Усан цахилгаан станцын нөөц нь хэдийгээр сэргээгдэх нөөц гэж тооцогддог ч хязгаарлагдмал үнэ цэнэтэй байдаг. Эдгээр нь газрын тос, байгалийн хий болон бусад ашигт малтмал зэрэг үндэсний баялаг тул болгоомжтой, нухацтай хандах хэрэгтэй.
Усан цахилгаан
Эрт дээр үед ч хүмүүс дээрээс доошоо унасан ус нь дугуй эргүүлэх гэх мэт тодорхой ажлыг хийж чадна гэдгийг анзаарсан. Унаж буй усны энэ шинж чанарыг тээрмийн дугуйг хөдөлгөхөд ашиглаж эхэлсэн. Ийнхүү анхны усан тээрэмүүд гарч ирсэн бөгөөд тэдгээр нь өнөөг хүртэл бараг анхны хэлбэрээрээ хадгалагдан үлджээ. Усан тээрэм нь анхны усан цахилгаан станц юм.
17-р зуунд үүссэн мануфактурын үйлдвэрлэлд мөн усны дугуй ашигладаг байсан ба 18-р зуунд Орост аль хэдийн гурван мянга орчим ийм үйлдвэрүүд байсан. Ийм дугуйны хамгийн хүчирхэг суурилуулалтыг Кренхолмын үйлдвэрт (Нарова гол) ашиглаж байсан нь мэдэгдэж байна. Усны дугуй нь 9.5 метр диаметртэй, 500 морины хүчтэй байсан.
Усан эрчим хүчний нөөц: тодорхойлолт, давуу болон сул талууд
19-ндУсны дугуйнаас хойш зуун жилийн дараа гидротурбинууд, тэдгээрийн дараа цахилгаан машинууд гарч ирэв. Энэ нь унаж буй усны энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргаж, дараа нь тодорхой зайд дамжуулах боломжтой болсон. Хаант Орост 1913 он гэхэд цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэдэг усан турбинээр тоноглогдсон 50,000 орчим нэгж байсан.
Гол мөрний энергийн цахилгаан эрчим хүч болж хувирдаг тэр хэсгийг усан цахилгааны нөөц, харин унасан усны энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргадаг төхөөрөмжийг усан цахилгаан станц (УЦС) гэнэ. Цахилгаан станцын төхөөрөмжид цахилгаан үүсгүүрийг эргүүлэх гидравлик турбин заавал байх ёстой. Унаж буй усны урсацыг олж авахын тулд цахилгаан станц барихад далан, усан сан барих ажил орно.
Усан эрчим хүчийг ашиглахын ашиг тус:
- Голын эрчим хүч сэргээгдэх боломжтой.
- Байгаль орчныг бохирдуулахгүй.
- Хямдхан цахилгаан болж байна.
- Усан сангийн ойролцоох цаг уурын нөхцөл сайжирч байна.
Усан эрчим хүчийг ашиглахын сул тал:
- Усан сан барихаар зарим газрыг усанд автуулж байна.
- Голын сайр дагуух олон экосистемийг өөрчилж, загасны тоо толгойг бууруулж, шувуудын үүрлэх газрыг эвдэж, гол мөрнийг бохирдуулж байна.
- Уулархаг газар барилга барих аюултай.
Усан цахилгаан станцын боломжийн тухай ойлголт
Дэлхийн гол, улс эсвэл бүх гарагийн усан цахилгаан станцын нөөцийг үнэлэхЭрчим хүчний бага хурал (MIREC) нь усан цахилгаан станцын нөөц бололцоог тухайн нутаг дэвсгэрийн бүх хэсгийн цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашиглаж болох хүчин чадлын нийлбэр гэж тодорхойлсон. Усан цахилгаан станцын боломжийн хэд хэдэн төрөл байдаг:
- Усны эрчим хүчний боломжит нөөцийг илэрхийлдэг нийт потенциал.
- Техникийн боломж гэдэг нь техникийн ашиглаж болох нийт потенциалын нэг хэсэг юм.
- Эдийн засгийн боломж гэдэг нь ашиглах нь эдийн засгийн хувьд боломжтой техникийн чадавхийн нэг хэсэг юм.
Зарим усны гүйдлийн онолын хүчийг
томъёогоор тодорхойлно
N (кВт)=9, 81QH, энд Q нь усны урсгалын хурд (m3/сек); H нь усны уналтын өндөр (м).
Дэлхийн хамгийн хүчирхэг усан цахилгаан станц
1994 оны 12-р сарын 14-нд Хятадад Хөх мөрөн дээр Гурван хавцал хэмээх хамгийн том усан цахилгаан станцын барилгын ажил эхэлсэн. 2006 онд далангийн барилгын ажил дуусч, анхны усан цахилгаан станцыг ашиглалтад оруулсан. Энэхүү усан цахилгаан станц нь Хятадын төв усан цахилгаан станц болох ёстой байв.
Энэ станцын далангийн харагдах байдал нь Красноярскийн усан цахилгаан станцын загвартай төстэй. Далангийн өндөр нь 185 метр, урт нь 2.3 км. Далангийн төв хэсэгт секундэд 116,000 м3 ус гаргах зориулалттай асгарах суваг байдаг, өөрөөр хэлбэл 200 м-ийн өндрөөс 100 гаруй тонн ус урсдаг. нэг секунд.
Гурван хавцлын усан цахилгаан станц баригдсан Хөх мөрөн бол хамгийн том мөрний нэг юм.дэлхийн хүчирхэг голууд. Энэ гол дээр усан цахилгаан станц барьснаар тухайн нутгийн байгалийн усан цахилгаан станцыг ашиглах боломжтой болж байна. Төвдөөс эхлэн 5600 м-ийн өндөрт орших гол нь усан цахилгаан станцын ихээхэн нөөцийг олж авдаг. Далан барихад хамгийн сонирхол татахуйц газар бол Гурван хавцлын бүс бөгөөд гол нь уулсаас тэгш тал руу урсдаг.
УЦС-ын дизайн
Гурван хавцлын усан цахилгаан станц нь тус бүр нь 700 МВт-ын хүчин чадалтай 32 усан цахилгаан станц, 50 МВт-ын хүчин чадалтай хоёр усан цахилгаан станц бүхий гурван цахилгаан станцтай. УЦС-ын нийт хүчин чадал 22.5 ГВт.
Далан барих ажлын үр дүнд 39 км эзэлхүүнтэй усан сан үүссэн3. Далан барьснаар нийт 1.24 сая хүн амтай хоёр хотын оршин суугчдыг шинэ газар нүүлгэн шилжүүлсэн байна. Мөн үерийн бүсээс 1300 археологийн объектыг гаргажээ. Далан барих бүх бэлтгэл ажилд 11,25 тэрбум доллар зарцуулсан байна. Гурван хавцлын усан цахилгаан станцын барилгын нийт өртөг 22.5 тэрбум ам.доллар.
Энэхүү усан цахилгаан станцыг барьж байгуулснаар навигацийг зөвөөр хангасан төдийгүй усан сан баригдсаны дараа ачааны хөлөг онгоцны урсгал 5 дахин нэмэгдсэн.
Зорчигч тээврийн хэрэгсэл нь 3000 тонноос ихгүй жинтэй хөлөг онгоцыг нэвтрүүлэх боломжийг олгодог хөлөг онгоцны өргөгчийг дайран өнгөрдөг. Ачааны хөлөг онгоцыг нэвтрүүлэхэд зориулж таван үе шаттай цоожны хоёр шугам барьсан. Энэ тохиолдолд хөлөг онгоцны жин 10,000 тонноос бага байх ёстой.
Янцзын УЦС-ын каскад
Хөх мөрний ус болон усан цахилгаан эрчим хүчний нөөц үүн дээр тулгуурлан бүтээн байгуулалт хийх боломжтой. Энэ гол нь Хятадад баригдсан нэгээс олон усан цахилгаан станцтай. Гурван хавцлын усан цахилгаан станцын дээгүүр бүхэл бүтэн усан цахилгаан станцууд баригдсан. Энэ бол 80 ГВт-аас дээш хүчин чадалтай усан цахилгаан станцуудын хамгийн хүчирхэг каскад юм.
Цахилгаан станцын бүтээн байгуулалт нь УЦС-ын өмнөх голын гольдролын элэгдлийг бууруулж, Гурван хавцлын усан сан бөглөрөхөөс сэргийлж байна. Үүний дараа усанд зөөх лаг багасна.
Үүнээс гадна УЦС-ын каскад нь Гурван хавцлын УЦС руу орох усны урсгалыг зохицуулж, тэндээс жигд эрчим хүч үйлдвэрлэх боломжийг олгодог.
Парана гол дээрх Итайпу
Парана гэдэг нь "мөнгөн гол" гэсэн утгатай бөгөөд Өмнөд Америкийн хоёр дахь том гол бөгөөд 4380 км урттай. Энэ гол нь маш хатуу хөрсөөр урсдаг тул түүнийг даван туулж, хурдацтай урсгал, хүрхрээ үүсгэдэг. Энэ нөхцөл байдал нь энд усан цахилгаан станц барихад таатай нөхцөл байгааг харуулж байна.
Итайпу УЦС нь Өмнөд Америкийн Фоз-ду-Игуаку хотоос 20 км-ийн зайд орших Парана гол дээр баригдсан. Эрчим хүчний хувьд энэ усан цахилгаан станц Гурван хавцлын УЦС-ын дараа ордог. Бразил, Парагвайн хил дээр байрладаг Итайпу УЦС нь Парагвайг бүрэн, Бразилийг 20%-иар хангадаг.
Усан цахилгаан станцын барилгын ажил 1970 онд эхэлж 2007 онд дууссан. Парагвайн талд 700 МВт-ын хүчин чадалтай арван үүсгүүр, Бразилийн талд мөн тооны генератор суурилуулсан. Усан цахилгаан станцын эргэн тойронд халуун орны ой байсан тул үерт автсан тул эдгээр газраас амьтдыг өөр нутаг дэвсгэрт нүүлгэн шилжүүлжээ. Далангийн урт нь 7240 метр,өндөр нь 196 м, барилгын өртөг нь 15.3 тэрбум доллараар үнэлэгддэг. УЦС-ын хүчин чадал 14,000 ГВт.
Оросын усан цахилгаан эрчим хүчний нөөц
Оросын Холбооны Улс нь ус, эрчим хүчний асар их нөөцтэй боловч тус улсын усан цахилгаан станцын нөөц газар нутгийн хэмжээнд туйлын жигд бус тархсан байдаг. Эдгээр нөөцийн 25% нь Европын хэсэгт, 40% нь Сибирьт, 35% нь Алс Дорнодод байдаг. Мэргэжилтнүүдийн үзэж байгаагаар тус улсын Европын хэсэгт усан цахилгаан станцын нөөцийг 46% ашиглаж байгаа бөгөөд тус улсын нийт усан цахилгаан станцын чадавхийг 2500 тэрбум кВт цаг гэж тооцдог. Энэ нь Хятадаас хойшхи дэлхийн хоёр дахь үр дүн юм.
Сибирийн усан цахилгааны эх үүсвэр
Сибирь нь усан цахилгаан станцын асар их нөөцтэй, Зүүн Сибирь нь ялангуяа усан цахилгаан станцын нөөцөөр баялаг. Тэнд Лена, Ангара, Енисей, Обь, Иртыш голууд урсдаг. Энэ бүс нутгийн усны нөөцийг 1,000 тэрбум кВт цаг гэж тооцоолсон.
П. С. Непорожныйгийн нэрэмжит Саяно-Шушенская УЦС
Энэхүү усан цахилгаан станцын хүчин чадал 6400 МВт. Энэ нь ОХУ-ын хамгийн хүчирхэг усан цахилгаан станц бөгөөд дэлхийн чансааны 14-т бичигддэг.
Енисейн Саяны коридор гэж нэрлэгддэг хэсэг нь усан цахилгаан станц барихад таатай. Энд гол нь Саяны нурууг дайран өнгөрч, олон хурдацтай горхи үүсгэдэг. Яг энэ газарт Саяно-Шушенская УЦС, мөн каскад үүсгэдэг бусад УЦС баригдсан. Саяно-Шушенскийн УЦС бол энэ цувааны хамгийн өндөр шат юм.
Барилга нь 1963-2000 он хүртэл хийгдсэн. Станцын зураг төсөл245 метр өндөр, 1075 метр урт далан, цахилгаан станцын барилга, хуваарилах байгууламж, ус асгарах байгууламжаас бүрдэнэ. УЦС-ын барилгад тус бүр нь 640 МВт хүчин чадалтай 10 гидравлик агрегат байдаг.
Далан барьсны дараа үүссэн усан сан нь 30 гаруй км эзэлхүүнтэй3, нийт талбай нь 621 км2.
ОХУ-ын том УЦС
Сибирийн усан цахилгаан станцуудын 20 хувийг одоогоор ашиглаж байгаа ч нэлээд том усан цахилгаан станцууд энд баригдсан. Тэдний хамгийн том нь Саяно-Шушенская УЦС, дараа нь дараахь усан цахилгаан станцууд орно:
- 6000 МВт хүчин чадалтай Красноярская УЦС (Енисей дээр). Энэ нь ОХУ-д одоогоор цорын ганц хөлөг онгоцны өргөгчтэй.
- 4500 МВт хүчин чадалтай Братская УЦС (Ангар дахь).
- 3840 МВт-ын хүчин чадалтай Усть-Илимскийн УЦС (Ангар дахь).
Алс Дорнод хамгийн бага хөгжсөн боломжуудтай. Мэргэжилтнүүдийн үзэж байгаагаар энэ бүс нутгийн усны нөөцийг 4% ашиглаж байна.
Баруун Европын усан цахилгаан станцын эх үүсвэр
Баруун Европын орнуудад усан цахилгаан станцыг бараг бүрэн ашиглаж байна. Хэрэв энэ нь бас нэлээд өндөр байгаа бол ийм улс орнууд усан цахилгаан станцаас эрчим хүчээ бүрэн хангадаг. Эдгээр нь Норвеги, Австри, Швейцарь зэрэг улсууд юм. Норвеги улс нэг хүнд ногдох цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэлээрээ дэлхийд нэгдүгээрт ордог. Норвегид энэ үзүүлэлт жилд 24000 кВт.цаг бөгөөд энэ эрчим хүчний 99.6%-ийг усан цахилгаан станц үйлдвэрлэдэг.
Усан цахилгаан станцын боломжуудБаруун Европын янз бүрийн улс орнууд бие биенээсээ эрс ялгаатай. Энэ нь газар нутгийн өөр өөр нөхцөл байдал, урсацын янз бүрийн тогтоцтой холбоотой юм. Европын нийт усан цахилгаан станцын нөөцийн 80% нь Скандинавын баруун хэсэг, Альпийн нуруу, Балканы хойг, Пиреней зэрэг өндөр урсгалтай ууланд төвлөрдөг. Европын нийт усан цахилгаан станцын хүчин чадал жилд 460 тэрбум кВт.ц.
Европ дахь түлшний нөөц маш бага тул гол мөрний эрчим хүчний нөөц маш их хөгжсөн байдаг. Жишээлбэл, Швейцарьт эдгээр нөөцийг 91%, Францад - 92%, Италид - 86%, Германд - 76% -иар хөгжүүлж байна.
Рейн мөрөн дээрх УЦС-ын каскад
Энэ гол дээр нийт 3000 орчим МВт хүчин чадалтай 27 усан цахилгаан станцаас бүрдсэн усан цахилгаан станцын каскад баригдсан.
Нэг станц нь 1914 онд баригдсан. Энэ бол Лауфенбургийн УЦС юм. Үүнийг хоёр удаа сэргээн засварласан бөгөөд үүний дараа хүчин чадал нь 106 МВт болсон. Нэмж дурдахад уг буудал нь архитектурын дурсгалт газруудад харьяалагддаг бөгөөд Швейцарийн үндэсний баялаг юм.
УЦС Rheinfelden нь орчин үеийн усан цахилгаан станц юм. 2010 онд ашиглалтад орсон бөгөөд 100 МВт хүчин чадалтай. Энэхүү загвар нь тус бүр нь 25 МВт-ын хүчин чадалтай 4 гидравлик төхөөрөмжийг багтаасан болно. Энэхүү усан цахилгаан станц нь 1898 онд баригдсан хуучин станцын оронд баригдсан. Хуучин станцыг засварлаж байна.
Африк дахь усан цахилгааны эх үүсвэр
Африкийн усан цахилгаан станцын нөөц нь Конго, Нил, Лимпопо, Нигер, Замбези зэрэг нутаг дэвсгэрээр урсдаг гол мөрөнтэй холбоотой.
Конго голусан цахилгаан станцын ихээхэн нөөцтэй. Энэ голын урсгалын нэг хэсэг нь Инга Рапид гэж нэрлэгддэг хүрхрээнүүдтэй. Энд усны урсгал 100 метрийн өндрөөс секундэд 26,000 м3 хурдтайгаар бууж байна. Энэ хэсэгт "Инга-1", "Инга-2" гэсэн 2 усан цахилгаан станц баригдсан.
Бүгд Найрамдах Ардчилсан Конго Улсын Засгийн газар 2002 онд одоо байгаа Инга-1, Инга-2 усан цахилгаан станцуудыг сэргээн засварлах, том Инга цогцолбор барих төслийг баталсан. гурав дахь нь - Инга-3. Эдгээр төлөвлөгөөг хэрэгжүүлсний дараа дэлхийн хамгийн том Большая Инга цогцолборыг барихаар шийдсэн.
Энэ төсөл нь Олон улсын эрчим хүчний бага хурлын хэлэлцүүлгийн сэдэв байсан. Африкийн ус, усан цахилгаан станцын нөөцийн байдлыг харгалзан бага хуралд оролцсон Төв болон Өмнөд Африкийн бизнес, засгийн газрын төлөөлөгчид энэхүү төслийг баталж, параметрүүдийг нь тогтоожээ: "Том Инга"-ын хүчин чадлыг 40,000 гэж тогтоосон. МВт нь хамгийн хүчирхэг усан цахилгаан станц болох "Гурван хавцал"-аас бараг 2 дахин их юм. УЦС-ыг 2020 онд ашиглалтад оруулахаар төлөвлөж байгаа бөгөөд барилгын өртөг 80 тэрбум ам.доллар болно.
Төсөл дууссаны дараа БНАКУ дэлхийн хамгийн том цахилгаан нийлүүлэгч болно.
Хойд Африкийн цахилгаан сүлжээ
Хойд Африк нь Газар дундын тэнгис болон Атлантын далайн эрэг дагуу оршдог. Африкийн энэ бүсийг Магриб буюу Арабын Баруун гэж нэрлэдэг.
Африкт усан цахилгаан станцын нөөц жигд бус тархсан. Энэ тивийн хойд хэсэгт дэлхийн хамгийн халуун цөл болох Сахарын цөл байдаг. Энэ нутаг дэвсгэр усны хомсдолд орсон тул эдгээр бүс нутгийг усаар хангах нь томоохон ажил юм. Үүний шийдэл нь усан сан барих явдал юм.
Анхны усан сангууд өнгөрсөн зууны 30-аад онд Магребт гарч ирсэн бөгөөд дараа нь 60-аад онд олноор нь баригдсан боловч 21-р зуунд ялангуяа эрчимтэй барилгын ажил эхэлсэн.
Хойд Африкийн усан цахилгаан станцын нөөцийг голчлон Нил мөрөн тодорхойлдог. Энэ бол дэлхийн хамгийн урт гол юм. Өнгөрсөн зууны 60-аад онд энэ гол дээр Асуаны далан баригдсан бөгөөд түүнийг барьсны дараа 500 орчим км урт, 9 км өргөн асар том усан сан бий болжээ. Усан санг усаар дүүргэх ажил 1970-1975 он хүртэл 5 жил үргэлжилсэн.
Асуаны даланг Египет ЗХУ-тай хамтран барьсан. Энэ нь олон улсын хэмжээний төсөл байсан бөгөөд үүний үр дүнд жилд 10 тэрбум кВт.цаг цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх, үерийн үед Нил мөрний усны түвшинг хянах, усан санд усаа удаан хуримтлуулах боломжтой юм. Талбайг усалдаг сувгийн сүлжээ нь усан сангаас салж, цөлийн талбайд баян бүрдүүд гарч ирснээр газар тариалангийн зориулалтаар улам бүр нэмэгдэж байна. Хойд Африкийн ус, усны эрчим хүчний нөөцийг хамгийн их үр ашигтайгаар ашигладаг.
Дэлхийн усан цахилгаан станцын нөөц бололцоогоо хуваалцах нь
- Ази - 42%.
- Африк - 21%.
- Хойд Америк - 12%.
- Өмнөд Америк - 13%.
- Европ - 9%.
- Австрали ба Далайн – 3%
Дэлхийн усан цахилгаан станцын чадавхийг 10 их наяд кВт.цаг цахилгаанаар тооцсон.
20-р зууныг усан цахилгаан станцын зуун гэж хэлж болно. 21-р зуун энэ салбарын түүхэнд өөрийн гэсэн нэмэлтүүдийг авчирдаг. Дэлхийн улс орнууд далайн түрлэгийн хүчийг ашиглан цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэдэг шахуургатай цахилгаан станцууд (PSPP) болон далайн түрлэгийн цахилгаан станцуудад (ДЦС) анхаарал хандуулж байна. Усан цахилгаан станцын бүтээн байгуулалт үргэлжилж байна.
