ГЭС - принцип работы, преимущества и недостатки

Принципы классификации

При строительстве объектов учитывается размещение энергетического оборудования. К основным агрегатам относятся: гидронасосы, устройства контроля работы и управления, трансформаторы. В комплексе они обеспечивают нужный напор воды, что способствует запуску генераторов. Для развития напора используются плотины. С учетом вырабатываемой мощности ГЭС классифицируются на следующие виды:

• мощные — вырабатывают больше 25 мВт;
• средние — до 25 мВт;
• малые — до 5 мВт.

Мощность станции зависит от напора, расхода воды, КПД установленных генераторов и турбин. С учетом принципа применения природных ресурсов ГЭС классифицируются на следующие виды: плотинные, приплотинные, деривационные, аккумулирующие. К достоинствам первого объекта специалисты относят возможность его возведения на горной реке.

Для строительства и последующего развития приплотинной ГЭС требуются высокие напоры воды. Отдельно прокладываются тоннели для подвода природного ресурса к турбинам. Деривационные ГЭС возводятся в местах с большим уклоном реки. При отсутствии нагрузок аккумулирующие станции функционируют как насосы от внешнего источника энергии. Они закачивают воду в специальные бассейны. При возникновении потребности природный ресурс поступает в трубопровод, приводя в действие турбины.

Функциональные возможности

В работе и эксплуатации ГЭС можно выделить несколько преимуществ, включая контроль производительности путем изменения скорости, объема воды. При строительстве объектов дополнительно планируется обустройство зоны отдыха вблизи водохранилища. Другие плюсы ГЭС:

1. В период эксплуатации станции в окружающую среду не выделяются углекислоты с угарным газом, сера. Окружающая среда не подвергается воздействию пыли. Не изменяется состав почвы.
2. Водный ресурс считается возобновляемым за счет гидрологического цикла.
3. В искусственном водохранилище находится вода без примеси. Ее можно использовать для личных нужд.

Главный минус больших ГЭС — из-за аварий присутствует высокая вероятность затопления больших участков земли. В таких ситуациях наблюдается массовое переселение людей, что отрицательно сказывается на экономике страны. Другие недостатки ГЭС:

1. Низкая эффективность объектов, возведенных в равнинном районе.
2. Авария любого масштаба, связанная с разрушением плотины, приводит к катастрофическому наводнению ниже по течению реки.
3. Засуха снижает либо прерывает производство электроэнергии.
4. Постоянное изменение уровня воды в искусственных водохранилищах.
5. Из-за низкого уровня кислорода в воде повышается процент гибели рыб в искусственном водохранилище. Одновременно нарушается нерестовый цикл. Для устранения последней проблемы сооружаются рыбоходы.

Гидроэнергетический объект оказывает локальное влияние на окружающую среду. Для ее поддержки рекомендуется соблюдать санитарные нормы.

Состояние природы

Рассматривая влияния ГЭС на окружающую среду, необходимо учитывать период строительства и эксплуатации. Первый этап считается кратковременным. Он длится несколько лет. За этот период нарушается естественный ландшафт. Вода, которая используется для строительных работ, возвращается в реку с песком, глиной. Поднимается ее уровень в верхнем бьефе.

При эксплуатации наблюдается разностороннее влияние ГЭС на природу:

1. Затопление участков. В зону риска входит территория, расположенная вблизи ГЭС. Водохранилища, созданные в горах, наносят незначительный урон окружающей среде и экономике региона.
2. Подтопление. Прилежащие к станции земли подтапливаются из-за подъема уровня грунтовых вод. Явление приводит к переувлажнению корневой системы растений с последующим их отмиранием.
3. Размыв и обрушение склонов, мысов. Для относительной стабилизации берегов требуется до 20 лет после наполнения водохранилища.
4. Состав воды. Из-за изменения скорости течения рек, физических и химических параметров снижается качество воды. Для предупреждения катастрофы рекомендуется тщательно очищать сточные воды, поступающие в водохранилище.

Из-за гидроэлектростанции повышается влажность воздуха, изменяются ветровой режим, температура. Формируются новые природные условия, под которые подстраивается население. Степень влияния ГЭС на микроклимат зависит от региона РФ.

Затопление участков приводит к вымиранию флоры и фауны. Большинство животных мигрируют на новые территории. Плотины, перегораживающие реку, затрудняют прохождение рыб. В группу риска входят виды, которые направляются для нереста из моря в верховья реки. На фоне изменения уровня температуры создаются благоприятные условия для обитания в воде озерных рыб.

Меры, которые применяются для повышения продуктивности рыбного хозяйства:

• компенсация нанесенного ущерба;
• разведение других видов.

Дополнительно устанавливаются специальные емкости для рыб с целью их доставки в верхний бьеф (часть канала, реки или другого объекта, который примыкает к гидротехническому сооружению). До плотин обустраиваются искусственные нерестилища. При эксплуатации ГЭС изменяется и перераспределяется сток, формируется новый режим течения. Их скорость уменьшается в несколько раз. Для нижнего бьефа характерна теплая вода осенью и холодная весной.

Если аккумулировать (накапливать) часть стоков в водохранилище, снизится площадь затапливаемой территории. Плюс процесса — возможность использовать местные земли для сельскохозяйственной деятельности. Для засушливой зоны аккумуляция носит отрицательный характер. Она прекращает разливы, снижает урожайность. Появляется риск смены сухой степи на полупустыню. Подобные явления наблюдались на Нижней Волге.

Появление водохранилищ на реках способствует развитию водного транспорта. Из-за увеличения судоходных глубин запускаются крупнотоннажные корабли. Попуски воды улучшают судоходные условия внизу бьефа. Дополнительно обустраиваются судоходные шлюзы. Выработка «чистой» электроэнергии, отсутствие необходимости в сжигании топлива и загрязнения окружающей среды, предотвращение наводнений, развитие речного судоходства — значение ГЭС для энергетической системы и местного населения.