Uticaj hidroelektrana na životnu sredinu

Машински Факултет у Крагујевцу Seminarski rad

Tema:

UTICAJ HIDROELEKTRANA NA ŽIVOTNU SREDINU

STUDENTI:

Јеремић Радич 201/2009

Марковић Марко 107/2009

Миленковић Спасоје 84/2009

1 Uticaj hidroelektrana na životnu sredinu


O p i s n a s t a n k a i r a z v o j p r o b l e m a k r o z v r e m e . . .

Nastanak problema se javlja kao posledica sve većih potreba za električnom energijom u savremenom domaćinstvu, i nezadržive urbanizacije, što kao posledicu daje uništavanje i zagađivanje prirode (flore i faune), rečnih tokova i šuma...

Razvoj problema sa kojim se danas susrećemo je dostizao svoj vrhunac početkom prosloga veka. Usled povećanja potrebe za električnom energijom, države su morale tragati za najpovoljnijim rešenjima, a u isto vreme obraćati značajnu pažnju na očuvanje prirode i izkorišćenje svojih prirodnih resursa. Kao jedno od najisplativijih i ekološki najprihvatljivijih rešenja javljaju se izgradje malih i velikih hidroelektrana.

ULOGA HIDROELEKTRANA U SAVREMENOM SVETU

Električna energija predstavlja jedan od najčistijih oblika energije. Mogućnosti dobijanja električne energije su raznovrsni. Najprihvatljiviji su načini dobijanja iz obnovljivih izvora energije, kao što su hidroelektrane, vetroelektrane i solarne elektrane. Od obnovljivih izvora energije hidroelektrane su najraširenije. Njihov udeo među obnovljivim izvorima energije je oko 88% (podatak za 2005. godinu). To je posledica više činioca. Za razliku od vetra ili sunca, čiji intenzitet je nepredvidljiv i zavisi od meteoroloških prilika, voda, odnosno njen volumni protok, je puno stabilniji i stalniji tokom godine. To znači da je i snabdevanje električnom energijom pouzdanije. Takođe, vrlo zanimljiva grupa hidroelektrana su reverzibilne hidroelektrane, koje omogućavaju dva režima rada, pa kao takve su vrlo isplative i poželjne za izgradnju. Procenjuje se da je 2005. godine 20% ukupne svetske potrošnje električne energije bilo snabdeveno upravo energijom iz hidroelektrana, što je približno 816 GW.



OPIS RADA HIDROELEKTRANA:

1. Potencijalna energija vode pretvara se u kinetičku energiju vode koja se dovodi turbini kroz kanale odnosno cevovode

2. Kinetička energija vode u pokretu se rotacijom turbine pretvara u mehaničku energiju

3. Mehanička energija rotirajuće turbine se pretvara u električnu energiju u generatoru s kojim je mehanički povezana osovinom

Podela hidroelektrana prema veličini:



Podela hidroelektrana po количини воде и начину конструкције:

* Акумулациона хидроелектрана, која се прави преграђивањем реке и заустављањем тока (брана), што води стварању великог акумулационог језера узводно од бране које садржи велике количине воде што представља резервоар енергије, али се може користити и у друге сврхе (наводњавање, риболов итд). Код овакве врсте електране обично постоје велике годишње варијације у количини дотока воде. Акумулационо језеро поседује потенцијалну енергију која је резултат висинске разлике горње коте језера и тачке монтаже генератора, а која се претвара у кинетичку енергију воде која покреће лопатице турбине. Вода се од бране води тунелима који могу бити километрима дуги до места где су саграђено постројење електране са турбинама и генераторима. За електране на рекама са великим падовима и малим протоком користе се Пелтонове турбине, а у случајевима када је количина воде довољна користе се Францисове турбине.

* Реверзибилна хидроелектрана је слична по конструкцији акумулационој хидроелектрани, али има велике пумпе које у време мање потрошње струје враћају воду у акумулационо језеро, док у време несташице енергије пуштају воду из акумулације и производе струју у ситуацији када је потребнија и скупља. Овакве електране служе уравнотежењу производње и потрошње у електричној мрежи.

* Проточна хидроелектрана има малу висинску разлику испред и иза места захватања воде тако да не користи потенцијалну енергију разлике нивоа већ само кинетичку енергију коју поседује водени ток. Стога је снага овакве електране зависна од тренутне количине протока воде. Код ових електрана се за покретање генератора користе Капланове турбине које су погодне за велике протоке воде и мале падове.

Турбине не користе кинетичку енергију (то зависи од типа тубине), чак је то најређи случај (Пелтон турбина). Капланова и Франисова турбина управо користе притисну енергију као примарну, а кинетичку као секундарну.

Podela hidroelektrana prema nivou vodenog pada:



Korišćenje hidroenergije već dugo je poznato civilizaciji: od mlinova za žito, preko pogona raznih postrojenja, sve do prvih elektrana za proizvodnju električne energije.

Prve elektrane za proizvodnju električne energije bile su upravo hidroelektrane.

Kao i ostali obnovljivi izvori energije, hidroelektrane indirektno koriste energiju sunca: Sunce svojom toplinom zagreva more (i ostale vodene površine na zemlji) koje isparava vodenu paru u atmosferu. Time sunce posredno "podiže" vodu. U atmosferi se ta voda kondenzuje i u obliku kiše ili snega pada nazad na zemlju, pa se rečnim tokovima vraća nazad u more, odnosno ponovno "spušta". Energiju vode u padu odnosno "spuštanju", moguće je iskoristiti za dobijanje korisnog rada.

Države s najvećom proizvodnjom hidro-električne energije: :



Pozitivan uticaj na životnu sredinu:Prednosti hidroelektrana:

Ključna prednost obnovljivih izvora energije, pa tako i hidroelektrana, je smanjena ili u potpunosti eliminisana emisija stakleničkih gasova. Glavni razlog tome je što ne koriste fosilna goriva kao pokretač turbine, odnosno električnog generatora. Obzirom da ne koriste gorivo, pogotovo ne fosilno, hidroelektrane imaju pozitivan uticaj na prirodu. Time električna energija nastala u hidroelektranama postaje rentabilnija, iz razloga što ne ne postoji zavisnost cene proizvedene energije od skokova cena nafte, gasa i ponude drugih fosilnih goriva na tržištu. Hidroelektrane takođe imaju predviđen dalji životni vek nego elektrane na fosilna goriva, na primer termoelektrana. Postoje elektrane koje su u funkciji i više od 50 godina. Najviše uticaja ostvaruju akumulaciona jezera koja nastaju uzvodno od brane. Ono što je bitno, u razmatranju hidroelektrana s ekonomskog aspekta, jeste da današnje, moderne, hidroelektrane zahtevaju vrlo mali broj osoblja, zbog velikog procenta automatizovanosti. Nadalje, cena investicije u izgradnju hidroelektrane se povrati u razdoblju do desetak godina.

Emisija stakleničkih gasova je u potpunosti eliminisana, ako se isključivo posmatra samo proces proizvodnje električne energije. Isto se ne može reći za celu hidroelektranu, kao sastav sačinjen od brane, turbine i električnog generatora i hidro akumulacionog jezera. Međutim, zanimljiva su ispitivanja koja su izrađena u saradnji Paul Scherrer Institut-a i Univerziteta u Stuttgartu. Ona su pokazala da su, među svim izvorima energije, hidroelektrane najmanji proizvođači gasova koji doprinose efektu staklene bašte. Slede redom vetroelektrane, nuklearne elektrane, energija dobijena foto naponskim ćelijama. Važno je napomenuti da su ta ispitivanja rađena za klimatske uslove u Evropi pa se mogu primeniti i na područja Severne Amerike i Severne Azije.

Hidro-akumulaciona jezera hidroelektrana mogu osim svoje primarne funkcije imati još nekoliko pozitivnih aspekata. Svojom veličinom mogu privlačiti turiste, odnsno doprinositi razvoju turizma, pa se na njihovoj površini mogu odvijati razni vodeni sportovi. Takođe velike brane mogu igrati značajnu ulogu u navodnjavanju i u regulaciji toka reka. Smatra se da pozitivno utiču na mogućnost kontrola poplavnih talasa, irigaciju, vodosnabdevanje i ribarstvo.



Negativan uticaj na životnu sredinuNedostatci hidroelektrana:

Pored pozitivnih postoje i negativni uticaji na životnu sredinu. U situaciji kada je akumulaciono jezero na ravničarskoj reci, tada dolazi do uspora toka uzvodno i podizanja nivoa podzemnih voda (slučaj sa hidroelektranom Đerdap). Veliko jezero čini promenu mikroklime na jednom manjem području povećanjem vlage, pa se dešava da pobodnici zaštite kulturnih vrednosti ne dozvoljavaju pravljenje akumulacija u blizini objekata sa osetljivim fresko slikarstvom. Takođe, brane prekidaju migracione puteve ribljih vrsta koje se mreste uzvodno, ukoliko na brani nema specijalno predviđenih prolaza za ribe. Primer za ovo je jesetra (vrsta ribe) u Dunavu koja se ne pojavljuje otkako je napravljena Đerdapska brana. Planinske reke koje prave kanjone i klisure su pogodne za pravljenje akumulacija sa velikim padom i potencijalom hidroenergije, ali uz cenu potpunog potapanja i izmene ekosistema. Pored ovoga, u akumulacijama se nakuplja puno rečnog nanosa u kome ima organskog materijala koji vremenom počinje da se raspada što dovodi do pojave metana, gasa koji je mnogo opasniji od ugljendioksida u smislu efekta staklene bašte.

Ključni deo hidroelektrane je njena brana. Urušavanje brane može dovesti do velikih katastrofa za celi ekosistem nizvodno od brane. Sam kvalitet gradnje, konstrukcije i održavanje brane nije dovoljna garancija da je brana osigurana od oštećenja. Brane su vrlo primamljiva meta tokom vojnih operacija, terorističkih činova i tome sličnih situacija. Takođe jedan primer koji svedoči opasnosti ljudskim životima je hidroelektrana Brana tri kanjona (eng. Three Gorges Dam) u Kini. Brana tri kanjona je najveća hidroelektrana na svetu. Naime, hidroelektrana se nalazi na reci Jangce. To je najveća Kineska reka i shodno tome je i reka najbogatija vodom, što opravdava izgradnju hidroelektrane na njoj. Međutim, vodeni bazen, tj. hidro akumulacijsko jezero te brane, je toliko veliko da svojom težinom opterećuje zemljinu koru. Ako se uzme u obzir da je to područje geološki nestabilno, tj. da se nalazi na spoju litosfernih ploča, jasno je da postoji opravdani rizik od potresa. Dok naučnici strahuju od potresa i urušavanja brane, političari tvrde da takav rizik ne postoji.

Reka svojim tokom nosi vodeni materijal u obliku peska i mulja. To s vremenom dovodi do taloženja tog materijala u vodenom bazenu, a posledica toga je smanjivanje dubine vodenog bazena. Zahvaljujući tome, vodeni bazen gubi svoju ulogu. Akumulaciju vodene mase tokom kišnih razdoblja, a korištenja iste tokom suvih razdoblja godine. To se može izbeći gradnjom raznoraznih kanala koji imaju ulogu premosnice, pa se tako odvodi taj sediment. Rezultat je da svaka hidroelektrana ima svoj životni vek, nakon kojeg postaje neekonomična.



Takođe uočeni, negativni, aspekt prilikom gradnje brana je nužnost uništavanja gospodarskih, kulturoloških i prirodnih dobara. Prilikom punjenja hidro akumulacijskog jezera dolazi do nužnog potapanja svega onoga što se našlo ispod površine samoga jezera. Fauna toga područja je primorana na preseljenje, takođe kao i ljudi. Što se flore tiče, situacija je malo drugačija, prvenstveno u tropskim područjima. U tim područjima, gde je temperatura viša, prilikom truljenja, raspadanja, biljnih ostataka zarobljenih pod vodom, u anaerobnim uslovima, dolazi do stvaranja gasova koji kao posledicu daju efekat staklene bašte. U prvom redu nastaju ugljendioksid,(CO2) i metan. Stvaranje ugljen dioksida zapravo nije zabrinjavajuće. On je ionako već kružio u atmosferi pa su ga biljke tokom svoga rasta, u procesu fotosinteze ugradile u svoje tkivo. To nije novooslobođeni CO2, kao što nastaje prilikom izgradnje fosilnih goriva. Zanimljivo je reći da je emisija CO2, oslobođena u hidro akumulacijonim jezerima, veća nego u elektranama u kojima sagoreva fosilno gorivo, ukoliko pre punjenja bazena vodom šuma nije bila porušena i očišćena. Puno veći problem je stvaranje metana, koji odlazeći u atmosferu doprinosi efektu staklene bašte.

U hidrologiji se energija vode manifestuje kroz delovanje sile na korito i obale reka usled kretanja vode. Ta je pojava posebno izražena u slučaju visokog vodostaja ili poplave. Snaga vode deluje na korito i obale reke, odnoseći s njih talog i ostale materijale, što uzrokuje eroziju i ostale promene u rečnom toku.

Uticaj na okolinu

Električna energija dobijena iz hidropotencijala nikako nije bez nedostataka. Osim što brane predstavljaju ozbiljnu pretnju populacijama riba i ekosistema reka i potoka, korišćenje energije vode može imati negativan uticaj na protok i kvalitet vode. Niži procenat kiseonika u vodi može biti pretnja biljnom i životinjskom svetu. Ovi se problemi mogu rešiti osiguravanjem prolaza kroz koje se ribe mogu neometano kretati, a voda se može redovno obogaćivati kiseonikom kako bi se održala koncentracija kiseonika sigurna za životinjski i biljni svet. Protok vode treba pažljivo pratiti kako bi se sprečile opasnosti nastale usled preučestalog naprezanja vodenih masa. Te se opasnosti mogu izbeći privremenim isključivanjem pumpanja vode u akumulacije kako bi se omogućilo uravnoteženje oštećenih ekosistema.



Prednosti i mane malih hidroelektrana (MHE)

Prednosti:

* MHE su ekološki vrlo prihvatljive, proizvodnjom električne energije nema emisija ugljen-dioksida u okolinu, što je izrazito važno.

* Smanjuje se potrošnja fosilnih goriva.

* Pomažu u zaštiti od poplava, ne zahtevaju korišćenje velikih površina.

* Sigurnije i pouzdanije snabdevanje električnom energijom, procenat izkorišćenja do 90%, mali pogonski troškovi.

* Pozitivan društveni uticaj na regiju (zapošljavanje i sl.)

Jedan GWh električne energije proizvedene u MHE znači:

* izbegavanje emisije od 480 tona ugljen-dioksida (CO2),

* snabdevanje električnom energijom kroz jednu godinu za 250 domaćinstava u razvijenim zemljama, a za 450 domaćinstava u zemljama u razvoju,

* uštedu 220 tona goriva ili uštedu 335 tona uglja

Mane:

Iako u znatno manjoj meri u odnosu na velike hidroelektrane (ne utiču na promene vodotoka), verovatan je uticaj na lokalnoj flori i fauni (migracije i ozlede riba, kvaliteta vode nizvodno i sl.) pa se definišu mere za zaštitu okoline koje se mogu preduzeti da se ublaže ti uticaji:

* Rezervni tok

* Prolazi za ribe

* Skupljanje i skladištenje smeća

* Višenamenski pogoni

* Tehnike za smanjenje buke i vibracije

* Prijateljske turbine za ribe

* Bio-dizajn



Primer zaštite životne sredine (ĐERDAP)Izgradnja hidroelektrana (HE) koje se nalaze u sastavu „HE Đerdap“ d.o.o. Kladovo (HE „Đerdap 1“, HE „Đetrdap 2“, HE „Pirot“ i „Vlasinske HE“), neminovno je izazvala uticaje na životnu sredinu, koji su na najbolji mogući način kompenzovani. To se pre svega ogleda kroz promene vodenog ekosistema akumulacija i ekosistema priobalja, koje su trajnog karaktera i koje zahtevaju stalno praćenje i preduzimanje određenih mera zaštite. U akumulacijama HE odvijaju se procesi tokom kojih dolazi do značajne degradacije kvaliteta voda, a kojima najviše doprinose organske materije i otpad unešeni u akumulacije. Mogući uticaj HE u sastavu „HE Đerdap“ se prostire na oko 180.000 ha u priobalju. Za zaštitu ovih površina izrađeni su obimni sistemi drenažnih kanala i cevovoda, crpnih stanica i piezometara, koji zahtevaju velika materijalna ulaganja u cilju investicionog i tekućeg održavanja.



Program praćenja, merenja i analiza uticaja uspora na priobalje i životnu sredinu.

Istraživanja zaštite priobalja se u „HE Đerdap“ kontinualno obavljaju kroz Program praćenja, merenja i analiza uticaja uspora na priobalje i životnu sredinu. U okviru ovog multidisciplinarnog programa vrše se merenja i analiza uticaja uspora na priobalje i životnu sredinu kroz:

- Program I – Režim površinskih voda

- Program II – Režim podzemnih voda koji se sastoji iz:

- Program II/1 – Osmatranje i praćenje nivoa podzemnih voda

- Program II/2 – Dopuna postojeće osmatračke mreže

- Program II/3 – Praćenje uticaja uspora i režima rada postojećih drenažnih sistema

Program II/4 – Analiza hemijskog sastava podzemnih voda

Program II/5 – Analiza podataka osmatranja režima podzemnih voda i efekata drenažnih sistema

Program II/6 – Studija režima podzemnih voda i efekata postojećih drenažnih sistema

- Program III – Praćenja i analiza režima nanosa

- Program IV – Osmatranje, merenje i analiza režima leda

- Program V – Osmatranje, merenje i analize vodno-sonog režima i uticaja na poljoprivredu

- Program VI – Izučavanje uticaja uspora na šume u forlandu

- Program VII – Određivanje uticaja uspora na stabilnost nasipa

- Program VIII – Praćenja i analiza kvaliteta površinskih voda i ekosistema

- Program IX – Praćenja i analiza stabilnosti padina i kosina

Navedeni programi se realizuju godišnje, a na kraju osmotrenog perioda se rade godišnji izveštaji. Za realizaciju pojedinih programa zaduženi su nadležni specijalizovani zavodi Instituta za vodoprivredu "Jaroslav Černi". U skladu sa Vodoprivrednom dozvolom, HE "Đerdap" podnosi godišnji izveštaj o realizaciji Programa, odnosno, izvršenim aktivnostima sa interpretacijom rezultata nadležnom Ministarstvu za vodoprivredu i nadležnim vodoprivrednim preduzećima.

Upravljanje zaštitom životne sredine

Planiranje i sprovođenje aktivnosti iz oblasti zaštite životne sredine u "HE Đerdap" vrši Centar za zaštitu radne i životne sredine, koji koordinira ove poslove u svim organizacionim delovima.



Primer uticaja na okolinu (HIDROELEKTRANA VIŠEGRAD) Kroz celo vreme konstrukcije objekta, istražnih radova, projektovanja i izvođenja vršene su procene uticaja kompletnog postrojenja na okolinu.

Ovo pitanje je sagledano i obrađeno kroz poseban deo projekta, pri čemu su predložene mere sanacije svih negativnih uticaja. U toku gradnje izvedeni su projektovani radovi za ublažavanje negativnih uticaja, a i u fazi eksploatacije ovom pitanju se posvećuje dužna pažnja.

Pre punjenja akumulacije izvršena je procena i pravična nadoknada za potopljenu privatnu imovinu, izgrađena naselja, saobraćajni objekti, vodovodna, saobraćajna i ptt infrastruktura kao supstitucija za potopljeno.

Izvršena je procena uticaja na kulturno-istorijsko nasleđe, i adekvatna zaštita ili dislokacija.

Sagledan je uticaj akumulacije na priobalje, posebno na područje grada Goražda i okolna naseljena mesta pa projektovane i izvedene odgovarajuće konstrukcije za anuliranje negativnih uticaja.

U cilju očuvanja ihtiofaune u vodotoku planirana je izgradnja punosistemskog mrestilišta za proizvodnju mlađi pastrmke i mladice kako bi se ublažili negativni uticaji.

Korisnik elektrane je svestan da je praćenje i sanacija negativnih uticaja na okolinu trajan proces o čemu će sasvim sigurno voditi računa i preduzimati potrebne aktivnosti.




Documents

Uticaj hidroelektrana na životnu sredinu