Слайд №2: Вода – источник жизни на земле. Это одно из самых уни-кальных и удивительных явлений на нашей планете, обладающее множест-вом уникальных свойств, использование которых может быть очень выгод-но и полезно для человека. Энергия воды, равно как и энергия солнца или воздуха, является возобновляемым источником энергии, так необходимым в сложившихся условиях. Все прекрасно понимают, что внутренние Зем-ные ресурсы не безграничны и рано или поздно они закончатся. Поэтому проблема поиска альтернативных источников энергии так важна сегодня, а вода предлагает нам одно из решений этой проблемы.
Слайд№3: Итак, энергия воды, пожалуй, одна из первых энергий, которую люди научились использовать в своих целях. Вспомнить хотя бы первые речные мельницы.
Слайд№4: Принцип их работы прост и в то же время гениален: движущийся поток воды вращает колесо, преобразуя кинетическую энер-гию воды в механическую работу колеса.
Слайд№5:Постепенно технологии совершенствовались, количество водяных колёс в европейских государствах неуклонно росло. По сути, все современные гидроэлектростанции работают именно так же. Затем появилось важное дополнение, механическая энергия преобразуется в электрическую. Так появились первые гидроэлектростанции.
Слайд№6: На сегодняшний день существуют следующие типы ГЭС:
плотинные гидроэлектростанции;
русловые гидроэлектростанции;
приплотинные гидроэлектростанции;
деривационные гидроэлектростанции;
гидроаккумулирующие электростанции;
приливные электростанции;
волновые электростанции на морских течениях.
Это многообразие связано с типами энергии воды, которые могут исполь-зоваться человеком.
Слайд№7:Гидроэлектростанция. Этот вид энергии стал доступным для человека благодаря совместной «работе» трех стихий: воды, воздуха и, конечно же, солнца. Солнце испаряет с поверхности озер, морей и океанов воду, образуя облака. Ветер перемещает газообразную воду к возвышен-ным областям, где она конденсируется и, выпадая в виде осадков, начина-ет стекать обратно к своим первоисточникам. Как показано на схеме, на пути этих потоков ставятся гидроэлектростанции, которые перехватывают энергию падающей воды и преобразуют ее в электрическую. Мощность, вырабатываемая станцией, зависит от высоты падения воды, поэтому на ГЭС стали создаваться дамбы. Они так же позволяют регулировать величи-ну потока.
Слайд№8: На следующем слайде перечислены крупнейшие ГЭС России. Все они построены на крупных сибирских реках.
Слайд№9: Другим интересным примером использования энергии воды являются приливные электростанции. Вообще само явление прилива-отлива очень интересно и долгое время оно никак не могло быть объяснено. Большие массивные (и разумеется близкие к Земле) космические объекты, такие как Луна или Солнце, действием своей гравитации приводят к не-равномерному распределению воды в океане, создавая «горбы» из воды. Из-за вращения земли начинается движение этих «горбов» и их перемеще-ние к берегам. Но из-за того же вращения Земли, положение океана отно-сительно Луны изменяется, уменьшая тем самым действие гравитации.
Слайд№10: Во время прилива заполняются специальные резер-вуары, располагающиеся на береговой линии. Резервуары образуются бла-годаря дамбам. Во время отлива вода начинает свое обратное движение, которое и используется для вращения турбин и преобразования энергии. Важно, чтобы разница высот во время прилива и отлива была как можно больше, иначе подобная станция просто не сможет себя оправдывать. По-этому приливные электростанции создаются, как правило, в узких местах, где высота приливов достигает хотя бы 10 метров.
Слайд№11: Например крупнейшая приливная станция Ля-Ранс во Франции в устье реки Ранее. Её мощность достигает 240 МВт.
Слайд№12: Русловая гидроэлектростанция (РусГЭС). Русловая гидроэлектростанция относится к бесплотинным гидроэлектростанциям, которые размещают на равнинных многоводных реках, в узких сжатых до-линах, на горных реках, а также в быстрых течениях морей и океанов. Ру-словые ГЭС могут изготавливаться в нескольких вариациях. Это могут быть отдельные блоки, рассчитанные на небольшие мощности. Можно сооружать каскад широких станций занимающих всю ширину реки. Установку таких станций придется устанавливать на свайных фундаментах, расположенных на дне реки. Для увеличения скорости течения следует делать искусственное сужение русла, другими словами делать полузапруду. Это позволит поднять уровень воды в реке и одновременно увеличить скорость течения.
Слайд№13: Деривационные гидроэлектростанции. Такие электро-станции строят в тех местах, где велик уклон реки. Необходимая концен-трация воды в ГЭС такого типа создается посредством деривации. Вода отводится из речного русла через специальные водоотводы. Последние — спрямлены, и их уклон значительно меньший, нежели средний уклон реки. В итоге вода подводится непосредственно к зданию ГЭС. Деривационные ГЭС могут быть разного вида безнапорные, или с напорной деривацией. В случае с напорной деривацией, водовод прокладывается с большим про-дольным уклоном. В другом случае в начале деривации на реке создается более высокая плотина, и создается водохранилище — такая схема еще на-зывается смешанной деривацией, так как используются оба метода созда-ния необходимой концентрации воды.
Слайд№14: Волновые электростанции. Несмотря на то, что при-рода этой энергии весьма схожа с энергией приливов и отливов, ее все же принято выделять в отдельную ветвь. Данный вид энергии обладает до-вольно высокой удельной мощностью (приблизительная мощность волнения океанов достигает 15 кВт/м). Если высота волны будет около двух метров, то это значение может увеличиться до 80 кВт/м. Разумеется, это идеали-зированные данные, потому что перевести всю энергию волнения в элек-трическую не удастся, но все же коэффициент преобразования довольно высок – 85%.
На сегодняшний день использование энергии морских волн не особо распространено из-за ряда сложностей, возникающих при создании установок. Пока эта сфера находится только на стадии экспериментальных исследований.
Слайд№15: Один из проектов использования морских волн осно-ван на принципе колеблющегося водяного столба. В гигантских “коробах” без дна и с отверстиями вверху под влиянием волн уровень воды то под-нимается, то опускается. Столб воды в коробе действует наподобие порш-ня: засасывает воздух и нагнетает его в лопатки турбин. Главную труд-ность здесь составляет согласование инерции рабочих колес турбин с коли-чеством воздуха в коробах, так чтобы за счет инерции сохранялась посто-янной скорость вращения турбинных валов в широком диапазоне условий на поверхности моря.
Слайд№16: Давайте рассмотрим, почему же ГЭС не является са-мым распространённым источником получения электроэнергии, несмотря на то, что большую часть планеты занимает вода?
На сегодняшний день гидроэнергетика уже весьма развита и составляет 25% от мирового производства электроэнергии, а учитывая темпы ее раз-вития можно смело говорить, что она является весьма перспективным на-правлением.
Слайд№17: Постоянно ощущающее энергетический голод челове-чество все больше внимания обращает в сторону альтернативных источни-ков энергии. Как видно из таблицы во всех отношениях Мировой Океан представляет собой неисчерпаемый кладезь энергетических ресурсов.
Слайд№18: У данного типа энергии, по аналогии с остальными, имеются как плюсы, так и минусы. Так же как в случае использования энергии воды, создание ГЭС приводит к затоплению большой площади и нанесению непоправимого ущерба местной фауне. Но даже с учетом этого обстоятельства можно говорить о высокой экологичности ГЭС: они наносят только локальный ущерб, не загрязняя атмосферу Земли. Этот метод выиг-рывает по экологическим показателям. К тому же данная энергия бесплат-на.
Слайд№19: Но есть и минусы: дело в том, что сооружение боль-шинства видов ГЭС достаточно дорогое удовольствие из-за малой плотно-сти потока (удельной мощности), изменчивости источника во времени, и очень дорогого оборудования.
Слайд№20: В период эксплуатации происходит разносторонне влияние гидроэнергетических объектов на окружающую среду. Наиболее существенное влияние на природу оказывают водохранилища:
1. Затопление в верхнем бьефе. Создание водохранилищ ведёт за со-бой затопление территории. В зону затопления могут попасть сельскохозяй-ственные угодья, месторождения полезных ископаемых, промышленные и гражданские сооружения, памятники старины, дороги, лесные массивы, места постоянного обитания животных и растений и т. д.
2. Подтопление. Подтопление прилежащих к водохранилищу земель происходит вследствие подъёма уровня грунтовых вод. В зоне избыточного увлажнения подтопление влечёт за собой негативны последствия – переув-лажнение корней растений и их отмирание. С изменением водно-воздушного режима почвы может произойти заболачивание и оглеение почв, что ухудшает качество почвы и снижает её продуктивность. В за-сушливых районах подтопление улучшает условия произрастания растений при соответствующих глубинах почвенных вод. В неблагоприятных услови-ях может происходить засоление почвы.
3. Переработка берегов. Вследствие подъёма и снижения уровня во-ды в водохранилище при регулировании стока и волновых явлений прохо-дит переработка берегов водохранилища, Она заключается в размыве и обрушении крутых склонов, срезке мысов и кос. Размеры переработки бе-регов зависят от их геологического строения, режима уровней воды и глу-бины водохранилища, конфигурации берегов, господствующих ветров и т. п. Относительная стабилизация берегов происходит через 5-20 лет после наполнения водохранилища.
4. Качество воды. Вследствие снижения скорости течения и умень-шения перемещения воды по глубине существенно изменяются физико-химические характеристики воды по отношению к бытовым условиям реки до создания водохранилища. На качество в годы в водохранилище влияет заселённость зоны затопления, видовой и возрастной состав леса, подлеска и лесной подстилки, наличие притоков, режим и глубина сработки водо-хранилища и т. п.
5. Влияние водохранилищ на микроклимат. Водохранилища повы-шают влажность воздуха, изменяют ветровой режим прибрежной зоны, а также температурный и ледяной режим водотока. Это приводит к измене-нию природных условий, а также жизни и хозяйственной деятельности на-селения, обитания животных, рыб.
6. Влияние водохранилищ на фауну. Многие животные из зоны зато-пления вынуждены мигрировать на территорию с более с высокими отмет-ками. При этом видовой состав и численность животных значительно уменьшается. В ряде случаев водохранилища способствуют обогащению фауны новыми видами водоплавающих птиц и в особенности рыб: карасё-вых, сазана, щуки и т. п. При ранней сработке водохранилища после ве-сеннего половодья осушаются мелководья, что отрицательно влияет на не-рест рыбы в верхнем бьефе. Глубокая зимняя сработка водохранилища в средней полосе страны может повлечь за собой замор рыбы на мелковод-ных участках водохранилища.
Слайд№21: Поэтому при строительстве и эксплуатации ГЭС проводят-ся различные мероприятия по охране природы.
Для предотвращения или уменьшения переработки берегов производят берегоукрепления. Предприятия, железные дороги, жилые и комунально-бытовые постройки, памятники старины выносятся из зоны затопления.
Для обеспечения высокого качества воды необходима санитарная очи-стка ложа водохранилища до его затопления водой. С этой целью произво-дят агротехнические мероприятия для уменьшения загрязненного поверх-ностного стока и строятся очистные сооружения.
В случаях необходимости организуются заповедники, заказники, отлов и перемещение животных, производятся лесопосадки. В целях рыборазве-дения создают искусственные нерестилища, нерестно-выростные хозяйст-ва, строятся рыбопропускные сооружения для прохода рыбы на нерест из нижнего бьефа в верхний. Большие работы по инженерной защите прово-дятся в нижнем бьефе.
Слайд№22: Давайте подведем общий итог: сооружение альтернатив-ных гидроэлектростанций достаточно дорогое удовольствие. Кто же станет на сегодняшний день вкладывать гигантские суммы денег в такие дорого-стоящие проекты, когда еще не полностью исчерпались запасы традицион-ных видов энергоносителей. Кроме того, по непостижимому закону, основ-ные запасы углеводородов находятся в развивающихся странах, которые готовы их поставлять по невысоким ценам. Однако такая ситуация не сможет продолжаться долго и человечеству, волей или неволей, придется искать новые источники энергии, в том числе и энергии.
Подготовила ученица 11 класса МБОУ «СОШ№22» г. Астрахани Гущина Дарья.
