Раздел 2. Источники возобновляемой нетрадиционной энергетики

Прогнози, основані на розрахунках і моделюванні розвитку суспільства у ХХI ст., соціально-економічна ситуація, що склалась у різних країнах світу, і тенденції її розвитку показують неухильне зростання енергоспоживання, а також водоспоживання. Так, за прогнозами світове споживання електроенергії у порівнянні з 2000 р. зросте до 2030 р. у 2 рази, а до 2050 р. – у 4 рази. Глобальною проблемою нашої цивілізації є також проблема збереження безпечного стану навколишнього середовища для життєдіяльності суспільства.

У таких умовах зростає роль гідроенергетики, яка використовує відновлювальні екологічно чисті гідроенергетичні ресурси. Не дивлячись на те, що навіть освоєння всього економічно ефективного гідроенергетичного потенціалу може покрити лише частину прогнозного зростання потреб в електроенергії, саме гідроенергетичні об’єкти, заміняючи частину теплових електростанцій, дозволять значно зменшити викиди забруднюючих речовин в навколишнє середовище. Одночасно ГЕС комплексно розв’язують проблеми водопостачання, зрошення, захисту від повеней, рекреації та інше.

На рівні 2000 р. у світі освоєно біля 32% економічно ефективного гідроенергетичного потенціалу, що склало 2650 млрд. кВт·год електроенергії, виробленої на ГЕС зі встановленою потужністю 670 млн.кВт (біля 19% світового виробництва), а до 2007 р. вироблення зросло до 3050 млрд. кВт·год, потужність – до 850 млн.кВт. При цьому загальний неосвоєний економічно ефективний потенціал, що складає біля 5680 млрд. кВт·год (100%), розподіляється між континентами так: Азія –3380 млрд. кВт·год (60%); Південна Америка – 930 млрд. кВт·год (16%); Африка – 750 млрд. кВт·год (13%); Північна і Центральна Америка – 350 млрд. кВт·год (6%); Європа–220 млрд. кВт·год (4%); Австралія і Океанія – 50 млрд. кВт·год (1%).

Неосвоєний економічно ефективний гідроенергетичний потенціал знаходиться в основному у слаборозвинених країнах і країнах, що розвиваються, які відчувають найгострішу потребу у збільшенні виробництва енергії. У цих країнах при плануванні розвитку енергетики в першу чергу передбачається освоєння гідроенергетичних ресурсів.

Враховуючи умовність визначення економічно ефективного гідроенергетичного потенціалу, у майбутньому, виходячи з екологічних і економічних умов, доведеться розглядати ефективність його збільшення за рахунок технічного гідроенергетичного потенціалу, який дає об’єктивнішу картину наявних гідроенергоресурсів і складає біля 14650 млрд. кВт·год (у 1,7 разів вище економічно ефективного на сучасному етапі).

З урахуванням прогнозованого розвитку гідроенергетики її питома вага у світовому енергетичному балансі може зберегтися. Подальший її розвиток базується на комплексному використанні водосховищ для задоволення таких потреб, як водопостачання населення, промисловості, сільського господарства, зрошення (у багатьох слаборозвинених країнах і країнах, що розвиваються, лише на основі зрошення можливе ефективне землеробство та забезпечення людей продуктами харчування), захист від повеней, рекреація та інше. У багатьох випадках ГЕС і їх каскади стануть ядром великих водогосподарських і територіально-виробничих комплексів, що забезпечують піднесення економіки і покращення соціальних умов у слаборозвинених регіонах.

Першочергове освоєння власних гідроенергетичних ресурсів у країнах, які мають обмежені запаси органічного палива і залежать від імпорту енергоносіїв, пов’язане також із забезпеченням їх енергетичної безпеки.

В умовах подальшого розвитку об’єднаних енергосистем в основному за рахунок введення великих базисних ТЕС і АЕС зростає значення ГЕС та АЕС як джерел високоманевреної потужності у регулюванні добових графіків навантажень із покриттям пікової частини та заповненням нічних провалів, у виконанні функцій аварійного і навантажувального резервів енергосистем. Із досвіду роботи об’єднаних енергосистем з переважанням потужних ТЕС або АЕС випливає, що для їх оптимальної роботи доцільно мати ГАЕС потужністю до 10–12% загальної потужності всіх електростанцій. У випадку виникнення найважчих системних аварій у таких енергосистемах, що спричинюють розвал енергосистеми, саме у першу чергу ГАЕС і ГЕС дозволяють їх запобігти або пом’якшити наслідки, швидше відновити роботу енергосистем.

Таблиця 6.1. Освоєння гідроенергетичного потенціалу (на рівні 2007 р.)

ГЕС і ГАЕС у порівнянні з іншими об’єктами електроенергетики забезпечують найефективніший процес вироблення електроенергії при найнижчих експлуатаційних витратах і найдовшому терміну експлуатації. Враховуючи старіння з часом споруд і обладнання, важливого значення набуває реконструкція існуючих ГЕС і ГАЕС, спрямована на подальше вдосконалення технологічного процесу на основі сучасних технологій, підвищення їх потужності й виробітку, забезпечення сучасних вимог з безпеки гідротехнічних споруд та екологічної безпеки, продовження терміну служби.

Економічна ефективність будівництва гідроенергетичних об’єктів у порівнянні з альтернативними варіантами у майбутньому продовжуватиме зростати, не дивлячись на значні початкові капвкладення, враховуючи в першу чергу великі експлуатаційні витрати електростанцій на органічному паливі, пов’язані з неухильним зростанням цін на паливо, і зростаючі витрати на захисні та природоохоронні заходи з посиленням екологічних нормативів. При комплексному використанні водосховищ ГЕС у багатьох випадках відсутня альтернатива розв’язанню проблем водопостачання, зрошення, захисту від повеней, крім як шляхом спорудження водосховищ. При цьому найважливішою проблемою розвитку гідроенергетики є мінімізація негативних наслідків для навколишнього середовища.

З урахуванням великого неосвоєного гідроенергетичного потенціалу (табл. 6.1) основне гідроенергетичне будівництво із водосховищами комплексного призначення буде здійснюватись в Азії, Південній Америці та Африці у слаборозвинутих країнах і країнах, що розвиваються.

У даний час у світі будуються ГЕС загальною потужністю 170 млн. кВт (що складає 19% потужності ГЕС, які експлуатуються), з них ГЕС потужністю 136 млн. кВт споруджуються в Азії, ще ГЕС потужністю порядку 500 млн. кВт плануються до будівництва.

В умовах подальшого зростання пікових потужностей, необхідності заповнення нічних провалів, достатньо нерівномірних добових графіків навантажень збережеться тенденція збільшення введення потужностей ГАЕС у розвинутих країнах, де в значній мірі вичерпано гідроенергетичні ресурси, а також у країнах, що розвиваються (Китай, Індія та інші), поруч з ГЕС. Важливою перевагою ГАЕС також є порівняно обмежений вплив на навколишнє середовище. На 2000 р. сумарна потужність ГАЕС досягла 125 млн. кВт. Можна прогнозувати подальше збільшення темпів введення потужностей на ГАЕС і розширення географії країн, де будуть експлуатуватись ГАЕС. На даний час у світі ведеться будівництво ГАЕС сумарною потужністю 30 млн. кВт.

ГЕС Тері, Індія

ГЕС Тері (чотири енергоблоки по 250 МВт) – унікальна гідротехнічна споруда в передгір’ї Гімалаїв на північному сході Індії, в живописному місці злиття річок Бхагіраті й Бхілангана. Гребля ГЕС Тері (кам’яно-накидна з глиняним ядром) – третя в світі за висотою (260,5 м); машинний зал станції – підземного типу. Споруду спроектовано з врахуванням максимальної сейсмічності (9 балів). ГЕС Тері – перша черга гідроенергетичного комплексу, який включає в себе також ГЕС Котешвар (чотири енергоблоки по 100 МВт) й гідроакумулюючу станцію (чотири енергоблоки по 250 МВт), будівництво яких планують завершити у 2009 й 2011 роках відповідно.

Максимальне зростання виробництва електроенергії на ГЕС прогнозується в Китаї, де планується збільшити потужність ГЕС із 171 млн. кВт у 2008 р. до 300 млн. кВт у 2020 р., ведеться будівництво ГЕС потужністю 80 млн. кВт, потужність ГАЕС складає 6,4 млн. кВт (2007 р.), будуються ГАЕС потужністю 12,5 млн. кВт.

В Індії при потужності ГЕС 40 млн. кВт (2008 р.) споруджуються ГЕС потужністю більше 15 млн. кВт і на перспективу планується введення у дію ще ГЕС потужністю 34 млн. кВт. Потужність ГАЕС складає 1,5 млн. кВт, будуються ГАЕС потужністю 3,4 млн. кВт.

У Туреччині при потужності 13,7 млн. кВт (2008 р.) планується освоїти до 2025 р. увесь економічно ефективний гідроенергетичний потенціал в 35 млн. кВт. В’єтнам також планує до 2025 р. в основному освоїти свій економічно ефективний гідроенергетичний потенціал, збільшивши потужність ГЕС з 5,5 млн. кВт (2008 р.) до 26 млн. кВт (з включенням ГАЕС).

У Росії при потужності ГЕС і ГАЕС 49,7 млн. кВт (2008 р.) планується спорудження ГАЕС і ГЕС в європейській частині країни, а у Сибірі – ГЕС із загальним збільшенням потужності до 2020 р. понад 20 млн. кВт.

У Бразилії при потужності ГЕС, що існують, 84 млн.кВт (2008 р.) здійснюється будівництво ГЕС потужністю 6 млн. кВт і планується ще спорудження ГЕС потужністю біля 33 млн. кВт. Подальше прискорене освоєння гідроенергоресурсів планується в Аргентині, Колумбії, Венесуелі.

Гідроенергетика відіграє найважливішу роль в економіці багатьох країн Африки. В Анголі, Камеруні, Конго, Кенії, Ефіопії, Мозамбіку, Гані, Замбії на ГЕС виробляється від 50 до 100% електроенергії. У цих та ряді інших країн подальший розвиток базується на першочерговому використанні гідроенергетичних ресурсів.

В Україні при загальній потужності ГЕС 4,6 млн. кВт освоєно 60% економічно ефективного гідроенергетичного потенціалу. Потужність ГАЕС (із введенням перших агрегатів на ГАЕС, що споруджуються) складає 0,85 млн. кВт (2009 р.), здійснюється будівництво двох ГАЕС: найбільшої в Європі Дністровської потужністю 2,27 млн. кВт і Ташликської потужністю 0,9 млн. кВт, що складає єдиний енергокомплекс з ПівденноУкраїнською АЕС, проектується Канівська ГАЕС потужністю 1 млн. кВт.

В ОЕС України, де на ГЕС виробляється лише 6% загальної кількості електроенергії, а на АЕС біля 50%, існує надзвичайно гострий дефіцит високоманеврених потужностей, що вимагає прискорення введення в експлуатацію потужностей ГАЕС, які будуються, для покриття пікової частини і заповнення нічних провалів у графіку навантажень, забезпечення швидкодіючого аварійного і частотного резервів в ОЕС України.

При подальшому розвитку електроенергетики на базі гармонічного поєднання атомної і вугільної електроенергетики, гідроенергетики та інших відновлювальних джерел гідроенергетика відіграватиме найважливішу роль в оптимізації структури генеруючих потужностей ОЕС України, забезпечуватиме її необхідну маневреність, гнучкість і надійність. Сприятливе геополітичне становище України, а також наявність потужних електричних зв’язків дозволяють ОЕС України стати «енергетичним мостом» між об’єднаними енергосистемами країн ЄС і ЄЕС Росії, здійснювати експорт і транзит електроенергії із забезпеченням якості електроенергії у відповідності з вимогами, що існують у країнах ЄС.

У період до 2015 р. передбачається ввести в експлуатацію Дністровську і Ташликську ГАЕС, розпочати спорудження Канівської ГАЕС; завершити реконструкцію всіх ГЕС Дніпровського каскаду; ввести в дію ГЕС загальною потужністю 0,5 млн. кВт на верхньому Дністрі та на р. Тисі з виконанням протипаводкових заходів, розгорнути будівництво малих ГЕС.