рек и их бассейнов. Примерно 50 % мирового водостока приходится на 50 крупнейших рек, бассейны которых охватывают около 40 % суши. Пятнадцать рек из этого числа имеют сток в объеме 10 тыс. км 3 /с или больше. Девять из них находятся в Азии, три - в Южной и две - в Северной Америке, одна - в Африке.

В гидроэнергоресурсах мира большая часть (около 60 %) приходится на восточное полушарие, которое превосходит западное и по удельному (на единицу площади) показателю гидроресурсной обеспеченности (соответственно 17 и 15 кВт/км 2 .

Благодаря высокому уровню промышленного развития, страны Западной Европы и Северной Америки в течение длительного времени опережали все другие страны по степени освоения гидроэнергоресурсов. Уже в середине 20-х годов гидропотенциал был освоен в Западной Европе примерно на 6 %, а в Северной Америке, располагавшей в этот период наибольшими гидроэнергетическими мощностями, - на 4 %. Через полвека соответствующие показатели составляли для Западной Европы около 60 %, а для Северной Америки - примерно 35 %. Уже в середине 70-х годов абсолютные мощности ГЭС Западной Европы превосходили таковые в любом другом регионе мира.

В развивающихся странах относительно высокие темпы использования гидроэнергии в значительной мере обусловлены крайне низким исходным уровнем. При более чем 50-кратном увеличение за полвека установленных гидроэнергетических можностей развивающиеся страны в середине 70-х годов более чем в 4,5 раза отставали от развитых стран и по мощности электростанций, и по выработке на них электроэнергии. И если в развитых странах гидропотенциал в середине 70-х использовался примерно на 45 %, то в развивающихся странах - только на 5 %. Для всего мира этот показатель в целом составляет 18 %. Таким образом пока еще для мира характерно использование лишь небольшой части гидроэнергетического потенциала.

В связи с исчерпанием в ряде стран экономических гидроэнергоресурсов в этих странах значительно повысился интерес к сооружению гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС). В Европе стали сооружать специальные ГАЭС еще в 20-30-х годах, но большое развитие они получили начиная с середины 50-х годов. В настоящее время более половины ГАЭС мира находятся в странах ЕС. В США и Канаде гидроаккумулирующие установки в прошлом получили меньшее распространение, чем в Европе, т.к. эти страны располагали большими запасами экономических гидроэнергоресурсов. Однако за последние годы в США и Канаде также повысился интерес к ГАЭС. Также большой интерес в мире в последнее время представляет использование энергии морских приливов для получения электроэнергии, это перспективное направление в гидроэнергетике, т.к. энергия морских приливов возобновляема и практически неисчерпаема - это огромный источник энергии. Во многих странах уже действуют приливные электростанции (ПЭС). Дальше всех в этом направлении пока продвинулась Франция.

Гидроэнергетические ресурсы имеют конечную величину, хоть и считаются возобновляемыми. Они национальное богатство, как нефть, газ или же другие полезные ископаемые, и нуждаются в бережном и обдуманном обращении.

Энергия воды

Еще в древности люди заметили, что вода, падающая сверху вниз, может совершать определенную работу, например крутить колесо. Это свойство падающей воды стало использоваться для приведения в движение колес мельницы. Так появились первые водяные мельницы, сохранившиеся до наших дней почти в своем первозданном виде. Водяная мельница - это и есть первая гидроэнергетическая установка.

Зародившееся в 17-м веке мануфактурное производство также использовало водяные колеса, а в 18-м веке, например, в России таких мануфактур было уже около трех тысяч. Известно, что самые мощные установки из таких колес были применены на Кренгольмской мануфактуре (река Нарова). Водяные колеса имели диаметр 9,5 метра и развивали мощность до 500 лошадиных сил.

Гидроэнергетические ресурсы: определение, преимущества и недостатки

В 19-м веке после водяных колес появились гидротурбины, а вслед за ними - электрические машины. Это позволило преобразовывать энергию падающей воды в электрическую энергию, а затем передавать ее на некоторое расстояние. В царской России к 1913 году было около 50 тысяч установок, оборудованных гидротурбинами, на которых вырабатывалась электроэнергия.

Та часть энергии рек, которая может быть превращена в электрическую энергию, называется гидроэнергетическими ресурсами, а устройство, преобразующее энергию падающей воды в электрическую энергию, - гидроэлектростанцией (ГЭС). Устройство электростанции обязательно включает гидравлическую турбину, которая приводит во вращательное движение электрический генератор. Для получения потока падающей воды строительство электростанции предусматривает сооружение плотин и водохранилищ.

Преимущества использования гидроэлектростанций:

Энергия реки является возобновляемой.
Отсутствует засорение окружающей среды.
Получается дешевая электроэнергия.
Улучшаются климатические условия вблизи водохранилища.

Недостатки использования гидроэлектростанций:

Затопление некоторой площади земли для сооружения водохранилища.
Изменение многих экосистем по всему руслу реки, уменьшение численности рыб, нарушение мест гнездования птиц, загрязнение рек.
Опасность строительства в горной местности.

Понятие гидроэнергетического потенциала

Для оценки гидроэнергетических ресурсов реки, страны или же всей планеты на Мировой энергетической конференции (МИРЭК) было дано определение гидроэнергетического потенциала как суммы мощностей всех участков рассматриваемой территории, которые можно использовать для получения электроэнергии. Существует несколько разновидностей гидроэнергетического потенциала:

Валовой потенциал, который представляет потенциальные гидроэнергетические ресурсы.
Технический потенциал - та часть валового потенциала, которая может технически использоваться.
Экономический потенциал - та часть технического потенциала, использование которого экономически целесообразно.

Теоретическая мощность некоторого тока воды определяется по формуле

N (кВт) = 9,81QH,

где Q - расход водотока (м 3 /сек); H - высота падения воды (м).

Самая мощная гидроэлектростанция в мире

14 декабря 1994 года в Китае, на реке Янцзы, было начато строительство самой крупной гидроэлектростанции, получившей название «Три ущелья». В 2006 году было закончено строительство плотины, а также осуществлен запуск первого гидроагрегата. Эта ГЭС должна была стать центральной ГЭС энергосистемы Китая.

Вид плотины этой станции напоминает конструкцию Высота плотины равна 185 метрам, а длина - 2,3 км. В центре плотины находится водосброс, рассчитанный на спуск 116 000 м 3 воды в секунду, то есть с высоты около 200 м за одну секунду падает более 100 тонн воды.

На которой построена гидроэлектростанция «Три ущелья», - одна из самых мощных рек мира. Строительство ГЭС на этой реке позволяет использовать природные гидроэнергетические ресурсы этого района. Начинаясь в Тибете, на высоте 5600 м, река приобретает значительный гидроэнергетический потенциал. Самым привлекательным местом для строительства плотины оказался район «Трех ущелий», где река вырывается из гор на равнину.

Конструкция ГЭС

Гидроэлектростанция «Три ущелья» имеет три здания ГЭС, в которых расположены 32 гидроагрегата, каждый из которых имеет мощность 700 МВт, и два гидроагрегата мощностью по 50 МВт. Общая равна 22,5 ГВт.

В результате строительства плотины образовалось водохранилище объемом 39 км 3 . Строительство плотины повлекло переселение на новое место жителей двух городов с общей численностью населения 1,24 миллиона человек. Кроме того, из затопляемой зоны были вывезены 1300 объектов археологии. На все работы по подготовке строительства плотины было потрачено 11,25 млрд долларов. Общие затраты на строительство гидроэлектростанции «Три ущелья» составляют 22,5 млрд долларов.

В строительстве данной ГЭС грамотно предусмотрено обеспечение судоходства, более того, после сооружения водохранилища поток грузовых судов возрос в 5 раз.

Пассажирские суда проходят судоподъемник, который пропускает суда весом, не превышающим 3000 тонн. Для пропуска грузовых судов построены две нитки пятиступенчатых шлюзов. В этом случае вес судов должен быть менее 10 000 тонн.

Каскад ГЭС на Янцзы

Водные и гидроэнергетические ресурсы реки Янцзы позволяют построить на этой реке не одну ГЭС, что и было предпринято в Китае. Выше ГЭС «Три ущелья» сооружен целый каскад ГЭС. Это самый мощный каскад более 80 ГВт.

Строительство каскада позволяет избежать засорения водохранилища «Три ущелья», так как уменьшает эрозию в русле реки выше ГЭС. После этого переносимого ила в воде становится меньше.

Кроме того, каскад ГЭС позволяет регулировать поступление воды к ГЭС «Три ущелья» и получать равномерную выработку электроэнергии на ней.

«Итайпу» на реке Парана

Парана в переводе означает «серебряная река», она является второй по величине рекой Южной Америки и имеет длину 4380 км. Эта река протекает сквозь очень твердый грунт, поэтому, преодолевая его, она создает на своем пути пороги и водопады. Это обстоятельство указывает на благоприятные условия для строительства здесь гидроэлектростанций.

ГЭС «Итайпу» была построена на реке Парана, в 20 км от города Фос-ду-Игуасу в Южной Америке. По мощности эта гидроэлектростанция уступает только ГЭС «Три ущелья». Находясь на границе Бразилии и Парагвая, ГЭС «Итайпу» полностью обеспечивает электроэнергией Парагвай и на 20 % Бразилию.

Строительство гидроэлектростанции началось в 1970 году и закончилось в 2007-м. 10 генераторов мощностью 700 МВт установлены на стороне Парагвая и столько же - на стороне Бразилии. Так как вокруг гидроэлектростанции находился тропический лес, который подлежал затоплению, то животные из этих мест были переселены на другие территории. Длина плотины равна 7240 метрам, а высота - 196 м, стоимость строительства оценивается в 15,3 млрд долларов. Мощность ГЭС равна 14 000 ГВт.

Гидроэнергетические ресурсы России

Российская Федерация обладает большим водным и энергетическим потенциалом, но гидроэнергетические ресурсы страны распределены по ее территории крайне неравномерно. 25 % этих ресурсов расположены в Европейской части, 40 % - в Сибири и 35 % - на Дальнем Востоке. В европейской части государства, по оценкам специалистов, гидроэнергопотенциал используется на 46 %, а весь гидропотенциал государства оценивается в 2500 млрд КВт-часов. Это является вторым результатом в мире после Китая.

Источники гидроэнергии Сибири

Сибирь обладает огромными запасами гидроресурсов, особенно богата гидроэнергетическими ресурсами Восточная Сибирь. Там протекают реки Лена, Ангара, Енисей, Обь и Иртыш. Гидропотенциал этого региона оценивается в 1000 млрд кВт-часов.

Саяно-Шушенская ГЭС имени П. С. Непорожнего

Мощность равна 6400 МВт. Это самая мощная ГЭС в Российской Федерации, а в мировом рейтинге она занимает 14-е место.

Участок Енисея, который называется Саянским коридором, благоприятен для построения гидроэлектростанций. Здесь река проходит сквозь горы Саяны, образуя множество порогов. Именно в этом месте построена Саяно-Шушенская ГЭС, а также и другие ГЭС, образующие каскад. Саяно-Шушенская ГЭС является самой верхней ступенью в этом каскаде.

Строительство велось с 1963-го по 2000 год. Конструкция станции состоит из плотины высотой 245 метров и длиной 1075 метров, здания ГЭС, распределительного устройства и конструкции водосброса. В здании ГЭС находятся 10 гидроагрегатов мощностью по 640 МВт.

Образовавшееся после строительства плотины водохранилище имеет объем более 30 км 3 , а его общая площадь составляет 621 км 2 .

Крупные ГЭС Российской Федерации

Гидроэнергетические ресурсы Сибири в настоящее время используются на 20 %, хотя здесь построено много достаточно крупных ГЭС. Самая крупная среди них - это Саяно-Шушенская ГЭС, за которой идут следующие гидроэлектростанции:

Красноярская ГЭС мощностью 6000 МВт (на Енисее). На ней установлен судоподъемник, пока единственный в Российской Федерации.
Братская ГЭС мощностью 4500 МВт (на Ангаре).
3840 МВт (на Ангаре).

Менее всего освоен потенциал Дальнего Востока. По оценкам специалистов, гидропотенциал этого региона используется на 4 %.

Источники гидроэнергии в Западной Европе

В странах Западной Европы гидроэнергетический потенциал используется почти полностью. Если он еще и достаточно высок, то такие страны полностью обеспечивают себя электрической энергией за счет ГЭС. Это такие страны, как Норвегия, Австрия и Швейцария. Норвегия занимает первое место в мире по производству электрической энергии на одного жителя страны. В Норвегии эта цифра составляет 24 000 кВт-часов в год, а 99,6 % этой энергии производится именно на гидроэлектростанциях.

Гидроэнергетические потенциалы различных стран Западной Европы заметно отличаются друг от друга. Это связано с различными условиями местности и различным стокообразованием. 80 % общего гидроэнергопотенциала Европы сосредоточено в горах с высокими показателями стока: западная часть Скандинавии, Альпы, Балканский полуостров и Пиренеи. Общий гидроэнергетический потенциал Европы равен 460 млрд кВт-час в год.

Запасы топлива в Европе очень малы, поэтому энергетические ресурсы рек освоены весьма значительно. Например, в Швейцарии эти ресурсы освоены на 91 %, во Франции - на 92 %, в Италии - на 86 %, а в Германии - на 76 %.

Каскад ГЭС на реке Рейн

На этой реке построен каскад гидроэлектростанций, состоящий из 27 ГЭС общей мощностью около 3000 МВт.

Одна из станций построена еще в 1914 году. Это ГЭС Laufenburg. Она дважды подвергалась реконструкции, после чего ее мощность составляет 106 МВт. Кроме того, станция относится к памятникам архитектуры и является национальным достоянием Швейцарии.

ГЭС Rheinfelden относится к современным ГЭС. Ее запуск был осуществлен в 2010 году, а мощность составляет 100 МВт. В конструкцию входят 4 гидроагрегата по 25 МВт. Эта ГЭС сооружена взамен старой станции, построенной еще в 1898 году. Старая станция сейчас находится на реконструкции.

Источники гидроэнергии в Африке

Гидроэнергетические ресурсы Африки обусловлены протекающими по ее территории реками: Конго, Нилом, Лимпопо, Нигер и Замбези.

Река Конго обладает значительным гидроэнергопотенциалом. Часть русла этой реки имеет каскад водопадов, известных как пороги Инга. Здесь водный поток спускается с высоты 100 метров со скоростью 26 000 м 3 в секунду. В этой местности и были построены 2 ГЭС: "Инга-1" и "Инга-2".

Правительство Демократической Республики Конго в 2002 году утвердило проект построения комплекса «Большая Инга», который предусматривал реконструкцию существующих ГЭС "Инга-1" и "Инга-2" и строительство третьей - "Инга-3". После осуществления этих планов решено построить самый крупный в мире комплекс «Большая Инга».

Этот проект был темой обсуждения на Международной конференции по энергетике. Приняв во внимание состояние водных и гидроэнергетических ресурсов Африки, представители бизнеса и правительств стран Центральной и Южной Африки, присутствовавшие на конференции, одобрили данный проект и установили его параметры: мощность «Большой Инги» установлена в размере 40 000 МВт, что больше самой мощной ГЭС «Три ущелья» почти в 2 раза. Сдача в эксплуатацию ГЭС намечена на 2020 год, а затраты на строительство предполагаются в размере 80 млрд долларов.

После того как проект будет реализован, ДРК станет самым крупным поставщиком электроэнергии в мире.

Энергосистема стран Северной Африки

Северная Африка расположена вдоль побережья Средиземного моря и Атлантического океана. Этот район Африки называется Магриб, или Арабский Запад.

Гидроэнергетические ресурсы в Африке распределены неравномерно. На севере континента находится самая жаркая пустыня мира - Сахара. Эта территория испытывает дефицит воды, поэтому обеспечение водой этих регионов - важнейшая задача. Ее решением является строительство водохранилищ.

Первые водохранилища появились в Магрибе еще в 30-е годы прошлого века, затем много их строилось в 60-е годы, но особенно интенсивное строительство началось в 21-м веке.

Гидроэнергетические ресурсы Северной Африки определяются в основном протекающей здесь рекой Нил. Это самая длинная река мира. В 60-е годы прошлого столетия на этой реке была построена Асуанская плотина, после строительства которой образовалось огромное водохранилище длиной около 500 км, а шириной около 9 км. Заполнение водохранилища водой происходило в течение 5 лет с 1970-го по 1975 год.

Асуанская плотина была построена Египтом при сотрудничестве с Советским Союзом. Это был интернациональный проект, в результате осуществления которого удается вырабатывать до 10 млрд кВт-часов электроэнергии в год, контролировать уровень воды в реке Нил во время паводков, накапливать воду в водохранилище в течение длительного времени. От водохранилища расходится сеть каналов, орошающих поля, а на месте пустыни появились оазисы, все больше площадей используется для земледелия. Водные и гидроэнергетические ресурсы Северной Африки использованы с максимальной результативностью.

Распределение мирового гидроэнергетического потенциала

Азия - 42 %.
Африка - 21 %.
Северная Америка - 12 %.
Южная Америка - 13 %.
Европа - 9 %.
Австралия и Океания - 3 %

Мировой гидроэнергетический потенциал оценен в 10 трлн кВт-часов электрической энергии.

20-й век можно назвать веком гидроэнергетики. 21-й век вносит в историю этой отрасли свои дополнения. В мире повысилось внимание к гидроаккумулирующим станциям (ГАЭС) и приливным электростанциям (ПЭС), использующим для получения электрической энергии силу морских приливов. Развитие гидроэнергетики продолжается.

23. Мировой гидроэнергетический потенциал речного стока

Гидроэнергией (водной энергией) называют энергию, которой обладает вода, движущаяся в потоках по земной поверхности. Существуют три категории гидроэнергетического потенциала (гидроэнергетических ресурсов): теоретический, технический и экономический.

При определении теоретического гидро-энергопотенциала (его называют также потенциальным и валовым) учитывается полный поверхностный сток рек, который, как уже отмечено, составляет 48 тыс. км 3 /год. Если принять среднюю высоту суши равной 800 м, то теоретический потенциал будет исчисляться в 1000 млн кВт возможной мощности, что соответствует выработке около 35 трлн кВт» ч в год. Впрочем, есть и другие оценки этого потенциала, которые колеблются в пределах от 35 трлн до 40 трлн кВт-ч.

Технический гидроэнергопотенциал – это та часть теоретического потенциала, которая технически может быть использована с учетом годовых и сезонных колебаний стока в реках, наличия подходящих створов для сооружения ГЭС, а также потерь воды вследствие испарения, фильтрации и т. д. Коэффициент пересчета теоретического потенциала в технический для разных регионов Земли и стран не одинаков, но в среднем его обычно принимают равным 0,5. Чаще всего мировой технический гидроэнергопотенциал оценивается в 15 трлн кВт-ч возможной выработки.

Наконец, экономический гидроэнергопо-тенциал – это та часть технического потенциала, использование которой в данных конкретных условиях места и времени можно считать экономически оправданным. Он меньше технического потенциала и, по оценкам, составляет 8-10 трлн кВт-ч в год, что соответствует мощности в 2340 млн кВт. Можно добавить, что эту цифру нельзя рассматривать как абсолютно стабильную. Например, после мирового энергетического кризиса середины 1970-х гг. и роста цен на топливо коэффициент пересчета технического потенциала в экономический возрос до 70–80 %, и его стали оценивать уже в 15 трлн кВт-ч в год. Но затем этот коэффициент снова снизился.

Априори можно предположить, что распределение гидроэнергетического потенциала по территории земной суши неравномерно. И действительно, согласно имеющимся данным, по размерам теоретического потенциала впереди стоит Азия (42 % мирового), за которой следуют Африка (21), Северная и Южная Америка (по 12–13 %), Европа (9) и Австралия и Океания (3 %). За этими общими цифрами географ конечно же видит размещение крупнейших речных систем мира.

Установлено, что примерно половина мирового речного стока приходится на 50 крупнейших рек, бассейны которых покрывают 40 % земной суши. В том числе 15 из них (9 в Азии, 3 в Южной, 2 в Северной Америке и 1 в Африке) имеют средний расход воды в размере 10 тыс. м 3 /с или более. Но этот показатель сам по себе еще не определяет роль той или иной реки в гидропотенциале. Например, Амазонка выносит в океан в пять раз больше воды, чем вторая по водоносности река мира – Конго. Однако Конго благодаря топографическим и геологическим особенностям территории, по которой она протекает, имеет значительно больший гидроэнергетический потенциал, чем Амазонка.

Распределение экономического гидроэнер-гопотенциала по регионам мира показано в таблице 27.

Приведенные в таблице 27 данные позволяют сделать несколько выводов. О том, что крупные регионы Земли по масштабам экономического гидропотенциала «выстраиваются» следующим образом: Зарубежная Азия, Латинская Америка, Африка и Северная Америка, СНГ, зарубежная Европа, Австралия и Океания. О том, что пока еще экономический гидропотенциал Земли используется лишь на 21 % (это означает, что в принципе годовое производство электроэнергии на ГЭС можно увеличить примерно в пять раз). Наконец, о том, что степень освоенности гидроэнергетического потенциала особенно велика в зарубежной Европе, где для сооружения ГЭС использовано уже большинство выгодных речных створов, и в Северной Америке. Наиболее благоприятные ресурсные предпосылки для развития гидроэнергетики имеют Азия, Африка и Латинская Америка. Можно добавить, что на развивающиеся страны в целом приходится еще примерно 2/3 всего неосвоенного мирового гидроэнергопотенциала.

Таблица 27

МИРОВОЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ГИДРОЭНЕРГОПОТЕНЦИАЛ И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

* Без стран СНГ.

Среди стран по размерам экономического гидроэнергетического потенциала особо выделяется первая пятерка в составе Китая (1260 млрд кВт-ч), России (850 млрд), Бразилии (765 млрд), Канады (540 млрд) и Индии (500 млрд кВт ч), на долю которой приходится почти 1/2 всего этого потенциала. Затем следуют ДР Конго (420 кВт-ч), США (375), Таджикистан (265), Перу (260), Эфиопия (260), Норвегия (180), Турция (125), Япония (115 кВт – ч). Степень использования этого потенциала в странах очень различна. Во Франции, в Швейцарии, Италии, Японии он использован уже почти полностью, в США и Канаде на 38–40 %, тогда как в Китае – на 16, в Индии – на 15, в Перу – на 5, а в ДР Конго – на 1,5 %.

Россия обладает очень большими гидроэнергетическими ресурсами. Ее теоретический потенциал оценивается в 2900 млрд кВт-ч, технический – в 1670 млрд, а экономический, как уже отмечено, – в 850 млрд кВт ч в год. Но распределяется он по стране крайне неравномерно: на европейскую ее часть приходится 15 %, а на азиатскую – 85 %. Освоено из него пока лишь 18 % (в том числе в европейской части – 50 %, в Сибири – 19 и на Дальнем Востоке – 4 %).