Řeky tečou tisíce kilometrů a obsahují obrovské množství energie. Rozvoj a využití přirozené vodní energie na elektřinu se nazývá vodní energie. Dva základní prvky, které tvoří hydraulickou energii, jsou průtok a spád. Průtok je určen samotnou řekou a míra využití kinetické energie při přímém využití říční vody bude velmi nízká, protože není možné naplnit celou část řeky vodními turbínami.
Hydraulické využití využívá převážně potenciální energii a musí docházet k poklesu ve využití potenciální energie. Přirozený spád řek se však obecně postupně tvoří podél toku řeky a v relativně krátké vzdálenosti je přirozený spád průtoku vody relativně nízký. Je třeba přijmout vhodná technická opatření k umělému zvýšení spádu, což znamená soustředit rozptýlený přirozený spád a vytvořit tak využitelný spád.
Výhody vodní energie
1. Regenerace vodní energie
Vodní energie pochází z přirozeného říčního odtoku, který je tvořen převážně zemním plynem a oběhem vody. Cirkulace vody umožňuje recyklaci a opětovné využití vodní energie, proto se vodní energie nazývá „obnovitelná energie“. „Obnovitelná energie“ má v energetickém stavitelství jedinečné postavení.
2. Vodní zdroje lze komplexně využívat
Vodní energie využívá pouze energii vodního toku a nespotřebovává vodu. Vodní zdroje lze proto komplexně využívat a kromě výroby energie z nich lze současně těžit z protipovodňové ochrany, zavlažování, lodní dopravy, zásobování vodou, akvakultury, cestovního ruchu a dalších aspektů a provádět rozvoj s více cíli.
3. Regulace vodní energie
Elektrickou energii nelze skladovat a výroba a spotřeba probíhají současně. Vodní energii lze skladovat v nádržích, které se vyrábějí podle požadavků energetické soustavy. Nádrže fungují jako sklady energie pro energetickou soustavu. Regulace nádrží zlepšuje schopnost energetické soustavy regulovat zátěž, čímž se zvyšuje spolehlivost a flexibilita dodávek energie.
4. Reverzibilita výroby vodní energie
Vodní turbína, která směruje vodu z vyššího místa do nižšího, může vyrábět elektřinu a přeměňovat energii vody na elektrickou energii. Vodní útvary umístěné v nižších úrovních jsou následně absorbovány elektrickými čerpadly a posílány do nádrží ve vyšších úrovních k ukládání, čímž se elektrická energie přeměňuje na energii vody. Využití reverzibility výroby vodní energie k výstavbě přečerpávacích elektráren má jedinečnou roli ve zlepšení schopnosti regulace zátěže energetické soustavy.
5. Flexibilita provozu jednotky
Vodní elektrárny mají jednoduché vybavení, flexibilní a spolehlivý provoz a velmi snadno se s nimi zvyšuje nebo snižuje zátěž. Lze je rychle spustit nebo zastavit podle potřeb uživatelů a lze je snadno automatizovat. Jsou nejvhodnější pro provádění úkolů týkajících se odstraňování špiček a modulace frekvence v energetické soustavě, a také slouží jako nouzové záložní zdroje, regulace zátěže a další funkce. Mohou zvýšit spolehlivost energetické soustavy s vynikajícími dynamickými výhodami. Vodní elektrárny jsou hlavními nositeli dynamického zatížení v energetické soustavě.
6. Nízké náklady a vysoká účinnost výroby vodní energie
Vodní energie nespotřebovává palivo a nevyžaduje velké množství pracovní síly a zařízení investovaných do těžby a přepravy paliva. Zařízení je jednoduché, s menším počtem obsluhy, menším počtem pomocné energie, dlouhou životností zařízení a nízkými provozními a údržbovými náklady. Proto jsou výrobní náklady na elektrickou energii z vodních elektráren nízké, pouze 1/5 až 1/8 výrobních nákladů z elektráren na fosilní paliva. Míra využití energie vodních elektráren je navíc vysoká a dosahuje více než 85 %, zatímco u elektráren na fosilní paliva je to pouze asi 40 %.
7. Přispívá to ke zlepšení ekologického prostředí
Výroba vodní energie neznečišťuje životní prostředí. Rozsáhlá vodní plocha nádrže reguluje mikroklima regionu a časové a prostorové rozložení průtoku vody, což přispívá ke zlepšení ekologického prostředí okolních oblastí. Uhelné elektrárny musí každá tuna surového uhlí emitovat přibližně 30 kg SO2 a více než 30 kg prachových částic. Podle statistik 50 velkých a středních uhelných elektráren v celé zemi emituje SO2 s koncentrací vyšší než 860 mg/m3, což je velmi vážné znečištění. V dnešním světě, kdy se věnuje stále větší pozornost otázkám životního prostředí, má urychlení výstavby vodních elektráren a zvyšování podílu vodní energie v Číně velký význam pro snižování znečištění životního prostředí.
Nevýhody vodní energie
Velká jednorázová investice – obrovské zemní a betonářské práce na výstavbě vodních elektráren; navíc to způsobí značné ztráty způsobené povodněmi a vyžádá si úhradu obrovských nákladů na přesídlení; doba výstavby je také delší než u výstavby tepelných elektráren, což ovlivňuje obrat stavebních fondů. I když část investic do projektů na ochranu vodních zdrojů sdílejí různé přijímající resorty, investice na kilowatt vodní energie je mnohem vyšší než u tepelné energie. V budoucím provozu se však úspory ročních provozních nákladů rok od roku vykompenzují. Maximální přípustná kompenzační doba souvisí s úrovní rozvoje země a energetickou politikou. Pokud je kompenzační doba kratší než přípustná hodnota, považuje se za rozumné zvýšit instalovaný výkon vodní elektrárny.
Riziko selhání – V důsledku záplav přehrady blokují velké množství vody, přírodních katastrof, škod způsobených člověkem a narušují kvalitu výstavby, což může mít katastrofální následky pro oblasti a infrastrukturu po proudu. Takové poruchy mohou ovlivnit dodávky energie, zvířata a rostliny a mohou také způsobit značné ztráty a oběti.
Poškození ekosystémů – Velké nádrže způsobují rozsáhlé záplavy proti proudu od přehrad, které někdy ničí nížiny, údolní lesy a travní porosty. Zároveň ovlivňují i vodní ekosystém v okolí elektrárny. Má to významný dopad na ryby, vodní ptactvo a další živočichy.
Čas zveřejnění: 3. dubna 2023
