Вода и энергетика

Энергетика (определения):

  1. Наука о закономерностях процессов и явлений, прямо или косвенно связанных с получением, преобразованием, передачей, распределением и использованием различных видов энергии… // Большой Энциклопедический словарь
  2. Область хозяйственно-экономической деятельности, совокупность больших естественных и искусственных подсистем, служащих для преобразования, распределения и использования энергетических ресурсов всех видов.
  3. Совокупность топливной промышленности, электроэнергетики, а также средств доставки топлива и энергии. // Финансовый словарь
  4. Область народного хозяйства, науки и техники, охватывающая энергетические ресурсы, производство, передачу, преобразование, аккумулирование, распределение и потребление… энергии. // Официальная терминология
  5. Энергосистема, топливно-энергетический комплекс, область народного хозяйства, охватывающая энергетические ресурсы, выработку, преобразование, передачу и использование различных видов энергии. Ведущая область энергетики электроэнергетика // Политология. Словарь

Целью энергетики является производство энергии путём преобразования первичной, природной энергии во вторичную энергию, например, в электрическую энергию.

Доли (в процентах) различных источников энергии в мировом производстве электроэнергии в 2015 году (IEA (International Energy Agency), 2017):

  • Уголь/Торф (39,3 %)
  • Природный газ (22,9 %)
  • Вода (16,0 %)
  • Ядерная (10,6 %)
  • Нефть (4,1 %)
  • Прочие (Возобновляемые) (7,1 %)

Электроэнергетика — это подсистема энергетики, охватывающая производство электроэнергии на электростанциях и её доставку потребителям.

Различают традиционную и нетрадиционную электроэнергетику.

Традиционная электроэнергетика отличается давней и хорошей освоенностью, длительной проверкой в разнообразных условиях эксплуатации.

Основную долю электроэнергии в мире получают на традиционных электростанциях, их единичная электрическая мощность часто превышает 1000 Мвт. Традиционная электроэнергетика делится на несколько основных направлений (отраслей):

1) Тепловая энергетика

Производство электроэнергии производится на тепловых электростанциях (ТЭС), использующих для этого химическую энергию органического топлива.

Теплоэнергетика в мировом масштабе преобладает среди традиционных видов, на базе угля вырабатывается 46% всей электроэнергии мира, на базе газа — 18%, ещё около 3% — за счет сжигания биомасс, нефть используется для 0,2%. Суммарно тепловые станции обеспечивают около 2/3 от общей выработки всех электростанций мира.

Энергетика некоторых стран мира (Польша, Южно-Африканская Республика) практически полностью основана на использовании угля, а, например, Нидерландов — газа. Велика доля теплоэнергетики в Китае, Австралии, Мексике.

2) Гидроэнергетика

В этой отрасли электроэнергия производится на гидроэлектростанциях (ГЭС), использующих для этого энергию водного потока. Электроэнергия ГЭС преобладает в ряде стран, так в Норвегии и Бразилии выработка практически всей электроэнергии происходит на них. Список стран, в которых доля выработанной на ГЭС электроэнергии превышает 70 %, включает несколько десятков.

3) Ядерная энергетика

Электроэнергия производится на атомных электростанциях (АЭС), использующих для этого энергию управляемой цепной ядерной реакции, чаще всего урана или плутония.

Мировые лидеры по производству электроэнергии на АЭС – США, Франция и Япония. По доле АЭС в выработке электроэнергии первенствует Франция (около 70 %). Преобладает она также в Бельгии, Республике Корея и некоторых других странах.

В нетрадиционной электроэнергетике большинство ее направлений основано на вполне традиционных принципах, но первичной энергией служат либо источники локального значения, например, ветряные, геотермальные, либо источники в стадии освоения, например топливные элементы или источники, которые могут найти применение в перспективе, например термоядерная энергетика.

Характерными чертами нетрадиционной энергетики являются, с одной стороны, их экологическая чистота, с другой – чрезвычайно большие затраты на строительство (так, для солнечной электростанции мощностью 1000 МВт требуется покрыть весьма дорогостоящими зеркалами площадь около 4-х км2) и малая единичная мощность.

Направления нетрадиционной энергетики:

  • Малые гидроэлектростанции
  • Ветровая энергетика
  • Геотермальная энергетика
  • Солнечная энергетика
  • Биоэнергетика
  • Установки на топливных элементах
  • Водородная энергетика
  • Термоядерная энергетика.

В области энергетики также можно выделить важное из-за своей массовости понятие «малая энергетика». Термин не является общепринятым, наряду с ним употребляются термины «локальная энергетика», «распределённая энергетика», «автономная энергетика» и др. Чаще всего так называют электростанции мощностью до 30 МВт с агрегатами единичной мощностью до 10 МВт. К ним можно отнести малые электростанции на органическом топливе, такие как дизельные электростанции, газотурбинные установки малой мощности на дизельном и газовом топливе и др.

Гидроэнергетика (определения):

  1. Область хозяйственно-экономической деятельности, совокупность больших естественных и искусственных подсистем, служащих для преобразования энергии водного потока в электрическую энергию.
  2. Отрасль науки и техники, охватывающая вопросы использования потенциальной энергии воды в водоемах и водотоках для производства электроэнергии // Финансовый словарь – ФИНАМ
  3. Получение электрической энергии за счет энергии движения воды // Экологический словарь
  4. Раздел энергетики, связанный с использованием механической энергии водных ресурсов для получения электрической энергии // Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
  5. Раздел энергетики, связанный с использованием потенциальной энергии водных ресурсов // Большая советская энциклопедия

Общие вопросы гидроэнергетической отрасли включают и такое важное понятие, как «гидроэнергетические ресурсы» («гидроэнергетический потенциал»), которые обуславливают возможности и степень развития отрасли в разных странах мира.

Гидроэнергетические ресурсы (определения):

  • Возобновляемые природные ресурсы, энергетические ресурсы текущей воды, используемые для выработки электроэнергии на гидроэлектростанциях (ГЭС) // География. Современная иллюстрированная энциклопедия, 2006
  • Общий объем гидроэнергетических ресурсов, который может быть освоен на данном уровне технико-экономического развития // Словарь по географии
  • Энергетический потенциал речного стока (по отношению к уровню морей), морских приливов и отливов // Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
  • Запасы энергии текущей воды речных потоков и водоемов, расположенных выше уровня моря, а также энергии морских приливов.

    Доля гидроэнергетических ресурсов (ГЭР) в мировом производстве электроэнергии достигает 15 %. Суммарно ГЭР, использование которых в настоящее время экономически оправдано, составляют 9800 млрд. кВт*ч. По этому показателю лидируют Россия, США, Демократическая Республика Конго, Канада, Бразилия.

    По степени использования экономического гидроэнергетического потенциала выделяются страны Европы, Северной Америки, Япония.

    Преимущества ГЭР – низкая себестоимость получаемой электроэнергии, высокая маневренность ГЭС с точки зрения покрытия пиков нагрузки (в том числе – быстрый (относительно тепловых электростанций) выход на режим выдачи рабочей мощности после включения станции). Использование ГЭР значительно меньше загрязняет окружающую среду, чем использование других видов энергетики.

    Также к преимуществам гидроэнергетики относят использование возобновляемых источников энергии, отсутствие вредных выбросов в атмосферу и др.

    В то же время, плотины на реках часто вызывают серьёзные экологические последствия – изменения климата, рельефа, почв, растительного и животного мира на прилегающих территориях. Плотины, препятствуя нересту рыбы, причиняют ущерб рыболовству.

    Также к недостаткам гидроэнергетики относят изменение режима стока рек, затопление земель, в том силе пахотных, опасность ГЭС в горах из-за высокой сейсмичности, нерегулярные попуски воды из водохранилищ приводят к трансформации уникальных пойменных экосистем по всему руслу рек. Последний фактор вызывает снижение рыбных запасов, вымирание беспозвоночных водных животных, повышение агрессивности гнуса, исчезновение мест гнездования перелётных птиц, почвы, негативные растительные сукцессии (обеднение фито-массы) и др.

    Использование ГЭР занимает значительное место в мировом балансе электроэнергии.

    Основная часть мировой выработки электроэнергии на ГЭС приходится на Северную Америку, Европу, Россию и Японию. Благодаря высокому уровню промышленного развития, страны Западной Европы и Северной Америки в течение длительного времени опережали все другие страны по степени освоения ГЭР.

    Уровень развития гидроэнергетики в разных странах и на разных континентах неодинаков. Больше всего гидроэлектроэнергии производят США. За ними идут Россия, Украина, Канада, Япония, Бразилия, КНР, Норвегия.

    Неосвоенные гидроэнергетические ресурсы Африки, Азии и Южной Америки открывают широкие возможности строительства новых ГЭС. На Северную Америку, где имеется около 13% мировых ресурсов гидроэнергетики, приходится около 35% полной мощности действующих ГЭС. В то же время, Африка (21% мировых гидроэнергетических ресурсов) и Азия (39%) вносят лишь 5 и 18% соответственно в мировую выработку гидроэлектроэнергии. Европа (21% ресурсов) дает 31% выработки, а Южная Америка и Австралия, вместе взятые, располагая примерно 15% ресурсов, дают 11% производимой в мире гидроэлектроэнергии.

    Энергия рек возобновляема, цикличность ее воспроизводства зависит от режима речного стока, поэтому ГЭР неравномерно распределяются в течение года, кроме того их величина меняется из года в год. В обобщенном виде ГЭР характеризуются среднемноголетней величиной (как и водные ресурсы).

    Источники:
    Гидроэнергетика
    Гидроэнергетика / Словари и энциклопедии на Академике
    Гидроэнергетические ресурсы / Словари на Академике
    Гидроэнергетические ресурсы мира
    Энергетика
    Энергетика / Словари и энциклопедии на Академике

    Автор: Рысбеков Ю.Х., НИЦ МКВК