Минобрнауки России Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тульский государственный университет» Интернет-институт ТулГУ Кафедра иностранных языков Контрольная работа № 1 по дисциплине «Иностранный язык (английский язык)» на тему «Гидроэлектроэнергия (Hydroelectricity)» Вполнил: Кабанов Александр Викторович Группа ИБ161231 Электрооборудование электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений Проверил: Исаева Анастасия Юрьевна канд. филол. наук, доц Тула – 2023 г https://www.newworldencyclopedia.org/entry/Hydroelectricity Hydroelectricity Hydroelectricity is electricity produced by hydropower—that is, the energy of moving water. It is the world's leading form of renewable energy. In 2005, it accounted for over 63 percent of the total renewable energy. That same year, hydroelectricity supplied about 715,000 megawatts (or 19 percent) of the world's electricity (compared to 16 percent in 2003). Although large hydroelectric installations generate most of the world's hydroelectricity, small hydro schemes are particularly popular in China, which has over 50 percent of the world's small hydro capacity. On the downside, hydroelectric projects can disrupt ecosystems by reducing access to salmon spawning grounds and damaging habitats of birds. These projects also lead to changes in the downstream river environment, by the scouring of river beds and loss of riverbanks. Large-scale hydroelectric dams, such as the Aswan Dam and the Three Gorges Dam, have created environmental problems both upstream and downstream. Electricity generation Most hydroelectric power comes from the potential energy of dammed water driving a water turbine and generator. In this case, the energy extracted from the water depends on the volume and on the difference in height between the source and the water's outflow. This height difference is called the head. The amount of potential energy in water is proportional to the head. To obtain very high head, water for a hydraulic turbine may be run through a large pipe called a penstock. Pumped storage hydroelectricity produces electricity to supply high peak demands by moving water between reservoirs at different elevations. At times of low electrical demand, excess generation capacity is used to pump water into the higher reservoir. When there is higher demand, water is released back into the lower reservoir through a turbine. Pumped storage schemes currently provide the only commercially important means of grid energy storage and improve the daily load factor of the generation system. Less common types of hydro schemes use water's kinetic energy or undammed sources such as run-of-the-river, waterwheels, and tidal power. Industrial hydroelectric plants Many hydroelectric projects supply public electricity networks, but some are created to serve specific industrial enterprises. Dedicated hydroelectric projects are often built to provide the substantial amounts of electricity needed for aluminium electrolytic plants, for example. In the Scottish Highlands there are examples at Kinlochleven and Lochaber, constructed during the early years of the twentieth century. In Suriname, the "van Blommestein" lake, dam and power station were constructed to provide electricity for the Alcoa aluminium industry. As of 2007 the Kárahnjúkar Hydropower Project in Iceland remains controversial. Advantages Economics The main advantage of hydroelectricity is that it is nearly independent of increases in the cost of fossil fuels such as oil, natural gas, or coal. Fuel is not required, and so it need not be imported. Hydroelectric plants tend to have longer economic lives than fuel-fired generation, with some plants now in service having been built 50 to 100 years ago. Operating labor cost is usually low since plants are automated and have few personnel on site during normal operation. Where a dam serves multiple purposes, a hydroelectric plant may be added with relatively low construction cost, providing a useful revenue stream to offset the costs of dam operation. It has been calculated that the sale of electricity from the Three Gorges Dam will cover the construction costs after 5 to 7 years of full generation. Related activities Reservoirs created by hydroelectric schemes often provide facilities for water sports, and become tourist attractions in themselves. In some countries, farming fish in the reservoirs is common. Multi-use dams installed for irrigation can support the fish farm with relatively constant water supply. Large hydro dams can control floods, which would otherwise affect people living downstream of the project. When dams create large reservoirs and eliminate rapids, boats may be used to improve transportation. Greenhouse gas emissions Since no fossil fuel is consumed, emission of carbon dioxide (a greenhouse gas) from burning fuel is eliminated. While some carbon dioxide is produced during manufacture and construction of the project, this is a tiny fraction of the operating emissions of equivalent fossil-fuel electricity generation. However, there may be other sources of emissions as discussed below. Disadvantages Environmental damage Hydroelectric projects can be disruptive to surrounding aquatic ecosystems. For instance, studies have shown that dams along the Atlantic and Pacific coasts of North America have reduced salmon populations by preventing access to spawning grounds upstream, even though most dams in salmon habitat have fish ladders installed. Salmon spawn are also harmed on their migration to sea when they must pass through turbines. This has led to some areas transporting smolt downstream by barge during parts of the year. Turbine and power-plant designs that are easier on aquatic life are an active area of research. Generation of hydroelectric power changes the downstream river environment. Water exiting a turbine usually contains very little suspended sediment, which can lead to scouring of river beds and loss of riverbanks. Since turbines are often opened intermittently, rapid or even daily fluctuations in river flow are observed. For example, in the Grand Canyon, the daily cyclic flow variation caused by Glen Canyon Dam was found to be contributing to erosion of sand bars. Dissolved oxygen content of the water may change from pre-construction conditions. Water exiting from turbines is typically much colder than the pre-dam water, which can change aquatic faunal populations, including endangered species. Some hydroelectric projects also utilize canals, typically to divert a river at a shallower gradient to increase the head of the scheme. In some cases, the entire river may be diverted, leaving a dry riverbed. Examples include the Tekapo and Pukaki Rivers. Large-scale hydroelectric dams, such as the Aswan Dam and the Three Gorges Dam, have created environmental problems both upstream and downstream. A further concern is the impact of major schemes on birds. Since damming and redirecting the waters of the Platte River in Nebraska for agricultural and energy use, many native and migratory birds such as the Piping Plover and Sandhill Crane have become increasingly endangered. Greenhouse gas emissions The reservoirs of hydroelectric power plants in tropical regions may produce substantial amounts of methane and carbon dioxide. This is due to plant material in flooded areas decaying in an anaerobic environment, and forming methane, a very potent greenhouse gas. According to the World Commission on Dams report, where the reservoir is large compared to the generating capacity (less than 100 watts per square meter of surface area) and no clearing of the forests in the area was undertaken prior to impoundment of the reservoir, greenhouse gas emissions from the reservoir may be higher than those of a conventional oil-fired thermal generation plant In boreal reservoirs of Canada and Northern Europe, however, greenhouse gas emissions are typically only 2 to 8 percent of any kind of conventional thermal generation. A new class of underwater logging operation that targets drowned forests can mitigate the effect of forest decay. Population relocation Another disadvantage of hydroelectric dams is the need to relocate the people living where the reservoirs are planned. In many cases, no amount of compensation can replace ancestral and cultural attachments to places that have spiritual value to the displaced population. Additionally, historically and culturally important sites can be flooded and lost. Such problems have arisen at the Three Gorges Dam project in China, the Clyde Dam in New Zealand, and the Ilısu Dam in Southeastern Turkey. Dam failures Failures of large dams, while rare, are potentially serious—the Banqiao Dam failure in China resulted in the deaths of 171,000 people and left millions homeless, more than some estimates of the death toll from the Chernobyl disaster. Dams may be subject to enemy bombardment during wartime, sabotage, and terrorism. Smaller dams and micro hydro facilities are less vulnerable to these threats. The creation of a dam in a geologically inappropriate location may cause disasters like the one of the Vajont Dam in Italy, where almost 2000 people died, in 1963. Hydroelectric facts In parts of Canada (the provinces of British Columbia, Manitoba, Ontario, Quebec, and Newfoundland and Labrador) hydroelectricity is used so extensively that the word "hydro" is used to refer to any electricity delivered by a power utility. The government-run power utilities in these provinces are called BC Hydro, Manitoba Hydro, Hydro One (formerly "Ontario Hydro"), Hydro-Québec, and Newfoundland and Labrador Hydro respectively. Hydro-Québec is the world's largest hydroelectric generating company, with a total installed capacity (2005) of 31,512 megawatts (MW). Oldest hydroelectric power stations Cragside, Rothbury, England, completed 1870. Appleton, Wisconsin, U.S., completed 1882. A waterwheel on the Fox river supplied the first commercial hydroelectric power for lighting to two paper mills and a house, two years after Thomas Edison demonstrated incandescent lighting to the public. Within a matter of weeks of this installation, a power plant was also put into commercial service at Minneapolis. Duck Reach, Launceston, Tasmania. Completed 1895. The first publicly owned hydroelectric plant in the Southern Hemisphere. Supplied power to the city of Launceston for street lighting. Decew Falls 1, St. Catharines, Ontario, Canada, completed August 25, 1898. Owned by Ontario Power Generation. Four units are still operational. Recognized as an IEEE Milestone in Electrical Engineering & Computing by the IEEE Executive Committee in 2002. It is believed that the oldest Hydro Power site in the United States is located on Claverack Creek, in Stottville, New York. The turbine, a Morgan Smith, was constructed in 1869, and installed 2 years later. It is one of the earliest water wheel installations in the United States and also generated electricity. It is owned today by Edison Hydro. The oldest continuously operated commercial hydroelectric plant in the United States is built on the Hudson River at Mechanicville, New York. The seven 750 kW units at this station initially supplied power at a frequency of 38 Hz, but later were increased in speed to 40 Hz. It went into commercial service July 22,1898. It is now being restored to its original condition and remains in commercial operation. Гидроэлектроэнергия Гидроэлектроэнергия — это электричество, вырабатываемое гидроэнергетикой, то есть энергия движущейся воды. Это ведущий в мире вид возобновляемой энергии. В 2005 году на его долю приходилось более 63 процентов от общего объема возобновляемых источников энергии. В том же году гидроэлектростанции обеспечивали около 715 000 мегаватт (или 19 процентов) мировой электроэнергии (по сравнению с 16 процентами в 2003 году). Хотя крупные гидроэлектростанции вырабатывают большую часть гидроэлектроэнергии в мире, схемы малых гидроэлектростанций особенно популярны в Китае, на долю которого приходится более 50 процентов мощности малых гидроэлектростанций в мире. С другой стороны, проекты гидроэлектростанций могут нарушить экосистемы, сократив доступ к местам нереста лосося и нанеся ущерб местам обитания птиц. Эти проекты также приводят к изменениям в окружающей среде ниже по течению рек в результате размыва русел и потери прибрежных районов. Крупномасштабные плотины гидроэлектростанций, такие как Асуанская плотина и плотина "Три ущелья", создали экологические проблемы как выше, так и ниже по течению. Производство электроэнергии Большая часть гидроэлектроэнергии вырабатывается за счет потенциальной энергии воды из плотин, приводящей в движение водяную турбину и генератор. В этом случае энергия, извлекаемая из воды, зависит от объема и от разницы высот между источником и истоком воды. Эта разница высот называется головой. Количество потенциальной энергии в воде пропорционально напору. Чтобы получить очень высокий напор, воду для гидравлической турбины можно пропускать через большую трубу, называемую напорным трубопроводом. Гидроаккумулирующие гидроэлектростанции производят электроэнергию для удовлетворения высоких пиковых потребностей за счет перемещения воды между резервуарами на разных высотах. В периоды низкого спроса на электроэнергию избыточные генерирующие мощности используются для перекачки воды в более высокий резервуар. Когда потребность выше, вода сбрасывается обратно в нижний резервуар через турбину. Схемы гидроаккумулирования в настоящее время являются единственным коммерчески важным средством хранения энергии в сети и улучшают ежедневный коэффициент загрузки системы генерации. Менее распространенные типы гидросистем используют кинетическую энергию воды или незапруженные источники, такие как русло реки, водяные колеса и энергию приливов. Промышленные гидроэлектростанции Многие гидроэлектростанции снабжают общественные электросети, но некоторые созданы для обслуживания конкретных промышленных предприятий. Специализированные гидроэлектростанции часто строятся для обеспечения значительного количества электроэнергии, необходимой, например, для электролитических заводов по производству алюминия. В Шотландском нагорье есть примеры в Кинлохлевене и Лочабере, построенные в первые годы двадцатого века. В Суринаме для обеспечения электроэнергией алюминиевой промышленности Alcoa были построены озеро, плотина и электростанция Ван Бломместейн. По состоянию на 2007 год проект Карахнюкарской гидроэлектростанции в Исландии остается спорным. Преимущества Экономика Основное преимущество гидроэлектроэнергии заключается в том, что она практически не зависит от роста стоимости ископаемого топлива, такого как нефть, природный газ или уголь. Топливо не требуется, поэтому его не нужно импортировать. Гидроэлектростанции, как правило, имеют более длительный экономический срок службы, чем электростанции, работающие на топливе, причем некоторые из действующих сейчас электростанций были построены 50–100 лет назад. Затраты на рабочую силу обычно невелики, поскольку заводы автоматизированы и во время нормальной работы на объекте присутствует мало персонала.Если плотина служит нескольким целям, к ней можно добавить гидроэлектростанцию с относительно низкой стоимостью строительства, что обеспечит полезный поток доходов для компенсации затрат на эксплуатацию плотины. Подсчитано, что продажа электроэнергии с плотины «Три ущелья» покроет затраты на строительство через 5–7 лет полной выработки. Смежные виды деятельности Водохранилища, созданные гидроэлектростанциями, часто предоставляют возможности для занятий водными видами спорта и сами по себе становятся туристическими достопримечательностями. В некоторых странах распространено разведение рыбы в водоемах. Многоцелевые плотины, установленные для орошения, могут обеспечить рыбоводному хозяйству относительно постоянное водоснабжение. Большие дамбы могут контролировать наводнения, которые в противном случае могли бы повлиять на людей, живущих ниже по течению от проекта. Когда дамбы создают большие водохранилища и устраняют пороги, для улучшения транспортировки можно использовать лодки. Выбросы парниковых газов Поскольку ископаемое топливо не потребляется, выбросы углекислого газа (парникового газа) при сжигании топлива исключаются. Хотя некоторое количество углекислого газа выделяется во время производства и строительства проекта, это лишь небольшая часть эксплуатационных выбросов при производстве электроэнергии, эквивалентной ископаемому топливу. Однако могут существовать и другие источники выбросов, которые обсуждаются ниже. Недостатки Ущерб окружающей среде Гидроэнергетические проекты могут оказывать негативное влияние на окружающие водные экосистемы. Например, исследования показали, что плотины на атлантическом и тихоокеанском побережьях Северной Америки привели к сокращению популяции лосося, поскольку препятствуют доступу к нерестилищам выше по течению, несмотря на то, что большинство плотин в местах обитания лосося оборудованы рыбоходными трапами. Вред икре лосося наносится и во время ее миграции в море, когда она вынуждена проходить через турбины. Это привело к тому, что в некоторых районах в отдельные периоды года молодь перевозится вниз по течению на баржах. Конструкции турбин и электростанций, облегчающие жизнь водной флоры и фауны, активно изучаются. Выработка гидроэлектроэнергии изменяет экологическую обстановку в нижнем течении реки. Вода, выходящая из турбины, обычно содержит очень мало взвешенных частиц, что может привести к размыву русла реки и потере берегов. Поскольку турбины часто открываются периодически, наблюдаются резкие или даже суточные колебания речного стока. Например, в Большом Каньоне было установлено, что суточные циклические колебания стока, вызванные плотиной Глен Каньон, способствуют размыву песчаных баров. Содержание растворенного кислорода в воде может измениться по сравнению с условиями до строительства. Вода, выходящая из турбин, обычно намного холоднее, чем вода до строительства плотины, что может изменить популяции водной фауны, включая исчезающие виды. В некоторых гидроэнергетических проектах также используются каналы, как правило, для отвода реки под небольшим уклоном с целью увеличения напора. В некоторых случаях отводят всю реку, оставляя сухое русло. В качестве примера можно привести реки Текапо и Пукаки. Крупномасштабные гидроэлектростанции, такие как Асуанская плотина и плотина "Три ущелья", создают экологические проблемы как в верхнем, так и в нижнем течении реки. Еще одной проблемой является воздействие крупных проектов на птиц. После строительства плотины и перенаправления вод реки Платте в штате Небраска для сельскохозяйственных и энергетических нужд многие местные и перелетные птицы, такие как чибис и журавль-красавка, оказались под угрозой исчезновения. Выбросы парниковых газов Водохранилища гидроэлектростанций в тропических регионах могут выделять значительное количество метана и углекислого газа. Это связано с тем, что растительный материал на затопленных участках перегнивает в анаэробной среде и образует метан - очень мощный парниковый газ. Согласно отчету Всемирной комиссии по плотинам, если водохранилище имеет большие размеры по сравнению с генерирующей мощностью (менее 100 ватт на квадратный метр площади) и перед сооружением водохранилища не проводилась вырубка лесов, то выбросы парниковых газов от водохранилища могут быть выше, чем от обычной тепловой электростанции, работающей на нефти. Однако в бореальных водохранилищах Канады и Северной Европы выбросы парниковых газов обычно составляют всего 2-8% от выбросов любой традиционной тепловой генерации. Новый класс подводных лесозаготовительных работ, направленных на вырубку утонувших лесов, может смягчить эффект от их распада. Переселение населения Еще одним недостатком плотин гидроэлектростанций является необходимость переселения людей, проживающих в местах, где планируется построить водохранилища. Во многих случаях никакие компенсации не могут заменить привязанности предков и культуры к местам, имеющим духовную ценность для перемещенного населения. Кроме того, могут быть затоплены и утрачены исторически и культурно значимые места. Подобные проблемы возникали при строительстве плотины "Три ущелья" в Китае, плотины Клайд в Новой Зеландии и плотины Илису на юго-востоке Турции. Аварии плотин Аварии крупных плотин хотя и редки, но потенциально серьезны: в результате аварии плотины Банцяо в Китае погибли 171 тыс. человек, миллионы остались без крова, что, по некоторым оценкам, превышает число погибших в результате Чернобыльской катастрофы. Плотины могут подвергаться вражеским бомбардировкам в военное время, диверсиям и терроризму. Небольшие плотины и микрогидроузлы менее уязвимы для этих угроз. Создание плотины в геологически неподходящем месте может привести к катастрофе, подобной той, что произошла в 1963 году с плотиной Вайонт в Италии, где погибло почти 2000 человек. Факты о гидроэнергетике В некоторых частях Канады (провинциях Британская Колумбия, Манитоба, Онтарио, Квебек, Ньюфаундленд и Лабрадор) гидроэлектроэнергия используется настолько широко, что слово «гидро» используется для обозначения любой электроэнергии, поставляемой электроэнергетическими предприятиями. Государственные электроэнергетические предприятия в этих провинциях называются BC Hydro, Manitoba Hydro, Hydro One (ранее «Ontario Hydro»), Hydro-Québec и Newfoundland and Labrador Hydro соответственно. Hydro-Québec - крупнейшая в мире гидроэнергетическая компания с общей установленной мощностью (2005 г.) 31 512 мегаватт (МВт). Старейшие гидроэлектростанции • Крэгсайд, Ротбери, Англия, строительство завершено в 1870 г. • Эпплтон, штат Висконсин, США, строительство завершено в 1882 году. Через два года после того, как Томас Эдисон продемонстрировал общественности лампу накаливания, водяное колесо на реке Фокс впервые в промышленном масштабе дало гидроэлектрическую энергию для освещения двух бумажных фабрик и одного дома. Через несколько недель после этой установки в Миннеаполисе также была введена в коммерческую эксплуатацию электростанция. • Duck Reach, Лонсестон, Тасмания. Построена в 1895 году. Первая государственная гидроэлектростанция в Южном полушарии. Обеспечивала электроэнергией город Лонсестон для уличного освещения. • ГЭС Decew Falls 1, Сент-Катаринс, Онтарио, Канада, построена 25 августа 1898 года. Принадлежит компании Ontario Power Generation. Четыре энергоблока работают до сих пор. В 2002 году Исполнительный комитет IEEE признал ее вехой в электротехнике и вычислительной технике. • Считается, что самая старая гидроэлектростанция в США находится на ручье Клаверак в Стоттвилле, штат Нью-Йорк. Турбина Моргана Смита была построена в 1869 году и установлена двумя годами позже. Это одна из самых ранних установок водяных колес в США, которая также вырабатывала электроэнергию. Сегодня она принадлежит компании Edison Hydro. • Старейшая непрерывно действующая коммерческая гидроэлектростанция в США построена на реке Гудзон в Механиквилле (штат Нью-Йорк). Семь агрегатов мощностью 750 кВт на этой станции первоначально выдавали энергию с частотой 38 Гц, но позже частота была увеличена до 40 Гц. Станция вступила в коммерческую эксплуатацию 22 июля 1898 года. В настоящее время станция восстановлена до первоначального состояния и продолжает работать в коммерческом режиме.
