Значение гидроэлектростанций в производстве возобновляемой энергии

Гидроэнергетика, использующая большие водохранилища на реках, не рассматривается в качестве основного варианта будущего развития энергетики в западных странах, потому что большинство присутствующих в них крупных гидроэнергетических объектов, либо уже находятся на максимуме своих возможностей, либо становятся недоступными по другим причинам, например по экологическим соображениям

Гидроэнергетика, где используется потенциальная энергия рек, на сегодняшний день является наиболее распространенным способом производства электроэнергии из возобновляемых источников. В этой области могут быть реализованы наиболее крупномасштабные проекты - девять из десяти крупнейших электростанций в мире - это гидроэлектростанции, для функционирования которых на реках возведены плотины.

Лидером в этом списке является Китай, в котором находится ГЭС «Три ущелья» мощностью 22,5 ГВт, за Китаем следует Бразилия с гидроэлектростанцией «Итайпу» мощностью с 14 ГВт. Замыкает тройку ГЭС «Силоду», также находящаяся в Китае, с 13,9 ГВт мощности. В отличие от ветровой и солнечной генерации энергии, гидроэлектростанции обладают значительной механической инерцией и работают синхронно, что способствует стабильности работы сети.

Гидроэнергетика производит более 17% мировой электроэнергии (> 95% в Норвегии, 57% в Канаде, 60% в Швейцарии, 57% в Новой Зеландии, 40% в Швеции, 8% в США, 6% в Австралии). Половина гидроэнергетических мощностей находится в пяти странах: Китае (352 ГВт), США (103 ГВт), Бразилии (104 ГВт), Канаде (81 ГВт) и России (54 ГВт). Кроме этих пяти стран с относительным изобилием гидроэлектростанций, Норвегия, Канада, Швейцария, Новая Зеландия и Швеция используют гидроэнергетические мощности для удовлетворения пиковых нагрузок в электросети.

Турбины гидроэлектростанции могут быть выведены с нуля на полную мощность примерно за десять минут. Это также означает, что гидроэлектростанции могут быть идеальным дополнением к ветровой энергогенерации. По этой причине гидроэнергетические объекты активно эксплуатируются в Дании.

Гидроэнергетика, использующая большие водохранилища на реках, не рассматривается в качестве основного варианта будущего развития энергетики в западных странах, потому что большинство присутствующих в них крупных гидроэнергетических объектов, либо уже находятся на максимуме своих возможностей, либо становятся недоступными по другим причинам, например по экологическим соображениям.

Рост гидроэнергетики до 2030 года ожидается в основном в Китае и Латинской Америке. Китай ввел в эксплуатацию плотину «Три ущелья» стоимостью 26 миллиардов долларов, которая производит 22,5 ГВт электроэнергии и играет важную роль в борьбе с наводнениями, но привела к вынужденному переселению более 1,2 миллиона человек. Бразилия планирует к 2025 году получить 25 ГВт новых гидроэнергетических мощностей, что окажет значительное воздействие на окружающую среду.

Основное преимущество гидросистем - их способность выдерживать сезонные (а также ежедневные) высокие пиковые энергетические нагрузки. На практике использование накопленной воды иногда осложняется потребностями в орошении сельхозугодий, которые могут происходить не в фазе с пиковыми потребностями в электроэнергии.

Гидроэлектростанции могут ограничивать поток воды через каждую турбину для изменения своей выходной мощности, однако для турбин с фиксированной конструкцией лопастей это снижает выработку электроэнергии. Более сложные и дорогие турбины Каплана имеют переменный шаг и эффективны при различных скоростях потока. В сочетании с несколькими турбинами, имеющих фиксированное положение лопастей, например, турбинами Фрэнсиса, они могут работать на полной мощности или отключаться.

Русловые гидросистемы обычно намного меньше плотинных, однако имеют более широкое возможности применения. Отдельно взятый во временное пользование водоем может помочь сгладить пиковые нагрузки на энергосистему. Большая часть гидроэнергетических мощностей Непала - это русло рек, которое зимой уменьшается из-за снижения уровня воды в водоемах. Малые гидроэлектростанции мощностью менее 10 МВт составляют около 12% мирового производства электроэнергии, и большинство из них - русловые.

Источник: World Nuclear Association