Раздел 2. Гидроэнергетические ресурсы, их использование. Принципиальные схемы, параметры, режимы работы ГЭС и ГАЭС

Сучасний рівень розвитку світової цивілізації досягнутий завдяки використанню машин, що заміщають фізичну працю. Людина, яка проживає в промислово розвиненій частині світу, використовує сьогодні від 1 до 10 кВт потужності стаціонарних електричних станцій, що дозволяють замінити фізичну працю декількох сотень людей, не витрачаючи на це харчових ресурсів. Не менша потужність зосереджена в машинах, застосовуваних в автомобільному, залізничному, судновому і трубопровідному транспорті, військовій справі. Для того, щоб відчути цю потужність, досить уявити, що тільки для забезпечення роботи персонального комп'ютера або неяскравої лампочки розжарювання потужністю 75 Вт необхідна безперервна виснажлива робота декількох десятків фізично міцних людей по приводу власними фізичними зусиллями електричної динамо-машини і ще більша кількість людей, що забезпечують їх роботу.

Ясно, що фізична енергія, яка витрачається людиною на створення суспільного продукту індустріальної країни, дуже мала в порівнянні з витратою машинної енергії. Тому суспільне багатство (віддзеркалюване величиною валового внутрішнього продукту або середнім доходом на душу населення) промислово розвинених країн світу знаходиться в прямій пропорції до абсолютного або, відповідно, душового споживання енергії – енергоозброєності.

Коефіцієнт даної пропорції, або енергоефективність, – важливий макроекономічний показник, що визначає ступінь досконалості організації машинної праці й відображає інтелектуальний внесок людини в створення суспільного продукту. 

В епоху індустріального розвитку суспільства, що датується періодом з початку ХХ століття до 1973 р., енергоефективність зберігалася приблизно постійною в часі, проте її значення істотно залежали від рівня душового доходу в кожній країні. Для розвинених країн з високим рівнем душового доходу енергоефективність була і залишається вищою, ніж для країн, що розвиваються, і країн колишнього соціалістичного табору (нині країн з перехідною економікою).

Індустріальний період, що часто іменується також періодом екстенсивного розвитку або періодом дешевих палив, характеризувався експоненціальним зростанням світової економіки, що супроводжувався пропорційним зростанням енергоспоживання. Протягом 1950–1970 рр. темпи зростання світового споживання енергії збільшились до 5%, в 2,5 рази перевищивши темп зростання населення світу. Такі високі темпи розвитку підтримувалися низькими цінами на нафту – основний енергоносій провідних економік світу тих років, що відрізняється легкістю добування, транспортування і переробки.

Проте на початку 70-х років темпи споживання нафти почали випереджати зростання її добування. Це призвело до різкого стрибка цін на нафту, що викликав шок економік розвинених країн світу. Видимим приводом для цінового шоку стало те, що наприкінці 1973 р. арабські країни використовували нафту як свого роду політичну зброю проти країн Заходу, які підтримали Ізраїль в арабо-ізраїльському військовому конфлікті. Проте його глибинною причиною була одностороння відмова адміністрації президента США Р. Ніксона від золотого забезпечення американського долара – основної резервної валюти світу. Даний крок, зроблений в 1968 році, призвів до значних економічних втрат у всьому світі, а особливо в арабських країнах Персидської затоки – основних експортерах нафти.

Таблиця 1.1 Динаміка змін енергетичних і економічних показників економік світу, %/рік

У США, Японії, країнах Західної Європи у відповідь на нафтовий шок були прийняті екстрені заходи зі скорочення енергоспоживання. Услід за цим країни – імпортери нафти приступили до реалізації скоординованих програм, направлених на ослаблення нафтової залежності. Ними був створений міжурядовий координаційний орган – Організація економічного співробітництва і розвитку (ОЕСР) з аналітичним і консультаційним центром – Міжнародним енергетичним агентством (МЕА).

Головна ставка робилась на енергозбереження, більш повне використання власних енергетичних ресурсів, розвиток атомної енергетики, заміщення нафти природним газом. Як основний захід енергозбереження було взято курс на структурну перебудову економіки зі скороченням енергоємних промислових виробництв та збільшенням частки сфери послуг. Ця політика дала свій ефект. Енергоємність економік країн – імпортерів нафти виявила стійку тенденцію до зменшення, зростання ВВП почало перевищувати збільшення енергоспоживання і починаючи з 70-х років ХХ століття світ вступив в новий, постіндустріальний період свого розвитку – період інтенсивного заощадження енергії.

Як видно з табл. 1.1, де наведено дані про динаміку зміни основних показників розвитку економіки і енергетики деяких країн світу, в 1975–2006 рр. поступальне річне зростання світової економіки – від 2,8 до 4,2% – відбувалося при нижчих темпах збільшення річного споживання енергії – від 2,2 до 2,8%.

Таким чином, раціональніше використання енергії в економічно розвинених країнах світу забезпечило щорічне відставання світового економічного зростання від збільшення споживання енергії в середньому на 1,5%.

Економіка енергетики виділяє дві основні закономірності постіндустріального світу. Одна з них – можливість економічного зростання за рахунок підвищення ефективності використання енергії. Друга закономірність, відмічена академіком РАН Макаровим А.А., полягає в тому, що постіндустріальна економіка розвивається в умовах приблизної сталості світового душового споживання енергії.

Протягом 1975–2000 рр. енергоозброєність в країнах світу не більше ніж на 4% відхилялася від постійного значення 2,34 т у. п. люд.

Мал. 1.1. Душове споживання енергії в деяких країнах і регіонах світу. (Джерело – МЕA, 2008)

Фахівці Інституту енергетичних досліджень РАН вважають, що ця закономірність має довготривалий, системний характер і дотримуватиметься й надалі.

Пояснюється це тим, що основним напрямом сучасної політики енергозбереження в розвинених країнах світу служить структурна перебудова економіки зі скороченням частки енергоємних виробництв у формуванні ВВП. Проте в умовах глобалізації міжнародної торгівлі скорочення енергоємних виробництв в розвинених країнах світу приводить до їх заміщення в країнах, що розвиваються. У результаті деяке падіння душового споживання енергії в розвинених країнах компенсується його зростанням в країнах, що розвиваються, і в країнах з перехідною економікою (мал. 1.1).

Слід зазначити, що певний грунт для сумнівів в правомірності висновку про сталість енергоозброєності постіндустріального світу дає статистика останніх років, що фіксує певне зростання цієї величини, – від 2,34 т у. п./люд. в 2000 р. до 2,57 т у. п./люд. в 2006 році. Проте зростання душового споживання енергії, що спостерігається, певно компенсуватиметься його падінням під дією поточної світової фінансово-економічної кризи 2008–2010 рр.

Приблизна сталість енергоозброєності в країнах світу говорить про те, що структурне енергозбереження, вельми ефективне на національному рівні, не створює такого ж благотворного впливу на світовий рівень споживання енергії, оскільки скорочення випуску енергоємної продукції в розвинених країнах викликає зростання споживання енергії на випуск відповідної продукції в інших країнах світу.

Частково про це свідчить черговий нафтовий шок, що виник в світі в 2007–2008 рр. За твердженням МЕА, його причиною послужило швидке економічне зростання економік країн Азіатсько-Тихоокеанського регіону, зокрема КНР та Індії, орієнтованих на експорт своєї продукції в розвинені країни світу. Він викликав дефіцит нафти на світових ринках, що наростав з початку ХХІ століття і завершився ціновим шоком 2008 року. Услід за нафтою виросли ціни на заміщуючі енергоносії – природний газ, вугілля, уран, а отже, і на електричну енергію. Це у свою чергу уповільнило зростання розвинених економік, спровокувавши фінансову кризу в США, що переросла сьогодні в глобальну фінансово-економічну кризу.