1. Zdroje vodní energie
Historie lidského rozvoje a využívání vodních zdrojů sahá až do starověku. Podle Výkladu zákona o obnovitelných zdrojích energie Čínské lidové republiky (vydaného Právním výborem Stálého výboru Všečínského shromáždění lidových zástupců) je definice vodní energie následující: teplo větru a slunce způsobuje odpařování vody, vodní pára tvoří déšť a sníh, padající déšť a sníh tvoří řeky a potoky a proudění vody produkuje energii, která se nazývá vodní energie.
Hlavním obsahem současného rozvoje a využívání vodních zdrojů je rozvoj a využití vodních zdrojů, takže lidé obvykle používají pojmy vodní zdroje energie, hydraulické zdroje energie a hydroelektrické zdroje jako synonyma. Ve skutečnosti však vodní zdroje zahrnují širokou škálu obsahu, jako jsou hydrotermální zdroje energie, hydroenergetické zdroje, hydroenergetické zdroje a zdroje mořské vody.
(1) Vodní a tepelné energetické zdroje
Vodní a tepelné zdroje jsou obecně známé jako přírodní horké prameny. V dávných dobách lidé začali přímo využívat vodní a tepelné zdroje přírodních horkých pramenů k budování koupelí, koupání, léčbě nemocí a cvičení. Moderní lidé také využívají vodní a tepelné zdroje k výrobě energie a vytápění. Například Island měl v roce 2003 výrobu vodní energie v objemu 7,08 miliardy kilowatthodin, z čehož 1,41 miliardy kilowatthodin bylo vyrobeno s využitím geotermální energie (tj. vodních tepelných energetických zdrojů). 86 % obyvatel země využívá geotermální energii (vodní tepelné energetické zdroje) k vytápění. V Si-čangu byla postavena elektrárna Jang-pa-ťing s instalovaným výkonem 25 000 kilowattů, která také využívá geotermální energii (vodní a tepelné energetické zdroje) k výrobě elektřiny. Podle předpovědí odborníků může nízkoteplotní energie (využívající podzemní vodu jako médium), kterou může půda v Číně zachytit do hloubky téměř 100 metrů, dosáhnout 150 miliard kilowattů ročně. V současné době je instalovaný výkon geotermální energie v Číně 35 300 kilowattů.
(2) Zdroje hydraulické energie
Hydraulická energie zahrnuje kinetickou a potenciální energii vody. Ve starověké Číně se hydraulické energetické zdroje turbulentních řek, vodopádů a pádů hojně využívaly ke konstrukci strojů, jako jsou vodní kola, vodní mlýny a vodní mlýny pro zavlažování vodou, zpracování obilí a loupání rýže. Ve 30. letech 19. století byly v Evropě vyvinuty a využívány hydraulické stanice k zásobování velkých průmyslových odvětví, jako jsou mlýny na mouku, bavlnářské továrny a těžební průmysl. Moderní vodní turbíny, které přímo pohánějí odstředivá vodní čerpadla k vytváření odstředivé síly pro zvedání vody a zavlažování, a také čerpací stanice s vodním rázem, které využívají proud vody k vytváření tlaku vodního rázu a vytváření vysokého tlaku vody pro zvedání vody a zavlažování, představují přímý rozvoj a využití vodních energetických zdrojů.
(3) Zdroje vodní energie
V 80. letech 19. století, kdy byla objevena elektřina, se elektromotory vyráběly na základě elektromagnetické teorie a byly stavěny vodní elektrárny, které přeměňovaly hydraulickou energii vodních elektráren na elektrickou energii a dodávaly ji uživatelům, což zahájilo období bujného rozvoje a využívání vodních energetických zdrojů.
Vodní zdroje, o kterých nyní mluvíme, se obvykle nazývají hydroelektrické zdroje. Kromě říčních vodních zdrojů obsahuje oceán také obrovské množství energie z přílivu, vln, soli a teploty. Odhaduje se, že globální oceánské vodní zdroje činí 76 miliard kilowattů, což je více než 15krát více než teoretické zásoby pozemní říční vodní energie. Z nich je energie přílivu 3 miliardy kilowattů, energie vln 3 miliardy kilowattů, energie teplotního rozdílu 40 miliard kilowattů a energie rozdílu soli 30 miliard kilowattů. V současné době pouze vývoj a využití energie přílivu a odlivu dosáhlo praktické fáze, která umožňuje rozsáhlé využití mořských vodních zdrojů lidmi. Rozvoj a využití dalších zdrojů energie stále vyžaduje další výzkum, aby se dosáhlo průlomových výsledků v technické a ekonomické proveditelnosti a praktického rozvoje a využití. Rozvoj a využití energie oceánů, o kterém obvykle mluvíme, je především rozvoj a využití energie přílivu a odlivu. Přitažlivost Měsíce a Slunce k zemskému povrchu způsobuje periodické kolísání hladiny vody, známé jako příliv a odliv. Kolísání mořské vody vytváří energii přílivu a odlivu. V principu je energie přílivu a odlivu mechanickou energií generovanou kolísáním hladiny přílivu a odlivu.
Přílivové mlýny se objevily v 11. století a na počátku 20. století začaly Německo a Francie stavět malé přílivové elektrárny.
Odhaduje se, že světová využitelná energie z přílivu a odlivu se pohybuje mezi 1 miliardou a 1,1 miliardami kilowattů, s roční výrobou energie přibližně 1240 miliard kilowatthodin. Využitelné zdroje energie z přílivu a odlivu v Číně mají instalovanou kapacitu 21,58 milionu kilowattů a roční výrobu energie 30 miliard kilowatthodin.
Největší přílivovou elektrárnou na světě je v současnosti přílivová elektrárna Rennes ve Francii s instalovaným výkonem 240 000 kilowattů. První přílivová elektrárna v Číně, přílivová elektrárna Jizhou v Kuang-tungu, byla postavena v roce 1958 s instalovaným výkonem 40 kilowattů. Přílivová elektrárna Zhejiang Jiangxia, postavená v roce 1985, má celkový instalovaný výkon 3 200 kilowattů, což ji řadí na třetí místo na světě.
Kromě toho v čínských oceánech činí zásoby energie vln přibližně 12,85 milionu kilowattů, energie přílivu a odlivu přibližně 13,94 milionu kilowattů, energie rozdílu soli přibližně 125 milionů kilowattů a energie rozdílu teplot přibližně 1,321 miliardy kilowattů. Celková energie oceánů v Číně je tedy přibližně 1,5 miliardy kilowattů, což je více než dvojnásobek teoretické rezervy 694 milionů kilowattů vodní energie z pozemních řek a má široké perspektivy rozvoje a využití. V dnešní době země po celém světě investují značné prostředky do výzkumu technologických přístupů k rozvoji a využití obrovských energetických zdrojů skrytých v oceánu.
2. Vodní energetické zdroje
Vodní energetické zdroje se obecně vztahují k využití potenciální a kinetické energie proudění řeky k výkonu práce a pohonu rotace vodních generátorů za účelem výroby elektřiny. Výroba energie z uhlí, ropy, zemního plynu a jaderných elektráren vyžaduje spotřebu neobnovitelných palivových zdrojů, zatímco výroba vodní energie nespotřebovává vodní zdroje, ale využívá energii proudění řeky.
(1) Globální zdroje vodní energie
Celkové zásoby vodní energie v řekách po celém světě činí 5,05 miliardy kilowattů s roční výrobou energie až 44,28 bilionu kilowatthodin; Technicky využitelné vodní zdroje činí 2,26 miliardy kilowattů a roční výroba energie může dosáhnout 9,8 bilionu kilowatthodin.
V roce 1878 postavila Francie první vodní elektrárnu na světě s instalovaným výkonem 25 kilowattů. Dosud instalovaný výkon vodní energie na celém světě překročil 760 milionů kilowattů s roční výrobou energie 3 biliony kilowatthodin.
(2) Čínské vodní zdroje
Čína je jednou ze zemí s nejbohatšími vodními energetickými zdroji na světě. Podle nejnovějšího průzkumu vodních zdrojů činí teoretické zásoby říční energie v Číně 694 milionů kilowattů a roční teoretická výroba energie je 6,08 bilionu kilowatthodin, což je první místo na světě z hlediska teoretických zásob vodní energie. Technicky využitelná kapacita vodních zdrojů Číny je 542 milionů kilowattů s roční výrobou energie 2,47 bilionu kilowatthodin a ekonomicky využitelná kapacita je 402 milionů kilowattů s roční výrobou energie 1,75 bilionu kilowatthodin, což je první místo na světě.
V červenci 1905 byla postavena první čínská vodní elektrárna, vodní elektrárna Guishan v provincii Tchaj-wan, s instalovaným výkonem 500 kVA. V roce 1912 byla dokončena první vodní elektrárna v pevninské Číně, vodní elektrárna Shilongba v Kunmingu v provincii Yunnan, s instalovaným výkonem 480 kilowattů. V roce 1949 činil instalovaný výkon vodní energie v zemi 163 000 kilowattů; do konce roku 1999 dosáhl 72,97 milionu kilowattů, což je druhé místo za Spojenými státy a druhé místo na světě; do roku 2005 dosáhl celkový instalovaný výkon vodní energie v Číně 115 milionů kilowattů, což je první místo na světě, což představuje 14,4 % využitelné kapacity vodní energie a 20 % celkové instalované kapacity národního energetického průmyslu.
(3) Charakteristika vodní energie
Vodní energie se opakovaně regeneruje v rámci hydrologického cyklu přírody a lidstvo ji může nepřetržitě využívat. Lidé často používají frázi „nevyčerpatelná“ k popisu obnovitelnosti vodní energie.
Vodní energie nespotřebovává palivo ani během výroby a provozu neprodukuje škodlivé látky. Její náklady na správu a provoz, náklady na výrobu energie a dopad na životní prostředí jsou mnohem nižší než u tepelné energie, což z ní činí nízkonákladový zelený zdroj energie.
Vodní energie má dobrý regulační výkon, rychlý start a hraje roli v odstraňování špiček v provozu elektrické sítě. Je rychlá a efektivní, snižuje ztráty energie v nouzových a nehodových situacích a zajišťuje bezpečnost dodávek energie.
Vodní energie a energie z nerostných surovin patří do primární energie založené na zdrojích, která se přeměňuje na elektrickou energii a nazývá se sekundární energie. Rozvoj vodní energie je zdroj energie, který současně zahrnuje rozvoj primární energie i výrobu sekundární energie, s dvojí funkcí výstavby primární energie a výstavby sekundární energie; není potřeba jediný proces těžby, přepravy a skladování energetických nerostných surovin, což výrazně snižuje náklady na palivo.
Výstavba nádrží pro rozvoj vodní energie změní ekologické prostředí místních oblastí. Na jedné straně vyžaduje zaplavení části půdy, což vede k přesídlení imigrantů. Na druhé straně může obnovit mikroklima regionu, vytvořit nové vodní ekologické prostředí, podpořit přežití organismů a usnadnit ochranu před povodněmi, zavlažování, cestovní ruch a rozvoj lodní dopravy. Proto by se při plánování vodních projektů měla celková pozornost věnovat minimalizaci nepříznivého dopadu na ekologické prostředí a rozvoj vodní energie má více výhod než nevýhod.
Vzhledem k výhodám vodní energie nyní země po celém světě přijímají politiky, které upřednostňují rozvoj vodní energie. V 90. letech 20. století představovala vodní energie 93,2 % celkové instalované kapacity Brazílie, zatímco země jako Norsko, Švýcarsko, Nový Zéland a Kanada měly poměr vodní energie přes 50 %.
V roce 1990 činil poměr výroby vodní energie k využitelné elektřině v některých zemích světa ve stejném období 74 % ve Francii, 72 % ve Švýcarsku, 66 % v Japonsku, 61 % v Paraguayi, 55 % ve Spojených státech, 54 % v Egyptě, 50 % v Kanadě, 17,3 % v Brazílii, 11 % v Indii a 6,6 % v Číně.
Čas zveřejnění: 24. září 2024
