Je to 111 let, co Čína zahájila výstavbu vodní elektrárny Šilongba, první vodní elektrárny v roce 1910. Za těchto více než 100 let, od instalovaného výkonu vodní elektrárny Šilongba pouhých 480 kW až po 370 milionů kW, což je nyní první místo na světě, dosáhl čínský vodní a elektřinový průmysl pozoruhodných úspěchů. Působíme v uhelném průmyslu a budeme víceméně slyšet nějaké zprávy o vodní energii, ale o vodní energii toho moc nevíme.
01 princip výroby energie z vodních elektráren
Vodní energie je ve skutečnosti proces přeměny potenciální energie vody na mechanickou energii a poté z mechanické energie na elektrickou energii. Obecně řečeno, jde o využití proudící říční vody k pohonu motoru pro výrobu energie a energie obsažená v řece nebo části jejího povodí závisí na objemu a spádu vody.
Objem vody v řece není regulován žádnou právnickou osobou a pokles je v pořádku. Proto se při stavbě vodní elektrárny můžete rozhodnout postavit přehradu a odvést vodu tak, aby se spád koncentroval, a tím se zlepšila míra využití vodních zdrojů.
Přehrada spočívá ve vybudování hráze v úseku řeky s velkým spádem, zřízení nádrže pro zadržování vody a zvýšení hladiny vody, jako je například vodní elektrárna Tři soutěsky; odvedení vody znamená odvedení vody z nádrže proti proudu do nádrže po proudu odkláněcím kanálem, jako je například vodní elektrárna Jinping II.
02 charakteristiky vodní energie
Mezi výhody vodní energie patří zejména ochrana a regenerace životního prostředí, vysoká účinnost a flexibilita, nízké náklady na údržbu a tak dále.
Ochrana životního prostředí a obnovitelné zdroje energie by měly být největší výhodou vodní energie. Vodní energie využívá pouze energii obsaženou ve vodě, nespotřebovává vodu a nezpůsobuje znečištění.
Vodní turbogenerátor, hlavní energetické zařízení pro výrobu vodní energie, je nejen efektivní, ale také flexibilní při spouštění a provozu. Dokáže rychle spustit provoz ze statického stavu během několika minut a dokončit úkol zvyšování a snižování zátěže během několika sekund. Vodní energii lze využít k provádění úkolů potlačování špiček, modulace frekvence, pohotovostního režimu zátěže a havarijního pohotovostního režimu energetické soustavy.
Výroba vodní energie nespotřebovává palivo, nevyžaduje mnoho pracovní síly a zařízení investovaných do těžby a přepravy paliva, má jednoduché vybavení, málo obsluhy, méně pomocné energie, dlouhou životnost zařízení a nízké provozní a údržbové náklady. Proto jsou náklady na výrobu energie z vodní elektrárny nízké, které činí pouze 1/5-1/8 nákladů na výrobu energie z tepelné elektrárny, a míra využití energie vodní elektrárny je vysoká, až více než 85 %, zatímco tepelná účinnost uhelných tepelných elektráren je pouze asi 40 %.
Mezi nevýhody vodní energie patří zejména silný vliv klimatu, geografické podmínky, velké investice v rané fázi a poškození ekologického prostředí.
Vodní energie je výrazně ovlivněna srážkami. Důležitým referenčním faktorem pro nákup uhlí pro tepelné elektrárny je období sucha nebo období dešťů. Výroba vodní energie je stabilní v závislosti na roce a provincii, ale v závislosti na „dne“, pokud je podrobně rozložena na měsíc, čtvrtletí a region, závisí na „dne“. Nemůže poskytovat stabilní a spolehlivou energii jako tepelná energie.
Mezi Jihem a Severem existují velké rozdíly v období dešťů a období sucha. Podle statistik výroby vodní energie v jednotlivých měsících od roku 2013 do roku 2021 však celkově trvá období dešťů v Číně přibližně od června do října a období sucha přibližně od prosince do února. Rozdíl mezi těmito dvěma obdobími se může více než zdvojnásobit. Zároveň můžeme také vidět, že na pozadí rostoucího instalovaného výkonu je výroba elektřiny od ledna do března letošního roku výrazně nižší než v předchozích letech a výroba elektřiny v březnu je dokonce srovnatelná s rokem 2015. To stačí k tomu, abychom si uvědomili „nestabilitu“ vodní energie.
Omezeno objektivními podmínkami. Vodní elektrárny nelze stavět tam, kde je voda. Výstavba vodní elektrárny je omezena geologií, spádem, průtokem, stěhováním obyvatel a dokonce i administrativním rozdělením. Například projekt ochrany vodních zdrojů v soutěsce Heishan, o kterém se v roce 1956 diskutovalo na Všečínském shromáždění lidových zástupců, nebyl schválen kvůli špatné koordinaci zájmů mezi provinciemi Kan-su a Ning-sia. Dokud se znovu neobjeví v návrhu na obou letošních zasedáních, není jasné, kdy může být zahájena výstavba.
Investice potřebné pro vodní energii jsou velké. Práce s zemní horninou a betonem pro výstavbu vodních elektráren jsou obrovské a je třeba uhradit obrovské náklady na přesídlení. Navíc se počáteční investice neodráží jen v kapitálu, ale také v čase. Vzhledem k potřebě přesídlení a koordinace různých oddělení se stavební cyklus mnoha vodních elektráren výrazně zpozdí, než bylo plánováno.
Vezměme si jako příklad rozestavěnou vodní elektrárnu Baihetan. Projekt byl zahájen v roce 1958 a do „třetího pětiletého plánu“ byl zahrnut v roce 1965. Po několika zvratech však byl oficiálně zahájen až v srpnu 2011. Vodní elektrárna Baihetan doposud nebyla dokončena. Bez započítání předběžného návrhu a plánování bude samotný stavební cyklus trvat nejméně 10 let.
Velké nádrže způsobují rozsáhlé záplavy v horním toku přehrady, které někdy poškozují nížiny, říční údolí, lesy a travní porosty. Zároveň ovlivňují vodní ekosystém v okolí elektrárny. Má to velký dopad na ryby, vodní ptactvo a další živočichy.
03 současná situace rozvoje vodní energie v Číně
V posledních letech si výroba vodní energie udržela růst, ale tempo růstu v posledních pěti letech je nízké.
V roce 2020 činila kapacita výroby vodní energie 1355,21 miliard kWh, což představuje meziroční nárůst o 3,9 %. Během 13. pětiletky se však větrná energie a optoelektronika rychle rozvíjely a překročily plánované cíle, zatímco vodní energie splnila pouze zhruba polovinu plánovaných cílů. V posledních 20 letech byl podíl vodní energie na celkové výrobě elektřiny relativně stabilní a udržoval se na úrovni 14 % – 19 %.
Z tempa růstu výroby elektřiny v Číně je patrné, že tempo růstu vodní energie se v posledních pěti letech zpomalilo a v podstatě se udrželo na úrovni okolo 5 %.
Myslím, že důvody zpomalení jsou na jedné straně odstavení malých vodních elektráren, které je jasně zmíněno ve 13. pětiletém plánu na ochranu a obnovu ekologického prostředí. Jen v provincii S'-čchuan je 4705 malých vodních elektráren, které je třeba opravit a vyřadit z provozu;
Na druhou stranu, rozsáhlé zdroje rozvoje vodní energie v Číně jsou nedostatečné. Čína postavila mnoho vodních elektráren, jako jsou Tři soutěsky, Gezhouba, Wudongde, Xiangjiaba a Baihetan. Zdroje na rekonstrukci velkých vodních elektráren by mohly být pouze na „velkém ohybu“ řeky Jarlung Zangbo. Vzhledem k tomu, že se však v regionu vyskytují specifické geologická struktura, environmentální kontrola přírodních rezervací a vztahy s okolními zeměmi, bylo dosud obtížné tento problém vyřešit.
Zároveň je z tempa růstu výroby elektřiny v posledních 20 letech patrné, že tempo růstu tepelné energie je v podstatě synchronizované s tempem růstu celkové výroby elektřiny, zatímco tempo růstu vodní energie je pro tempo růstu celkové výroby elektřiny irelevantní a ukazuje stav „růstu každý druhý rok“. Ačkoli existují důvody pro vysoký podíl tepelné energie, do jisté míry to také odráží nestabilitu vodní energie.
V procesu snižování podílu tepelné energie nehraje vodní energie velkou roli. Přestože se rychle rozvíjí, dokáže si udržet svůj podíl na celkové výrobě energie pouze na pozadí velkého nárůstu celostátní výroby energie. Pokles podílu tepelné energie je způsoben především dalšími čistými zdroji energie, jako je větrná energie, fotovoltaika, zemní plyn, jaderná energie atd.
Nadměrná koncentrace vodních zdrojů
Celková výroba vodní energie v provinciích S'-čchuan a Jün-nan představuje téměř polovinu celostátní výroby vodní energie a výsledný problém spočívá v tom, že oblasti bohaté na vodní zdroje nemusí být schopny absorbovat místní výrobu vodní energie, což vede k plýtvání energií. Dvě třetiny odpadních vod a elektřiny v hlavních povodích řek v Číně pocházejí z provincie S'-čchuan, a to až 20,2 miliard kWh, zatímco více než polovina odpadní elektřiny v provincii S'-čchuan pochází z hlavního toku řeky Dadu.
Čínská vodní energie se v posledních 10 letech celosvětově rychle rozvíjí. Čína se svými vlastními silami téměř stala hnací silou růstu globální vodní energie. Téměř 80 % růstu globální spotřeby vodní energie pochází z Číny a čínská spotřeba vodní energie představuje více než 30 % celosvětové spotřeby vodní energie.
Podíl takové obrovské spotřeby vodní energie na celkové spotřebě primární energie v Číně je však jen o málo vyšší než světový průměr, v roce 2019 činil méně než 8 %. I když neporovnáme s rozvinutými zeměmi, jako je Kanada a Norsko, je podíl spotřeby vodní energie mnohem nižší než v Brazílii, která je také rozvojovou zemí. Čína má 680 milionů kilowattů vodních zdrojů, což jí řadí na první místo na světě. Do roku 2020 dosáhne instalovaného výkonu vodní energie 370 milionů kilowattů. Z tohoto pohledu má čínský vodní průmysl stále velký prostor pro rozvoj.
04 Trend budoucího rozvoje vodní energie v Číně
Vodní energie v příštích několika letech zrychlí svůj růst a bude se i nadále zvyšovat v podílu na celkové výrobě elektřiny.
Na jedné straně může být v Číně během 14. pětiletky uvedeno do provozu více než 50 milionů kilowattů vodní energie, včetně vodních elektráren Wudongde, Baihetan ze skupiny Tří soutěsek a vodní elektrárny na středním toku řeky Ja-lung. Do 14. pětiletky byl navíc zahrnut projekt rozvoje vodní energie v dolním toku řeky Jarlung Zangbo se 70 miliony kilowattů technicky využitelných zdrojů, což odpovídá více než třem vodním elektrárnám ze skupiny Tří soutěsek, což znamená, že vodní energie opět zahájila velký rozvoj;
Na druhou stranu je snižování rozsahu tepelné energie samozřejmě předvídatelné. Ať už z hlediska ochrany životního prostředí, energetické bezpečnosti nebo technologického rozvoje, tepelná energie bude i nadále snižovat svůj význam v oblasti energetiky.
V příštích několika letech se tempo rozvoje vodní energie stále nedá srovnávat s tempem rozvoje nových energií. I v podílu na celkové výrobě elektřiny ji mohou předběhnout opozdilci v oblasti nových energií. Pokud se čas prodlouží, lze říci, že ji nové energetiky předběhnou.
Čas zveřejnění: 12. dubna 2022
