1. Vodeni energetski resursi
Historija ljudskog razvoja i korištenja hidroenergetskih resursa datira još iz davnih vremena. Prema Tumačenju Zakona o obnovljivim izvorima energije Narodne Republike Kine (kojeg je uredio Pravni radni odbor Stalnog odbora Nacionalnog narodnog kongresa), definicija energije vode je: toplina vjetra i sunca uzrokuje isparavanje vode, vodena para formira kišu i snijeg, padavine kiše i snijega formiraju rijeke i potoke, a protok vode proizvodi energiju, koja se naziva energija vode.
Glavni sadržaj savremenog razvoja i korištenja hidroenergetskih resursa je razvoj i korištenje hidroenergetskih resursa, pa ljudi obično koriste vodne energetske resurse, hidraulične energetske resurse i hidroenergetske resurse kao sinonime. Međutim, u stvarnosti, hidroenergetski resursi uključuju širok spektar sadržaja kao što su hidrotermalni energetski resursi, hidroenergetski resursi, hidroenergetski resursi i energetski resursi morske vode.
(1) Vodni i toplotni energetski resursi
Resursi vode i toplotne energije obično su poznati kao prirodni topli izvori. U davna vremena, ljudi su počeli direktno koristiti resurse vode i toplote prirodnih toplih izvora za izgradnju kupki, kupanje, liječenje bolesti i vježbanje. Moderni ljudi također koriste resurse vode i toplotne energije za proizvodnju energije i grijanje. Island je, na primjer, 2003. godine imao proizvodnju hidroelektrana od 7,08 milijardi kilovat-sati, od čega je 1,41 milijarda kilovat-sati proizvedeno korištenjem geotermalne energije (tj. resursa toplotne energije vode). 86% stanovnika zemlje koristi geotermalnu energiju (resurse toplotne energije vode) za grijanje. Elektrana Yangbajing sa instaliranim kapacitetom od 25.000 kilovata izgrađena je u Xizangu, koja također koristi geotermalnu energiju (resurse energije vode i toplote) za proizvodnju električne energije. Prema predviđanjima stručnjaka, energija niskih temperatura (korištenje podzemnih voda kao medija) koju tlo može prikupiti na dubini od skoro 100 metara u Kini svake godine može doseći 150 milijardi kilovata. Trenutno, instalirani kapacitet geotermalne energije u Kini iznosi 35300 kilovata.
(2) Hidraulični energetski resursi
Hidraulična energija uključuje kinetičku i potencijalnu energiju vode. U drevnoj Kini, hidraulički energetski resursi turbulentnih rijeka, vodopada i slapova široko su korišteni za izgradnju mašina kao što su vodeni točkovi, vodeni mlinovi i vodene mlinice za navodnjavanje vodom, preradu žitarica i ljuštenje riže. U 1830-im godinama, hidraulične stanice su razvijene i korištene u Evropi za obezbjeđivanje energije za velike industrije kao što su mlinovi za brašno, mlinovi pamuka i rudarstvo. Moderne vodene turbine koje direktno pokreću centrifugalne vodene pumpe za generisanje centrifugalne sile za podizanje vode i navodnjavanje, kao i pumpne stanice sa vodenim udarom koje koriste protok vode za generisanje pritiska vodenog udara i stvaranje visokog pritiska vode za podizanje vode i navodnjavanje, sve su to direktan razvoj i korištenje resursa vodene energije.
(3) Hidroelektrane
Osamdesetih godina 19. vijeka, kada je otkrivena električna energija, elektromotori su se proizvodili na osnovu elektromagnetne teorije, a hidroelektrane su građene za pretvaranje hidraulične energije hidroelektrana u električnu energiju i isporuku iste korisnicima, što je označilo period snažnog razvoja i korištenja hidroenergetskih resursa.
Hidroenergetski resursi o kojima sada govorimo obično se nazivaju hidroelektričnim resursima. Pored riječnih vodnih resursa, okean također sadrži ogromnu energiju plime, valova, soli i temperature. Procjenjuje se da globalni hidroenergetski resursi okeana iznose 76 milijardi kilovata, što je više od 15 puta više od teorijskih rezervi kopnene riječne hidroenergije. Među njima, energija plime i oseke iznosi 3 milijarde kilovata, energija valova 3 milijarde kilovata, energija temperaturne razlike 40 milijardi kilovata, a energija razlike soli 30 milijardi kilovata. Trenutno je samo tehnologija razvoja i korištenja energije plime i oseke dostigla praktičnu fazu koja se može razviti u velikim razmjerima u korištenju morskih hidroenergetskih resursa od strane ljudi. Razvoj i korištenje drugih izvora energije i dalje zahtijeva daljnja istraživanja kako bi se postigli revolucionarni rezultati u tehničkoj i ekonomskoj izvodljivosti i postigao praktičan razvoj i korištenje. Razvoj i korištenje energije okeana na koji obično mislimo uglavnom je razvoj i korištenje energije plime i oseke. Privlačenje Mjeseca i Sunca na Zemljinu površinu mora uzrokuje periodične fluktuacije nivoa vode, poznate kao morske plime i oseka. Fluktuacija morske vode formira energiju plime i oseke. U principu, energija plime i oseke je mehanička energija generirana fluktuacijom nivoa plime i oseke.
Plimni mlinovi pojavili su se u 11. vijeku, a početkom 20. vijeka Njemačka i Francuska počele su graditi male plimne elektrane.
Procjenjuje se da je svjetska iskoristiva energija plime i oseke između 1 milijarde i 1,1 milijarde kilovata, s godišnjom proizvodnjom energije od približno 1240 milijardi kilovat-sati. Iskoristivi resursi energije plime i oseke u Kini imaju instalirani kapacitet od 21,58 miliona kilovata i godišnju proizvodnju energije od 30 milijardi kilovat-sati.
Trenutno najveća elektrana na plimu i oseku na svijetu je elektrana na plimu i oseku Rennes u Francuskoj, sa instaliranim kapacitetom od 240.000 kilovata. Prva elektrana na plimu i oseku u Kini, elektrana na plimu i oseku Jizhou u Guangdongu, izgrađena je 1958. godine sa instaliranim kapacitetom od 40 kilovata. Elektrana na plimu i oseku Zhejiang Jiangxia, izgrađena 1985. godine, ima ukupni instalirani kapacitet od 3.200 kilovata, što je rangira na trećem mjestu u svijetu.
Osim toga, u kineskim okeanima rezerve energije talasa iznose oko 12,85 miliona kilovata, energije plime i oseke oko 13,94 miliona kilovata, energije razlike soli oko 125 miliona kilovata, a energije razlike temperature oko 1,321 milijardi kilovata. Ukratko, ukupna energija okeana u Kini iznosi oko 1,5 milijardi kilovata, što je više nego dvostruko više od teorijske rezerve od 694 miliona kilovata hidroenergije kopnenih rijeka, i ima široke izglede za razvoj i korištenje. Danas zemlje širom svijeta ulažu velika sredstva u istraživanje tehnoloških pristupa za razvoj i korištenje ogromnih energetskih resursa skrivenih u okeanu.
2. Hidroelektrični energetski resursi
Hidroelektrični energetski resursi se uglavnom odnose na korištenje potencijalne i kinetičke energije riječnog toka vode za obavljanje rada i pokretanje rotacije hidroelektričnih generatora za proizvodnju električne energije. Proizvodnja energije iz uglja, nafte, prirodnog plina i nuklearne energije zahtijeva potrošnju neobnovljivih gorivnih resursa, dok proizvodnja hidroelektrične energije ne troši vodne resurse, već koristi energiju riječnog toka.
(1) Globalni hidroenergetski resursi
Ukupne rezerve hidroenergetskih resursa u rijekama širom svijeta iznose 5,05 milijardi kilovata, sa godišnjom proizvodnjom energije do 44,28 triliona kilovat-sati; Tehnički iskoristivi hidroenergetski resursi iznose 2,26 milijardi kilovata, a godišnja proizvodnja energije može dostići 9,8 triliona kilovat-sati.
Francuska je 1878. godine izgradila prvu hidroelektranu na svijetu s instaliranim kapacitetom od 25 kilovata. Do sada je instalirani hidroenergetski kapacitet širom svijeta premašio 760 miliona kilovata, s godišnjom proizvodnjom energije od 3 triliona kilovat-sati.
(2) Kineski hidroenergetski resursi
Kina je jedna od zemalja s najbogatijim hidroenergetskim resursima na svijetu. Prema najnovijem istraživanju hidroenergetskih resursa, teorijske rezerve energije riječnih voda u Kini iznose 694 miliona kilovata, a godišnja teorijska proizvodnja energije je 6,08 biliona kilovat-sati, što je na prvom mjestu u svijetu po teorijskim rezervama hidroenergije; Tehnički iskoristiv kapacitet hidroenergetskih resursa Kine iznosi 542 miliona kilovata, sa godišnjom proizvodnjom energije od 2,47 biliona kilovat-sati, a ekonomski iskoristiv kapacitet je 402 miliona kilovata, sa godišnjom proizvodnjom energije od 1,75 biliona kilovat-sati, što je na prvom mjestu u svijetu.
U julu 1905. godine, izgrađena je prva hidroelektrana u Kini, hidroelektrana Guishan u provinciji Tajvan, sa instaliranim kapacitetom od 500 kVA. Godine 1912. završena je izgradnja prve hidroelektrane u kontinentalnoj Kini, hidroelektrane Shilongba u Kunmingu, provincija Yunnan, za proizvodnju električne energije, sa instaliranim kapacitetom od 480 kilovata. Godine 1949. instalirani kapacitet hidroenergije u zemlji iznosio je 163.000 kilovata; do kraja 1999. godine, porastao je na 72,97 miliona kilovata, što je drugo mjesto odmah iza Sjedinjenih Američkih Država i drugo mjesto u svijetu; Do 2005. godine, ukupni instalirani kapacitet hidroenergije u Kini dostigao je 115 miliona kilovata, što je prvo mjesto u svijetu, čineći 14,4% iskoristivog kapaciteta hidroenergije i 20% ukupnog instaliranog kapaciteta nacionalne elektroenergetske industrije.
(3) Karakteristike hidroelektrične energije
Hidroelektrična energija se više puta regenerira hidrološkim ciklusom prirode i ljudi je mogu kontinuirano koristiti. Ljudi često koriste izraz "neiscrpna" da bi opisali obnovljivost hidroelektrične energije.
Hidroelektrična energija ne troši gorivo niti emituje štetne materije tokom proizvodnje i rada. Njeni troškovi upravljanja i rada, troškovi proizvodnje energije i uticaj na okolinu su mnogo niži od troškova proizvodnje termoelektrana, što je čini jeftinim zelenim izvorom energije.
Hidroenergija ima dobre regulacione performanse, brzo pokretanje i igra ulogu u smanjenju vršnih opterećenja u radu elektroenergetske mreže. Brza je i efikasna, smanjuje gubitke napajanja električnom energijom u vanrednim situacijama i nesrećama, te osigurava sigurnost napajanja.
Hidroelektrična energija i mineralna energija pripadaju primarnoj energiji zasnovanoj na resursima, koja se pretvara u električnu energiju i naziva se sekundarnom energijom. Razvoj hidroelektrične energije je izvor energije koji istovremeno dovršava i razvoj primarne energije i proizvodnju sekundarne energije, s dvostrukim funkcijama izgradnje primarne energije i izgradnje sekundarne energije; nema potrebe za jedinstvenim procesom ekstrakcije, transporta i skladištenja energetskih minerala, što značajno smanjuje troškove goriva.
Izgradnja rezervoara za razvoj hidroenergije promijenit će ekološko okruženje lokalnih područja. S jedne strane, zahtijeva potapanje dijela zemljišta, što rezultira preseljenjem imigranata; s druge strane, može obnoviti mikroklimu regije, stvoriti novo vodeno ekološko okruženje, promovirati opstanak organizama i olakšati kontrolu poplava, navodnjavanje, turizam i razvoj brodarstva. Stoga, pri planiranju hidroenergetskih projekata, treba posvetiti sveukupnu pažnju minimiziranju negativnog utjecaja na ekološko okruženje, a razvoj hidroenergije ima više prednosti nego nedostataka.
Zbog prednosti hidroenergije, zemlje širom svijeta sada usvajaju politike koje daju prioritet razvoju hidroenergije. Devedesetih godina prošlog stoljeća, hidroenergija je činila 93,2% ukupnog instaliranog kapaciteta Brazila, dok su zemlje poput Norveške, Švicarske, Novog Zelanda i Kanade imale omjer hidroenergije preko 50%.
U istom periodu, 1990. godine, udio proizvodnje hidroelektrične energije u odnosu na iskoristivu električnu energiju u nekim zemljama svijeta bio je 74% u Francuskoj, 72% u Švicarskoj, 66% u Japanu, 61% u Paragvaju, 55% u Sjedinjenim Američkim Državama, 54% u Egiptu, 50% u Kanadi, 17,3% u Brazilu, 11% u Indiji i 6,6% u Kini.
Vrijeme objave: 24. septembar 2024.
