Гідроенергетика
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Гідроенергетика

Гідроенергетика , розділ енергетики, зв'язаний з використанням потенційної енергії водних ресурсів.

  Людина ще в глибокій старовині звернула увагу на річки як на доступне джерело енергії. Для використання цієї енергії навчилися будувати водяні колеса, які обертала вода; цими колесами приводилися в рух млинарські постава і ін. установки. Водяний млин є прикладом прадавньої гідроенергетичні установки, що збереглася в багатьох місцях до нашого часу майже в первісному вигляді. До винаходу парової машини водна енергія була основною руховою силою на виробництві. У міру вдосконалення водяних коліс збільшувалася потужність гідравлічних установок, що приводять в рух верстати, молоти, повітродувні пристрої і тому подібне Про використання водної енергії на території СРСР свідчать матеріали археологічних досліджень, в частковості проведених на території Вірменії і в басейні р. Амударья. У 17 ст в Росії єдиною енергетичною базою мануфактурного виробництва, що розвивалося, були водяні колеса. Чудові успіхи в будівництві установок, що вододіють або гідросилових, в Росії були досягнуті в 18 ст в гірничорудній промисловості на Уралі і Алтаї. Гідросилові установки були невід'ємною частиною металургійного, лісопилки, паперового, ткацького і ін. виробництв. До кінця 18 ст у Росії було вже близько 3000 мануфактури, що використала водну енергію річок. Були створені унікальні для того часу гідросилові установки. Наприклад, в 1765 водний майстер К. Д. Фролов спорудив на р. Корбаліха (Алтай) гідросилову установку, в якій вода підводилася до робочого колеса по спеціальному каналу. Перепад, що утворився, між каналом і річкою використовувався в установці для обертання водяного колеса, яке за допомогою системи дотепно здійснених передач приводило в рух групу машин, у тому числі запропонований К. Д. Фроловим внутрізаводський транспорт у вигляді системи вагонеток. У 1787 К. Д. Фролов завершив будівництво чотириступінчастої підземної гідросилової установки деривату на р. Змєєвка, що не мав собі рівних як за схемою, так і по масштабу і рівню технічного виконання. Найпотужніші водяні колеса діаметром 9,5 м-коду , шир.(ширина) 7,5 м-коди були встановлені в кінці 18 ст в Росії на р. Нарова для Кренгольмськой мануфактури. При натиску 5 м-коду вони розвивали потужність до 500 л. с. З появою парової машини примітивні установки, що вододіють, почали втрачати своє значення. Для того, щоб конкурувати з паровою машиною, необхідно було мати досконаліші двигуни, ніж громіздкі і порівняно малопотужні водяні колеса. У 1-ій половині 19 ст була винайдена гідротурбіна що відкрила нові можливості перед Р. З винаходом електричної машини і способу передачі електроенергії на значні відстані Р. придбала нове значення вже як напрям електроенергетики; почалося освоєння водної енергії шляхом перетворення її в електричну на гідроелектричних станціях (ГЕС).

  В царській Росії до 1913 налічувалося близько 50 тис. гідросилових установок загальною потужністю майже 1 млн. л. с. ; з них близько 17 тис. було обладнано гідротурбінами. Сумарне річне вироблення електроенергії на всіх ГЕС(гідроелектростанція) не перевищувала 35 млн. квт /ч при встановленій потужності близько 16 Мвт .

  Про крайню відсталість царської Росії в розвитку Р. свідчить той факт, що в 1913 в ін. країнах загальна потужність тих, що діють ГЕС(гідроелектростанція) досягла 12000 Мвт , причому були побудовані такі крупні електростанції, як, наприклад, ГЕС(гідроелектростанція) Адамс на Ніагарському водопаді (США) потужністю 37 Мвт . Лише після Великої Жовтневої соціалістичної революції почалося широке освоєння гідроенергетичних ресурсів країни. 13 червня 1918 СНК(Рада Народних Комісарів) прийняв рішення про будівництво Волховськой ГЕС(гідроелектростанція) потужністю 58 Мвт — первістка радянською Р. В 1920 по вказівці і при безпосередній участі В. І. Леніна був складений план електрифікації Росії — план ГОЕЛРО . У нім передбачалася споруда 10 ГЕС(гідроелектростанція) загальною встановленою потужністю 640 Мвт . У 1927 почато будівництво найбільшої для того часу гідростанції в Европе— Дніпровською ГЕС(гідроелектростанція) потужністю 560 Мвт ; з її пуском до 1932 СРСР в будівництві гідростанцій досяг рівня найбільш розвинених країн світу. За 1917—70 Радянський Союз став однією з провідних країн в області Г.: по встановленій потужності гідроелектростанцій в 1970 СРСР поступався лише США. По запасах же гідроенергії Радянський Союз значно перевершує всі країни світу. Гідроенергетичний потенціал крупних і середніх річок в СРСР дорівнює 3338 млрд.

квт · ч , у тому числі на річках Європейської території Союзу і Кавказу — 588 млрд. квт · ч (або 17,6%) і на території Азіатського материка — 2750 млрд. квт · ч (або 82,4%).

  Економічний потенціал гідроенергетичних ресурсів СРСР визначений (1965) у розмірі 1095 млрд. квт · ч середньорічного вироблення (див. таблиці. 1).

  Таблиця. 1. — Міра освоєння гідроенергетичних ресурсів в різних країнах світу

Країна

Економічний потенціал гидроенерго-ресурсів, млрд. квт · ч

Рік оцінки

Виробітку електроенергії на ГЕС(гідроелектростанція),

млрд. квт · ч

в 1969

Міра використання економічного потенціалу гидроенер-горесурсов %

СРСР

1095

1965

115,2

10,5

США

685

1966

253,3

37,0

Канада

218

1965

151,0

69,3

Японія

132

1967

79,8

60,5

Норвегія

152

1967

57,5

37,5

Францію

70

1967

52,9

75,5

Швеція

80

1966

41,8

52,5

Італія

70

1966

41,7

59,5

Швейцарія

32

1967

27,3

85,5

Іспанія

58

1967

30,7

53,0

Бразилія

657

1966

32,0

4,9

Мексика

73

1967

12,6

17,3

Австрія

38

1966

16,7

44,0

  Таблиці. 2. — Місце гідроенергетики в електроенергетиці СРСР

1913

1926

1930

1940

1950

1960

1965

1970

Потужність ГЕС(гідроелектростанція), Мвт

16

89

128

1587

3218

14781

22244

31300

Доля ГЕС(гідроелектростанція) в загальній потужності електростанцій країни, %

1,4

5,6

4,5

14,2

16,4

22,2

19,3

18,9

Виробітку електроенергії на ГЕС(гідроелектростанція), млрд. квт-ч

0,035

0,05

0,585

5,11

12,69

50,9

81,4

123,3

Доля ГЕС(гідроелектростанція) у виробленні електроенергії в країні, %

1,8

1,4

6,6

10,4

13,9

17,4

16,1

16,6

  Народногосподарське значення гідроенергоресурсів величезне: впродовж багатьох років ГЕС(гідроелектростанція) були єдино можливим джерелом електроенергії для багатьох районів країни. І в 70-х рр. з виявленням величезних запасів паливних ресурсів і створенням об'єднаних енергетичних систем значення Р. не втрачене. У багатьох енергосистемах ГЕС(гідроелектростанція) складають основу енергетики і несуть майже все основне навантаження. Так, наприклад, в Кольській енергосистемі число годинника використання потужності ГЕС(гідроелектростанція) складає понад 5000, а ТЕС(теплоелектростанція) — менше 2000 в рік. У об'єднаній енергосистемі Центрального Сибіру число годинника використання потужності ГЕС(гідроелектростанція) і теплових електростанцій майже однаково (4200 і 4600 в рік). У єдиній енергосистемі Європейської частини країни число годинника використання потужності ГЕС(гідроелектростанція) близько 3000.

  Важливою економічною особливістю гідроенергетичних ресурсів є їх вічна поновлюваність, що не вимагає надалі додаткових капіталовкладень. Електроенергія, що виробляється на ГЕС(гідроелектростанція), в середньому майже в 4 рази дешевше за електроенергію, що отримується від теплових електростанцій. Тому використанню гідроенергетичних ресурсів надається особливе значення при розміщенні електроємних виробництв. Відсутність необхідності в паливі і простіша технологія вироблення електроенергії приводять до того, що витрати праці на одиницю потужності на ГЕС(гідроелектростанція) майже в 10 разів менше, ніж на теплових електростанціях (з врахуванням видобутку палива і його транспортування). Висока продуктивність праці на ГЕС(гідроелектростанція) є одній з основних її економічних особливостей і має найважливіше значення при вирішенні завдань енергетичного будівництва в малообжитих і особливо у видалених районах Півночі країни.

  ГЕС(гідроелектростанція) є мобільними енергетичними установками, що вигідно відрізняються від паротурбінних теплових електростанцій в області регулювання частоти, покриття зростаючих пікових навантажень, маневрування потужністю в період нічного зниження навантажень і в ролі аварійного резерву системи. Це особливо поважно для енергосистем Європейської частини СРСР, де електровжиток протягом доби характеризується великою нерівномірністю.

  Величезні гідроенергетичні ресурси зосереджені в Східному Сибіру, на рр. Єнісей Ангара, Нижній Тунгус і ін. Природні умови дозволяють отримувати тут у великих кількостях особливо дешеву електроенергію на гігантських ГЕС(гідроелектростанція), потужністю 4000—6000 Мвт кожна. На базі цієї дешевої електроенергії розвивається електроємна промисловість. Р. сприяла розвитку продуктивних сил північних районів Східного Сибіру. Р. припадає на частку приблизно 19% від потужності всіх електростанцій і близько 16% від вироблення електроенергії в цілому по країні (див. таблиці. 2).

  Р. на всіх етапах економічного розвитку СРСР мала велике значення в постачанні електроенергією промисловості, що розвивається. У ряді районів країни Р. була основною енергетичною базою для розвитку економіки (Обл. Мурманська, Карелія, Закавказзя, деякі райони Середньої Азії і ін.). Р. у багатьох випадках була такою, що веде в комплексному використанні водних ресурсів. Крупне гідротехнічне будівництво з'явилося по істоті першою ланкою в реалізації великих іригаційних проблем. Побудовані і такі, що будуються ГЕС(гідроелектростанція) створили передумови для розширення системи зрошування на величезних площах.

  Гідроенергетичне будівництво на рр. Волга, Кама, Дон, Дніпро і Свірь зумовило їх перетворення на водні магістралі Європейської частини країни, дозволило підняти рівень води на цих річках і створити єдину судноплавну систему, що сполучає Каспійське, Чорне Азовське, Балтійське і Біле морить.

  В СРСР побудовані і будуються (1970) найбільші ГЕС(гідроелектростанція) в світі: Саяно-Шушенськая і Красноярська на р. Єнісей, Братська ім. 50-ліття Великого Жовтня і Усть-Ілімськая на р. Ангара, Нурекськая на р. Вахш, ім. 22-го з'їзду КПРС Волжськая, Волжськая ім. Ст І. Леніна.

  Величезні масштаби гідротехнічного будівництва в СРСР сталі можливі завдяки високому рівню розвитку гідротехнічної науки, проектування і будівництва. Все, що було побудоване і спроектоване в області Р. і гідротехніки, здійснене своїми силами, без залучення іноземних фірм. Сов. Союз вперше в світі початків будувати крупні гідровузли на м'яких підставах. У СРСР були побудовані греблі нових типів, надзвичайно високі, а в окремих випадках — рекордні по висоті в світовій практиці: арочні — Інгурськая (висота 271 м-коду ), Чиркейськая (230 м-код ); арочно-гравітаційні — Саянськая (236 м-код ), Токтогульськая (215 м-код ); гравійно-галечниковая — Нурекськая (310 м-код ); греблі в районах вічної мерзлоти — Мамаканськая, Вілюйськая і Хантайськая. У 70-х рр. продовжувалося будівництво крупних гідровузлів з високими греблями у високосейсмічних районах (Токтогульський в зоні понад 9 балів і ряд ін.). Багато новий внесено до проектування гребель на рівнинних річках.

  Освоєні нові типи гідротурбінного устаткування: на Братській ГЕС(гідроелектростанція) ім. 50-ліття Великого Жовтня встановлені гідроагрегати по 225 Мвт ; на Красноярській — по 508 Мвт . Освоєні капсульні горизонтальні гідроагрегати на Київській, Канівській і ін. ГЕС(гідроелектростанція). У СРСР побудована (1968) перша приливна електростанція (Кислогубськая ПЕС). Сов. досвід гідротехнічного будівництва знаходиться на рівні світових досягнень.

  Літ.: План електрифікації РРФСР. Доповідь VIII з'їзду Рад Державної комісії з електрифікації Росії, 2 видавництва, М., 1955; Золотарев Т. Д., Гідроенергетика, М. — Л., 1955; Нестерук Ф. Я., Розвиток гідроенергетики СРСР, М., 1963; Енергетичні ресурси СРСР, [т. 2] — Гідроенергетичні ресурси, М., 1967; Електрифікація СРСР, під ред. П. С. Непорожнього, М., 1970.

  І. А. Терман.