научно-популярное приложение к газете "Голос Армении"
Menu

РАБОТА РЕК

Самая мощная в мире ГЭС „Три ущелья„ (Санься) на реке Янцзы в Китае.

Рукотворные и природные водные магистрали играли важную роль в развитии цивилизации. Еще в знаменитом кодексе Хаммурапи - хранящемся в Лувре своде законов вавилонян приведены положения, касающиеся гидротехнических сооружений и водопользования. С конца ХIX в., когда была реализована техническая возможность утилизации гидравлической энергии воды путем передачи ее на далекие расстояния, роль водных каналов была существенно переосмыслена. А с конца ХХ в. в связи с наблюдаемым истощением природных ресурсов и климатическими изменениями водные каналы стали и политическим фактором.

Практически все развитые страны начинали экономическую модернизацию с интенсивного освоения гидроресурсов. С 1950 по 2000 гг. был зафиксирован пятикратный рост производства гидроэлектроэнергии.

СРЕДИ МНОГОЧИСЛЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ ВОДНЫЙ ПОТОК, выделим два определяющих его гидроэнергетические свойства:

1. Мощность водного потока пропорциональна произведению количества воды в единицу времени на перепад по высоте. А мощность водного потока в свою очередь определяет мощность (МВт) гидроэлектростанции, построенной на этом канале.

Именно соотношение расхода и напора воды в реке определяет ее гидропотенциал. Например, сток самой длинной и многоводной реки мира, Амазонки, в среднем составляет 0,1 млн кбм/сек., что в два с половиной раза превышает расход второй по водоносности реки - Конго (Заир). Однако Конго благодаря топографическим особенностям территории, по которой она протекает, имеет настолько значительный перепад высот, что он подавляет превалирование Амазонки по ее водоносности. Выходит, что гидроэнергетический потенциал Конго выше, чем Амазонки.

Другой пример - Нил, который, хотя по длине уступает только Амазонке, обладает расходом, составляющим менее 3% от расхода Амазонки, вследствие чего и гидропотенциал его несопоставим с ожидаемым. И, наконец, другая крайность - река Кали-Гандак, протекающая по самому глубокому в мире каньону, разрезающему большой Гималайский хребет между восьмитысячниками Аннапурной и Дхаулагири. Перепад высот от истока до устья составляет более 5 км. И хотя река немноговодна, ее гидропотенциал значителен.

2. Годовая выработка (или энергия водного потока) определяется как произведение мощности установленных гидроагрегатов на количество часов их работы в течение года. Количество часов работы гидроагрегатов, которые, как известно, состоят из водяных турбин и гидрогенераторов, задается специалистами с учетом интересов той энергосистемы, в которой работает данная ГЭС. В идеале это количество часов составляет 8760 часов (365 дней по 24 часа), но реально - от 4000 до 6000 часов.

Описанные параметры помогут сориентироваться в сравнении некоторых показателей различных ГЭС.

1. Самая мощная в мире ГЭС "Три ущелья" (Санься) на реке Янцзы в Китае имеет мощность 22500 МВт (32 гидроагрегата по 700 МВт), годовая выработка составляет 100 млрд кВт/ч.

2. ГЭС Итайпу на реке Парана, на границе Бразилии и Парагвая, в 2007 году уступившая первенство по мощности ГЭС "Три ущелья". Мощность составляет 14000 МВт (20 гидроагрегатов по 700 МВт), годовая выработка - 100 млрд кВт/ч.

3. Самая мощная в России Саяно-Шушенская ГЭС на реке Енисей обладает мощностью 6400 МВт (10 гидроагрегатов по 640 Мвт), годовая выработка - 20 млрд кВт/ч.

Для справки: самая мощная в Армении ГюмушГЭС (Аргел) Севано-Разданского каскада генерирует мощность 224 МВт (4 агрегата по 56 МВт), годовая выработка - 0,87 млрд кВт/ч.

ОЧЕВИДНО, ЧТО СУММАРНЫЙ ГИДРОЭНЕРГОПОТЕНЦИАЛ ПЛАНЕТЫ ограничен тем количеством энергии, которое могли бы выработать все ее водные каналы. Один из существующих способов оценки гидропотенциала Земли основан на топографических данных и заключается в следующем. Полный поверхностный сток рек/водоканалов (т.е. их расход) теоретически оценен: он составляет 48 тыс. кубических км в год, или 1,5 млн кубометров в секунду. Приняв за среднюю высоту суши (т.е. напор воды) 800 м, теоретический гидропотенциал Земли оценивается в 12 млрд кВт возможной мощности, что соответствует теоретической годовой выработке в 100000 млрд кВт/ч. При такой идеализированной, хотя и эффектной оценке гидропотенциала Земли, не учитываются годовые и сезонные колебания стока в водоканалах, всевозможные потери воды вследствие испарения, фильтрации, потери напора, просачивания и т. д. И, наконец, следует принимать во внимание конкретные обстоятельства экономической и экологической целесообразности использования теоретического гидропотенциала водоканалов. В результате этих рассуждений и подсчетов можно утверждать, что реальный гидропотенциал водоканалов, на который может рассчитывать человечество, составляет порядка 3 млрд кВт при годовой выработке в 25000 млрд кВт/ч.

Сегодня энергия, вырабатываемая гидроэлектростанциями, обеспечивает четверть мировой потребности. В мире построены тысячи ГЭС различных типов и конструкций, суммарная мощность которых составляет 670 млн кВт, а годовая выработка - порядка 2650 млрд кВт/ч. Подсчитано, что для выработки такого количества электроэнергии на ТЭС потребовалось бы ежегодно дополнительно сжигать более 1 млрд т органического топлива.

Распределение гидроэнергетического потенциала по территории земной суши неравномерно. Согласно имеющимся данным, по размерам теоретического потенциала впереди стоит Азия (42% мирового), за которой следуют Африка (21), Северная и Южная Америка (по 12%), Европа (9), 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. При оценке гидропотенциала Земли следует также упомянуть о гидроаккумулирующих электростанциях, которые используют энергию океанской приливной волны, достигающей в ряде случаев напора в 18 метров при огромном расходе воды.

ПОИСТИНЕ НЕОЦЕНИМОЙ ОКАЗАЛАСЬ РОЛЬ РЕК В СТАНОВЛЕНИИ И РАЗВИТИИ экономики современной Армении. В стране с отсутствующими практически энергетическими ископаемыми единственным источником энергии являлись ее гидроресурсы. Реки, относительно некрупные, в условиях нашего гористого ландшафта характерны большими падениями, что создало благоприятные условия для сооружения на них ГЭС. Наиболее крупными реками страны являются пограничный с Турцией и Ираном Аракс, его притоки Раздан и Воротан, а также приток Куры Дебед.

Начиналось все в начале ХХ в. с сооружения небольших гидроэлектростанций на ирригационных водотоках и каналах, которые орошали плодородные почвы вулканического происхождения на юге страны. Выгода от такого совмещения оросительной и гидроэнергетической функции водных каналов, казалось, получалась большая, так как часть капитальных сооружений была общей. Однако энергия эта имела сезонный, то есть неравномерный характер: весной и летом был недостаток энергии, так как вода почти целиком шла на орошение, а зимой наблюдался ее избыток. Но нужна бесперебойная энергия. На помощь пришли северные реки с их обильными весенними паводками, что позволило сглаживать сезонные колебания. Именно для решения этой задачи в 1932 г. была построена Дзорагетская ГЭС мощностью 25 МВт. Стоит она на месте слияния двух горных рек Лорийского ущелья - Дзорагета и Дебеда. В свое время ее называли армянской ДнепроГЭС из-за той важной роли, которую она сыграла в индустриализации республики, лишенной других источников энергии. По нынешним масштабам это уже небольшая станция - всего 25 тыс. кВт. Но во времена ее пуска она была самой крупной в республике. Ее энергия позволила развить быстрыми темпами медеплавильную промышленность в Алаверди и химическую промышленность в Лори.

Но одной небольшой ГЭС добиться равномерной и бесперебойной подачи энергии невозможно: необходимо было построить ряд различных гидроэлектростанций, объединив их в общую энергосистему. В 1931 г. была разработана схема ирригационно-энергетического использования вод самого доступного тогда водного резервуара - озера Севан и вытекающей из него реки Раздан. Возникла идея понизить уровень Севана на 50 м, в результате чего площадь озера значительно сократилась бы. Исходя из представлений 1930-х гг. эта идея сулила одни плюсы - с поверхности озера резко сокращалось испарение, высвободившиеся объемы воды предполагалось пустить на орошение и выработку электроэнергии, при этом сток Раздана увеличился бы в 14 раз. На осушенном дне озера планировалось развить сельское хозяйство. В 1931 г. план был принят к реализации, началось строительство ирригационных систем и каскада ГЭС. С 1933 г. начался постепенный спуск озера через углубленное русло Раздана.

СОГЛАСНО ЭТОЙ СХЕМЕ, НА РЕКЕ РАЗДАН БЫЛ СООРУЖЕН КАСКАД ГЭС, состоящий из 6 электростанций, а также 17 оросительных каналов для орошения земель Араратской долины. Общая мощность Севано-Разданского каскада составила уже 556 МВт, и вплоть до 60-х гг. ХХ в. она удовлетворяла 90% энергопотребления республики. Что касается выработки, то она начиная с 70-х гг. ХХ в. жестко лимитировалась допустимым уровнем попусков из озера Севан, а последние ГЭС каскада строились уже в рамках решения так называемой севанской проблемы. Дело в том, что вскоре выяснилось, что снижение уровня озера вызывает массу экологических проблем, и в 1958 г. было решено отказаться от дальнейшего спуска озера. "Севанский гамбит", оказавшийся корректным для своего времени и условий, требовал возмещения. И с 1961 г. началось строительство 48-километрового тоннеля для переброски в Севан стока реки Арпа, а ГЭС каскада перешли в работу по ирригационному графику, резко снизив выработку.

Сегодня основную часть обеспечения электроэнергии страны взяли на себя теплоэлектростанции, работающие на привозном топливе, а также АЭС. Но роль ГЭС продолжает оставаться важной и с точки зрения диверсификации энергоресурсов, и как возобновляемый источник энергии. В 1992 г., в условиях масштабного энергетического кризиса, на долю ГЭС Севано-Разданского каскада вновь выпала ответственная роль единственного источника энергоснабжения страны. Именно в те годы СРК выработал свои рекордные за все время существования 2838 млн кВт/ч, за что пришлось заплатить снижением уровня озера на 1 метр.

В 80-х гг. ХХ в. введены в эксплуатацию ГЭС Воротанского каскада. Сегодня в Армении на долю гидроэлектростанций приходится менее 30% общей выработки электроэнергии. В то же время природный гидропотенциал оценивается как достаточный для покрытия более половины потребности страны в электроэнергии. Этим обоснованы планы по строительству в Армении довольно крупных ГЭС: Лорибердской (на реке Дзорагет), Шнохской (на реке Дебед), а также в содружестве с Ираном - Мегринской (на реке Аракс).

Отметим также, что в области строительства малых ГЭС Армения достигла больших успехов. В 2010 г. их совокупная мощность составила 108 МВт, а выработка - 333 млн кВт/ч.

Без преувеличения можно сказать, что наша республика состоялась благодаря активной разработке гидроэнергетических ресурсов.

Опубликовано в Техника
Прочитано 2549 раз
Оцените материал
(4 голосов)
Другие материалы в этой категории: « БРЫЗГИ ШАМПАНСКОГО ДОСТИЖЕНИЯ ДИЛЕТАНТОВ »

1 Комментарий

Оставить комментарий

Убедитесь, что вы вводите (*) необходимую информацию, где нужно
HTML-коды запрещены

Наверх