ПЛАН
Вступ. 3
1. Особливості функціонування гідроенергетики України. 4
2. Становлення малої гідроенергетики України. 10
3. Аналіз ефективності малої гідроенергетики України. 17
4. Еколого-економічні аспекти регіональної гідроенергетики. 20
Висновок. 26
Список використаної літератури. 27
Вступ.
Для енергетики України характерна велика концентрація генеруючих потужностей і залежність, що росте, від експорту палива. Поліпшення техніко-економічних показників при концентрації енерговиробництва одночасно приводило до загострення екологічних проблем регіонів розташування генеруючих потужностей. Чорнобильська катастрофа і відставання у створенні екологічно прийнятних технологій генерування призвели до енергетичної кризи, наслідки якої ще до кінця не усвідомлені.
В умовах мораторію на АЕС, кінцевої екологічної ємності навколишнього середовища, дефіциту палива і технологічного відставання у вугільній промисловості необхідні нетрадиційні рішення в енергетичній політиці.
При цьому технології, що вважалися економічно малоефективними, стають конкурентноспроможними. Прикладом є нетрадиційні і поновлювані джерела енергії. До них відносяться і малі форми гідроенергетики, що мають визначені переваги гарантованої потужності при значному потенціалі ресурсів малих рік і водоймищ на Україні.
Предметом даної курсової роботи є проблема розвитку гідроенергетики в Україні. Об’єктом – велика і мала гідроенергетика. Робота складається з чотирьох розділів, в яких послідовно досліджуються проблеми і перспективи розвитку гідроенергетики України.
1. Особливості функціонування гідроенергетики України.
Гідроенергетика України розпочалась зі спорудження найбільшої в Європі Дніпровської ГЕС - 560 МВт (1927 р. - початок будівництва, 1932 р. - введена в експлуатацію). До складу споруди входили будівлі ГЕС з дев'ятьма агрегатами.
Концентрація потужностей в процесі розвитку енергетики призвела до будівництва переважно потужних ГЕС. З ГЕС середньої потужності була споруджена лише Теребле-Рікська (27 МВт, 1955 р.) - надзвичайно цікава ГЕС, де задіяно процедуру перекидання стоку р.Теребля в р.Ріку.
Тут використовується різниця наявних природних рівнів рік Теребля і Рікі, складова 200 м в тому місці, де ці ріки зближаються на відстані 3,5 км.
У період з 1955 р. почалось освоєння гідропотенціалу р. Дніпро - спорудження ГЕС Дніпровського каскаду. Узагальнені енергетичні показники Дніпровських ГЕС наведені в табл. 1. Сьогодні почався важливий процес реконструкції цих ГЕС. Як видно, всі ГЕС, крім Каховської (періодично - полупіковий об'єкт), є піковими електростанціями.
У 1983 р. введена в експлуатацію Дністровська ГЕС. Встановлена потужність Дністровської ГЕС - 702 МВт, середньобагаторічне (проектне) виробництво електроенергії складає 800 млн. кВт*год, розрахунковий напір - 55 м, число годин використання потужності по проекту - 1140 годин, тобто це чисто гостропікова електростанція. Дана електростанція має характер гірської, тому площа затоплення земель під водосховищем складає лише 14,2 тис. га (буферне водосховище - 1,04 тис. га).
ГЕС, в залежності від водності, виробляли в останні роки 14 - 16 % електроенергії в енергооб'єднанні. Собівартість електроенергії на великих ГЕС склала, наприклад, в 1998 р. 0,59 коп./кВт*год. Ясно, що саме ГЕС стримують зростання тарифів. Причому слід мати на увазі, що в структурі собівартості плата за водокористування складає 31 % (одна й та ж вода проходить через всі ГЕС Дніпровського каскаду та оплачується багаторазово), а витрати на заробітну плату у структурі собівартості вкрай малі.
Рівень освоєння гідропотенціалу великих рік практично вичерпаний. В останні роки використання технічного гідропотенціалу великих рік в Україні перевищувало 60 %. Довикористання потенціалу р.Дністер вимагає серйозних екологічних досліджень та обгрунтування (крім верхів'я). Ускладнює цю роботу нове міждержавне значення річки.
Відомо, що для енергооб'єднань з відносно малою питомою часткою в структурі потужностей ГЕС та переважним розвитком низькоманеврових пилевугільної блочної теплоенергетики та атомних електростанцій необхідним є спорудження спеціальних пікових енергооб'єктів. Розуміння важливості рішення проблеми покриття пікових потужностей спеціальними способами (крім широкого використання споживачів-регуляторів на основі багатозонних тарифів) було притаманне енергооб'єднанню України. Ще в січні 1975 р. введена перша в СРСР гідроакумулююча електростанція - Київська ГАЕС потужністю 225 МВт. Її характеристики:
повний об'єм верхнього водоймища - 4,79 млн. м3;
корисний об'єм - 3,79 млн. м3;
площа верхнього водоймища - 60 га (нижнє - водосховище Київської ГЕС);
середній напір води Нср = 70 м (65 - 74 м);
потужність ГАЕС в турбінному режимі складає 225 МВт;
на станції встановлені три обертових агрегати одиничної потужності в насосному режимі 43 МВт (після модернізації 43,5 МВт), в турбінному - 33,4 МВт (після модернізації 37,0 МВт);
потужність трьох прямих агрегатів складає по 41,5 МВт.
Українське енергомашинобудування впоралось із завданням створення перших обернених гідромашин. Набуто досвід їх проектування та експлуатації. При створенні гідрообладнання вирішено складні питання розробки проточної частини насосів-турбін та реверсивних підп'ятників з нульовим ексцентриситетом.
Київська ГАЕС стала великомаштабною моделлю для всебічних досліджень. Виконані дослідження властивостей утомленості металів в оборотних агрегатах у залежності від впливу інтенсивних вібраційних навантажень, міцності вузлів (кришки турбіни та турбінного підшипника), вібрації лопаток направляючого апарату, системи віджиму води та випуску повітря при пуску в насосний режим. Проведено комплекс досліджень перехідних процесів при пусках та переведенні в різні режими, зупинках, втраті привода. Відпрацьований двотактний та більше режим експлуатації. Досвід експлуатації та накопичені дослідні наробки в майбутньому сприятимуть впровадженню потужних ГАЕС (споруджуються Дністровська та Ташликська, почато будівництво, але законсервовано, Канівської ГАЕС).
Таблиця 1.
Узагальнені енергетичні показники ГЕС Дніпровського каскаду.
| Гідроелектростанції | Потужність на 01.06.00, МВт | Потужністьгідроагрегатів, шт.*МВт | Вироб-ництво електро-енергії, млн. кВт*год | Макси-мальний напір,м | Об'єм водо-cховища, км3 | Нормаль-ний рівень резервуару, м | Характер регулювання стоку |
| Київська ГЕС | 361,2 |
4x16,3 |
635 | 12,0 | 1,175 | 103,0 | сезонне обмеження |
| Київська ГАЕС | 235,5 |
3x37 |
112 | 73,1 | 0,0037 | 174,6 | денне |
| Канівська ГЕС | 444 | 24x18,5 | 829 | 15,7 | 0,29 | 91,5 | денне/тижневе |
| Канівська ГЕС | 444 | 24x18,5 | 829 | 15,7 | 0,29 | 91,5 | денне/тижневе |
| Кременчуцька ГЕС | 625 | 12x32 | 1506 | 17,0 | 8,97 | 81,0 | ранкове |
| Дніпродзержинська ГЕС | 352 | 8x44 | 1250 | 15,5 | 0,5 | 64,0 | денне/тижневе |
| Дніпровська ГЕС | 1538,2 |
9x72 |
4140 | 38,7 | 0,865 | 54,4 | денне/тижневе |
| Каховська ГЕС | 351 | 6x58,5 | 1420 | 16,5 | 6,78 | 16,0 | ранкове |
| Дністровська ГЕС | 702 | 6x117 | 800 | 53,4 | 2,0 | 121,0 | ранкове з переходом на тривалий режим |
У 20-30-ті роки почався масовий розвиток малої гідроенергетики. Так, в 1924 р. в Україні експлуатувалось 84 малих гідроелектростанцій (МГЕС) (сумарна потужність 4000 кВт, середня потужність 47,6 кВт), а до 1929 р. їх було вже 150 (сумарна потужність 8400 кВт, середня потужність 56 кВт). Серед них достатньо потужною була Бузька (введена в експлуатацію в 1929 р., потужність 570 кВт), Вознесенська (1929 р., 840 кВт), Сутиська (1927 р., розширена в 1935 р. до 1000 кВт). В 1935 - 1937 рр. з відомих введені в експлуатацію Шумська (120 кВт), Потуська (32 кВт), Писаревська (160 кВт), Білоусівська (88 кВт), Березовська (108 кВт), Клебанська (64 кВт) та багато інших МГЕС.
У 1934 р. споруджена Корсунь-Шевченківська станція (1650 кВт), яка була однією з найдосконаліших МГЕС та стала основою першої в Україні і в СРСР місцевої Корсунь-Шевченківської сільської енергосистеми з дуже високими для того часу економічними показниками (існувала до 1957 р.). До складу її увійшли та працювали паралельно ще Юрківська ПТЕС (2000 кВт), Стеблівська ГЕС (2800 кВт), Дибненська ГЕС (560 кВт).
У 1950 р. за даними "Укргідропроект" в Україні експлуатувалось 956 МГЕС, але потім їх будівництво було призупинене.
З розвитком потужного гідроенергобудівництва, спорудженням великих ТЕС, зростанням централізації енергопостачання, а також низькими цінами на паливо і електроенергію у відомств та підприємств, на балансі яких знаходились МГЕС, інтерес до них зник, почалась їх консервація та стихійний демонтаж. Значною мірою втрачено досвід проектування, виробництва обладнання та спорудження. Сотні МГЕС були закинуті і поступово руйнувались, зносилось основне обладнання, колись споруджені греблі або зруйновані, або знаходяться в аварійному стані.
Як наслідок, сьогодні гідроенергетика не повністю задовольняє потреби енергосистем у піковій та напівпіковій потужності внаслідок недостатньої потужності на гідро- та гідроакумулюючих електростанціях (ГЕС та ГАЕС), а також обмежень, що їх накладають інші галузі водогосподарського комплексу.
Необхідно зауважити, що питання продовження спорудження великих ГЕС ще потребує значних доробок, пов'язаних з екологічними наслідками їх експлуатації, а також з урахуванням обмеження будівництва атомних електростанцій (АЕС) та широким впровадженням парогазових установок.
На завершення зазначимо, що до 2010 р. установлена потужність ГЕС та ГАЕС України повинна бути доведена до 14,5 млн. кВт, а вироблення електроенергії - до 17 млрд. кВт*год за рахунок спорудження Унізької ГЕС на р. Дністер, ГЕС та ГАЕС в Закарпатті в складі енергокомплексів та споруджених окремо ГАЕС, а також шляхом будівництва середніх, малих та мікроГЕС. Деяке збільшення виробництва елекгроенергії передбачається за рахунок реконструкції та модернізації існуючих об'єктів гідроенергетики, а також залучення ресурсів малих і середніх річок. Мають бути проведені розробки по перетворенню деяких існуючих ГЕС у ГАЕС, що дозволить значно збільшити регулюючу потужність відносно існуючої.
За прийнятою класифікацією до малих форм гідроенергетики належать мікро- (до 100 кВт), міні- (до 1000 кВт) та малі ГЕС (до 25 мВт).
Досвід спорудження малих ГЕС у США та Німеччині підтверджує, що при обгрунтованому їх спорудженні природне середовище не тільки зберігається, але й можливе відтворення раніше втрачених умов біологічного життя. Мале гідробудівництво може стати одним із засобів відтворення гідрологічного стану водостоків, що гинуть.
Освоєння виробництва лише трьох типорозмірів турбін (25 - 100, 120 - 170, 200 - 300 кВт на напір 5 - 15 м) забезпечує половину потреби в них для малих ГЕС.
Основними передумовами гідроакумулювання електроенергії є потреба в маневреній потужності для покриття піків навантаження та компенсації її короткотермінових змін, ущільненні навантаження з використанням дешевої нічної енергії, збільшенні потужності та часу використання базових електростанцій, економії палива в енергосистемі.
Економія палива при використанні ГАЕС досягається за рахунок довантаження теплового обладнання для зарядки ГАЕС. При цьому споживається менше палива, ніж для виробництва пікової електроенергії на ТЕС чи газотурбінній станції. Крім того, режим її зарядки сприяє введенню в експлуатацію базових електростанцій, які вироблятимуть енергію з меншими питомими витратами палива.
2. Становлення малої гідроенергетики України.
Гідроелектростанції називаються малими, якщо їхня потужність становить менше 25 МВт. Таку потужність, однак, слід вважати умовною, оскільки є багато станцій із встановленою потужністю, яка перевищує зазначену межу, однак за капітальними витратами, конструкційним оформленням, компонуванням та одиничною потужністю агрегатів їх не можна віднести до великих ГЕС (передусім за обсягами попередніх робіт із побудови гідротехнічних споруджень).
Водяні турбіни малої та середньої потужності, які використовуються в малій енергетиці так само, як і у "великій", поділяються на турбіни з віссю, розташованою вздовж потоку, та з віссю, розташованою перпендикулярно до потоку.
Для малої гідроенергетики найбільш складним технічним питанням є проектування турбоагрегатів для заданого потоку води чи протилежне завдання: створення заданої витрати й швидкості води для даної турбіни.
Проектування та установка гідротурбін мають свої особливості, які відрізняють їх від парових і газових турбін. Парові та газові турбіни працюють у комплекті з відповідним чином спроектованими і підібраними джерелами енергії, які однозначно відповідають номінальній потужності агрегатів. При проектуванні гідроагрегатів завжди існує діапазон оцінки потужності потоку робочого тіла, що створює проблеми для проектування та будівництва.
Найбільш трудомістким та складним процесом для гідростанцій є спорудження захисних і напірних дамб, а також водоспадних каналів. Зведення цих споруд останніми роками набагато спростилося завдяки використанню нових матеріалів і готових виробів.
Незаперечною перевагою гідроелектростанцій є їхня стійка, стабільна робота в мережі, на яку не впливають час доби і сезонні зміни. Слід зазначити, що малу залежність від сезонних змін вдається забезпечити не для всіх гідростанцій. Найбільше піддаються впливу сезонних змін міні-ГЕС крайнього півдня та північних регіонів. Тому місце будівництва старанно вибирається.
Досвід деяких держав свідчить, що освоєння потенціалу малих річок з використанням малих ГЕС і міні-ГЕС допомагає вирішити проблему поліпшення енергопостачання. Найбільш ефективними є малі ГЕС, які будуються на наявних гідротехнічних спорудах. За даними фірми "Елімс-Чалмерс" (США), питомі капіталовкладення для новоспоруджених ГЕС потужністю 10 МВт становлять 1100 - 1400 $/кВт, потужністю до 1 МВт - 6800 - 8700 $/кВт. Будівництво малої ГЕС потужністю 1 МВт коштує від 0,5 до 2 $ млн. Прибуток від неї становить $300 тис. на рік, а термін окупності капітальних вкладень - 2...6 років.
Устаткування для малих ГЕС до сьогодні виробляють численні фірми США, Японії, Швеції, Швейцарії, Франції, Австрії, Великої Британії. Виробництво такого устаткування розпочато і в державах Східної Європи. Стандартизоване устаткування для малих ГЕС виробляється в широкому діапазоні параметрів: потужність - від 2 до 15000 кВт; діаметр робочого колеса турбіни - від 190 до 3000 мм; частота обертання - від 50 до 2000 об./хв.; напір - від 1 до 1000 м, витрати води - від 0,01 до 0,75 м3/с. Серйозну увагу приділяють підвищенню економічної ефективності малих ГЕС за рахунок спрощення їх проектування, будівництва та експлуатації, типізації проектних рішень, стандартизації устаткування та повної автоматизації роботи ГЕС.
Діапазон потужностей діючих та проектованих міні-ГЕС держав ЄС наведено в табл. 2.
Таблиця 2.
Діапазон потужностей міні-ГЕС держав ЄС
| Держава | Діапазон встановлених потужностей міні-ГЕС, МВт |
| Велика Британія | 0,076...4,5 |
| Данія | 0,1...1,1 |
| Іспанія | 1... 150 |
| Німеччина | 0,5...40 |
Будівництво міні-ГЕС виявилося дуже дорогим порівняно з іншими видами гідроелектростанцій. Нижче наводяться деякі технічні та фінансово-економічні показники діючих міні-ГЕС держав ЄС (табл. 3).
Таблиця 3.
Техніко-економічні показники міні-ГЕС держав ЄС
| Держава | Потужність, МВт | Перепад висоти, м |
Витрати води, м3/с |
Вартість проекту, US $ | Періодокупності, рік |
| Франція | 0,2 | 58 | 0,4 | 50 тис. | 10 |
| Німеччина | 3,1 | 2,6 | 140 | 16 млн. | 10,4 |
| Греція | 3,75x3 | 15 | 80 | 41 млн. | 9,5 |
| Велика Британія | 0,6 | 102 | 50 | 100 тис. | 10 |
Зіставити вартості електроенергії міні-ГЕС дуже важко, оскільки вартість виробленої електроенергії залежить від наступних факторів:
місце будівництва та трудовитрати на будівництво;
багатофункціональність інженерних споруд (дамба та інші гідротехнічні споруди можуть бути головними об'єктами для зрошування, водопостачання району і тільки в другу чергу для міні-ГЕС);
умови фінансування;
вплив на довкілля та соціальні умови;
потужність турбіни.
Через зазначені причини вартість електроенергії змінюється в кожній місцевості. Однак слід зазначити, що вартість електроенергії, виробленої на міні-ГЕС, майже в 10 разів вища, ніж вироблена на гідротурбінах великої потужності, і становить від 0,046 $/кВт*год і більше.
Чиста технологія вироблення електроенергії є основою зниження викидів СО2 та інших техногенних сполук.
Слід зазначити, що негативний вплив на довкілля, характерний для великих ГЕС (порушення теплового, гідравлічного та кліматичного стану місцевості), не характерний для міні-ГЕС, які використовують природні водяні напори без необхідності будівництва масштабних гідротехнічних споруд.
В Україні нараховується понад 63 тис. малих річок і водотоків загальною довжиною 135,8 тис. км, з них близько 60 тис. (95%) - дуже малі (довжина менше ніж 10 км), їхня сумарна довжина - 112 тис. км, тобто середня довжина такого водотоку - 1,9 км. Більшість малих річок довжиною менше ніж 10 км мають площу водозбору від 20,1 до 500 км2 (87% всієї кількості і 72% всієї довжини малих річок України). Малих річок з площею водозбору від 50,1 до 100 км2 нараховується 890 (28% всієї кількості), а 797 річок (25%) мають площу водозбору 20,1 - 50 км2.
Основною гідрологічною характеристикою є середній багаторічний стік, або норма річного стоку.
Найбільшою водоносністю відрізняються річки Карпат, стік яких значною мірою залежить від висоти басейна.
При використанні енергетичних ресурсів малих річок велике значення має стан льодоставу на річках взимку. Це особливо важливо для мікро-ГЕС, які використовують кінетичну енергію потоку річок.
Енергетичний потенціал малих річок України наведено в табл.4, а його розподіл по областях України - у табл.5.
Таблиця 4.
Гідроенергетичний потенціал малих річок України
| Загальний потенціал | Технічний потенціал | Доцільно економічний потенціал | |||
| млрд. кВт*год/рік | млн. т у.п./рік | млрд. кВт*год/рік | млн. т у.п./рік | млрд. кВт*год/рік | млн. т у.п./рік |
| 12,5 | 4,5 | 8,3 | 3,0 | 3,7 | 1,3 |
Таблиця 5.
Розподіл загального гідроенергетичного потенціалу малих рік по областях України
| Область | Потенціал, млн. кВт*год/рік |
| Автономна Республіка Крим | 211,0 |
| Київська | 200,0 |
| Вінницька | 360,0 |
| Волинська | 115,2 |
| Дніпропетровська | 101,2 |
| Донецька | 189,0 |
| Житомирська | 336,0 |
| Закарпатська | 4532,0 |
| Запорізька | 50,5 |
| Івано-Франківська | 399,0 |
| Кіровоградська | 170,0 |
| Луганська | 436,0 |
| Львівська | 1814,0 |
| Миколаївська | 156,8 |
| Одеська | 37,5 |
| Полтавська | 396,0 |
| Рівненська | 304,0 |
| Сумська | 298,0 |
| Тернопільська | 427,2 |
| Харківська | 268,0 |
| Херсонська | 2,2 |
| Хмельницька | 303,5 |
| Черкаська | 331,0 |
| Чернівецька | 883,7 |
| Чернігівська | 178,2 |
|
Усього по Україні |
12500 |
З початку 20-х років в Україні нараховувалося 84 гідроелектростанції загальною потужністю 4000 кВт, а наприкінці 1929 року - вже 150 станцій загальною потужністю 8400 кВт, серед них Вознесенська (840 кВт), Бузька (570 кВт), Сутиська (1000 кВт) та ін. 1934 року було введено в експлуатацію Корсунь-Шевченківську ГЕС (2650 кВт), яка за своїми технічними показниками була однією з найкращих станцій того часу.
У післявоєнний період електрифікація сільського господарства теж ґрунтувалася на збільшенні потужностей та поліпшенні техніко-економічних показників малих електростанцій.
На початку 50-х років кількість збудованих малих гідроелектростанцій в Україні становила 956 із загальною потужністю 30 тис. кВт. Однак через розвиток централізованого електропостачання та стійку тенденцію до концентрації виробництва електроенергії на потужних тепло- та гідростанціях будівництво малих ГЕС було зупинено. Почалась їх консервація, демонтаж, сотні малих ГЕС було зруйновано.
Сьогодні в Україні збереглося всього 48 малих гідроелектростанцій, більшість яких потребує реконструкції. До них відносяться такі порівняно потужні станції, як Теребле-Рикська, Гайворонська, Корсунь-Шевченківська, Стеблівська, Ладижинська та інші.
Технічний стан діючих ГЕС характеризується значно або цілком зношеним основним гідросиловим, гідротехнічним і електротехнічним устаткуванням; наявністю несправностей у спорудженнях напірного фронту, що можуть з'явитися причиною виникнення аварійних ситуацій; замуленням водоймищ; ростом забору води на неенергетичні потреби; розмивами кріплень водозливних і берегових ділянок нижніх б'єфів тощо.
Розвиток малої гідроенергетики України передбачає:
оновлення та реконструкцію наявних і діючих міні-ГЕС;
будівництво нових міні-ГЕС в районах децентралізованого енергопостачання;
будівництво міні-ГЕС в регіонах централізованого енергопостачання на наявних перепадах водосховищ та водотоків;
нове будівництво з концентрацією напору.
Мала енергетика України через її незначну питому вагу (0,2%) в загальному енергобалансі не може суттєво впливати на умови енергозабезпечення країни. Однак експлуатація малих ГЕС дає можливість виробляти близько 250 млн. кВт*год електроенергії на рік, що еквівалентно щорічній економії до 75 тис. тонн дефіцитного органічного палива.
За оцінками Світової енергетичної ради, економія органічного палива за рахунок малої гідроенергетики у загальному виробництві енергії на 2020 рік буде складати 69 та 99 млн. т у.п. для відповідно мінімального та максимального варіантів розвитку.
3. Аналіз ефективності малої гідроенергетики України.
Значні енергетичні ресурси малих річок (загальні - 2300...2400 МВт, технічні - 1600...1700 МВт, першочергові - 600...700 МВт) практично не використовуються. Розрахунки показують, що розвиток малої гідроенергетики в Україні забезпечить надійне енергопостачання споживачів промислового і житлово-комунального господарства сіл та районних центрів, інтенсивний розвиток сільського господарства, поліпшить стан соціальної сфери та екології. Для регіонів Західної України впровадження МГЕС дасть значний вклад в енергозабезпечення.
Для малої гідроенергетики характерна технологічна освоєність одержання електроенергії, висока надійність та гарантійність, економічна конкурентноздатність, наявність водосховищ, високі екологічні властивості, зацікавленість місцевих органів влади і населення.
Конкурентноздатність малої гідроенергетики може зацікавити інвесторів різних форм власності.
Визначено заходи по впровадженню об'єктів малої гідроенергетики (загальна потужність 610 МВт):
відновлення старих МГЕС;
будівництво МГЕС на існуючих водоймищах України та ірігаційних каналах;
використання водотоків технічних та комунальних систем водопостачання і водовідведення;
МГЕС в нових створах на річках Західної України, які одночасно будуть виконувати функцію боротьби із паводками.
Відібрано проекти, які можуть забезпечити створення найбільш характерних і показових демонстраційних об'єктів (сумарна потужність 7,31 МВт). Ці демонстраційні об'єкти можна відбудувати в стислі строки (1998-1999 рр.), по них вже проведено попередні дослідження, визначено замовників, проектні і будівельні установи, постачальників обладнання, є також активна підтримка з 6оку обласних адміністрацій.
Для першочергового впровадження на першому етапі реалізації Програми розвитку гідроенергетики України у 1998-2000 роках відібрано 2 найважливіші проекти за напрямом "Мала гідроенергетика":
відновлення малих ГЕС на річках Гнилий Тикач та Гірський Тикач (Черкаська обл.);
МГЕС на р. Збруч (Хмельницька і Тернопільська обл.).
Відповідно до оцінок науково-технічного і виробничого потенціалу малої гідроенергетики обсяги впровадження до 2010 року становитимуть 617 МВт, загальна економія паливно-енергетичних ресурсів при цьому становитиме 16,9 млн. т у.п.
Загальні джерела фінансування та очікувані результати по розділу "Мала гідроенергетика" представлено в таблиці 6.
Зведені показники ефективності впровадження малої гідроенергетики представлені в таблиці 7.
Реалізація намічених заходів створить умови для широкого впровадження МГЕС, які мають терміни окупності 4...6 років. Питомий показник впровадження малої гідроенергетики - 139,3 грн./т у.п. Вартість заміщення палива (економія 3007 тис.т у.п./рік) досягає 418 млн.грн., у тому числі по етапах:
2000 рік - 67,6 тис.т у.п./рік;
2005 рік - 1532,6 тис.т у.п./рік;
2010 рік - 3007,6 тис.т у.п./рік.
Таблиця 5.
Загальні джерела фінансування та очікувані результати по розділу "Мала гідроенергетика"
| Термін впровадження | Обсяги фінансування, млн. грн. | Очікувані результати | |||||||||
| Початок | Кінець | НДР і ПКР | Капітальні вкладення | Державний бюджет | Місцеві бюджети |
Власні кошти підпри-ємства |
Поза-бюджетні кошти |
Інші джерела |
Впро-вадження, МВт |
Енерго-ресурсів, тис. т у.п. |
|
| 1998 | 33,1 | 1,05 | 32,05 | 1,05 | 3,05 | - | 18,2 | 10,8 | 6,8 | - | |
| 1999 | 113,9 | 1,36 | 112,54 | 1,36 | 7,54 | 0,2 | 89,0 | 15,8 | 24,81 | 11,6 | |
| 2000 | 179,2 | 0,40 | 178,71 | 0,40 | 10,3 | - | 152,9 | 15,5 | 86,76 | 67,6 | |
| 2001 | 2005 | 600,8 | - | 600,8 | - | 14,4 | - | 545,4 | 41,0 | 200,0 | 4733,0 |
| 2006 | 2010 | 1060,0 | - | 1060,0 | - | 10,0 | - | 1050,0 | - | 300,0 | 12088,0 |
| 1998 | 2010 | 1987,0 | 2,9 | 1984,1 | 2,9 | 45,3 | 0,2 | 1855,5 | 83,1 | 617,3 | 16900,0 |
Таблиця 6.
Зведені показники ефективності впровадження малої гідроенергетики
| Показники | Рік впровадження | ||||||||||||
| 1998 | 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | |
| 1.Кількість установок, шт. | 24 | 92 | 160 | 190 | 224 | 256 | 280 | 293 | 312 | 342 | 375 | 402 | 435 |
| 2. Потужність, МВт | 6,8 | 30,5 | 117,3 | 157,3 | 197,3 | 237,3 | 277,3 | 317,3 | 377,3 | 437,3 | 497,3 | 557,3 | 617,3 |
| 3. Заміщення традиційного палива, тис. т у.п. | - | 11,6 | 67,6 | 360,6 | 653,6 | 946,6 | 1239,6 | 1532,6 | 1827,6 | 2122,6 | 2417,6 | 2712,6 | 3007,6 |
| 4. Вартість виробленої продукції, млн. грн. | - | 1,61 | 9,4 | 50,1 | 90,9 | 131,6 | 172,3 | 213,0 | 254,0 | 295,0 | 336,0 | 377,0 | 418,0 |
| 5. Загальні витрати, млн. грн. | 33,1 | 113,9 | 179,2 | 120,5 | 120,5 | 120,5 | 120,5 | 120,5 | 212,0 | 212,0 | 212,0 | 212,0 | 212,0 |
| 6. Прибуток, млн. грн. | - | - | - | - | - | 11,1 | 51,8 | 92,5 | 42,0 | 83,0 | 124,0 | 165,0 | 206,0 |
|
7. Повернення коштів, млн. грн. |
- | - | 2,0 | 12,8 | 23,1 | 33,6 | 43,8 | 54,3 | 64,8 | 75,0 | 85,5 | 96,0 | 106,5 |
| 8. Надходження до бюджету, млн. грн. | 16,55 | 56,76 | 94,5 | 85,3 | 105,7 | 129,4 | 161,9 | 194,5 | 245,6 | 278,4 | 311,2 | 344,0 | 376,8 |
|
9. Кошти, що передбачаються на заходи з енергозбереження, млн. грн |
4,97 | 17,03 | 28,35 | 25,59 | 31,71 | 38,8 | 48,6 | 58,4 | 73,7 | 83,5 | 93,4 | 103,2 | 113,0 |
4. Еколого-економічні аспекти регіональної гідроенергетики.
В умовах України, майже не забезпеченої власними енергетичними ресурсами, великого значення набуває проблема енергетичної незалежності.
На території України нараховується майже 630 тисяч малих рік і приток до них, потенційна енергія яких може замінити декілька десятків атомних реакторів Чорнобильської АЕС. Крім того, нетрадиційні системи МГЕС, розроблені НПК «Прометей» не потребують великого перепаду б'єфів і, отже, не затоплять пройми річок, що дуже важливо в екологічному відношенні. Малі ГЕС не потребують великих ЛЕП, а отже, зменшуються витрати металу на опори, струмопроводи і т.п., все це економічно вигідно.
У зв'язку з тим, що в Україні залишилося багато гребельних затворів малих рік, загат водяних млинів, що мають водоскиди, їх можна використовувати для водозабору МГЕС, що значно спростить будівництво МГЭС і скоротить терміни запровадження їх у лави діючих. Для впровадження нової технології МГЭС потрібно тільки фінансування. Окупність МГЕС висока (порядку 2-3 роки), із чого випливає, що впроваджувати їх вигідно. Розглянемо, на прикладі одного з регіонів України – Житомирської області, можливості і ефективність впровадження малої гідроенергетики.
У зоні Полісся Житомирської області є готові греблі на ріках Ірша, Уборть, Жерев, Случ, Словечна, Стружка. На готових греблях цих рік пропонується побудувати ряд МГЕС загальною потужністю 15-20 МВт. Цьому може сприяти Закон України ІПро спеціальний режим інвестиційної діяльності на територіях пріоритетного розвитку в Житомирській обл.І, що ввійшов у силу з 1 січня 2000 року, підписаний Президентом 3-го грудня 1999 р.
Згідно з цим Законом в зону пріоритетного розвитку ввійшли 9 північних районів Житомирської області та міста Бердичів, Коростень, Новоград-Волинський. Але пріоритетний розвиток будь-яких територій практично неможливий без достатньої кількості електроенергії. А саме її на Україні і в Житомирській області не вистачає. Про це свідчать часті відключення споживачів, особливо в зимовий період.
У Житомирській області в наявності є велика кількість гребль на малих річках. В області в 50-х роках ХХ століття на цих греблях було побудовано більше 20 малих гідроелектричних станцій (МГЕС) загальною потужністю біля 5 МВт. Майже всі вони належали Міністерству сільського господарства колишньої УРСР, а точніше колгоспам. На сьогодні з них працює 2 чи 3. Решта зруйновані, але греблі збереглись. Правда, технічний стан більшості гребль потребує додаткового обстеження. Спорудження сільфонно-дереваційних МГЕС на наявних греблях могло б частково розв’язати проблему енергетичної безпеки територій пріоритетного розвитку. Сільфонно-дереваційні МГЕС навіть на малих річках з витратою води біля одного кубічного метра за секунду при наявних греблях дозволяють отримати потужність біля 1000 КВт Причому висота греблі великого значення не має.
Таким чином, займатися обладнанням наявних гребль, спорудженням на них сільфонно-дереваційних МГЕС з подальшим одержанням дешевої електроенергії ми вважаємо одним з головних завдань для територій пріоритетного розвитку в Житомирській області. Це завдання може бути вирішене не за один рік і без первинних інвестицій при його розв’язанні тут не обійтись, оскільки у держави ці кошти не передбачені. Але починати необхідно, оскільки собівартість електроенергії, після терміну окупності, буде 0,05 грн.
Кількість водосховищ на території пріоритетного досягає майже півтора десятка. При господарському підході вони можуть бути тим джерелом дешевої екологічно чистої енергії, якої так не вистачає в області. Гідроелектростанції у своїй роботі не потребують великих затрат, не потребують палива і можуть працювати необмежено довго. Не використовувати вже побудовані греблі, які стоять і будуть стояти, це верх безгосподарності.
До того ж, використання малих гідростанцій дозволяє зменшити довжини ліній електропередач високої напруги, що дає змогу економії кольорових металів і найголовніше зменшити електромагнітне навантаження на навколишнє середовище. Закон України «Про спеціальний режим інвестиційної діяльності…» дає змогу використати енергетичний потенціал водних ресурсів Житомирщини. А сам потенціал досить високий: в області майже десять відносно великих і багато малих річок, майже сорок водосховищ з загальною площею водного дзеркала 6756 гектарів і корисною ємністю 135,66 млн. кубічних метрів води.
Для прикладу візьмемо місто Бердичів. Воно розташоване на річці Гнилоп’ять, яка є основною річкою Бердичівського району. Річка Гнилоп’ять протікає з півдня на північ територіями Вінницької області і по територіях Бердичівського і Житомирського районів Житомирської області. Загальна площа водозабору річки становить 1200 квадратних кілометрів. Середня багаторічна витрата води становить 3,68 метрів кубічних в секунду (спостереження проводились в селі Головинка Житомирського району на протязі 40 років). Річка Гнилоп’ять належить до несудохідних річок і на всій її довжині на ній побудовано біля 10 гребль з водосховищами. З них 7 водосховищ знаходиться на території Бердичівського району. Дані про водосховища представлені в таблиці 7.
Таблиця 7
Водосховища Житомирської області.
| Назва водосховища | Місце знаходження | Площа водного дзеркала (га) |
Корисна ємність (м3) |
Примітки |
| Бердичівське | м. Бердичів | 95 | 1200000 | |
| Скраглівське | Село Скраглівка Бердичівського району | 90 | 1200000 | |
| Бистрицьке | Село Бистрик Бердичівського району | 88 | 1300000 | |
| Мирославське | Село Мирославка Бердичівського району | 62 | 1100000 | Річка Гнилоп’ятка |
| Швайківське | Село Швайківка Бердичівського району | 50 | 1000000 |
Існувала ГЕС |
| Райківське | Село Райки Бердичівського району | Існувала Райківська ГЕС | ||
| Слободищенське |
с.Слободище, Бердичівського Району |
170 | 3300000 |
Існувала Слободищенська ГЕС |
Розташування гребель і водосховищ на річці Гнилоп’ять дає можливість побудувати каскад гідровузлів загальною потужністю 10000 КВт, з загальною виробіткою електроенергії понад 90мільйонів Квт/год. за рік. Час будівництва і введення в експлуатацію одного гідровузла з гідроелектростанцією 4-8 місяців, в залежності від фінансування. Термін окупності однієї станції- 3,5 роки, а з урахуванням того, що м. Бердичів ввійшло в зону пріоритетного розвитку і до нього може бути застосований вищезгаданий Закон, то термін окупності скорочується до 1,5-2 років. Вартість будівництва одного гідровузла з електростанцією становить близько 500 тисяч доларі США, а всього каскаду– 3,5 мільйони. Спорудження каскаду гідроелектричних станцій на річці Гнилоп’ять вигідно і тому, що для будівництва останніх гідровузлів можуть бути використані кошти, заощаджені після терміну окупності першої гідростанції.
Окрім вищезгаданих водоймищ, в Бердичівському районі існують штучні та природні водосховища, які не указані в літературі, але позначені на карті Житомирської області. Це ж водоймища:
в с.Старий Солитвин (р.Коднянка);
в с. Кукильня (р.Пустоваха);
в с. Хажин (р.Гнилоп’ять);
в с. Буряки ( р.Тетерів);
в с.Семенівка, Гардишівка, Вел.П’ятихатки, Мерлуші.
Вони потребують обстеження на предмет придатності для будівництва МГЕС.
Надалі рекомендується за необхідне досліджувати інші греблі Полісся Житомирської області.
Це греблі та водосховища: водосховище в с. Нова Борова, Вол.–Волинського р-ну, ємністю 29,8 млн.куб.м води; Малинське водоймище (м.Малин), ємністю 12,3 млн.куб.м води. Це дозволить забезпечити дешевою електроенергією гірничодобувні і промислові підприємства цих районів.
Надалі можна звістки будівництво МГЭС на водоймищах:
Дворищанському, с.Дворище, Вол.–Волинського р-ну, ємністю-2,05 млн.куб.м.;
Повчанському, с.Повч, Лугинського р-ну, ємністю 2,46 млн.куб.м.;
Бардовському, с.Барди, Коростенського р-ну, ємністю 1,8 млн.куб.м.;
Новоград-Волинському, м.Новоград-Волинськ, емністю 1,8 млн.куб.м.;
Лопатинському, с.Лопатичі, Олевського р-ну, ємністю 1,27 млн.куб.м.;
Словечному, с.Словечне, Овруцького р-ну, ємністю 1,15 млн куб.м.;
Червоненськом, с.Червоне, Народицького р-ну, ємністю 0,8 млн.куб.м.
Будівництво МГЭС за запропонованим НПК «Прометей» проектом, при належному фінансуванні займає 4-8 місяців, у такий спосіб до 2005 року можна ввести в експлуатацію 10-12 МГЭС, що дозволить значно знизити энергозалежність Житомирського Полісся, а також підвищити його промисловий потенціал.
Взяти участь у будівництві МГЭС у Житомиском Полісся ( по проекту НПК «Прометей» ) виявили бажання деякі фірми Німеччини. В даний час ведеться листування і переговори про постачання турбін і генераторів необхідної потужності.
Висновок.
Розвиток малої гідроенергетики на Україні здійснювався в 30-40 малій гідроенергетиці роки ХХ ст., і наприкінці 50 років малих гідроелектростанцій нараховувалося більше 1000. Існувала міцна база виробництва гідротурбін потужністю від 1,5 до 260 кВт і синхронних генераторів до них.. Проте із розвитком гідробудівництва в Сибіру, спорудженням потужних теплоелектростанцій і атомних електростанцій, ростом централізації електропостачання, а також у зв'язку з низькими цінами на паливо й електроенергію зник інтерес відомств і підприємств до малої гідроенергетикию. Почалася їхня консервація, демонтаж. Сотні малих гідроелектростанцій (МГЕС) були зруйновані і закинуті. Значною мірою втрачено досвід проектування, виробництва устаткування, спорудження.
У закордонній енергетиці приділяється велика увага малій енергетиці : у Китаї експлуатується 90000 МГЭС, в Індії - їхня потужність наближається до 5000МВт.; у Німеччині працює 3250 МГЭС, у Швейцарії їх- 2300; у Японії 1350 і споруджується більш 2000 МГЭС.
А в Україні збереглося лише 50 МГЭС загальною потужністю 9,3МВт. а близько 420 - закинуті .
Обгрунтування ефективності енергетичних об'єктів в сучасних умовах стає об'єктивно новою задачею, що потребує економічних чинників – з урахуванням взаємовпливу соціальних, екологічних і інших факторів. Саме ці чинники поряд із паливною й енергозберігаючою політикою держави роблять МГЕС доцільними об'єктами.
Список використаної літератури.
Вихорев Ю., Юхнов Ю. О развитии малой энергетики на Украине. Проблемы энергосбережения, вып. 31., 1990.
Денисюк C.П, Віхарєв Ю.О.,.Радиш І.П, Гололобов О.І., Ковальов О.В., Машкара О.Г.
Екологічна ситуація Житомирщини, ( статистичний збірник), «Державний комітет статистики», Київ-Житомир, 1998 р.
Криволапов А.Н., Классен И, Островский Э.П., Резцов В.Ф., Стоянова И.И.
Малі річки України (довідник), під ред. Яцика А.В., Київ, «Урожай», 1991 р.
Шевченко В.І., Півень Л.З. „Енергетика України: який шлях обрати, щоб вижити (незалежне дослідження електроенергетики)” Київ - Видавничий центр "Просвіта" 1999 р.,186 ст.
"Енергоефективність та напрями самоенергозабезпечення регіонів на прикладі Житомирської області", за редакцією М.П.Ковалка. Київ - Видавництво "Українські енциклопедичні знання" 2000 р.,118 ст.
"Эффективное энергоиспользование и альтернативная энергетика", под редакцией академика НАН Украины А.К.Шидловского. Киев - Видавництво "Українські енциклопедичні знання" 2000 р.,302