Гидроэнергетика, требование к количеству и качеству воды
Гидравлическая энергетика использует силу напора падающей с большой высоты или текущей потоком воды, при этом превращая механическую в электрическую энергию. Доля ГЭС в мировом масштабе постоянно падает начиная с 80-х годов прошлого века. В ряде стран мира она по-прежнему занимает лидирующее место: в Норвегии – 100 %, Бразилия, Канада и Швеция – свыше 50 %.Гидроэлектростанции или сокращенно ГЭС строятся преимущественно на крупных реках. И имеют массу положительных и отрицательных сторон.К положительным можно отнести то, что они используют возобновляемые природные ресурсы, «экономят» топливные ресурсы (в том числе и денежные средства на их добычу и транспортировку), требуют в 15-20 раз меньше обслуживающего персонала, нежели ТЭС (тепловые электростанции), значительный КПД (свыше 80 %), низкая себестоимость (в 5 – 6 раз меньше нежели ТЭС), позволяют регулировать сток воды,позволяют оградить прилегающие территории от катастрофических наводнений, улучшают условия для судоходства страны (территории), создают условия для развития массового культурного отдыха.К минусам можно отнести стопроцентную привязанность к крупным рекам, затопление значительной части земель (лугов, населенных пунктов лесных массивов), происходит постепенное изменение микроклимата окружающих территорий, сокращаются стада ценных рыб, развиваются сине-зеленые водоросли.Еще одним представителем ГЭ являются Гидроаккумулирующие электростанции или ГАЭС, которые возводятся только лишь в крупнейших промышленных густонаселенных районах, где располагается большое количество потребителей электроэнергии. Они в значительной мере снижают проблему нехватки электроэнергии (особенно в дневное время), строятся преимущественно на искусственных водоемах, следовательно причиняют незначительный вред окружающей флоре и фауне, являются обоснованными в плане финансовых затрат, однако экономически являются невыгодными (убыточными), т.к. при своей работе потребляют электроэнергии несколько больше, чем сами же производят.
ГАЭС использует в своей работе либо комплекс генераторов и насосов, либо обратимые гидроэлектроагрегаты, которые способны работать как в режиме генераторов, так и в режиме насосов. Во время ночного провала энергопотребления ГАЭС получает из энергосети дешёвую электроэнергию и расходует её на перекачку воды в верхний бьеф (насосный режим). Во время утреннего и вечернего пиков энергопотребления ГАЭС сбрасывает воду из верхнего бьефа в нижний, вырабатывает при этом дорогую пиковую электроэнергию, которую отдаёт в энергосеть (генераторный режим).Поскольку оба режима имеют коэффициент полезного действия, меньший 100 %, то в среднем ГАЭС потребляет электроэнергию, то есть формально является убыточной. Однако в крупных энергосистемах большую долю могут составлять мощности тепловых и атомных электростанций, которые не могут быстро снижать выработку электроэнергии при ночном снижении энергопотребления или же делают это с большими потерями. Этот факт приводит к установлению существенно большей коммерческой стоимости пиковой электроэнергии в энергосистеме, по сравнению со стоимостью электроэнергии, вырабатываемой в ночной период. В таких условиях использование ГАЭС экономически эффективно и повышает как эффективность использования других мощностей (в том числе и транспортных), так и надёжность энергоснабжения.
Опыт использования ГАЭС в целях регулирования электрических режимов показал, что они являются не только генерирующим источником, но и источником оказания системных услуг, способствующих как оптимизации суточного графика нагрузок, так и повышению надёжности и качества электроснабжения.