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

Енергія з найдавніших часів була і залишається найважливішим фактором, що визначає розвиток виробничих сил і життя людей.

Історія енергетики від оволодіння людиною вогнем, а пізніше енергією річок, вітру, Сонця, тепловою та атомною енергією відтворює постійний пошук, великі відкриття, нагромадження і передачу від покоління до покоління знань, найважливіших досягнень в пізнанні природи.

Англійський філософ Френсіс Бекон в XVI ст. писав: «Жадібний розум людський, він не може ні зупинитись, ні перебувати у спокої, а поривається все далі». Тривалим був шлях до сучасної енергетики. Знання і досвід, що накопичувались людством протягом тисячоліть, завдяки геніальним вченим і видатним винахідникам, багатьом поколінням вчених та інженерів забезпечили розвиток вчення про теплоту, відкриття законів електрики, радіоактивності, створення перших електростанцій і стали фундаментом сучасної енергетики.

Бурхливий розвиток енергетики в ХХ столітті став основою швидкого росту економіки і підвищення якості життя людей.

Розвиток нашої цивілізації в цей період, що носив швидкий, майже вибуховий характер, вимагав різкого нарощування виробництва енергії і широкого використання невідновлювальних природних ресурсів (вугілля, нафти, природного газу та інш.). Їх частка склала 85% загального виробництва енергії в світі, що досягнуло на початку XXI ст. більше 10 млрд. т н.е.

Електроенергетика характеризується найбільш високими темпами росту. Так, виробництво електроенергії в світі у другій половині ХХ ст. збільшилось в 14 разів, в основному за рахунок спалювання органічного палива, досягнувши в 2000 році 14100 млрд. кВт·год, в тому числі біля 19% за рахунок використання відновлювальних гідроенергетичних ресурсів і 16% за рахунок використання атомної енергії.

Однак коли протягом тисячоліть людство жило в гармонії з природою, то саме в другій половині ХХ ст. в зв’язку з різким збільшенням антропогенного навантаження на неї і важкими екологічними наслідками найбільш гостро постає проблема охорони навколишнього середовища, пошуку рівноваги між забезпеченням економічних і соціальних потреб суспільства та його збереженням.

Досягнувши надзвичайно високого рівня розвитку енергетики, промисловості, транспорту, урбанізації, зброї масового знищення, людство все більше впливає на навколишнє середовище, що вже призвело до глобальної екологічної кризи.

Мільярди літ створювався тонкий і складний баланс біосфери Землі, й сьогодні людство, яке є частиною біосфери, руйнує його, забруднюючи атмосферу, гідросферу, грунт, і це багато в чому пов’язане з одержанням енергії.

Ми знаємо наскільки вразливий світ природи і як легко зламати екологічну рівновагу з необоротними наслідками.

Глобальними проблемами нашої цивілізації, з якими людство ввійшло в ХХІ століття, є забезпечення людського співтовариства енергією для соціально-економічного розвитку; збереження безпечного стану навколишнього середовища для життєдіяльності суспільства з врахуванням можливих катастрофічних наслідків при його порушенні.

Для ефективного розв’язання цих проблем необхідна скоординована політика світового співтовариства в галузі енергетики і охорони довкілля..

Важко передбачати майбутнє, але й не передбачати його не можна, бо потрібна підготовка світового співтовариства для своєчасного формування умов, що забезпечать соціально-економічний розвиток, необхідні для цього енергетичні ресурси і подолання екологічного кризу з врахуванням інерційності цих процесів.

Прогнози, основані на розрахунках і моделюванні розвитку суспільства в ХХІ ст., соціально-економічна ситуація в різних країнах світу, що склалась, і тенденції її розвитку говорять про неухильний ріст енергоспоживання в майбутньому. Так, споживання електроенергії у порівнянні з 2000 р. повинно зрости до 2030 р. у 2 рази, а до 2050 р. – в 4 рази. Теплова і атомна енергетика залишаться основою електроенергетики при максимальному використанні гідроенергетичних ресурсів та інших відновлюваних джерел енергії.

При цьому слід виходити із визнання того, що енергетика, економіка, природне середовище і людина взаємозалежні та нероздільні.

Для людства настав «момент істини», коли потрібно зробити вибір способів свого збереження і шляхів прогресу, змінити стратегію власної поведінки, забезпечивши розумне керування розвитком, здійснити переоцінку існуючої системи цінностей. Не можна більше використовувати енергію і керувати енергоресурсами марнотратно і негуманно.

Людство переживає період переходу від індустріального суспільства з характерними для нього великими витратами енергії до суспільства знань з високорозвинутими технологіями і глибокою економічною, соціальною і духовною перебудовою життя суспільства в рамках виникаючих обмежень, що забезпечує збалансований, сталий його розвиток.

Нагромаджений величезний запас знань, сучасний стан розвитку науки, техніки і економіки дозволяє світовому співтовариству ефективно вирішувати ці проблеми.

В ХХІ столітті значний ріст світового споживання електроенергії має забезпечуватись застосуванням принципово нових високоефективних технологій виробництва електроенергії в тепловій енергетиці, що основані на екологічних критеріях, а також технологій, не пов’язаних зі спалюванням органічного палива, максимальним використанням відновлювальних джерел енергії і супроводжуватись різким підвищенням ефективності енергоспоживання за рахунок енергозбереження.

Всі книги цього видання, пов’язані єдиним задумом, дозволяють зрозуміти накопичений досвід, досягнення енергетики, шляхи розв’язання проблем, що стоять перед нею.

Не можна оволодіти по-справжньому будь-яким напрямом науки і техніки, не знаючи історії його розвитку. Майбутнє, а також минуле, реально існує і нині: минуле живе в ньому у вигляді величезної спадщини попередніх поколінь в матеріальній і духовній культурі людства, тоді як майбутнє втілюється в завданнях, надіях і побоюваннях, що пов’язують з ним сучасні покоління. Найкраще цю думку виразив ірландський письменник і філософ Джеймс Джойс: «Минуле поглинається нинішнім, а нинішнє вагітне майбутнім». Цей принцип втілений у нашому виданні, що є його відмінною особливістю. В ньому дається широка панорама розвитку енергетики, починаючи від зорі людської цивілізації і до її сучасного стану і закінчуючи поглядом у майбутнє. Ми сподіваємось, що всі книги видання дозволять заповнити існуючі прогалини у висвітленні і розумінні всього, що пов’язано з енергетикою, а їх матеріали будуть корисні нашим читачам-енергетикам і не тільки їм у пізнанні нового, використанні цих знань у практичній діяльності.