1. Водни енергийни ресурси
Историята на човешкото развитие и използването на водноелектрически ресурси датира от древни времена. Според Тълкуването на Закона за възобновяемата енергия на Китайската народна република (редактирано от Работната комисия по правото на Постоянния комитет на Националния народен конгрес), определението за водна енергия е: топлината на вятъра и слънцето причинява изпаряване на водата, водните пари образуват дъжд и сняг, падането на дъжд и сняг образува реки и потоци, а потокът от вода произвежда енергия, която се нарича водна енергия.
Основното съдържание на съвременното развитие и използване на водноелектрически ресурси е разработването и използването на водноелектрически ресурси, така че хората обикновено използват водни енергийни ресурси, хидравлични енергийни ресурси и водноелектрически ресурси като синоними. В действителност обаче водноелектрически ресурси включват широк спектър от съдържание, като например хидротермални енергийни ресурси, хидроенергийни ресурси, хидроенергийни ресурси и енергийни ресурси на морска вода.
(1) Водни и топлоенергийни ресурси
Водните и топлинните енергийни ресурси са известни като естествени горещи извори. В древността хората са започнали директно да използват водните и топлинните ресурси на естествените горещи извори, за да строят бани, да се къпят, да лекуват болести и да спортуват. Съвременните хора също използват водни и топлинни енергийни ресурси за производство на електроенергия и отопление. Исландия например е имала производство на водноелектрическа енергия от 7,08 милиарда киловатчаса през 2003 г., от които 1,41 милиарда киловатчаса са генерирани с помощта на геотермална енергия (т.е. водни топлинни енергийни ресурси). 86% от жителите на страната са използвали геотермална енергия (водни топлинни енергийни ресурси) за отопление. Електроцентралата Янбаджинг с инсталирана мощност от 25 000 киловата е построена в Сизан, която също използва геотермална енергия (водни и топлинни енергийни ресурси) за производство на електроенергия. Според прогнозите на експертите, нискотемпературната енергия (използваща подземни води като среда), която може да бъде събрана от почвата на близо 100 метра дълбочина в Китай всяка година, може да достигне 150 милиарда киловата. В момента инсталираният капацитет за производство на геотермална енергия в Китай е 35 300 киловата.
(2) Хидравлични енергийни ресурси
Хидравличната енергия включва кинетичната и потенциалната енергия на водата. В древен Китай, хидравличните енергийни ресурси на бурните реки, водопадите и водопадите са били широко използвани за изграждане на машини като водни колела, водни мелници и водни мелници за напояване, обработка на зърно и лющене на ориз. През 1830-те години в Европа са разработени и използвани хидравлични станции, за да осигуряват енергия за големи индустрии като мелници за брашно, памукопреработвателни предприятия и минно дело. Съвременните водни турбини, които директно задвижват центробежни водни помпи, за да генерират центробежна сила за повдигане на вода и напояване, както и помпените станции с воден удар, които използват водния поток, за да генерират налягане на водния удар и да образуват високо водно налягане за повдигане на вода и напояване, са пряко развитие и използване на водните енергийни ресурси.
(3) Водноелектрически енергийни ресурси
През 1880-те години, когато е открито електричеството, електрическите двигатели са произведени въз основа на електромагнитната теория, а водноелектрическите централи са построени, за да преобразуват хидравличната енергия на водноелектрическите централи в електрическа енергия и да я доставят на потребителите, което поставя началото на период на бурно развитие и използване на водноелектрическите енергийни ресурси.
Хидроенергийните ресурси, за които говорим сега, обикновено се наричат водноелектрически ресурси. В допълнение към речните водни ресурси, океанът съдържа и огромна енергия от приливи и отливи, вълни, сол и температура. Смята се, че световните океански хидроенергийни ресурси са 76 милиарда киловата, което е повече от 15 пъти повече от теоретичните резерви на речната хидроенергия на сушата. Сред тях енергията на приливите и отливите е 3 милиарда киловата, енергията на вълните е 3 милиарда киловата, енергията на температурната разлика е 40 милиарда киловата, а енергията на солената разлика е 30 милиарда киловата. В момента само технологията за развитие и използване на енергията на приливите и отливите е достигнала практически етап, който може да бъде развит в голям мащаб при използването на морските хидроенергийни ресурси от хората. Разработването и използването на други енергийни източници все още се нуждаят от допълнителни изследвания, за да се постигнат революционни резултати в техническата и икономическата осъществимост и да се постигне практическо развитие и използване. Разработването и използването на океанската енергия, за което обикновено говорим, е основно разработването и използването на енергията на приливите и отливите. Привличането на Луната и Слънцето към морската повърхност на Земята причинява периодични колебания в нивото на водата, известни като океански приливи и отливи. Колебанията на морската вода формират приливна енергия. По принцип приливната енергия е механична енергия, генерирана от колебанията на нивата на приливите и отливите.
Приливните мелници се появяват през 11 век, а в началото на 20 век Германия и Франция започват да строят малки приливни електроцентрали.
Смята се, че използваемата енергия от приливите и отливите в света е между 1 милиард и 1,1 милиарда киловата, с годишно производство на електроенергия от приблизително 1240 милиарда киловатчаса. Използваемите ресурси от приливна енергия в Китай имат инсталиран капацитет от 21,58 милиона киловата и годишно производство на електроенергия от 30 милиарда киловатчаса.
Най-голямата приливна електроцентрала в света в момента е Рен във Франция, с инсталиран капацитет от 240 000 киловата. Първата приливна електроцентрала в Китай, Джиджоу в Гуандун, е построена през 1958 г. с инсталиран капацитет от 40 киловата. Приливната електроцентрала Джъдзян Дзянся, построена през 1985 г., има общ инсталиран капацитет от 3200 киловата, което я нарежда на трето място в света.
Освен това, в океаните на Китай, запасите от вълнова енергия са около 12,85 милиона киловата, енергията на приливите и отливите е около 13,94 милиона киловата, енергията на солената разлика е около 125 милиона киловата, а енергията на температурната разлика е около 1,321 милиарда киловата. В обобщение, общата океанска енергия в Китай е около 1,5 милиарда киловата, което е повече от два пъти теоретичния резерв от 694 милиона киловата водноелектрическа енергия на сушата и има широки перспективи за развитие и използване. В днешно време страни по света инвестират сериозно в проучване на технологични подходи за разработване и използване на огромните енергийни ресурси, скрити в океана.
2. Водноелектрически енергийни ресурси
Хидроелектрическите енергийни ресурси обикновено се отнасят до използването на потенциалната и кинетичната енергия на речния воден поток за извършване на работа и задвижване на въртенето на водноелектрическите генератори за генериране на електроенергия. Производството на енергия от въглища, петрол, природен газ и ядрена енергия изисква консумация на невъзобновяеми горивни ресурси, докато производството на водноелектрическа енергия не консумира водни ресурси, а използва енергията на речния поток.
(1) Глобални водноелектрически енергийни ресурси
Общите запаси от водноелектрически ресурси в реките по света са 5,05 милиарда киловата, с годишно производство на електроенергия до 44,28 трилиона киловатчаса; Технически използваемите водноелектрически ресурси са 2,26 милиарда киловата, а годишното производство на електроенергия може да достигне 9,8 трилиона киловатчаса.
През 1878 г. Франция построява първата в света водноелектрическа централа с инсталиран капацитет от 25 киловата. Досега инсталираният капацитет на водноелектрическа енергия в световен мащаб е надхвърлил 760 милиона киловата, с годишно производство на електроенергия от 3 трилиона киловатчаса.
(2) Водноенергийните ресурси на Китай
Китай е една от страните с най-богатите водноелектрически енергийни ресурси в света. Според последното проучване на водноелектрическите ресурси, теоретичните резерви от речна водна енергия в Китай са 694 милиона киловата, а годишното теоретично производство на електроенергия е 6,08 трилиона киловатчаса, което е на първо място в света по теоретични водноелектрически резерви; Технически използваемият капацитет на водноелектрическите ресурси на Китай е 542 милиона киловата, с годишно производство на електроенергия от 2,47 трилиона киловатчаса, а икономически използваемият капацитет е 402 милиона киловата, с годишно производство на електроенергия от 1,75 трилиона киловатчаса, като и двете страни са на първо място в света.
През юли 1905 г. е построена първата водноелектрическа централа в Китай, водноелектрическата централа Гуйшан в провинция Тайван, с инсталирана мощност от 500 kVA. През 1912 г. е завършена първата водноелектрическа централа в континентален Китай, водноелектрическата централа Шилунба в Кунмин, провинция Юнан, за производство на електроенергия, с инсталирана мощност от 480 киловата. През 1949 г. инсталираната мощност на водноелектрическата енергия в страната е 163 000 киловата; до края на 1999 г. тя е достигнала 72,97 милиона киловата, отстъпвайки само на Съединените щати и на второ място в света; до 2005 г. общата инсталирана мощност на водноелектрическата енергия в Китай е достигнала 115 милиона киловата, което е първо място в света, представлявайки 14,4% от експлоатационния капацитет на водноелектрическата енергия и 20% от общата инсталирана мощност на националната енергийна индустрия.
(3) Характеристики на водноелектрическата енергия
Хидроелектрическата енергия се регенерира многократно чрез хидрологичния цикъл на природата и може да се използва непрекъснато от хората. Хората често използват фразата „неизчерпаем“, за да опишат възобновяемостта на хидроелектрическата енергия.
Хидроелектрическата енергия не изразходва гориво и не отделя вредни вещества по време на производството и експлоатацията си. Разходите за управление и експлоатация, разходите за производство на електроенергия и въздействието върху околната среда са много по-ниски от тези на производството на топлинна енергия, което я прави нискобюджетен зелен енергиен източник.
Хидроенергията има добри регулаторни характеристики, бързо стартиране и играе роля за намаляване на пиковите натоварвания в работата на електропреносната мрежа. Тя е бърза и ефективна, намалява загубите на електрозахранване при аварийни ситуации и гарантира безопасността на електрозахранването.
Хидроелектрическата енергия и минералната енергия принадлежат към първичната енергия, базирана на ресурси, която се преобразува в електрическа енергия и се нарича вторична енергия. Развитието на хидроелектрическа енергия е енергиен източник, който едновременно завършва както разработването на първична енергия, така и производството на вторична енергия, с двойни функции на изграждане на първична енергия и изграждане на вторична енергия; Няма нужда от един-единствен процес на добив, транспорт и съхранение на енергийни минерали, което значително намалява разходите за гориво.
Изграждането на резервоари за развитие на водноелектрически централи ще промени екологичната среда на местните райони. От една страна, това изисква потапяне на част от земята, което води до преместване на имигранти; от друга страна, това може да възстанови микроклимата на региона, да създаде нова водна екологична среда, да насърчи оцеляването на организмите и да улесни контрола на наводненията, напояването, туризма и развитието на корабоплаването. Следователно, при планирането на водноелектрически проекти трябва да се обърне общо внимание на минимизирането на неблагоприятното въздействие върху екологичната среда, а развитието на водноелектрически централи има повече предимства, отколкото недостатъци.
Поради предимствата на водноелектрическата енергия, страните по света сега приемат политики, които дават приоритет на развитието на водноелектрическата енергия. През 90-те години на миналия век водноелектрическата енергия е представлявала 93,2% от общия инсталиран капацитет на Бразилия, докато страни като Норвегия, Швейцария, Нова Зеландия и Канада са имали съотношение на водноелектрически ресурси над 50%.
През 1990 г. делът на производството на водноелектрическа енергия спрямо използваемата електроенергия в някои страни по света е бил 74% във Франция, 72% в Швейцария, 66% в Япония, 61% в Парагвай, 55% в Съединените щати, 54% в Египет, 50% в Канада, 17,3% в Бразилия, 11% в Индия и 6,6% в Китай през същия период.
Време на публикуване: 24 септември 2024 г.
