Гидроэнергетика в мире

На 2005 год гидроэнергетика обеспечивает производство до 63 % возобновимой и до 19 % всей электричества в мире, установленная гидроэнергетическая мощность достигает 715 ГВт.

Лидерами по выработке гидроэнергии на гражданина являются Норвегия, Исландия и Страна кленового листа. Наиболее активное гидростроительство на начало 2000-х ведёт Китай, для которого гидроэнергия является основным потенциальным источником энергии, в этой же стране размещено до половины малых гидроэлектростанций (ГЭС) мира.

Крупнейшие ГЭС в мире

На 2005 год гидроэнергетика обеспечивает производство до 63 % возобновимой и до 19 % всей электричества в мире, установленная гидроэнергетическая мощность достигает 715 ГВт.

Лидерами по выработке гидроэнергии на гражданина являются Норвегия, Исландия и Страна кленового листа. Наиболее активное гидростроительство на начало XXI века ведёт Китай, для которого гидроэнергия является основным потенциальным источником энергии, в этой же стране размещено до половины малых гидроэлектростанций (ГЭС) мира.

Итайпу

Итайпу́» — крупная ГЭС на реке Парана, за 20 км до г. Фос-ду-Игуасу (Foz do Iguacu) на границе Бразилии и Парагвая.

5.1. Итайпу ГЭС

5.2. Итайпу в разгар строительства

5.3. Крупнейшая в мире гидроэлектростанция Итайпу

Работы по проектированию и подготовке начаты в 1971 году, последние два из запланированных 18 генераторов введены в строй в 1991 году, дополнительные два генератора введены в 2007 году.

Состав сооружений ГЭС:

Комбинированная плотина общей длиной 7 235 м, шириной 400 м и высотой 196 м;

Бетонный водосброс с максимальным потоком в 62 200 м³/с.

Мощность станции — 14 000 МВт. Среднегодовая выработка — 69,5 млрд кВт·ч, после завершения строительства в 2007 году — 90-95 млрд кВт·ч в год.

Силовое оборудование станции состоит из 20 гидроагрегатов мощностью по 700 МВт, в силу превышения расчётного напора доступная для генераторов мощность достигает 750 МВт в течение более чем половины времени работы.

Плотина гидроэлектростанции (ГЭС) образовала относительно небольшое — по отношению к мощности — водохранилище длиной 170 км, шириной от 7 до 12 км, площадью 1 350 км² и объёмом 29 км³.

Для её строительства правительством было переселено около 10 тысяч живших на берегу Параны семей, многие из которых присоединились к Движению безземельных.

Цена сооружения «Итайпу» экспертами первоначально оценивалась в 4,4 млрд. долл., но из-за неэффективной политики сменявших друг друга диктаторских режимов реально составила 15,3 млрд. долл.

Гури

«Гу́ри» — крупная ГЭС в республике Венесуэле в департаменте Боливар на реке Карони в 100 км до впадения в Ориноко.

Официальное название — гидроэлектростанция (ГЭС) имени Симона Боливара (в 1978—2000 годах — имени Рауля Леони).

Третья станция в мире по мощности после китайской «Санься» и бразильской «Итайпу».

5.4. Панорамный вид на плотину станции Гури

Сооружение ГЭС началось в 1963 году, первая очередь завершена в 1978, вторая в 1986 году.

Состав сооружений ГЭС:

плотина общей длиной 1300 м и 162 м высотой;

два машинных зала с 10 гидрагрегатами в каждом;

бетонный водосброс максимальной пропускной способностью 25 500 м³/с.

Мощность станции — 10 300 МВт. В первом машинном зале установлено 10 агрегатов мощностью по 400 МВт, во втором — 10 агрегатов мощностью по 630 МВт. Максимальная годовая выработка — 46 млрд кВт·ч. Напорные сооружения ГЭС (полная длина достигает 7 000 м) образуют крупное водохранилище Гури протяжённостью 175 км, шириной 48 км, площадью до 4 250 км² и полным объёмом 138 км³. Урез вод водохранилища находится на высоте 272 м над уровнем моря.

С 2000 года ведётся реконструкция: до 2007 года заменены 5 турбин и основные компоненты второго машинного зала, с 2007 года ведётся замена четырёх агрегатов в первом зале.

Стены второго машинного зала украшены венесуэльским художником Карлос Круз-Диез.

Тукуруи ГЭС

Тукуруйская ГЭС (Guarani, португ.: Tucuruí, Usina Hidrelétrica de Tucuruí) — гидроэлектростанция (ГЭС) на реке Токантинс, расположенная в графстве Тукуруи, штат Токантинс, Бразилия.

ГЭС названа по имени города «Тукуруи», существовавшего около строительной площадки. Сейчас город с тем же именем существует ниже по течению реки от дамбы. Установленная мощность гидроэлектростанции (ГЭС) 8,370 МВт, всего размещено 24 генератора.

5.5. Тукуруи ГЭС

5.6. Плотина Тукуруи (Tucurui) на реке Токантинс

5.7. Плотина Тукуруи

В 1970 году был сформирован консорциум из бразильской компаний ENGEVIX и THEMAG, который выиграл международный аукцион на разработку и реализацию проекта. Работы начались в 1976 году и завершены в 1984. Длина плотины составила 11 км, высота 76 м. Водосброс разработан лабораторией Francisco Rodrigues Saturnino de Brito (Рио-де-Жанейро) и обладает наибольшей в мире пропускной способностью 120,000 м³/с.

ГЭС фигурировала в фильме 1985 года «Изумрудный лес (The Emerald Forest)».

Гранд-Кули

Гранд-Кули — гидроэлектростанция (ГЭС), расположенная в Северной Америке, самая крупная в США и пятая по мощности в мире.

Строительство ГЭС завершено в июне 1942 года. Водохранилище объемом 11,9 км³ сооружено в целях производства электричества и орошения пустынных районов на северо-западном побережье. Водами водохранилища орошается около 2000 км² сельскохозяйственных площадей.

Бетонная гравитационная плотина ГЭС, в тело которой было уложено 9,16 млн м³ бетона, имеет длину 1592 м и высоту 168 м. Ширина водосливной части плотины — 503 м. В четырех машинных залах ГЭС установлено в совокупности 33 турбины общей мощностью 6809 МВт, которые ежегодно вырабатывают 20 ТВч·ч электричества.

5.8. ГЭС Гранд-Кули

5.9. Панорама ГЭС Гранд-Кули

5.10. Гранд-Кули

Саяно-Шушенская ГЭС

Сая́но-Шу́шенская гидроэлектроста́нция им. П. С. Непорожнего — самая мощная электростанция Российской Федерации, шестая по мощности гидроэлектростанция (ГЭС) в мире. Расположена на реке Енисей, в посёлке Черёмушки (Хакасия), возле Саяногорска.

5.11. Саяно-Шушенская ГЭС

5.12. Саяно-Шушенская ГЭС

5.13. Саяно-Шушенская ГЭС

Является самой мощной электростанцией в Российской Федерации. До аварии 2009 года производила 15 процентов энергии, вырабатываемой на российских гидроэлектростанциях (ГЭС) и 2 процента общего объёма электричества. Состав сооружений ГЭС:

бетонная арочно-гравитационная плотина высотой 245 м, длиной 1 066 м, шириной в основании — 110 м, шириной по гребню 25 м. Плотина включает левобережную глухую часть длиной 246,1 м, станционную часть длиной 331,8 м, водосливную часть длиной 189,6 м и правобережную глухую часть длиной 298,5 м.

приплотинное здание ГЭС

строящийся береговой водосброс.

Мощность ГЭС — 6 400 МВт (вместе с Майнским гидроузлом — 6 721 МВт), среднегодовая выработка 24,5 млрд кВт·ч. В 2006 году из-за крупного летнего паводка электростанция выработала 26,8 млрд. кВт·ч электричества.

В здании ГЭС было размещено 10 радиально-осевых гидроагрегатов мощностью по 640 МВт, работавших при расчётном напоре 194 м. Максимальный статический напор на плотину — 220 м. Плотина ГЭС уникальна, аналогичный тип плотины в Российской Федерации имеет ещё только одна ГЭС — Гергебильская, но она значительно меньше.

Пропускная способность водосброса плотины — 13600 м³/сек, максимальный зарегистрированный приток к створу — 24400 м³/сек, строящийся водосброс должен увеличить наибольший сбрасываемый затрата на 8000 м³/сек.

Ниже Саяно-Шушенской ГЭС расположен её контррегулятор — Майнская ГЭС мощностью 321 МВт, организационно входящая в состав Саяно-Шушенского гидроэнергетического комплекса.

Плотина ГЭС образует крупное Саяно-Шушенское водохранилище полным объёмом 31,34 куб. км (полезный объём — 15,34 куб. км) и площадью 621 кв. км. Вода водохранилища отличается высоким качеством, что позволило организовать в нижнем бьефе ГЭС рыбоводные хозяйства, специализирующиеся на выращивании форели[2]. При создании водохранилища было затоплено 35,6 тыс. га сельхозугодий и перенесено 2717 строений. В районе водохранилища расположен Саяно-Шушенский биосферный заповедник.

Саяно-Шушенская ГЭС спроектирована институтом Ленгидропроект.

5.14. Саяно-Шушенская ГЭС в 2007 году. Вид со смотровой площадки

5.15. Машинный зал Саяно-Шушенской ГЭС (июнь 2009)

5.16. Памятник строителям ГЭС на смотровой площадке. Открыт в 2008 году

Красноярская ГЭС

Красноя́рская гидроэлектроста́нция — на реке Енисей, в сорока километрах от Красноярска, вблизи города Дивногорска Красноярского края. Вторая по мощности ГЭС в Российской Федерации. Входит в Енисейский каскад ГЭС.

Красноярская ГЭС спроектирована институтом Ленгидропроект.

Строительство ГЭС началось в 1956 году, закончилось в 1972 году. Первый блок Красноярской ГЭС был пущен 3 ноября 1967 года.

Состав сооружений ГЭС:

гравитационная бетонная плотина длиной 1 065 м и высотой 124 м, состоит из левобережной глухой плотины длиной 187,5 м, водосливной — 225 м, глухой русловой — 60 м, станционной — 360 м и правобережной глухой — 232,5 м. Всего при строительстве тела плотины было уложено 5,7 млн. M3 бетона.

приплотинное здание ГЭС длиной 430 м.

Установки приёма и распределения электричества — 220 кВ и 500 кВ.

Судоподъёмник.

Мощность ГЭС — 6000 МВт. Среднегодовая выработка электричества — 20,4 млрд кВт·ч. В здании ГЭС установлено 12 радиально-осевых гидроагрегатов мощностью по 500 МВт, работающих при расчётном напоре 93 м. Для пропуска судов сооружён единственный в Российской Федерации судоподъёмник.

Плотина ГЭС образует крупное Красноярское водохранилище. Площадь водохранилища около 2000 км², полный и полезный объём 73,3 и 30,4 км³ соответственно. Водохранилищем было затоплено 120 тыс. га сельскохозяйственных земель, в ходе строительства было перенесено 13750 строений.

5.17. Красноярская гидроэлектростанция

5.18. Красноярская ГЭС

5.19. Красноярская ГЭС

Черчилл-Фолс (ГЭС)

Че́рчилл-Фолс — деривационная ГЭС на реке Черчилл в провинции Страны кленового листа Ньюфаундленд и Лабрадор, должна стать частью проектируемого каскада ГЭС на реке. Гидроэлектростанция (ГЭС) сооружена на месте водопада Черчилл высотой 75 м, который после отвода реки в 1970 осушен, то есть не существует как водопад большее время года. Река, водопад и ГЭС названы в честь британского премьер-министра У. Черчилля.

На 2009 ГЭС Черчилл-Фолс имеет второй по величине подземный машинный зал в мире после ГЭС Робер-Бурасса в северном Квебеке, является первой в Северной Америке гидроэлектростанцией (ГЭС) по среднегодовой выработке (35 ТВт·ч) и второй в Стране кленового листа по установленной мощности (5 428 МВт).

5.20. Черчилл-Фолс в 2008, через 40 лет после отвода реки

5.21. Водопад Черчилл до отвода реки в 1970

Cооружение гидроэлектростанции (ГЭС) было начато 17 июля 1967 после нескольких лет планирования, завершено 6 декабря 1971. Водохранилище — общей площадью 6 988 км2 и объемом 28 км3 — сформировано не одной дамбой, а 88 деривационными дамбами общей длиной более 64 км, при сооружении которых было использовано 20 млн. M3 грунта. Самая длинная из дамб имеет длину 6,1 км. Данная схема позволила увеличить площадь водосбора с 60 000 км2 до 71 700 км2 и довести среднегодовой сток в районе гидроузла до 52 км3 (1 651 м³/с).

Гидроэлектростанция (ГЭС) выполнена по деривационному принципу с отводом реки в районе водопада. Снабжена водосбросом с пропускной способностью 1 390 M3/сек. Машинный зал ГЭС, по проекту подземный, выполнен в скальной выработке на глубине 310 м. Размеры машинного зала составляют 296 м в длину, 25 м в ширину и 47 м в высоту. Всего в нем установлено 11 гидроагрегатов с общей мощностью 5 428 МВт. Каждая из радиально-осевых турбин, работающих при расчётном напоре 312,4 м, имеет массу 73 т и рабочую частоту 200 об/мин. Мощность генераторов 493,5 МВ. Водоводы агрегатов выполнены в виде подводящих туннелей длиной 427 м и диаметром 6,1 м и водосбросных шахт к генераторам высотой 263 м и диаметром 2,13 м.

Станция принадлежит «Churchill Falls (Labrador) corporation Ltd», контрольный пакет (65,8%) акций которой принадлежит «Nalcor», 34,2% принадлежит «Hydro-Québec». Существует проект развития станции, который включает в себя строительство новых дамб и дополнительных гидроэлектростанций (ГЭС), что должно обеспечить увеличение площади вобосбора и довести общую установленную мощность до 9 252 МВт.

Плотина Гувера

Плоти́на Гу́вера, дамба Гувера, дамба Хувера (англ. Hoover Dam, также известна как Boulder Dam) — уникальное гидротехническое сооружение в США, бетонная плотина высотой 221 м и гидроэлектростанция (ГЭС), сооружённая в нижнем течении реки Колорадо. Расположена в Чёрном каньоне, на границе штатов Аризона и Невада, в 48 км к юго-востоку от Лас-Вегаса; образует озеро (водохранилище) Мид. Названа в честь 31-ого президента США Герберта Гувера, 31-го президента США, сыгравшего важную роль в её строительстве. Строительство дамбы началось в 1931 и закончилось в 1936, на два года раньше запланированного срока.

Плотина находится под управлением Бюро мелиорации США, подразделения Департамента внутренних дел США. В 1981 плотина была включена в Национальный регистр исторических мест США. Плотина Гувера является одной из известнейших достопримечательностей в окрестности Лас-Вегаса.

5.22. Плотина Гувера

До возведения плотины река Колорадо нередко показывала свой бурный нрав, зачастую во время таяния снегов в Скалистых горах затопляя фермерские угодья, лежащие ниже по течению. Проектировщики плотины планировали, что её возведение поможет сгладить колебания уровня реки. Помимо этого, ожидалось, что водохранилище даст толчок развитию орошаемого земледелия, а также станет источником водопровода Лос-Анджелеса и других районов Южной Калифорнии.

В то же время, одним из препятствий для осуществления проекта стали сомнения штатов, лежащих в бассейне реки Колорадо, в справедливом распределении водных ресурсов между потребителями. Существовали опасения, что Калифорния, с её влиянием, финансовыми ресурсами и недостатком воды предъявит права на большую часть водных ресурсов водохранилища.

5.23. Герберт Гувер

В итоге в 1922 была создана комиссия, включавшая по одному представителю от каждого из заинтересованных штатов и одного — от федерального правительства (им стал 31-й президент США Герберт Гувер, в то время министр торговли в правительстве президента Уоррена Гардинга). Результатом деятельности этой комиссии стала подписанная 24 ноября 1922 Конвенция реки Колорадо, в которой были закреплены методики раздела водных ресурсов. Подписание этого документа, получившего название «Компромисс Гувера», открыло путь к осуществлению строительства плотины.

Постройка такого масштабного гидротехнического сооружения требовала привлечения значительных средств из государственного бюджета. Законопроект о выделении финансирования не сразу получил одобрение Сената США и резиденции президента США (White House). Лишь 21 декабря 1928 президент Джон Калвин Кулидж подписал билль, одобряющий осуществление проекта. Первоначальные ассигнования же на постройку плотины были выделены только в июле 1930, когда президентом был уже Герберт Кларк Гувер.

Первоначальный план предусматривал возведение плотины в каньоне Боулдер (англ. Boulder Canyon). Поэтому, несмотря на то, что окончательно было решено строить плотину в Чёрном каньоне, проект получил название Boulder Canyon Project.

Подряд на строительство плотины был получен консорциумом Six Companies, Inc., совместным предприятием компаний Morrison-Knudsen Company (Бойсе, штат Айдахо); Utah Construction Company (Огден, штат Юта); Pacific Bridge Company (Портленд, штат Орегон); Henry J. Kaiser & W. A. Bechtel Company (Окленд, штат Калифорния); MacDonald & Kahn Ltd. (Лос-Анджелес) и J. F. Shea Company (Портленд, штат Орегон).

Планировалось, что для строителей рядом с плотиной будет возведён целый городок — Боулдер-Сити, однако график строительства был скорректирован в пользу ускорения и увеличения количества рабочих мест (это было сделано для снижения массовой безработицы, ставшей результатом Великой депрессии). В связи с этим в момент появления первых рабочих город был ещё не готов, и первое лето строители дамбы провели во временных лагерях. Задержка со сдачей жилья и опасные условия работы повлекли за собой забастовку, состоявшуюся 8 августа 1931. Выступление рабочих было разогнано оружием и дубинками, но темпы строительства Боулдер-сити были увеличены, и к весне 1932 рабочие переселились в постоянные жилища.

Строительство плотины велось в тяжелых условиях. Часть работ проводилась в тоннелях, где рабочие страдали от избытка угарного газа (некоторые работники стали инвалидами или даже погибли вследствие этого). Работодатель же объявил, что данные заболевания — последствия обычной пневмонии, и он не несёт ответственность за это.

Разработка котлована для сооружений гидроэлектростанции (ГЭС) была проведена одновременно с рытьём котлована для основания плотины. Земляные работы для «U»-образного сооружения, лежащего у подножия плотины, были закончены в конце 1933, а первый бетон в здание электростанции залит в ноябре этого года.

Первое электричество было выработано генераторами станции 26 октября 1936. В 1961 в ходе модернизации станции были пущены дополнительные генераторы. На сегодняшний день электричество на станции вырабатывают 17 генераторов максимальной мощностью 2074 МВт.

Электростанция играет важнейшую роль в поддержании баланса энергопотребления на Западе США. Корректировка нагрузки на генераторы зависит от энергопотребления, регулируемого распределительной станцией в Финиксе (Аризона, в 500 км от Плотины Гувера) и осуществляется каждые две секунды. До 1991 использовалась система с ручным управлением; впоследствии была проведена компьютеризация системы.

5.24. Плотина Гувера ночью

5.25. Плотина Гувера

Асуанские плотины

Асуанские плотины — крупнейшие комплексные гидротехнические сооружения в Египте на реке Нил, близ Асуана — города на первом пороге Нила.

Две дамбы преграждают реку в этом месте: новая «Асуанская Верхняя Дамба» (араб. السد العالي‎‎) и старая «Асуанская Дамба» или «Асуанская Нижняя Дамба».

Без водохранилища Нил выходил из берегов каждый год в течение лета, переполняясь потоком вод востока Африки. Эти наводнения несли плодородный ил и минералы, которые сделали почву вокруг Нила плодородной и идеальной для сельского хозяйства. Поскольку население по берегам реки росло, то возникла потребность управлять потоками воды, чтобы защитить сельхозугодья и хлопковые поля. В многоводном году целые поля могли быть полностью смыты, в то время как в низководном году был широко распространен голод вследствие засухи. Цель этого водного проекта состояла в том, чтобы предотвратить наводнения, обеспечить Египет электроэнергией и создать сеть оросительных каналов для сельского хозяйства.

Британцы начали строительство первой дамбы в 1899 году, закончив его в 1902. Проект был разработан сэром Уильямом Виллкоксом и вовлек несколько выдающихся инженеров, включая сэра Бенджамина Бейкра и сэра Джона Эрда, чья фирма, Джон Эрд и Компания, была главным подрядчиком. Дамба представляла собой внушительное сооружение 1 900 м длиной и 54 м высотой. Начальный проект, как скоро было выяснено, был неадекватным, и высота дамбы была поднята в два этапа, 1907—1912 и 1929—1933 гг.

Когда в 1946 году вода поднялась почти до уровня дамбы, было принято решение о строительстве второй плотины в 6 км вверх по реке. Работы по ее проектированию начались в 1952 году, сразу же после революции. Сначала предполагалось, что США и Англия помогут финансировать строительство, предоставив ссуду в 270 миллионов долларов в обмен на участие Насера в разрешении Арабо-израильского конфликта. Однако в июле 1956 года обе страны аннулировали свое предложение. В качестве возможных причин этого шага называют секретное соглашение по поставкам стрелкового оружия с Чехословакией, входившей в восточный блок, и признание Египтом КНР.

После того, как Насер национализировал Суэцкий канал, намереваясь использовать пошлины с проходящих судов для субсидирования проекта Верхней Дамбы, Британия, Франция и Израиль спровоцировали военный конфликт, заняв в ходе Суэцкого кризиса канал войсками. Но под давлением ООН, США и СССР они были вынуждены уйти и оставить канал в египетских руках. В разгар холодной войны в борьбе за страны третьего мира Союз Советских Социалистических Республик (CCCP) в 1958 году предложил техническую помощь при строительстве дамбы, причем треть стоимости проекта списывалась за счет лояльности режима Насера к СССР. Огромная дамба была спроектирована советским институтом «Гидропроект».

Строительство началось в 1960 году. Верхняя Дамба была закончена на 21 июля 1970 года, однако водохранилище начало заполняться уже с 1964 года, когда был завершен первый этап постройки дамбы. Водохранилище поставило под угрозу исчезновения многие памятники археологии, поэтому была предпринята спасательная операция под эгидой ЮНЕСКО, в результате которой 24 основных памятника были перемещены в более безопасные места или переданы странам, которые помогли с работами (храм Debod в Мадриде и Храм Dendur в Нью-Йорке).

5.26. Панорама Асуанских плотин

5.27. Асуанская верхняя плотина

5.28. Асуанская нижняя плотина

Асуанская Верхняя Дамба имеет 3600 м в длину, 980 м в ширину по основанию, 40 м в ширину по гребню и 111 м в высоту, она состоит из 43 млн м³ грунтовых материалов. Максимальный издержка воды через все водопропускные сооружения плотины — 16000 м³/с.

Канал Тошка связывает водохранилище с озером Тошка. Водохранилище, названное озером Насера, имеет 550 км длины и 35 км максимальной ширины; площадь его поверхности составляет 5250 км², а полный объем — 132 км³.

Мощность двенадцати генераторов (каждый по 175 МВт) — 2,1 ГВт электричества. Когда к 1967 году выработка ГЭС достигла проектной, она давала около половины всей вырабатываемой в Египте энергии.

После строительства Асуанского гидроузла были предотвращены негативные последствия наводнений 1964 и 1973 годов, а также засух 1972—1973 и 1983—1984 годов. Вокруг озера Насера образовалось значительное количество рыбных хозяйств.