Альтернативная энергетика и её (бес)перспективность. Фигура третья. Обнадеживающая.
Продолжая цикл статей по энергетике никак нельзя пройти мимо гидроэлектростанций, или коротко ГЭС. Гидроэнергетика - это совершенно особенный вид возобновляемой энергетики, и на сегодняшний день единственный, доказавший свою экономическую обоснованность.
Более того, это первый промышленный способ генерации электроэнергии. Да что там генерации, это один из первых способов механизации производства - водяные мельницы изпользовались задолго до нашей эры.
В основе ГЭС лежит использование потенциальной энергии воды. Как правило, это энергия большой (или не очень большой) реки, которая перегораживается дамбой для обеспечения максимального размера перепада высот. Падающая с дамбы вода вращает лопасти электрогенератора и вырабатывается электричество.
На сегодняшний день гидроэнергетика обеспечивает около 14% общемировой генерации, и целых 63% от генерации из возобновляемых источников. Удельная стоимость Киловатт-часа для самых крупных электростанций составляет всего несколько центов (3-5 если быть точнее). Это один из лучших показателей в электроэнергетике, при том, что источник возобновляемый и экологически чистый!
Самая мощная на сегодняшний день ГЭС - китайская “Три ущелья” общей мощностью 22000 МВт была введена в эксплуатацию в 2003 году и окупилась за 10 лет. Проектный срок службы современных ГЭС составляет не менее века, чем не может похвастаться ни один конкурент начиная от пресловутых ТЭС и заканчивая ветряками и солнечными батареями.
Каков же исходный источник потенциальной энергии воды в реках? В конечном счете это опять-таки Солнце. Испаряя огромные массы воды с поверхности мирового океана солнце накачивает её колоссальной потенциальной энергией. Далее, ветер переносит эти тёплые массы влажного воздуха за тысячи километров, где они охлаждаются и выпадают дождями на землю, питая многочисленные реки.
В отличие от жиденькой энегрии солнечного излучения, которое нам приходится выцеживать целыми полями солнечных батарей, реки представляют собой бесценный энергетический концентрат, на котором можно практически точечно получать тысячи мегаватт для промышленных нужд.
При этом, несмотря на ограниченное количество пригодных для ГЭС водных ресурсов, у этого направления есть огромный потенциал для роста. Давайте посчитаем потенциальную мощность воображаемой ГЭС в Гималаях. Эти горы обильно поливаются дождями, питающими сотни небольших рек и притоков. Формула для мощности потока воды выглядит следующим образом:
W = P*g*h [Вт]
где Р - расход воды кг/с, g - ускорение свободного падения, 9,8 м/с^2, h - высота столба воды.
Если спроектировать и построить огромную дамбу на высоте, скажем, 3 км над уровнем моря и обеспечить водосток в 100000 м^3/с (это суммарный водосток примерно 5-10 крупных рек масштаба Ангары и Енисея), то получим следующее значение:
W = 10^8кг/с * 9,8м/с^2 * 3000м = 3*10^12 Вт или 3 миллиона мегаватт!
Конечно, тут мы не учитываем КПД генерации (который, впрочем, довольно высок - около 80%), но порядок величины таков, что с лихвой закроет все потребности Европы в электроэнергии. Заодно сбудется европейская “зеленая мечта” о переходе на чистые источники (разрушенная экосистема Азии, само-собой, не в счёт).
Так что в нашем постапокалиптическом завтра, гидроэнергетика - одна из основных соломинок, за которую сможет зацепиться цивилизация.
О других соломинках, и даже целых плотах, читайте в моих следующих статьях.