Файл: Контрольная работа по дисциплине Общая энергетика.docx

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Волгоградский государственный технический университет»

Кафедра «Электротехника»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Общая энергетика»

«Гидроэнергопотенциал. Воздействие ГЭС на окружающую среду.»
Выполнил: Каптелов В.П.

студент группы ЭЭз-171с

Проверил:

к.т.н, доцент

Кузнецова Н.С.


Волгоград, 2023

Содержание

Введение

Несомненно, энергоснабжение является одной из самых насущных проблем человечества. Мировые запасы нефти и газа быстро сокращаются, и дни полного истощения не за горами. Все это понимают, и с каждым годом все больше и больше профессионалов ищут эквивалентные альтернативы.

Сегодня существует несколько областей альтернативной энергетики. Использование солнечной и ветровой энергии, биоэнергии, геотермальной энергии.

Каждая из этих областей имеет определенные преимущества и недостатки. Следовательно, вам необходимо определить: Какие альтернативные источники энергии лучше всего соответствуют потребностям человека и в то же время сводят к минимуму ущерб природе.

В этой работе рассматривается потенциал гидроэнергетики, ее сильные и слабые стороны, а также экологические аспекты деятельности гидроэлектростанций.

1.Общие сведенья

1.1 ГЭС. Оборудование и принцип действия

Люди всегда жили возле водоемов, заставляя их обращать внимание на огромный потенциал воды как источника энергии. Таким образом, история гидроэнергетики происходит с древних времен. Тем не менее, люди научились использовать воду для измельчения зерна и продувания воздуха при плавлении металлов.

---

Постепенно механизм был усовершенствован, и турбина становилась все более и более эффективной. В конце XIX века начался современный этап развития гидроэнергетики.

Однако полноценное использование водных ресурсов началось в двадцатом веке, когда люди начали использовать воду для выработки электроэнергии. Именно в это время началось строительство крупных гидроэлектростанций в мире.

Гидроэнергетика - это комплекс различных сооружений и оборудования, которые можно использовать для преобразования энергии воды в электричество. Водоснабжение обеспечивает необходимую концентрацию потока воды, а дальнейшие процессы выполняются с использованием соответствующего оборудования.

На реках строятся гидроэлектростанции, строятся плотины и водохранилища. Критическим для эффективности станции является выбор местоположения. Требуются два элемента. Наличие воды гарантировано в течение всего года и максимально возможный уклон реки. Гидроэлектростанции делятся на плотины (необходимый уровень реки обеспечивается за счет строительства плотин) и отводов (вода отводится из речных каналов в места с большими ступенями).

Работа гидроэлектростанций основана на использовании кинетической энергии падающей воды. Турбины и генераторы используются для преобразования этой энергии. Сначала эти устройства генерируют механическую энергию, а затем генерируют электричество. Турбины и генераторы могут быть установлены непосредственно в или около плотины. В некоторых случаях используются трубопроводы, в которых вода под давлением подается ниже уровня плотины или в водозабор гидроэлектростанции.

Показатель мощности гидроэлектростанции является двумя переменными: расход воды и гидростатическое давление измеряются в кубических метрах. Последний показатель - это разница в высоте между началом и концом водопада. Проектирование завода может основываться на одном или обоих из этих показателей.

Благодаря новейшим технологиям в гидроэнергетике вы можете добиться гораздо более высокой эффективности. Иногда это вдвое выше, чем у традиционной тепловой электростанции. Во многом эта эффективность гарантируется особенностями оборудования ГЭС. Очень надежный и простой в использовании.

Кроме того, у каждого используемого вами оборудования есть еще одно важное преимущество. Это долгий срок службы из-за недостатка тепла в процессе производства. И на самом деле, во многих случаях не требуется никаких изменений оборудования, и отказы очень редки.

---

Кратчайший срок службы электростанции составляет около 50 лет. В бывшем Советском Союзе станции, построенные в двадцатые или тридцатые годы прошлого века, работают нормально. Гидроэлектростанции управляются через центральный узел, и в результате в большинстве случаев там работает небольшое количество персонала.

Гидроэлектростанции также разделены на основе принципа использования природных ресурсов, и поэтому имеют различную концентрацию получаемой воды. Здесь можно выделить следующие гидроэлектростанции.

Русло и плотина ГЭС. Это самые распространенные типы гидроэлектростанций. Их давление воды создается путем установки плотин, которые полностью перекрывают реку, или путем поднятия уровня воды в реке до необходимого уровня. Эти гидроэлектростанции построены на узких руслах рек, над низменными реками и горными реками в высоких водах.

Плотина ГЭС. Построен с водой под более высоким давлением. В этом случае река полностью перекрыта плотиной, а сама гидроэлектростанция находится за плотиной, ниже плотины. В этом случае вода подается на турбину через специальный напорный тоннель, а не напрямую, как на гидроэлектростанции.

Производная ГЭС. Такие электростанции строятся там, где склоны реки широкие. Требуемая концентрация воды для этого типа гидроэлектростанции создается путем деривации. Вода сбрасывается из реки через специальные дренажные системы. Последний является прямым и его наклон намного меньше, чем средний уклон реки. В результате вода подается напрямую в здание ГЭС. Производные гидроэлектростанции могут быть разных типов - без давления или с деривацией давления. В случае получения давления канал проложен с большим вертикальным градиентом. В другом случае в начале деривации в реке создается более высокая плотина и создается водохранилище. Эта схема также называется смешанным производным, поскольку оба метода используются для создания требуемой концентрации воды.

Насосная накопительная электростанция. Такой PSPP может хранить генерируемую мощность и запускать ее в моменты пиковой нагрузки. Принцип работы такой силовой установки заключается в следующем. В течение определенного периода (не пиковой нагрузки) блок PSP работает как насос от внешнего источника энергии, отправляя воду в специально оборудованный верхний бассейн. При необходимости вода из них поступает в напорные трубы и приводит в движение турбину.

---

В зависимости от назначения сооружения гидроэлектростанций могут также включать дополнительные сооружения, облегчающие навигацию, такие как шлюзы и лодочные подъемники, водохранилища, проходы для рыбы и водозаборные сооружения, используемые для орошения.

Ценность гидроэлектростанции заключается в использовании возобновляемых природных ресурсов для производства электрической энергии. В связи с тем, что гидроэлектростанции не требуют дополнительного топлива, конечная стоимость генерируемой энергии значительно ниже, чем при использовании других типов электростанций.

1.2 Достоинства и недостатки гидроэнергетики

Достоинства.

Основные преимущества гидроэнергетики очевидны. Конечно, главное преимущество водных ресурсов - это их возобновляемость. Словом, водоснабжение практически неисчерпаемо. В то же время, водные ресурсы намного превосходят другие виды возобновляемых источников энергии, находящихся в стадии разработки, и могут обеспечивать энергией крупные города и целые регионы.

Кроме того, использование этого источника энергии очень просто, о чем свидетельствует долгая история гидроэнергетики. Например, гидрогенератор может быть включен или выключен в зависимости от потребления энергии. Стоимость строительства гидроэлектростанции довольно низкая. Эксплуатация гидроэлектростанций не вызывает естественного загрязнения вредными веществами

Недостатки.

Гидроэнергетические объекты оказывают существенное влияние на природную среду. Этот эффект является локальным. Тем не менее, строительство большого каскада водохранилищ, описывающего некоторые потоки сибирской реки в Центральную Азию и другие крупномасштабные меры по управлению водными ресурсами, может изменить условия окружающей среды в региональном масштабе.
При рассмотрении воздействия гидроэлектростанции на окружающую среду необходимо различать сроки строительства и эксплуатации гидроэлектростанции.

Первый период относительно короткий, несколько лет. В это время природные пейзажи нарушаются на строительной площадке. Уровень шума резко возрастает в связи со строительством дорог, строительством промышленных баз и сел. Вода, используемая для различных строительных работ, возвращается в реку вместе с механическими примесями, такими как песок и глина. Вода может быть загрязнена городской канализацией в строительном поселке. Подъем уровня воды в верхнем бассейне обычно начинается в период строительства. В результате производной во время заполнения этого резервуара, выбросы и уровни воды нижнего бассейна изменяются.

---

Рисунок 1 - Гидроэнергетические объекты

2.Влияние строительства ГЭС на экологию

Во время эксплуатации на окружающую среду влияют различные гидроэлектростанции. Водохранилища оказывают наибольшее влияние на природу.

Наводнение вверх по течению. Создание водохранилищ может привести к затоплению территории, в зону затопления могут попасть сельскохозяйственные угодья, месторождения полезных ископаемых, промышленные и гражданские сооружения, древние памятники, дороги, леса, постоянные места обитания флоры и фауны. Реки и районы у притоков лиманов. На склонах гор мало сельскохозяйственных угодий и, как правило, нет промышленных объектов. Поэтому создание водохранилища в горной местности гораздо менее разрушительно, чем на равнине.

Наводнение. Наводнения на суше, прилегающей к водохранилищу, происходят в результате повышения уровня грунтовых вод. В зонах повышенной влажности затопление имеет негативные последствия - затопление корней растения и его гибель. Изменения в почвенной воде и условиях воздуха могут привести к затоплению и разрушению почвы, снижению качества почвы и снижению производительности. В засушливых регионах наводнения улучшают условия роста растений на соответствующих глубинах в почвенных водах. При неблагоприятных условиях может произойти засоление почвы.

Береговая обработка. Подъем и падение водохранилища во время регулирования стока и волновых явлений будут обрабатывать насыпь водохранилища, состоящую из крутого склона, эрозии и обрушения, а также перехвата мысов и стримеров. Размер береговой обработки зависит от его геологического строения, уровня воды и глубины водоема, прибрежного состава и преобладающих ветров. Относительная стабилизация побережья происходит через 5-20 лет после заполнения водохранилища.

Качество воды. Из-за уменьшенной скорости потока и уменьшенного движения глубины воды физико-химические свойства воды значительно изменяются в зависимости от условий жизни реки до создания водохранилища. Ежегодное качество воды в водохранилище зависит от численности населения зоны затопления, видов и возрастов леса, подроста и дефолиации лесов, притоков, режима и глубины водохранилища и многого другого. Качество воды ухудшилось из-за промышленности, горнодобывающей промышленности, животноводческих комплексов и муниципалитетов. Удаление сточных вод и удобрений с сельскохозяйственных угодий. В южном регионе неприятным последствием перенасыщения воды в водоемах, содержащих органические и биологические вещества (главным образом, ионы азота и фосфора), является быстрое развитие цианобактерий в теплой воде. При строительстве водохранилища необходимо тщательно учитывать совместное воздействие всех факторов, принимая во внимание перспективы строительства каскада гидроэлектростанций, и должны быть приняты меры для поддержания качества воды. Качественные характеристики воды состава и свойств воды. Определите его пригодность для определенного вида водопользования. Полная очистка сточных вод, поступающих в резервуар, должна быть выполнена. Сельское хозяйство требует использования прилегающих земель с использованием передовых методов ведения сельского хозяйства, которые ограничивают передачу удобрений в водоем.

---