- •Введение
- •I. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе
- •1.1 Цель преподавания дисциплины
- •1.2. Задачи изучения дисциплины
- •1.3. Связь дисциплины с другими учебными дисциплинами
- •II. Темы лекций и их Содержание
- •Тема 1. Взаимоотношение человека и природы на современном этапе.
- •Тема 2. Теоретические основы экологии
- •Тема 3. Основные компоненты биосферы
- •Тема 4. Глобальные экологические проблемы
- •Тема 5. Организация экологического контроля в Республике Беларусь.
- •Тема 6. Экологические проблемы Беларуси.
- •Тема 7. Роль энергетики в развитии человеческого общества.
- •Тема 8. Традиционные способы получения энергии
- •Тема 9. Нетрадиционные способы получения энергии.
- •Тема 10 Основные направления энергосбережения в промышленности, строительстве, апк и в быту.
- •Краткий конспект лекций по разделу «Основы экологии»
- •Тема 1. Взаимоотношение человека и природы на современном этапе.
- •1.1. Введение
- •1.2. Экологические проблемы современности.
- •1.3. Основные принципы природопользования и охраны природы.
- •1.4 Правовое регулирование природопользования и природоохранной деятельности в Беларуси
- •Тема 2. Теоретические основы экологии.
- •2.1.Экологические факторы среды
- •2.2. Учение в.И.Вернадского о биосфере и ноосфере.
- •2.3.Ноосфера - единство биосферы и человека.
- •2.4. Основные законы и принципы экологии (по б.Коммонеру и н.Ф. Реймерсу).
- •2.5. Сущность нового биосферного мировоззрения.
- •Тема 3. Основные компоненты биосферы
- •3.1 Атмосфера-состав, строение, свойства, атмосферы.
- •3.1.1. Загрязнение воздушного бассейна, качество воздушной среды,
- •3.1.2 Основные направления охраны атмосферного воздуха
- •3.1.3. Методы защиты атмосферы от загрязнений
- •3.2. Гидросфера - значение водных ресурсов, их классификаця.
- •3.2.1. Источники загрязнения водных ресурсов
- •3.2.2. Проблемы обеспечения населения питьевой водой.
- •3.3. Земля как средство производства и пространственный базис развития общества
- •3.3.1.Плодородие земли.
- •3.3.2. Экологическое значение лесных и других биологических ресурсов.
- •3.3.3. Растительность Беларуси.
- •3.3.4. Особенности лесопользования и лесовоспроизводства.
- •3.3.5. Охрана и защита лесов.
- •3.3.6. Недра - средства производства и пространственный базис развития общества.
- •3.3.7. Основные направления рационального использования и охраны недр
- •Тема 4. Глобальные экологические проблемы
- •4.1. Температурный режим земли и проблемы его сохранения
- •4.1.1. Антропогенные факторы влияния на тепловой режим Земли.
- •4.1.2. Сохранение теплового баланса Земли – насущная задача человечества.
- •4.2 Рост численности народонаселения. Демографические закономерности в изменении численности населения.
- •4.3 Загрязнение биосферы.
- •Тема 5. Организация экологического контроля в Республике Беларусь.
- •5.1. Виды экологического контроля в Республике Беларусь
- •5.2. Сущность и виды мониторинга окружающей среды.
- •5.3. Экологическая экспертиза
- •5.4. Экологический аудит
- •Тема 6. Экологические проблемы Беларуси.
- •Введение
- •6.1. Загрязнение территории республики радионуклидами
- •6.2. Загрязнение атмосферного воздуха
- •6.3. Загрязнение вод
- •6.4. Деградация и загрязнение почв
- •6.5. Заповедное дело, особо охраняемые природные территории
- •6.6. Международное сотрудничество в природоохранной деятельности.
- •6.7. Принципы устойчивого развития.
- •Краткий конспект лекций по разделу «Основы энергосбережения»
- •Тема 7 Роль энергетики в развитии человеческого общества
- •7.1 Предмет, основные понятия и определения
- •7.2. Роль энергетики в развитии общества и эффективность использования и потребления им энергии
- •7.3 Классификация энергетических ресурсов.
- •7.4 Основные источники энергии и топлива. Условное топливо
- •7.4.1 Виды топлив.
- •1. Твердое топливо.
- •7.4.2 Условное топливо
- •7.5 Топливно-энергетический комплекс Республики Беларусь.
- •7.6 Энергетическая безопасность Республики Беларусь
- •7.7 Организация энергосбережения в рб.
- •Тема 8 Традиционные способы получения энергии
- •8.1 Понятие энергии и ее основные виды. Особенности использования электрической энергии.
- •8.2 Понятие электрических станций и их классификация.
- •8.3 Тепловые электростанции
- •8.4 Атомные электростанции
- •8.5 Гидравлические и гидроаккумулирующие электростанции
- •Тема 9 нетрадиционные способы получения и использования энергии.
- •9.1 Гелиоэнергетика
- •9.1.1 Прямое преобразование солнечной энергии в тепловую энергию.
- •9.1.2 Прямое преобразование солнечной энергии в электрическую.
- •9.1.3 Примеры использования солнечной энергии
- •9.2. Ветроэнергетика.
- •9.2.1 Принцип действия и классификация ветроэнергетических установок.
- •9.2.2 Опыт использования энергии ветра за рубежом и в рб.
- •9.4 Биоэнергетика
- •9.4.1. Термохимические процессы переработки биомассы.
- •9.4.2. Биохимические процессы переработки биомассы.
- •9.4.3. Агрохимические процессы.
- •9.4 Вторичных энергетические ресурсы
- •Тема 10 Основные направления энергосбережения в промышленности, строительстве, апк и быту.
- •10.1. Системы энергоснабжения предприятия.
- •10.2. Основные направления энергосбережения в промышленности.
- •10.3. Основные направления энергосбережения в строительстве.
- •10.4. Основные направления энергосбережения в апк.
- •10.5.Экономия электрической и тепловой энергии в быту.
- •10.5.1. Основные направления энергоснабжения в коммунально-бытовом хозяйстве.
- •10.5.2.. Направления экономии электрической энергии.
- •10.5.3. Основные направления экономии тепловой энергии.
- •10.5.4. Экономия тепловой энергии при выборе оптимальной конструкции застекления оконных проемов.
- •IV. Практические (семинарские) занятия
- •V. Управляемая самостоятельная работа студентов дневной формы обучения
- •5.1. Методические рекомендации по выполнению работ
- •5.2. Содержание управляемой самостоятельной работы по темам лекций
- •4.1.1 Управляемая самостоятельная работа по темам лекций
- •Тема 2. Теоретические основы экологии.
- •Тема 3 Характеристика основных компонент биосферы, их состояние и проблемы сохранения.
- •4.2.2 Управляемая самостоятельная работа по темам практических занятий.
- •Тема 5. Виды экологического контроля в Республике Беларусь
- •VI. Перечень вопросов для подготовки к сдаче зачета тестированием
- •Тема 1. Теоретические основы экологии
- •Тема2. Экологические факторы
- •Тема 4. Глобальные экологические проблемы
- •Тема 5. Виды экологического контроля в Республике Беларусь
- •Тема 6. Экологические проблемы Беларуси.
- •Тема 7. Роль энергетики в развитии человеческого общества.
- •Тема 8. Традиционные способы получения энергии
- •Тема 9 . Нетрадиционные способы получения и использования энергии.
- •Тема 10. Основные направления энергосбережения в промышленности, строительстве, апк и быту.
- •VII. Рекомендуемая литература Основная литература
- •Дополнительная литература
8.5 Гидравлические и гидроаккумулирующие электростанции
На гидроэлектростанциях (ГЭС) электрическая энергия получается в результате преобразований кинетической энергии водного потока. Каждая ГЭС состоит из:
гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потока воды и создание напора,
энергетического оборудования, преобразующего энергию движущейся под напором воды в электрическую. Такое преобразование осуществляется с помощью гидравлической турбины, основным элементом которой является рабочее колесо.
Вода, попадая из водохранилища по напорному водоводу на лопасти рабочего колеса, вращает его, а вместе с ним и ротор электрогенератора, вырабатывающего электроэнергию.
По схеме использования водных ресурсов и концентрации напоров ГЭС обычно подразделяют на русловые, приплотинные, деривационные, смешанные и гидроаккумулирующие.
Существуют две основные схемы концентрации напора гидротехническими сооружениями — плотинная и деривационная.
В плотинной схеме предусмотрено сооружение плотины, перегораживающей русло реки (рисунок 8.6), в результате чего образуется разность уровней воды в верховой и низовой по течению сторонах плотины. Создающееся при этом водохранилище позволяет регулировать постоянный напор и расход воды.
Напор воды определяется как разность между верхним уровнем воды со стороны водохранилища (называется верхним бьефом) и уровнем реки с низовой стороны (нижний бьеф). Разность уровней верхнего zв.б и нижнего zн.б бьефов создает необходимый напор гидроэлектростанции Нгэс..
Рисунок 8.6. Плотинная схема
В практике, где это, возможно, получают широкое распространение гидроаккумулирующими электростанциями (ГАЭС).
Процесс гидравлического аккумулирования энергии сводится к следующему. В ночное время, когда нагрузка энергосистемы сильно снижается, включаются электродвигатели насосов ГАЭС, накачивающие воду из нижнего бассейна в верхний (рисунок 8.7).
В периоды пиков нагрузки энергосистемы запасенная в верхнем бассейне вода пропускается через турбины ГАЭС и находящиеся на одном валу с ними генераторы вырабатывают электроэнергию.
Рисунок 8.7. Схема гидроаккумулирующей электростанции:
1 — верхний бассейн, 2 — напорный трубопровод, 3 — здание ГЭС, 4 — нижний бассейн, 5 — уравнительный резервуар, 6 — водоприемник
Нижним бассейном (бьефом) такой ГАЭС могут служить водохранилища или реки, а в качестве верхнего бассейна (бьефа) используется существующее озеро, имеющее или не имеющее естественную приточность воды, или специально созданное на определенной высоте водохранилище [34].
Достоинством ГАЭС в современных условиях работы энергетических систем является то, что она искусственно создает гидроэнергетические ресурсы, что важно для тех районов, где этих ресурсов недостаточно. Кроме того, ГАЭС играют существенную роль в покрытии суточного графика нагрузки системы, создавая дополнительную нагрузку в часы ночного провала электропотребления и пиковую мощность в часы повышенного спроса на электроэнергию.
Коэффициент полезного действия ГАЭС определяет КПД насосного и турбинного режимов. Поэтому он будет меньше, чем КПД ГЭС, и обычно не превосходит 70—78%.
Экономическая эффективность ГАЭС в значительной мере определяется используемым напором. Чем больше напор, тем меньшими объемами водохранилищ можно обойтись для одной и той же установленной мощности. Поэтому высоконапорные ГАЭС имеют лучшие технико-экономические показатели.
Всего в мире эксплуатируется и строится свыше 200 ГАЭС, охватывающих диапазон напоров от нескольких метров до 1770 м.
Республика Беларусь — преимущественно равнинная страна, тем не менее, ее гидроэнергетические ресурсы достаточно существенны. Энергетическая программа Республики Беларусь до 2010 г. в качестве основных направлений развития малой гидроэнергетики в республике предусматривает:
• восстановление ранее существовавших малых гидроэлектростанций на существующих водохранилищах путем капитального ремонта и частичной замены оборудования;
• сооружение новых малых ГЭС на водохранилищах неэнергетического назначения без затопления;
• сооружение малых ГЭС на промышленных водосбросах;
• сооружение бесплотинных (русловых) ГЭС на реках со значительными расходами воды.
Как правило, все восстанавливаемые и вновь сооружаемые малые ГЭС будут работать параллельно с энергосистемой, что позволит значительно упростить схемные и конструктивные решения.
Общую мощность малых ГЭС в республике предполагается довести к 2010г. до 100 МВт установленной мощности, что обеспечит экономию 120 тыс. т У.Т. в год, а к 2020 году до 200 МВт.
Одним из высокоприоритетных белорусских национальных проектов является создание каскада из четырех ГЭС общей мощностью 132 МВт на реке Западная Двина с обеспечением специальных мер по минимизации затопления. Бассейны рек Западная Двина и Неман, протекающих по территории Беларуси, относятся к зонам высокого гидроэнергетического потенциала. Использование этого гидроэнергетического ресурса намечалось еще в 40 годах путем строительства многоступенчатых каскадов ГЭС. В настоящее время разработан проект создания каскада 4 ГЭС на р. Западная Двина со строительством ГЭС в районе Витебска, Бешенковичей и Полоцка и еще одной ниже по течению с общей установленной мощностью 132 МВт и ежегодной выработкой электроэнергии 530 млн. кВт∙ч. Требуемые капитальные вложения для реализации этого проекта составляют около 120 млн. долларов США. Аналогичный проект разработан и для р. Неман со строительством ГЭС в районе г. Гродно и д. Немново с общей установленной мощностью каскада 45 МВт и ежегодной выработкой электроэнергии 180 млн. кВт∙ч. Этот проект требует около 40 млн. долларов США капитальных вложений.
В 2008г. принято решение о строительстве в Минске двух малых ГЭС. Одна из них будет на водосбросе Чижовского водохранилища, а вторая – на водосборнике ТЭЦ – 3.
В Республике Беларусь пока отсутствуют ГАЭС, однако проведенные исследования, по возможности их создания, выявили 16 возможных, в том числе 5 первоочередных мест размещения ГАЭС. В качестве приоритетной выделена ГАЭС с установленной мощностью 500 МВт на левом берегу водохранилища Гродненской ГЭС на р. Неман. Согласно экономическим расчетам чистый дисконтированный доход за 25 лет эксплуатации ГАЭС составит 79 млн. долларов США.