15. Использование водной энергии земли

Три четверти земной поверхности занято водой, лишь одна четверть сушей. Поэтому человека привлекала проблема полезного использования воды, в том числе и в энергетике. Время применения гидравлических двигателей насчитывает более 2000 лет. Сначала как источник механической энергии использовались отдельные водяные колеса, затем отдельные водяные турбины и, наконец, гидростанции. В СССР насчитывается 775 тыс. рек протяженностью более 5 млн. км. По количеству и длине рек СССР занимает первое место в мире. Их энергия, технически пригодная к использованию, составляет около 4000 млрд. кВт-ч. По запасам гидроэнергии СССР превосходит все страны. Например, следующие за СССР США и Бразилия имеют гидроэнергетические запасы, примерно в 1,6 раза меньшие.

Огромные гидроэнергетические ресурсы СССР распределены неравномерно. На Дальнем Востоке и в Сиби­ри их 66% от общих. Это выдвигает особые проблемы.

Энергия воды используется на гидроэнергетических установках (РЭУ). Существует три основных вида ГЭУ:

— гидроэлектрические станции (ГЭС), которые используют энергию рек;

— приливные электростанции (ПЭС), использующие энергию приливов и отливов океанов и морей;

— гидроаккумулирующие станции (ГАЭС), которые могут накапливать и использовать энергию искусственных водоемов, озер.

Принципиальным преимуществом ГЭУ по сравнению с другими электрическими станциями является то, что они используют вечно возобновляемые энергетические ре­сурсы. На ТЭС сжигается топливо, на АЭС расходуется ядерное топливо. На ГЭУ используется вода, которая полностью сохраняется. Гидроэнергетическим ресурсам не грозит исчезновение от работы гидроэнергетических установок.

46

Технологическая схема работы ГЭУ исключительно проста. Естественные водные ресурсы реки преобразуются в гидроэнергетические ресурсы ГЭС с помощью строительства гидротехнических сооружений. Гидроэнергетические ресурсы используются в турбине и превращаются в механическую энергию, механическая энергия используется в генераторе и превращается в электрическую энергию.

16. Гидроэнергетика и водное хозяйство

Водные ресурсы всегда используются в интересах народного хозяйства, а не только энергетики. Их использование имеет комплексный характер. В число потребителей и пользователей воды входят энергетика, водный транспорт, ирригация, водоснабжение, рыбное хозяйство. Почти каждый гидроузел (за исключением мелких) создается в интересах не только энергетики, но и других отраслей народного хозяйства, причем их интересы находятся в сложном взаимодействии. Возникает множество вопросов: как распределить воду, накопленную в водохранилище; как работа ГЭС отражается на уровнях и режиме реки; как водохранилище влияет на рыбное хозяйство и многие другие.

Как будет дальше развиваться гидроэнергетика ? На первый взгляд вопрос представляется странным. Действительно экономические показатели ГЭС вполне подходящие: себестоимость электроэнергии, произведенной ГЭС, гораздо ниже, чем для ТЭС и АЭС, а капитальные вложения хотя и выше, чем для ТЭС, но ниже, чем для АЭС.

Что касается ресурсного обеспечения, то поскольку гидроэнергия относится к числу восполняемых источников энергии (гидроэнергия солнечного происхождения), под ресурсным обеспечением можно понимать только макси­мальную (экономически оправданную) выработку элек­троэнергии в год, равную для всей Земли (конечно, весь­ма приближенно) 10 млрд. тут в год, т. е. примерно равную всему энергопотреблению мира в настоящее вре­мя. Гидроэнергоресурсы Советского Союза (также экономически оправданные) составляют около 12% мировых.

Таким образом с ресурсами гидроэнергии дело обстоит благополучно. Как это ни странно представляется на первый взгляд, сооружение ГЭС может иметь отрицательные последствия экологического характера. К таким последствиям относятся затопление сельскохозяйственных земель и лесных угодий, изменение естественного режима речного стока и даже климата прилегающих территорий. К сожалению, перечисленные стороны дела далеко не всегда принимались раньше во внимание. В частности, по всей видимо­сти, неоправданным является создание больших водохранилищ

47

Рыбинской, Цимлянской и Каховской ГЭС. Эти и некоторые другие водохранилища имеют к тому же большие площади мелководья, отрицательно влияющие на качество воды.

Необходимо сказать, что мелководья, имеющиеся и на многих других водохранилищах, включая волжские, являются весьма отрицательным явлением с экологиче­ской точки зрения.

При строительстве ГЭС в районах Сибири и Дальнего Востока было допущено затопление больших лесных площадей без предварительной вырубки леса. Это относится, в частности, к Братскому, Усть-Илимскому и Саяно-Шушенскому водохранилищам. Нет необходимости говорить об отрицательных последствиях этого.

Сооружение плотин привело к большому ущербу для так называемых проходных рыб, которые в пору икроме­тания поднимаются вверх по реке. Не было учтено, что сооружение плотин резко изменяет условия существова­ния ихтиофауны: температурный режим, качество воды, уровень, кормовую базу и многое другое.

Как же быть дальше? Может быть, прекратить строительство ГЭС?

На наш взгляд, такое решение было бы неправильным. Вероятно, правильным было бы установить такой порядок, когда началу строительства новой ГЭС (включая начало проектирования и создания строительной базы) обязательно предшествовала бы разработка технико-экономического обоснования (ТЭО) и рассмотрение его высококвалифицированной вневедомственной комиссией. Видимо, такой порядок должен быть установлен не только для ГЭС, но и для других промышленных сооружений.

В частности, прежде чем приступать к строительству ГЭС, на чем настаивают некоторые специалисты-гидроэнергетики, следовало бы разработать ТЭО и рассмот­реть его в предложенном выше порядке.

Нам осталось теперь сказать несколько слов о гидроаккумулирующей электростанции (ГАЭС). Устройство ГАЭС в принципе очень простое. Главными ее элементами, как показано на рисунке, являются два резервуара, расположенные на разных уровнях (верхний и нижний), и насос-турбина агрегат, который может работать и как насос, и как гидравлическая турбина. Агрегат соединен с мотором-генератором, который в свою очередь может работать и как электрический двигатель для привода в действие насоса, и как электрический генератор.

48