Размещение ТЭС в зависимости от потребителя.

Большинство новых ТЭС у нас в стране размещают в непосредственной близости от потребителя.

Это связано с тем, что выгоду от размещения ТЭС в непосредственной близости от источника топлива съедает стоимость транспортировки на дальние расстояния по линиям электропередач. К тому же, в таком случае, присутствуют большие потери.

При размещении электростанции непосредственно рядом с потребителем можно выиграть и еще в том случае, если построить ТЭЦ. Вы можете подробней прочитать, . В таком случае существенно снижается себестоимость отпускаемого тепла.

В случае размещения непосредственно рядом с потребителем отпадает надобность строить высоковольтные линии электропередач, достаточно будет напряжения 110 кВ.

Из всего выше написанного можно сделать вывод. Если источник топлива находится далеко, то в настоящей обстановке ТЭС строить лучше, все же, рядом с потребителем. Большая выгода получается, если источник топлива и источник потребления электроэнергии находятся рядом.

Уважаемые посетители! Теперь у Вас появилась возможность посмотреть России.

Назад, в .

Основные типы электростанций

Основные типы электростанций в России подразделяются на:

• — тепловые ТЭС;
• — гидравлические ГЭС;
• — атомные АЭС;
• а) Тепловые электростанции ТЭС — основной тип электростанций в России, работающие на органическом топливе (уголь, мазут, газ, торф). На их долю приходится около 68% производства электроэнергии. Основную роль играют мощные (более 2 млн кВт) ГРЭС — государственные районные электростанции, обеспечивающие потребности экономического района и работающие в энергосистемах .

Преимуществом ТЭС по сравнению с другими электростанциями является возможность производить относительно дешевую электроэнергию на агрегатах с высокой удельной производительностью. Кроме того, производство электроэнергии на ТЭС определенного типа — теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) — сопряжено с производством и отпуском тепла горячей воды для теплофикации промышленности и коммунального хозяйства. Последнее особенно важно в условиях России с ее суровым климатом и продолжительным (7-8 месяцев) отопительным сезоном .

К недостаткам относятся: использование невозобновимых топливных ресурсов, низкий КПД, крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду. КПД обычной ТЭС — 37-39%. Несколько больший КПД имеют ТЭЦ.

На размещение тепловых электростанций оказывают основное влияние топливный и потребительский факторы. Наиболее мощные из них располагаются, как правило, в местах добычи топлива: чем крупнее электростанция, тем дальше она может передавать электроэнергию. ТЭС ориентированы на потребителя и одновременно находятся у источников топливных ресурсов. Потребительскую ориентацию имеют электростанции, использующие высококалорийное топливо, которое экономически выгодно транспортировать. Электростанции, работающие на мазуте, располагаются преимущественно в центрах нефтеперерабатывающей промышленности. Крупнейшие ГРЭС приводятся в таблице 1 .

Размещение ГРЭС мощностью более 2 млн кВт (таблица 1)

Федеральный округ	ГРЭС	Установленная мощность, млн кВт	Топливо
Центральный	Костромская Рязанская Конаковская	3,6 2,8 3,6	Мазут Уголь Мазут, газ
Уральский	Сургутская 1 Сургутская 2 Рефтинсая Троицкая Ириклинская	3,3 4,8 3,8 2,4 2,4	Газ Газ Уголь Уголь Мазут
Приволжский	Заинская	2,4	Мазут
Сибирский	Назаровская	6,0	Уголь
Южный	Ставропольская	2,1	Мазут, газ
Северо-Западный	Киришская	2,1	Мазут

В обозримом будущем теплоэнергетика сохранит ведущую роль в выработке электроэнергии и тепла в стране . В перспективе доля ТЭС в приросте производства электроэнергии должна составить 78-85%

Развитие теплоэнергетики связывается с серьезным ухудшением среды обитания человека. Электростанции выбрасывают в окружающую среду много пыли, углекислого газа тепла, что способствует образованию парникового эффекта. Воздействие на среду также зависит от вида топлива. Самыми «чистыми» считаются станции, работающие на угле. Наибольший ущерб природе приносят станции, работающие на угле .

б) Гидравлические электростанции (ГЭС) На территории России сосредоточено 12% мировых запасов гидроэнергии, и экономический гидроэнергетический потенциал ее при современном развитии техники оценивается в 1100 млрд кВт•ч. Но размещение его по территории страны крайне неравномерно. По производству электроэнергии на гидростанциях Россия занимает третье место в мире, уступая Канаде и США .

Гидроэлектростанции являются весьма эффективным источником энергии, поскольку используют возобновимые ресурсы, они просты в управлении и имеют высокий КПД — более 80%. В результате производимая на ГЭС энергия — самая дешевая. К огромным достоинствам ГЭС относится высокая маневренность, т.е. возможность практически мгновенного автоматического запуска и отключения любого требуемого количества агрегатов.

В практической работе по размещению электростанций большое значение имеет кооперирование ГЭС с тепловыми электростанциями. Это обусловлено тем, что выработка электроэнергии на гидростанциях сильно колеблется в течение года в связи с изменениями водного режима рек. Объединение ТЭС и ГЭС в одной энергосистеме позволяет компенсировать недостаток в выработке энергии на гидростанциях в маловодные периоды года за счет электроэнергии, вырабатываемой на тепловых электростанциях

Строительство ГЭС требует длительных сроков и больших удельных капиталовложений, связано с потерями земель на равнинах, наносит ущерб рыбному хозяйству. Крупный недостаток ГЭС заключается в сезонности их работы, что неудобно для промышленности.

Гидростроительство в нашей стране характеризовалось сооружением на реках каскадов гидроэлектростанций. Помимо получения гидроэнергии каскады решали проблемы снабжения населения и производства водой, устранения паводков, улучшения транспортных условий. Но создание каскадов привело и к негативным последствиям: потере ценных сельскохозяйственных земель, нарушению экологического равновесия.

Самые крупные ГЭС в стане входят в состав Ангаро-Енисейского каскада: Саяно-Шушнская, Красноярская — на Енисее; Иркутская, Братская, Усть-Илимская — на Ангаре; строится Богучанская ГЭС. В Европейской части страны создан крупный каскад ГЭС на Волге. В его состав входят Иваньковская, Угличская, Рыбинская, Городецкая, Чебоксарская, Волжская (вблизи Самары), Саратовская, Волжская (вблизи Волгограда).

ГЭС можно разделить на две основные группы: ГЭС на крупных равнинных реках и ГЭС на горных реках. В нашей стране большая часть ГЭС сооружалась на равнинных реках. Оно менее рентабельно, чем на крупных .

Особый вид ГЭС — гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС), основное назначение которых — снятие пиковых нагрузок в сетях путем выработки электроэнергии в необходимое время. Строительство ГАЭС считается наиболее экономичным рядом с атомными электростанциями.

Наиболее перспективными районами России для развития электроэнергетики считаются Восточная Сибирь и Дальний Восток. В Восточной Сибири сосредоточена 1/3 потенциала энергоресурсов России. На Дальнем Востоке используется только 3% имеющегося потенциала гидроэнергоресурсов из ј имеющихся. Построенные в Западной и Восточной Сибири мощнейшие ГЭС, несомненно нужны, и это — важнейший ключ к развитию Западно-Сибирского, Восточно-Сибирского, а также Уральского экономических районов .

в) Атомные электростанции (АЭС) В советский период, особенно начиная с 70-х годов, был взят курс на создание крупномасштабной ядерной энергетики. И считалось, что именно за атомными электростанциями будущее электроэнергетики. АЭС в своем размещении учитывают потребительский фактор.

Первая атомная электростанция в Обнинске построена в СССР в 1954г., на два года первой английской и на три года раньше США. Развитие ядерной энергетики в России шло быстро до Чернобыльской катастрофы, последствия которой затронули 11 областей бывшего СССР с населением свыше 17 млн. человек. После катастрофы на Чернобыльской АЭС под влиянием общественности в России приторможены темпы развития атомной энергетики . В настоящее время ситуация меняется. Правительством РФ было принято специальное постановление, фактически утвердившее программу строительства новых АЭС до 2010 г. Первоначальный ее этап — модернизация действующих энергоблоков и ввод в эксплуатацию новых, которые должны заменить выбывающие после 2000г. блоки Билибинской, Новоронежской и Кольской АЭС.

Сейчас в России действует 9 АЭС (таблица 2)

Мощность действующих АЭС таблица 2

Федеральный округ	Название АЭС	Установленная мощность, млн кВт
Северо-Западный	Ленинградская Кольская	4,0 1,76
Центральный	Курская Новоронежская Смоленская Калининская	4,0 1,8 3,0 2,0
Приволжский	Балаковская	3,0
Уральский	Белоярская	0,6
Дальневосточный	Билибинская	0,048

Станции Северо-Западного и Центрального округа расположены в районах, не имеющих собственных запасов топлива, но нуждающихся в больших количествах электроэнергии. Еще четырнадцать АЭС и АСТ (атомных станций теплоснабжения) находятся в стадии проектирования, строительства или временно законсервированы.

В настоящее время пересмотрены принципы размещения АЭС с учетом потребности района в электроэнергии, природных условий, плотности населения, возможности обеспечения защиты людей от недопустимого радиационного воздействия при тех или иных аварийных ситуациях. Принимается во внимание вероятность возникновения на предполагаемой территории землятресений, наводнений, наличие близких грунтовых вод. Ограничивается суммарная мощность электростанций: АЭС — 8 млн кВт, АСТ — 2 млн кВт.

Новым в атомной энергетике является создание АТЭЦ и АСТ (атомная станция теплоснабжения). На АТЭЦ, как и на обычной ТЭЦ, производится и электрическая, и тепловая энергия, а на АСТ — только тепловая.

Преимущества АЭС состоят в том, что их можно строить в любом районе независимо от его энергетических ресурсов; атомное топливо отличается большим содержанием энергии. АЭС не дают выбросов в атмосферу в условиях безаварийной работы, не поглощают кислород.

К негативным последствиям работы АЭС относятся:

• — трудности в захоронении радиоактивных отходов;
• — катастрофические последствия аварий на наших АЭС вследствие

несовершенной системы защиты;

— тепловое загрязнение используемых АЭС водоемов.

Функционирование АЭС как объектов повышенной опасности требует участия государственных органов власти и управления в формировании направлений развития, выделении необходимых средств .

Важнейшей проблемой современной ядерной энергетики считается разработка управляемого термоядерного синтеза. Им серьезно принялись заниматься не менее 40 лет назад. Если это произойдет, то человечество будет располагать практически неисчерпаемым источником энергии. Но пока этого не произошло, делаются попытки использовать так называемые нетрадиционные и возобновимые источники энергии. К наиболее важным таким источникам относят солнечную, ветровую, приливную, геотермальную энергию и энергию биомассы.

> Особенности развития и размещения электроэнергетики в РФ.

Факторы, определяющие развитие и размещение электроэнергетики РФ

Электроэнергетика России включает тепловые, атомные электростанции, гидроэлектростанции (включая гидроаккумулирующие и приливные), прочие электростанции (ветро-, гелиостанции, геотермальные станции), электрические и тепловые сети, самостоятельные котельные.

Диаграмма №1

Как показывает диаграмма №1, большинство электростанций в России- тепловые. Принцип работы тепловых станций основан на последовательном преобразовании химической энергии топлива в тепловую и электрическую энергию для потребителей. Тепловые электростанции работают на органическом топливе (уголь, мазут, газ, сланцы, торф). Среди них главную роль, следует отметить, играют мощные (более 2 млн. Квт) ГРЭС — государственные районные электростанций обеспечивающие потребности экономического района, работающие в энергосистемах. Тепловые электростанции имеют как свои преимущества, так и недостатки.

Положительным по сравнению с другими типами электростанций является:

— относительно свободное размещение, связанное с широким распространением топливных ресурсов в России;

— способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний (в отличие от ГРЭС)

К отрицательным относятся следующие факторы:

— ТЭС обладает низким коэффициентом полезного действия, если последовательно оценить различные этапы преобразования энергии, то можно отметить, что не более 32% энергии топлива превращается в электрическую.

— Топливные ресурсы нашей планеты ограничены, поэтому нужны электростанции, которые не будут использовать органическое топливо. Кроме того, ТЭС оказывает крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду. Тепловые электростанции всего мира, в том числе и России выбрасывает в атмосферу ежегодно 200-250 млн. тонн золы и около 60 млн. тонн сернистого ангидрида, они поглощают огромное количество кислорода.

— Так же ТЭС имеют большие затраты на добычу, перевозку, переработку и удаление отходов топлива.

Таким образом, ТЭС имеют как положительные стороны своей работы, так и отрицательные, которые оказывают большое влияние на существование всего населения России. Что же касается территориального размещения ТЭС, следует отметить, что большое влияние оказывают факторы размещения, а именно: сырьевой фактор и потребительский. Тепловые электростанции построены, как правило, в районах добычи дешёвого топлива (низкокачественный уголь) или в районах значительного энергопотребления (работающие на мазуте и газе). Основные электростанции размещаются возле крупных промышленных центров (Канаповская ТЭС). К тепловым электростанциям относят также и ТЭЦ, которые в отличие от ГЭС, вырабатывают не только энергию, но и пар, горячую воду. А так как эти продукты часто используются в химии, нефтехимии, лесопереработке, промышленности, сельском хозяйстве, то это дает ТЭЦ существенные плюсы. Наиболее крупные ГРЭС России сосредоточены в Центре и на Урале. Самые крупные из них — Пермская (4800 МВт), Рефтинская (3800 МВт), Костромская (3600 МВт), Конаковская (2000 МВт), Ириклинская (2000 МВт). Крупнейшая ГРЭС Сибири — Сургутская-2 (4800 МВт). Все основные показатели представлены в таблице.

№1. Таблица №1 ГРЭС мощностью более 2 млн кВт

Экономический район	Субьект Федерации	ГРЭС	Мощность, млн кВт	Топливо
Северо-Западный	Ленинградская область, г. Кириши	Киришская	2,1	Мазут
Центральный	Костромская область, пос. Волгореченск Рязанская область, пос. Новомичуринск Тверская область, г. Конаково	Костромскя Рязанская Конаковская	3,6 2,8 2,4	Мазут, газ Уголь, мазут Мазут, газ
Северо-Кавказский	Ставропольский край, пос. Солнечнодольск	Ставропольская	2,4	Мазут, газ
Поволжский	Республика Татарстан, г. Заинек	Заинская	2,4	Газ
Уральский	Свердловская область, пос. Рефтинский Челябинская область, г. Троицк Оренбургская область, пгт Энергетик	Рефти некая Троицкая Ириклинская	3,8 2,5 2,4	Уголь Уголь Мазут, газ
Западно-Сибирский	Ханты-Мансийский автономный округ -Югра, г, Сургут	Сургутская ГРЭС-1 Сургутская ГРЭС-2	3,1 4,8	Газ Газ
Восточно-Сибирский	Красноярский край, г. Назарово Красноярский край, г. Березовское	Назаровская Березовская	6,0 6,0	Уголь Уголь
Дальневосточный	Республика Саха (Якутия), г. Нерюнгри	Нерюнгринская	2,1	Уголь

Как уже отмечалось, мощные ТЭС расположены, как правило, в местах добычи топлива. Чем крупнее электростанция, тем дальше она может передавать энергию. Тепловые электростанции, использующие местные виды топлива, ориентированы на потребителя и одновременно находятся у источников топливных ресурсов. Потребительскую ориентацию имеют электростанции, использующие высококалорийное топливо, которое экономически выгодно транспортировать. Электростанции, работающие на мазуте, располагаются в центрах нефтеперерабатывающей промышленности. Но, как правило, фактор сырья преобладает над потребительским фактором, поэтому многие ТЭС и ТЭЦ размещены за несколько сотен километров от потребителя.

Гидроэнергетика РФ.

Другим немаловажным и эффективным направлением электроэнергетики является гидроэнергетика. Данная отрасль является ключевым элементом обеспечения системной надежности Единой Энергосистемы страны, располагая более 90% резерва регулировочной мощности. ГЭС находятся на втором месте по количеству вырабатываемой электроэнергии. Из всех существующих типов электростанций именно ГЭС являются наиболее маневренными и способны при необходимости существенно увеличить объемы выработки в считанные минуты, покрывая пиковые нагрузки (имеют высокий КПД более 80%) .Основным преимуществом данного типа электростанций является то, что они производят наиболее дешевую электроэнергию, но имеют довольно-таки большую себестоимость постройки. Именно ГЭС позволили советскому правительству в первые десятилетия советской власти совершить прорыв в промышленности. Современные ГЭС позволяют производить до 7 Млн. Квт энергии, что в двое превышает показатели действующих в настоящее время ТЭС и АЭС, однако размещение ГЭС в европейской части России затруднено по причине дороговизны земли и невозможности затопления больших территорий в данном регионе.

В настоящее время на территории России находятся свыше 200 ГЭС. Их суммарная мощность оценивается в 43 млн. кВт. Самые крупные ГЭС сосредоточены в Сибири. Это Саянская (6400 МВт), Красноярская (6000 МВт), Братская (4500 МВт) и Усть-Илимская (4200 МВт) ГЭС. Самые крупные ГЭС в европейской части страны построены на Волге в виде так называемого каскада. Это Волжская (2500 МВт), Волгоградская (2400 МВт) и Куйбышевская (2300 МВт) ГЭС. На Дальнем Востоке построено несколько ГЭС, самые крупные из которых Буреинская (в перспективе до 2000 МВт) и Зейский гидроузел (1000 МВт). В таблице охарактеризованы основные каскады ГРЭС в России.

Таблица №2. Размещения основных каскадов ГЭС

Экономический район	Субъект Федерации	ГЭС	Мощность
млн кВт
Восточно-Сибирский	Республика Хакасия,
(Ангаро-Енисейский каскад)	пос. Майна на р. Енисей	Саяно-Шушенская	6,4
Красноярский край,
г. Дивногорск на р. Енисей	Красноярская	6,0
Иркутская область,
г. Братск на р. Ангара	Братская	4,5
Иркутская область,
г. Усть-Илимск на р. Ангара	Усть-Илимская	4,3
Иркутская область,
г. Иркутск на р. Ангара	Иркутская	4,1
Красноярский край,
г. Богучаны на р. Ангара	Богучанская	4,0
Поволжский
(Волжско-Камский каскад,
всего включает	Волгоградская область,	Волжская
13 гидроузлов мощностью	г. Волгоград на р. Волга	(Волгоград)	2,5
11,5 млн кВт)	Самарская область,
г. Самара на р. Волга	Волжская (Самара)	2,3
Саратовская область,
г. Балаково на р. Волга	Саратовская	1,4
Республика Чувашия,
г. Новочебоксарск на р. Волга	Чебоксарская	1,4
Республика Удмуртия,
г. Воткинск на р. Кама	Боткинская	1,0

Как известно, каскад — группа ГЭС, расположенных ступенями по течению водного потока для последовательного использования энергии. При этом, помимо получения электроэнергии решаются проблемы снабжения населения и производства водой, устранения паводков, улучшения транспортных условий. Но создание каскадов привело к нарушению экологического равновесия. К положительным свойствам ГЭС относятся: — более высокая маневренность и надёжность работы оборудования; — высокая производительность труда; — возобновляемость источников энергии; — отсутствие затрат на добычу, перевозку и удаление отходов топлива; — низкая себестоимость. Отрицательные свойства ГЭС: — возможность затопления населённых пунктов, сельхозугодий и коммуникаций; — отрицательное воздействие на флору, фауну; — дороговизна строительства.

Что касается территориального размещения ГЭС, то следует отметить, что наиболее перспективными районами России считаются Восточная Сибирь и Дальний Восток. В Восточной Сибири сосредоточена 1/3 потенциала энергоресурсов России. Поэтому в прежние годы здесь планировалось строительство порядка 40 электростанций в бассейне Енисея. Дальневосточный район также считался перспективным, поскольку здесь используется только 3% имеющегося потенциала гидроэнергоресурсов из 1/4 имеющихся. В Западной зоне новое строительство рассматривалось в существенно меньших масштабах.

Перспективным является строительство гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС). Их действие основано на циклическом перемещении одного и того же объёма воды между двумя бассейнами (верхним и нижним), соединёнными водоводами. В ночное время за счёт излишков электроэнергии, вырабатываемой на постоянно работающих ТЭС и ГЭС, вода из нижнего бассейна по водоводам, работающим как насосы, закачивается в верхний бассейн. В часы дневных пиковых нагрузок, когда энергии в сети не хватает, вода из верхнего бассейна по водоводам, работающим уже как турбины, сбрасывается в нижний бассейн с выработкой энергии. Это один из немногих способов аккумуляции электроэнергии, поэтому ГАЭС строятся в районах её наибольшего потребления. В России функционирует Загорская ГАЭС, мощность которой составляет 1,2 млн. кВт.

Атомная энергетика Российской Федерации.

Следующей немаловажной отраслью электроэнергетики России считается атомная энергетика. Ещё в советский период был взят курс на развитие ядерной энергетики. Примером форсированного развития данной отрасли для России всегда были Франция и Япония, уже давно испытывавшие дефицит органического топлива. Развитие атомной энергетики в СССР шло довольно быстрыми темпами до Чернобыльской катастрофы, последствия которой затронули 11 областей бывшего СССР с населением свыше 17 млн.человек. Но развитие атомной энергетики в России неотвратимо, и это понимает большинство населения, да и сам отказ от ядерной энергетики приведёт к колоссальным затратам. Так, например, если остановить сегодня АЭС, потребуется дополнительно около 100 млн.т условного топлива. На данный период развития, в России насчитывают 10 действующих АЭС, на которых функционирует 30 энергоблоков.

Таблица№3Атомные электростанции.

Экономический район	Город, субъект Федерации	АЭС	Тип реактора	Мощность
Северо-Западный	г. Сосновый Бор Ленинградской области	Ленинградская	РБМК	4 млн кВт
Центрально-Черноземный	г. Курчатов Курской области	Курская	РБМК	4 млн кВт
Поволжский	г. Балаково Саратовской области	Балаковская	ВВЭР	4 млн кВт
Центральный	г. Рославль Смоленской области	Смоленская	РБМК	3 млн кВт
Центральный	г. Удомля Тверской области	Калининская	ВВЭР	2 млн кВт
Центрально-Черноземный	г. Нововоронеж Воронежской области	Нововоро- нежская	ВВЭР	1,8 млн кВт
Северный	г. Кандалакша Мурманской области	Кольская	ВВЭР	1,8 млн кВт
Уральский	п. Заречный Свердловской области	Белоярская	БН-600	600 МВт
Дальневосточный	п. Билибино Чукотского АО	Билибинская	ЭГП-6	48 МВт
Северо-Кавказский	г. Волгодонск Ростовской области	Волгодонская	ВВЭР	1 млн кВт

Крупнейшими атомными электростанций являются Балаковская (3800 МВт), Ленинградская (3700 МВт), Курская (3700 МВт).

Балаковская атомная электростанция.

В 1985-1993 гг. на берегу Саратовского водохранилища р. Волги были сооружены четыре энергоблока с модернизированными реакторами ВВЭР-1000. Каждый из энергоблоков электрической мощностью 1000 МВт состоит из реактора, четырех парогенераторов, одной турбины и одного турбогенератора. Балаковская АЭС является самой молодой станцией с энергоблоками нового поколения.

Курская атомная электростанция.

Станция сооружена в 1976-1985 гг. в самом центре европейской части страны в 40 км к юго-западу от города Курска на берегу р. Сейм. В эксплуатации находятся четыре энергоблока с уранографитовыми кипящими реакторами большой мощности (РБМК) электрической мощностью 1000 МВт каждый. На энергоблоках поэтапно и последовательно проводятся работы по повышению уровня их безопасности.

Ленинградская атомная электростанция.

Строительство АЭС началось в 1970 г. на берегу Финского залива к юго-западу от Ленинграда в г. Сосновый Бор. С 1981 г. в эксплуатации находятся четыре энергоблока с реакторами РБМК-1000. С пуском Ленинградской АЭС положено начало осуществлению строительства станций с реакторами такого типа. Успешная эксплуатация энергоблоков станции — убедительное доказательство работоспособности и надежности АЭС с реакторами РБМК. С 1992 г. Ленинградская АЭС — самостоятельная эксплуатирующая организация, выполняющая все задачи по обеспечению безопасной эксплуатации энергоблоков атомной станции.

Основные положительные свойства АЭС:

их можно строить в любом районе, независимо от его энергетических ресурсов;

атомное топливо отличается большим содержанием энергии;

АЭС не делают выбросов в атмосферу в условиях безаварийной работы;

— не поглощают кислород.

Отрицательные свойства АЭС:

существуют трудности в захоронении радиоактивных отходов. Для их вывоза со станций сооружаются контейнеры с мощной защитой и системой охлаждения. Захоронение производится в земле набольших глубинах в геологически стабильных пластах;

катастрофические последствия аварий на АЭС вследствие не совершенной системы защиты;

тепловое загрязнение используемых АЭС водоемов.

Важнейшей проблемой современной ядерной энергетики считается управляемый термоядерный синтез. Им серьезно принялись заниматься не менее 40 лет назад. И, начиная с середины 70-х гг., уже несколько раз объявлялось о переходе к строительству полупромышленной установки. Последний раз говорилось, что это может случиться к 2000г. Если это произойдет, то человечество будет располагать практически неисчерпаемым источником энергии. Но пока этого не произошло, делаются попытки, с каждым годом все более активные, использовать так называемые нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. К наиболее важным таким источникам относят солнечную, ветровую, приливную, геотермальную энергию и энергию биомассы.

Альтернативная энергетика. Солнечная энергия.

Несмотря на то, что Россия по степени использования так называемых нетрадиционных и возобновляемых видов энергии находится пока в шестом десятке стран мира, развитие этого направления имеет большое значение, особенно учитывая размеры территории страны.

Наиболее традиционным источником «нетрадиционной» энергии считается солнечная энергия. Общее количество солнечной энергии, достигающее поверхности Земли в 6,7 раз больше мирового потенциала ресурсов органического топлива. Использование только 0,5 % этого запаса могло бы полностью покрыть мировую потребность в энергии на тысячелетия. На Сев. Технический потенциал солнечной энергии в России (2,3 млрд. т усл. топлива в год) приблизительно в 2 раза выше сегодняшнего потребления топлива.

Проблема утилизации экологически чистой и притом бесплатной солнечной энергии волнует человечество с незапамятных времен, но только недавно успехи в этом направлении позволили начать формировать реальный, развивающийся рынок солнечной энергетики. К настоящему времени основными способами прямой утилизации солнечной энергии являются преобразование ее в электрическую и тепловую. Устройства, преобразующие солнечную энергию в электрическую, называются фотоэлектрическими или фотовольтаническими, а приборы, преобразующие солнечную энергию в тепловую, — термическими. Существует два основных направления в развитии солнечной энергетики: решение глобального вопроса снабжения энергией и создание солнечных преобразователей, рассчитанных на выполнение конкретных локальных задач. Эти преобразователи, в свою очередь, также делятся на две группы; высокотемпературные и низкотемпературные. В преобразователях первого типа солнечные лучи концентрируются на небольшом участке, температура которого поднимется до 3000°С. Такие установки уже существуют. Они используются, например, для плавки металлов. Самая многочисленная часть солнечных преобразователей работает при гораздо меньших температурах — порядка 100-200°С. С их помощью подогревают воду, обессоливают ее, поднимают из колодцев. В солнечных кухнях готовят пищу. Сконцентрированным солнечным теплом сушат овощи, фрукты и даже замораживают продукты. Энергию солнца можно аккумулировать днем для обогрева домов и теплиц в ночное время. Солнечные установки практически не требуют эксплуатационных расходов, не нуждаются в ремонте и требуют затрат лишь на их сооружение и поддержание в чистоте. Работать они могут бесконечно.

Но из-за рассеивания солнечных лучей земной поверхностью для строительства силовой станции, сопоставимой по мощности с современными АЭС, понадобились бы солнечные батареи площадью 8 км2, собирающие солнечный свет. Высокая стоимость станций, необходимость больших площадей и высокая доля облачных дней в подавляющем большинстве регионов России, по-видимому, не позволят говорить о существенном вкладе солнечной энергии в российскую энергетику.

Энергия ветра.

Различные виды нетрадиционных видов энергии находятся на различных стадиях освоения. Как это ни парадоксально, наибольшее применение получил самый изменчивый и непостоянный вид энергии — ветер. Особенно активно развивается ветроэнергетика — 24% в год. Сейчас это наиболее быстро растущий сектор энергетической промышленности в мире.

В начале ХХ века интерес к воздушным винтам и ветроколесам не был обособлен от общих тенденций времени — использовать ветер, где это только возможно. Первоначально наибольшее распространение ветроустановки получили в сельском хозяйстве. В России к началу ХХ века вращалось около 2500 тысяч ветряков общей мощностью миллион киловатт. После 1917 года мельницы остались без хозяев и постепенно разрушились. Правда, делались попытки использовать энергию ветра уже на научной и государственной основе. В 1931 году вблизи Ялты была построена крупнейшая по тем временам ветроэнергетическая установка мощностью 100 кВт, а позднее разработан проект агрегата на 5000 кВт. Но реализовать его не удалось, так как Институт ветроэнергетики, занимавшийся этой проблемой, был закрыт.

Существенным недостатком энергии ветра является ее изменчивость во времени, но его можно скомпенсировать за счет расположения ветроагрегатов. Если в условиях полной автономии объединить несколько десятков крупных ветроагрегатов, то средняя их мощность будет постоянной. При наличии других источников энергии ветрогенератор может дополнять существующие. И, наконец, от ветродвигателя можно непосредственно получать механическую энергию. Принцип действия всех ветродвигателей один: под напором ветра вращается ветроколесо с лопастями, передавая крутящий момент через систему передач валу генератора, вырабатывающего электроэнергию, водяному насосу. Чем больше диаметр ветроколеса, тем больший воздушный поток оно захватывает и тем больше энергии вырабатывает агрегат. Использование энергии ветра эффективно в районах со среднегодовой скоростью ветра более 5 м/с. В России это побережье Северного Ледовитого океана и Приморье. Наиболее перспективно уставать здесь ветроустановки для выработки электроэнергии для местных автономных потребителей. К сожалению, мощные ветряные системы оказывают нежелательное воздействие на окружающую среду. Они непривлекательны внешне, занимают большие площади, создают много шума, а в случае аварии очень опасны. К тому же стоимость сооружения таких систем вдоль побережий для выработки электроэнергии столь велика, что полученная ими энергия оказывается в несколько раз дороже энергии из обычных источников.

В России валовой потенциал ветровой энергии — 80 трлн. кВт/ч в год, а на Северном Кавказе — 200 млрд. кВт/ч (62 млн. т усл. топлива). (I,6) Эти величины существенно больше соответствующих величин технического потенциала органического топлива.

Таким образом, потенциала солнечной радиации и ветровой энергии в принципе достаточно для нужд энергопотребления, как страны, так и регионов. К недостаткам этих видов энергии можно отнести нестабильность, цикличность и неравномерность распределения по территории; поэтому использование солнечной и ветровой энергии требует, как правило, аккумулирования тепловой, электрической или химической. Однако возможно создание комплекса электростанций, которые отдавали бы энергию непосредственно в единую энергетическую систему, что дало бы огромные резервы для непрерывного энергопотребления.

Приливные электростанции.

Эксперименты с использованием энергии приливов и отливов на Кольском полуострове (Кислогубская ПЭС) были закончены несколько лет назад из-за прекращения финансирования опытной установки. Тем не менее накопленный опыт утилизации приливов и отливов показал, что это вовсе не беспроблемное предприятие. Для эффективной работы станции требуется высота приливной волны более 5 м. К сожалению, почти повсеместно приливы имеют высоту около 2 м, и только примерно 30 мест на Земле удовлетворяют указанным требованиям. В России это Белое море и Гижигинская губа на Дальнем Востоке. Приливные станции могут иметь важное местное значение в будущем, поскольку являются одной из энергетических систем, которые действуют без серьезного ущерба для окружающей среды.

Геотермальная энергия.

Наиболее стабильным источником может служить геотермальная энергия. Валовой мировой потенциал геотермальной энергии в земной коре на глубине до 10 км оценивается в 18 000 трлн. т усл. топлива, что в 1700 раз больше мировых геологических запасов органического топлива. В России ресурсы геотермальной энергии только в верхнем слое коры глубиной 3 км составляют 180 трлн. т усл. топлива. Использование только около 0,2 % этого потенциала могло бы покрыть потребности страны в энергии. Вопрос только в рациональном, рентабельном и экологически безопасном использовании этих ресурсов. Именно из-за того, что эти условия до сих пор не соблюдались при попытках создания в стране опытных установок по использованию геотермальной энергии, мы сегодня не можем индустриально освоить такие несметные запасы энергии. Геотермальная энергия подразумевает использование термальных вод для отопления и горячего водоснабжения и пароводяной смеси при сооружении геотермальных электростанций. Предполагаемые запасы пароводяной смеси, сосредоточенной в основном в Курило-Камчатской зоне, могут обеспечить работу геоТЭС мощностью до 1000 МВт, что превышает установленную мощность Камчатской и Сахалинской энергосистем, вместе взятых. В настоящее время на Камчатке функционирует Паужетская геоТЭС, использующая подземное тепло для производства электроэнергии. Она работает в автоматическом режиме и отличается низкой себестоимостью отпускаемой электроэнергии. Предполагается, что геотермальная энергия, подобно энергии приливов, будет иметь сугубо местное значение и не сыграет большой роли в глобальном масштабе. Имеющийся опыт говорит, что эффективно может быть извлечено не более 1% тепловой энергии геотермального бассейна.

Следует отметить тот факт, что большинство возобновляемых источников энергии в условиях экономической нестабильности в России неконкурентоспособно в сравнении с традиционными электростанциями из-за высокой удельной стоимости электроэнергии.

Таким образом, попытки использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в России носят экспериментальный и полуэкспериментальный характер или в лучшем случае такие источники играют роль местных, строго локальных производителей энергии. Последнее относится и к использованию энергии ветра. Это происходит потому, что Россия пока не испытывает дефицита традиционных источников энергии и ее запасы органического топлива и ядерного горючего пока достаточно велики. Однако и сегодня в удаленных или труднодоступных районах России, где нет необходимости строить большую электростанцию, да и обслуживать ее зачастую некому, «нетрадиционные» источники электроэнергии — наилучшее решение проблемы.

Тепловые электростанции

Тепловые электростанции (ТЭС) — электростанции, вырабатывающие электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. На тепловых электростанциях преобразуется химическая энергия топлива сначала в механическую, а затем в электрическую.

Около 67% вырабатываемой в стране электроэнергии дают тепловые электростанции. Преимущественное развитие тепловой электроэнергетики объясняется высокой обеспеченностью страны топливными ресурсами и рядом особенностей, характерных для этого вида электростанций.

Преимущества тепловых электростанций по сравнению с другими типами электростанций — это относительно свободное размещение, связанное с широким распространением топливных ресурсов в России; способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний (в отличие от ГЭС), а также значительно быстрое и дешевое строительство.

Главные недостатки в работе тепловых электростанций — использование не возобновляемых топливных ресурсов, крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду (выбрасывают в атмосферу огромное количество золы, вредных веществ, поглощают громадные порции кислорода и др.). Несмотря на это, в перспективе доля ТЭС в производстве электроэнергии в России может увеличиться.

По целевому назначению тепловые электростанции различают на парогазовые установки, конденсационные электростанции и теплоэлектроцентрали. А по степени распространённости их разделяют на центральные и ГРЭС.

Парогазовая установка — электрогенерирующая станция, служащая для производства тепло- и электроэнергии (Сургутская ГРЭС). Отличается от паросиловых и газотурбинных установок повышенным КПД порядка 50—60 %. Парогазовая установка состоит из двух отдельных установок: паросиловой и газотурбинной. В газотурбинной установке турбину вращают газообразные продукты сгорания топлива. Топливом может служить как природный газ, так и продукты нефтяной промышленности (мазут, солярка).

Конденсационные электростанции (КЭС) — тепловые электростанции, производящие только электрическую энергию. КЭС размещают или у источников топлива (уголь, газ, мазут, сланцы, торф), или в местах потребления электроэнергии. КПД таких станций колеблется в пределах 30 — 35 %.

При выборе места для строительства КЭС учитывают сравнительную эффективность транспортировки топлива и электроэнергии. Если затраты на перевозку топлива превышают издержки на передачу электроэнергии, то электростанции целесообразно размещать непосредственно у источников топлива, при более высокой эффективности транспортировки топлива электростанции размещают вблизи потребителей электроэнергии.

Теплоэлектроцентрали (Сочинская, Тюменская) (ТЭЦ) — предприятия комбинированного типа, которые наряду с электроэнергией производят теплоту (в виде пара и горячей воды). Теплоэлектроцентрали размещаются только в местах потребления, так как радиус передачи тепла невелик (12-15 км). КПД данных электростанций равняется 70 %. В России действует несколько сотен крупных и средних ТЭЦ, мощность самых крупных превышает 1 млн. кВт. На ТЭЦ существует такой процесс как теплофикация — централизованное теплоснабжение на базе комбинированного производства электроэнергии и тепла. Термодинамическая эффективность производства электроэнергии по теплофикационному циклу обусловлена исключением, как правило, отвода тепла в окружающую среду, неизбежного при производстве электроэнергии по конденсационному циклу. Благодаря этому существенно (на 40—50%) снижается удельный расход топлива на выработку электроэнергии.

Среди тепловых электростанций в России основную роль играют мощные (более 2 млн. кВт) ГРЭС — государственные районные электростанции. Размещаются они, в основном, у источников дешевого топлива или в местах потребления.

Таблица 2. Размещение крупнейших ГРЭС по Федеральным округам и субъектам федерации

Федеральный округ	ГРЭС	Субъект федерации	Преобладающее топливо
Центральный	Костромская	Костромская обл.	Газ
Конаковская	Тверская обл.	Газ
Рязанская	Рязанская обл.	Уголь, мазут
Шатурская-5	Московская обл.	Газ
Сибирский	Назаровская	Красноярский край	Уголь
Берёзовская	Уголь
Гусиноозёрская	Республика Бурятия	Уголь
Харанорская	Забайкальский край	Уголь
Кемеровская	Кемеровская область	Уголь, газ, мазут
Беловская	Уголь, мазут
Томь-Усинская	Уголь, мазут
Южно-Кузбасская	Уголь, мазут
Приволжский	Заинская	Республика Татарстан	Газ
Ириклинская	Оренбургская обл.	Газ
Пермская	Пермский край	Газ
Кармановская	Республика Башкортостан	Газ
Уральский	Рефтинская	Свердловская обл.	Уголь
Троицкая	Челябинская обл.	Уголь
Сургутская ГРЭС-1	Ханты-Мансийский авт. округ	Газ
Сургутская ГРЭС-2	Ханты-Мансийский авт. округ	Газ
Уренгойская	Ямало-Ненецкий авт. округ	Газ
Северо-Западный	Киришская	Ленинградская обл.	Мазут
Печорская	Республика Коми	Газ
Южный	Новочеркасская	Ростовская обл.	Газ, мазут
Северо-Кавказский	Ставропольская	Ставропольский край	Газ
Дальневосточный	Приморская	Приморский край	Уголь
Нерюнгринская	Республика Саха	Уголь

Центральные электростанции — это электростанции, располагающиеся в крупных городах, а также в районах пиковых нарушений.

В связи с большим количеством выбросов вредных веществ теплоэлектростанциями в 1997 году было принято Киотское Соглашение (Киотский Протокол) — дополнительное соглашение к Рамочной Конвенции ООН об изменении климата. Он обязывает развитые страны и страны с переходной экономикой сократить или стабилизировать выбросы парниковых газов в 2008-2012 годах по сравнению с 1990 годом.

Киотский протокол стал первым международным соглашением об охране окружающей среды, основанным на рыночном механизме регулирования — механизме международной торговли квотами на выбросы парниковых газов.

Страны Приложения «B» Протокола определили для себя количественные обязательства по ограничению либо сокращению выбросов на период с 1 января 2008 года по 31 декабря 2012 года. Цель ограничений — снизить в этот период совокупный средний уровень выбросов 6 типов газов (CO2, CH4, гидрофторуглеводороды, перфторуглеводороды, N2O, SF6) на 5,2 % по сравнению с уровнем 1990 года.

Основные обязательства взяли на себя индустриальные страны:

Евросоюз должен сократить выбросы на 8 %

Япония и Канада — на 6 %

Страны Восточной Европы и Прибалтики — в среднем на 8 %

Россия и Украина — сохранить среднегодовые выбросы в 2008—2012 годах на уровне 1990 года.

Развивающиеся страны, а также Китай и Индия, обязательств на себя не брали.

На сегодняшний день протокол ратифицирован 181 страной мира (на эти страны совокупно приходится более чем 61 % общемировых выбросов).

В 2012 году заканчивается действие Киотского соглашения по ограничению выбросов парниковых газов — прежде всего диоксида углерода СО2, метана СН4 и оксидов азота N2O.

Киотский протокол бесспорно имел важное символическое значение как свидетельство обеспокоенности всего человечества теми изменениями климата, которые происходят на его глазах. Вместе с тем очевидно, что подписанное соглашение не смогло стать реальным инструментом снижения выбросов парниковых газов.

Киотский протокол не стимулировал развития исследований по использованию альтернативных источников энергии и внедрению методов получения энергии, не связанных с эмиссией парниковых газов. Кроме того, Киотский протокол не решал проблему адаптации к уже происходящим изменениям климата, ударяющим прежде всего по бедным странам третьего мира, располагающихся в тропических и субтропических районах земного шара.

Гидравлические электростанции

Гидроэлектростанции (ГЭС) — электростанции, в качестве источника энергии использующие энергию водного потока. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища.

Гидроэлектростанции являются весьма эффективным источником энергии, поскольку используют возобновляемые ресурсы, они просты в управлении и имеют высокий КПД — более 80%. В результате производимая на ГЭС энергия — самая дешевая. К огромным достоинствам ГЭС относится высокая маневренность, т.е. возможность практически мгновенного автоматического запуска и отключения любого требуемого количества агрегатов, что позволяет использовать мощные ГЭС либо в качестве максимально маневренных «пиковых» электростанций, обеспечивающих устойчивую работу крупных энергосистем, либо «покрывать» плановые пики суточного графика нагрузки энергосистемы, когда имеющихся в наличии мощностей ТЭС не хватает.

Главные недостатки в работе гидравлических электростанций — долгое строительство и сезонные колебания в выработке электроэнергии.

Определяющее влияние на размещение гидроэлектростанций оказывают размеры запасов гидроресурсов, природные (рельеф местности, характер реки, ее режим и др.) и хозяйственные (размер ущерба от затопления территории, связанного с созданием плотины и водохранилища ГЭС, ущерба рыбному хозяйству и др.), условия их использования.

Запасы гидроресурсов и эффективность использования водной энергии в районах России различны. Большая часть гидроэнергоресурсов страны (более 2/3 запасов) сосредоточена в Сибирском и Дальневосточном ФО. В этих федеральных округах исключительно благоприятные природные условия для строительства и функционирования ГЭС — многоводность, естественная зарегулированность рек (например, реки Ангары озером Байкал), позволяющие вырабатывать энергию на мощных ГЭС равномерно, без сезонных колебаний, наличие скальных оснований для возведения высоких плотин и др. Эти и другие особенности обусловливают здесь более высокую экономическую эффективность строительства ГЭС.

Поэтому самые крупные в стране ГЭС построены на реках Сибирского ФО (Ангара, Енисей). На реках России строительство ГЭС ведется, как правило, каскадами, которые представляют собой группу электростанций, расположенных ступенями по течению водного потока, для последовательного использования его энергии. Крупнейший в мире Ангаро-Енисейский гидроэнергетический каскад имеет общую мощность около 22 млн. кВт.

В европейской части страны, испытывающей острый дефицит в электроэнергии, весьма перспективно строительство особого вида гидроэлектростанций — гидроаккумулирующих (Кубанская, Загорская ГАЭС). ГАЭС — это вспомогательные электростанции, их энергия нужна, чтобы закачивать воду из нижнего водохранилища в верхнее. Строятся ГАЭС для повышения КПД ГЭС.

Каскад из мощных электростанций создан также в европейской части страны на Волге и Каме (Волжско-Камский каскад). Всего Волжско-Камский каскад состоит из 13 гидроузлов общей мощностью 11,5 млн. кВт. А именно: Загорская ГАЭС и Загорская ГАЭС-2, ГЭС канала им. Москвы, Угличская ГЭС, Рыбинская ГЭС, Нижегородская ГЭС, Чебоксарская ГЭС, Жигулёвская ГЭС, Волжская ГЭС, Саратовская ГЭС, Воткинская ГЭС, Камская ГЭС, Нижнекамская ГЭС.

Волжско-Камский каскад

Федеральный округ	ГАЭС, ГЭС	Субъект федерации
Центральный	Загорская ГАЭС	Московская область
Загорская ГАЭС-2	Московская область
ГЭС канала им. Москвы	Московская область
Угличская ГЭС	Ярославская область
Рыбинская ГЭС	Ярославская область
Приволжский	Нижегородская ГЭС	Нижегородская область
Чебоксарская ГЭС	Чувашская республика
Жигулёвская ГЭС	Самарская область
Саратовская ГЭС	Саратовская область
Воткинская ГЭС	Пермский край
Камская ГЭС	Пермский край
Нижнекамская ГЭС	Республика Татарстан
Южный	Волжская ГЭС	Волгоградская область

Таблица 3. Действующие ГЭС России

Центральный	Иваньковская	Московская область	0,03
Загорская	1,2
Рыбинская	Ярославская область	0,346
Угличская	0,11
Сибирский	Красноярская	Красноярский край
Курейская	0,6
Усть-Хантайская	0,441
Братская	Иркутская область	4,5
Усть-Илимская	4,32
Иркутская	0,662
Приволжский	Чебоксарская	Республика Чувашия	1,4
Нижнекамская	Республика Татарстан	1,25
Нижегородская	Нижегородская область	0,52
Жигулёвская (Куйбышевская)	Самарская область	2,32
Воткинская	Пермский край	1,02
Камская	0,519
Саратовская	Саратовская область	1,36
Уральский	Верхотурская	Свердловская область	0,01
Северо-Западный	Волховская	Ленинградская область	0,086
Нижнесвирская	0,1
Верхнесвирская	0,16
Южный	Волжская	Волгоградская область	2,551
Северо-Кавказский	Чиркейская	Республика Дагестан
Сармаковская	Кабардино-Балкарская республика	0,0176
Дальневосточный	Бурейская	Амурская область	2,01
Зейская	1,33
Колымская	Магаданская область	0,9