Viri hidroenergije imajo končno vrednost, čeprav veljajo za obnovljive. So nacionalno bogastvo, kot so nafta, plin ali drugi minerali, in z njimi je treba ravnati previdno in premišljeno.
vodna energija
Že v starih časih so ljudje opazili, da voda, ki pada od zgoraj navzdol, lahko opravi določeno delo, kot je obračanje kolesa. To lastnost padajoče vode so začeli uporabljati za poganjanje koles mlina. Tako so se pojavili prvi vodni mlini, ki so se ohranili do danes skoraj v prvotni obliki. Mlin je prva hidroelektrarna.
Manufaktorska proizvodnja, ki je nastala v 17. stoletju, je uporabljala tudi vodna kolesa, v 18. stoletju pa je bilo na primer v Rusiji že okoli tri tisoč takšnih manufaktur. Znano je, da so bile najmočnejše naprave takšnih koles uporabljene v manufakturi Krenholm (reka Narova). Vodna kolesa so imela premer 9,5 metra in so razvila do 500 konjskih moči.
Hidroenergetski viri: definicija, prednosti in slabosti
V 19stoletja po vodnih kolesih so se pojavile hidroturbine, za njimi pa električni stroji. To je omogočilo pretvorbo energije padajoče vode v električno energijo in jo nato prenesti na določeno razdaljo. V carski Rusiji je bilo do leta 1913 okoli 50.000 enot opremljenih s hidroturbinami, ki so proizvajale električno energijo.
Tisti del energije rek, ki se lahko pretvori v električno energijo, imenujemo hidroenergetski viri, naprava, ki pretvarja energijo padajoče vode v električno energijo, pa se imenuje hidroelektrarna (HE). Naprava elektrarne nujno vključuje hidravlično turbino, ki poganja električni generator v vrtenju. Za pridobitev pretoka padajoče vode gradnja elektrarne vključuje gradnjo jezov in rezervoarjev.
Prednosti uporabe vodne energije:
- Energija reke je obnovljiva.
- Brez onesnaževanja okolja.
- Izkazalo se je, da je elektrika poceni.
- Klimatske razmere v bližini rezervoarja se izboljšujejo.
Slabosti uporabe vodne energije:
- Poplavitev določenega območja zemlje za izgradnjo rezervoarja.
- Spreminjanje številnih ekosistemov ob strugi, zmanjševanje ribjih populacij, moteča gnezdišča ptic, onesnaževanje rek.
- Nevarnost gradnje v gorskem območju.
Koncept hidroenergetskega potenciala
Za oceno hidroenergetskih virov reke, države ali celotnega planeta na svetuEnergetska konferenca (MIREC) je hidroenergetski potencial opredelila kot vsoto zmogljivosti vseh odsekov obravnavanega ozemlja, ki jih je mogoče uporabiti za proizvodnjo električne energije. Obstaja več vrst hidroenergetskega potenciala:
- Bruto potencial, ki predstavlja potencialne vire hidroenergije.
- Tehnični potencial je tisti del bruto potenciala, ki ga je mogoče tehnično uporabiti.
- Gospodarski potencial je tisti del tehničnega potenciala, katerega uporaba je ekonomsko izvedljiva.
Teoretično moč nekega vodnega toka določimo s formulo
N (kW)=9, 81QH, kjer je Q pretok vode (m3/s); H je višina padca vode (m).
Najmočnejša hidroelektrarna na svetu
14. decembra 1994 se je na Kitajskem, na reki Jangce, začela gradnja največje hidroelektrarne, imenovane Tri soteske. Leta 2006 je bila gradnja jezu končana in zagnana je bila prva hidroelektrarna. Ta hidroelektrarna naj bi postala osrednja hidroelektrarna na Kitajskem.
Pogled na jez te postaje spominja na zasnovo Krasnojarske hidroelektrarne. Višina jezu je 185 metrov, dolžina pa 2,3 km. V središču jezu je preliv, namenjen izpustu 116.000 m3 vode na sekundo, torej z višine približno 200 m pade več kot 100 ton vode. eno sekundo.
Reka Jangce, na kateri je zgrajena hidroelektrarna Three Gorges, je ena najboljmočne reke sveta. Gradnja hidroelektrarne na tej reki omogoča izrabo naravnih hidroenergetskih virov tega območja. Začetek v Tibetu, na nadmorski višini 5600 m, reka pridobi pomemben hidroenergetski potencial. Najbolj privlačno mesto za gradnjo jezu se je izkazalo za območje Treh sotesk, kjer se reka izliva iz gora v ravnino.
zasnova HE
Hidroelektrarna Three Gorges ima tri elektrarne, ki vsebujejo 32 hidroelektrarn, vsaka z zmogljivostjo 700 MW, in dve hidroelektrarni z zmogljivostjo 50 MW. Skupna moč HE je 22,5 GW.
Kot rezultat izgradnje jezu je nastal rezervoar s prostornino 39 km3. Izgradnja jezu je povzročila preselitev prebivalcev dveh mest s skupno 1,24 milijona prebivalcev v nov kraj. Poleg tega so s poplavnega območja odstranili 1300 arheoloških predmetov. Za vse priprave na gradnjo jezu je bilo porabljenih 11,25 milijarde dolarjev. Skupni stroški gradnje hidroelektrarne Three Gorges znašajo 22,5 milijarde dolarjev.
Gradnja te hidroelektrarne pravilno zagotavlja plovbo, poleg tega se je po izgradnji rezervoarja pretok tovornih ladij povečal za 5-krat.
Potniške ladje mimo ladijskega dvigala, ki omogoča prehod ladij, ki ne tehtajo več kot 3000 ton. Za prehod tovornih ladij sta bili zgrajeni dve liniji petstopenjskih ključavnic. V tem primeru mora biti teža plovil manjša od 10.000 ton.
Yangtze HE Cascade
Vodni in hidroenergetski viri reke Jangce omogočajo gradnjo na temreka ima več kot eno hidroelektrarno, ki je bila izvedena na Kitajskem. Nad hidroelektrarno Treh sotesk je bila zgrajena cela kaskada hidroelektrarn. To je najmočnejša kaskada hidroelektrarn z močjo nad 80 GW.
Izgradnja kaskade preprečuje zamašitev akumulacije Treh sotesk, saj zmanjšuje erozijo v strugi gorvodno od hidroelektrarne. Po tem je v vodi manj blata.
Poleg tega vam kaskada HE omogoča uravnavanje pretoka vode v HE Three Gorges in zagotavljanje enotne proizvodnje električne energije.
Itaipu na reki Parana
Paraná pomeni "srebrna reka", je druga največja reka v Južni Ameriki in ima dolžino 4380 km. Ta reka teče skozi zelo trda tla, zato, ko jo premaga, na svoji poti ustvarja brzice in slapove. Ta okoliščina kaže na ugodne pogoje za gradnjo hidroelektrarn tukaj.
HE Itaipu je bila zgrajena na reki Parana, 20 km od mesta Foz do Iguacu v Južni Ameriki. Po moči je ta hidroelektrarna druga za HE Treh sotesk. HE Itaipu, ki se nahaja na meji Brazilije in Paragvaja, zagotavlja polno električno energijo Paragvaju in 20 % Braziliji.
Gradnja hidroelektrarne se je začela leta 1970 in končala leta 2007. Deset generatorjev moči 700 MW je nameščenih na paragvajski strani in prav toliko na brazilski strani. Ker je bil okoli hidroelektrarne tropski gozd, ki je bil podvržen poplavam, so živali iz teh krajev preselili na druga ozemlja. Dolžina jezu je 7240 metrov,in višina je 196 m, stroški gradnje so ocenjeni na 15,3 milijarde dolarjev. Zmogljivost HE je 14.000 GW.
ruski hidroenergetski viri
Ruska federacija ima velik vodni in energetski potencial, vendar so hidroenergetski viri v državi zelo neenakomerno razporejeni po njenem ozemlju. 25 % teh virov se nahaja v evropskem delu, 40 % - v Sibiriji in 35 % - na Daljnem vzhodu. V evropskem delu države je po ocenah strokovnjakov hidroenergetski potencial izkoriščen za 46 %, celoten hidroenergetski potencial države pa je ocenjen na 2500 milijard kWh. To je drugi rezultat na svetu za Kitajsko.
Viri hidroenergije v Sibiriji
Sibirija ima ogromne zaloge hidroenergije, Vzhodna Sibirija je še posebej bogata s hidroenergetskimi viri. Tam tečejo reke Lena, Angara, Yenisei, Ob in Irtysh. Hidropotencial te regije je ocenjen na 1.000 milijard kWh.
Sayano-Shushenskaya HE po imenu P. S. Neporozhny
Zmogljivost te hidroelektrarne je 6400 MW. To je najmočnejša hidroelektrarna v Ruski federaciji in se uvršča na 14. mesto na svetovni lestvici.
Odsek Jeniseja, ki se imenuje Sajanski koridor, je ugoden za gradnjo hidroelektrarn. Tu reka teče skozi gorovje Sayan in tvori številne brzice. Na tem mestu je bila zgrajena HE Sayano-Shushenskaya, pa tudi druge HE, ki tvorijo kaskado. HE Sayano-Shushenskaya je najvišja stopnica v tej kaskadi.
Gradnja je potekala od 1963 do 2000. Oblikovanje postajesestavljajo jez višine 245 metrov in dolžine 1075 metrov, stavba elektrarne, stikalna naprava in pretočna konstrukcija. V stavbi HE je 10 hidravličnih enot z močjo 640 MW vsaka.
Akumulacija, ki je nastala po izgradnji jezu, ima prostornino več kot 30 km3, njegova skupna površina pa je 621 km2.
Velike HE Ruske federacije
Sibirski hidroenergetski viri so trenutno izkoriščeni za 20%, čeprav je bilo tukaj zgrajenih veliko precej velikih hidroelektrarn. Največja med njimi je HE Sayano-Shushenskaya, sledijo ji naslednje hidroelektrarne:
- Krasnoyarskaya HE z zmogljivostjo 6000 MW (na Jeniseju). Ima vlečnico, edino v Ruski federaciji do zdaj.
- Bratska HE z zmogljivostjo 4500 MW (na Angari).
- Ust-Ilimskaya HE z zmogljivostjo 3840 MW (na Angari).
Daljni vzhod ima najmanj razvit potencial. Po mnenju strokovnjakov je hidropotencial te regije izkoriščen za 4%.
Viri vodne energije v zahodni Evropi
V zahodnoevropskih državah je hidroenergetski potencial skoraj v celoti izkoriščen. Če je tudi precej visoka, si takšne države v celoti zagotavljajo električno energijo iz hidroelektrarn. To so države, kot so Norveška, Avstrija in Švica. Norveška je na prvem mestu na svetu po proizvodnji električne energije na prebivalca države. Na Norveškem je ta številka 24.000 kWh na leto, 99,6 % te energije pa proizvedejo hidroelektrarne.
Hidroenergetski potencialirazlične države zahodne Evrope se med seboj izrazito razlikujejo. To je posledica različnih terenskih razmer in različnega nastajanja odtoka. 80 % celotnega evropskega hidroenergetskega potenciala je skoncentriranih v gorah z visokimi pretoki: zahodnem delu Skandinavije, Alpah, Balkanskem polotoku in Pirenejih. Skupni hidroenergetski potencial Evrope je 460 milijard kWh na leto.
Zaloge goriva v Evropi so zelo majhne, zato so energetski viri rek zelo razviti. Na primer, v Švici so ti viri razviti za 91%, v Franciji - za 92%, v Italiji - za 86%, v Nemčiji - za 76%.
Cascade HE na reki Ren
Na tej reki je bila zgrajena kaskada hidroelektrarn, ki jo sestavlja 27 hidroelektrarn s skupno zmogljivostjo okoli 3.000 MW.
Ena od postaj je bila zgrajena leta 1914. To je HE Laufenburg. Dvakrat je bila rekonstrukcija, nato pa je njena moč 106 MW. Poleg tega postaja spada med arhitekturne spomenike in je nacionalni zaklad Švice.
HE Rheinfelden je sodobna hidroelektrarna. Njen zagon je bil izveden leta 2010, zmogljivost pa je 100 MW. Zasnova vključuje 4 hidravlične enote po 25 MW. Ta hidroelektrarna je bila zgrajena kot zamenjava stare postaje, zgrajene leta 1898. Stara postaja je trenutno v prenovi.
Viri hidroenergije v Afriki
Afriški viri hidroenergije so posledica rek, ki tečejo po njenem ozemlju: Kongo, Nil, Limpopo, Niger in Zambezi.
reka Kongoima velik hidroelektrični potencial. Del toka te reke ima kaskado slapov, znanih kot Inga Rapids. Tu se vodni tok spušča z višine 100 metrov s hitrostjo 26.000 m3 na sekundo. Na tem območju sta bili zgrajeni 2 hidroelektrarni: "Inga-1" in "Inga-2".
Vlada Demokratične republike Kongo je leta 2002 odobrila projekt izgradnje kompleksa Big Inga, ki je predvideval rekonstrukcijo obstoječih hidroelektrarn Inga-1 in Inga-2 ter izgradnjo tretji - Inga-3. Po izvedbi teh načrtov je bilo odločeno, da se zgradi največji kompleks Bolshaya Inga na svetu.
Ta projekt je bil tema razprave na mednarodni energetski konferenci. Ob upoštevanju stanja afriških vodnih in hidroenergetskih virov so na konferenci prisotni predstavniki gospodarstva in vlad iz Srednje in Južne Afrike odobrili ta projekt in določili njegove parametre: zmogljivost "Big Inga" je bila določena na 40.000 MW, kar je skoraj 2-krat več kot najmočnejša hidroelektrarna "Tri soteske". Zagon HE je predviden za leto 2020, stroški gradnje pa naj bi znašali 80 milijard dolarjev.
Ko bo projekt zaključen, bo DRK postala največji dobavitelj električne energije na svetu.
severnoafriško električno omrežje
Severna Afrika se nahaja ob obali Sredozemskega morja in Atlantskega oceana. Ta regija Afrike se imenuje Magreb ali arabski zahod.
Viri hidroenergije v Afriki so neenakomerno porazdeljeni. Na severu celine je najbolj vroča puščava na svetu - Sahara. To ozemlje doživlja pomanjkanje vode, zato je oskrba teh regij z vodo glavna naloga. Njegova rešitev je gradnja rezervoarjev.
Prvi rezervoarji so se pojavili v Magrebu že v 30-ih letih prejšnjega stoletja, nato so jih veliko zgradili v 60-ih, a še posebej intenzivna gradnja se je začela v 21. stoletju.
Vodne vire Severne Afrike določa predvsem reka Nil. To je najdaljša reka na svetu. V 60. letih prejšnjega stoletja je bil na tej reki zgrajen Asuanski jez, po gradnji katerega je nastal ogromen rezervoar, dolg približno 500 km in širok približno 9 km. Polnjenje rezervoarja z vodo je potekalo v 5 letih od 1970 do 1975.
Asuanski jez je zgradil Egipt v sodelovanju s Sovjetsko zvezo. To je bil mednarodni projekt, zaradi katerega je mogoče proizvesti do 10 milijard kWh električne energije na leto, nadzorovati vodostaj v reki Nil med poplavami in dolgo časa kopičiti vodo v rezervoarju. Mreža kanalov, ki namakajo polja, se odvaja od rezervoarja, na mestu puščave pa so se pojavile oaze, vedno več površin se uporablja za kmetijstvo. Vodni in hidroenergetski viri Severne Afrike se uporabljajo z največjo učinkovitostjo.
Deljenje svetovnega hidroenergetskega potenciala
- Azija - 42%.
- Afrika - 21%.
- Severna Amerika - 12%.
- Južna Amerika - 13%.
- Evropa - 9%.
- Avstralija in Oceanija – 3%
Globalni hidroenergetski potencial je ocenjen na 10 bilijonov kWh električne energije.
20. stoletje lahko imenujemo stoletje hidroenergije. 21. stoletje prinaša svoje dodatke v zgodovino te industrije. Svet je povečal pozornost do črpalnih akumulacijskih elektrarn (ČES) in elektrarn na plimovanje (TE), ki za proizvodnjo električne energije uporabljajo moč plimovanja morja. Razvoj hidroenergije se nadaljuje.
