Es ist 111 Jahre her, seit China 1910 mit dem Bau des Shilongba-Wasserkraftwerks begann, dem ersten Wasserkraftwerk Chinas. In diesen über 100 Jahren hat Chinas Wasser- und Elektrizitätswirtschaft bemerkenswerte Erfolge erzielt: Die installierte Leistung des Shilongba-Wasserkraftwerks von 480 kW auf 370 Millionen kW zu steigern, ist weltweit führend. Wir sind in der Kohleindustrie tätig und werden einige Neuigkeiten über Wasserkraft hören, wissen aber nicht viel über die Wasserkraftindustrie.
Lassen Sie uns heute kurz die Prinzipien und Eigenschaften der Wasserkraft sowie die aktuelle Situation und Entwicklungstendenz der Wasserkraft in China verstehen.
01 Stromerzeugungsprinzip der Wasserkraft
Wasserkraft ist der Prozess, bei dem die potenzielle Energie des Wassers in mechanische Energie und anschließend in elektrische Energie umgewandelt wird. Im Allgemeinen wird dabei das fließende Flusswasser zum Antrieb eines Motors zur Stromerzeugung genutzt. Die in einem Fluss oder einem Abschnitt seines Beckens enthaltene Energie hängt von der Wassermenge und dem Gefälle ab.
Die Wassermenge des Flusses wird von keiner juristischen Person kontrolliert, und das Gefälle ist in Ordnung. Daher können beim Bau von Wasserkraftwerken Staudämme und Umleitungen so gewählt werden, dass das Gefälle konzentriert wird und so die Nutzung der Wasserressourcen verbessert wird.
Unter Staudämmung versteht man den Bau eines Staudamms in einem Abschnitt mit großem Gefälle, um ein Reservoir zur Speicherung von Wasser und zur Anhebung des Wasserspiegels zu schaffen, wie beispielsweise beim Drei-Schluchten-Wasserkraftwerk. Unter Umleitung versteht man die Umleitung von Wasser aus dem stromaufwärts gelegenen Reservoir durch einen Umleitungskanal in das stromabwärts gelegene Reservoir, wie beispielsweise beim Wasserkraftwerk Jinping II.
02 Eigenschaften der Wasserkraft
Zu den Vorteilen der Wasserkraft zählen vor allem Umweltschutz und -regeneration, hohe Effizienz und Flexibilität, geringe Wartungskosten usw.
Der größte Vorteil der Wasserkraft dürfte der Umweltschutz und die erneuerbaren Energien sein. Wasserkraft nutzt ausschließlich die im Wasser enthaltene Energie, verbraucht kein Wasser und verursacht keine Umweltverschmutzung.
Der Wasserturbinengenerator, die Hauptantriebskraft der Wasserkrafterzeugung, ist nicht nur effizient, sondern auch flexibel in Start und Betrieb. Er kann den Betrieb aus dem statischen Zustand innerhalb weniger Minuten aufnehmen und Lasterhöhungen und -reduzierungen in wenigen Sekunden durchführen. Wasserkraft kann zur Spitzenlastkappung, Frequenzmodulation, Lastbereitschaft und Notfallbereitschaft des Stromnetzes eingesetzt werden.
Bei der Stromerzeugung durch Wasserkraft wird kein Brennstoff verbraucht und es sind weder große Arbeitskräfte noch große Investitionen in die Förderung und den Transport des Brennstoffs erforderlich. Die Ausrüstung ist einfach, es sind nur wenige Bediener erforderlich, und es wird weniger Hilfsenergie benötigt. Die Lebensdauer der Ausrüstung ist lang, und die Betriebs- und Wartungskosten sind gering. Daher sind die Stromerzeugungskosten eines Wasserkraftwerks niedrig (nur 1/5 bis 1/8 der Kosten eines Wärmekraftwerks), und der Energienutzungsgrad eines Wasserkraftwerks ist hoch (bis zu über 85 %). Der thermische Wirkungsgrad eines Kohlekraftwerks liegt bei nur etwa 40 %.
Zu den Nachteilen der Wasserkraft zählen vor allem der starke Einfluss des Klimas, die Einschränkung durch geografische Bedingungen, hohe Investitionen in der Anfangsphase und die Schädigung der ökologischen Umwelt.
Die Wasserkraft wird stark von Niederschlägen beeinflusst. Die Trocken- und Regenzeit ist ein wichtiger Bezugsfaktor für die Kohlebeschaffung von Wärmekraftwerken. Die Wasserkrafterzeugung ist je nach Jahr und Provinz stabil, hängt jedoch von den jeweiligen Tagen ab, wenn sie auf Monate, Quartale und Regionen aufgeteilt wird. Sie kann keine so stabile und zuverlässige Energieversorgung wie Wärmekraftwerke gewährleisten.
Zwischen Süd- und Nordchina bestehen große Unterschiede in der Regen- und Trockenzeit. Statistiken zur monatlichen Wasserkrafterzeugung von 2013 bis 2021 zeigen jedoch, dass in China die Regenzeit insgesamt etwa von Juni bis Oktober und die Trockenzeit etwa von Dezember bis Februar dauert. Der Unterschied in der Stromerzeugung zwischen beiden könnte mehr als doppelt so groß sein. Gleichzeitig ist aufgrund der steigenden installierten Kapazität die Stromerzeugung von Januar bis März dieses Jahres deutlich geringer als in den Vorjahren und entspricht im März sogar der von 2015. Dies verdeutlicht die Instabilität der Wasserkraft.
Wasserkrafterzeugung in jedem Monat von 2013 bis 2021 (100 Millionen kWh)
Objektive Bedingungen begrenzen den Bau von Wasserkraftwerken. Wasserkraftwerke können nicht dort gebaut werden, wo es Wasser gibt. Geologische Gegebenheiten, Gefälle, Fließgeschwindigkeit, Umsiedlungen von Anwohnern und sogar die administrative Aufteilung behindern den Bau von Wasserkraftwerken. Beispielsweise wurde das vom Nationalen Volkskongress 1956 erwähnte Wasserschutzprojekt für die Heishan-Schlucht aufgrund mangelnder Interessenkoordination zwischen Gansu und Ningxia nicht verabschiedet. Erst dieses Jahr tauchte es erneut in den Vorschlägen der beiden Tagungen auf. Wann mit dem Bau begonnen werden kann, ist noch unklar.
Der Investitionsbedarf für Wasserkraft ist hoch. Die Erd-, Fels- und Betonarbeiten für den Bau von Wasserkraftwerken sind enorm, und es fallen hohe Umsiedlungskosten an. Darüber hinaus schlagen sich die frühen Investitionen nicht nur im Kapital, sondern auch im Zeitaufwand nieder. Aufgrund der notwendigen Umsiedlung und der Koordination verschiedener Abteilungen wird sich der Bauzyklus vieler Wasserkraftwerke deutlich verzögern als geplant.
Am Beispiel des sich im Bau befindlichen Wasserkraftwerks Baihetan: Das Projekt wurde 1958 begonnen und 1965 in den „dritten Fünfjahresplan“ aufgenommen. Nach einigen Wendungen wurde es jedoch erst im August 2011 offiziell gestartet. Bis heute ist das Wasserkraftwerk Baihetan noch nicht fertiggestellt. Ohne die vorläufige Entwurfsplanung wird die eigentliche Bauzeit mindestens zehn Jahre dauern.
Große Stauseen verursachen im Oberlauf des Staudamms großflächige Überschwemmungen, die mitunter Tiefland, Flusstäler, Wälder und Grasland schädigen. Gleichzeitig wirkt sich dies auch auf das aquatische Ökosystem rund um das Kraftwerk aus. Dies hat erhebliche Auswirkungen auf Fische, Wasservögel und andere Tiere.
03 Aktuelle Situation der Wasserkraftentwicklung in China
In den letzten Jahren ist die Wasserkrafterzeugung weiter gewachsen, die Wachstumsrate in den letzten fünf Jahren ist jedoch niedrig
Im Jahr 2020 wird die Wasserkrafterzeugungskapazität 1355,21 Milliarden Kilowattstunden betragen, was einem Anstieg von 3,9 % gegenüber dem Vorjahr entspricht. Im Zeitraum des 13. Fünfjahresplans entwickelten sich Windkraft und Optoelektronik jedoch rasant und übertrafen die Planungsziele, während die Wasserkraft nur etwa die Hälfte der Planungsziele erreichte. In den letzten 20 Jahren blieb der Anteil der Wasserkraft an der gesamten Stromerzeugung relativ stabil und lag bei 14 bis 19 %.
Aus der Wachstumsrate der chinesischen Stromerzeugung lässt sich ersehen, dass sich die Wachstumsrate der Wasserkraft in den letzten fünf Jahren verlangsamt hat und im Wesentlichen bei etwa 5 % liegt.
Ich denke, die Gründe für die Verlangsamung sind einerseits die Stilllegung kleiner Wasserkraftwerke, die im 13. Fünfjahresplan zum Schutz und zur Wiederherstellung der ökologischen Umwelt ausdrücklich erwähnt wird. Allein in der Provinz Sichuan müssen 4.705 kleine Wasserkraftwerke saniert und stillgelegt werden.
Andererseits mangelt es China an Ressourcen für den Ausbau großer Wasserkraftwerke. China hat bereits zahlreiche Wasserkraftwerke gebaut, beispielsweise in den Drei-Schluchten-Gebieten, in Gezhouba, Wudongde, Xiangjiaba und Baihetan. Die Ressourcen für den Wiederaufbau großer Wasserkraftwerke stehen möglicherweise nur an der großen Schleife des Yarlung Zangbo-Flusses zur Verfügung. Da die Region jedoch geologische Strukturen, die Umweltkontrolle von Naturschutzgebieten und die Beziehungen zu den umliegenden Ländern erfordert, war dies bisher schwierig zu lösen.
Gleichzeitig lässt sich anhand der Wachstumsrate der Stromerzeugung der letzten 20 Jahre erkennen, dass die Wachstumsrate der Wärmekraft im Wesentlichen mit der Wachstumsrate der gesamten Stromerzeugung synchron verläuft, während die Wachstumsrate der Wasserkraft für die Wachstumsrate der gesamten Stromerzeugung irrelevant ist und einen „jährlichen Anstieg“ aufweist. Obwohl es Gründe für den hohen Anteil der Wärmekraft gibt, spiegelt er in gewissem Maße auch die Instabilität der Wasserkraft wider.
Wachstum der Stromerzeugung
Auch was den Anteil an der Stromerzeugung betrifft, lässt sich feststellen, dass sich die Wasserkraftindustrie in den vergangenen 20 Jahren zwar rasant entwickelt hat und die Wasserkrafterzeugung im Jahr 2020 fünfmal so hoch ist wie im Jahr 2001, der Anteil an der gesamten Stromerzeugung sich jedoch nicht wesentlich verändert hat.
Bei der Verringerung des Anteils der Wärmekraft spielte die Wasserkraft bisher keine große Rolle. Obwohl sie sich rasch entwickelt, kann sie ihren Anteil an der gesamten Stromerzeugung nur vor dem Hintergrund des starken Anstiegs der nationalen Stromerzeugung halten. Der Rückgang des Anteils der Wärmekraft ist hauptsächlich auf andere saubere Energiequellen wie Windkraft, Photovoltaik, Erdgas und Kernenergie zurückzuführen.
Übermäßige Konzentration der Wasserkraftressourcen
Die gesamte Wasserkrafterzeugung der Provinzen Sichuan und Yunnan macht fast die Hälfte der nationalen Wasserkrafterzeugung aus. Das daraus resultierende Problem besteht darin, dass Gebiete mit reichen Wasserkraftressourcen möglicherweise nicht in der Lage sind, die lokale Wasserkrafterzeugung aufzunehmen, was zu Energieverschwendung führt. Zwei Drittel des Abwassers und des Stroms in den großen Flusseinzugsgebieten Chinas stammen aus der Provinz Sichuan (bis zu 20,2 Milliarden Kilowattstunden), und mehr als die Hälfte des Abfallstroms in der Provinz Sichuan stammt aus dem Hauptstrom des Dadu-Flusses.
Chinas Wasserkraft hat sich in den letzten zehn Jahren weltweit rasant entwickelt. China hat das Wachstum der globalen Wasserkraft nahezu vorangetrieben. Fast 80 % des Wachstums des weltweiten Wasserkraftverbrauchs gehen auf China zurück, und der chinesische Wasserkraftverbrauch macht mehr als 30 % des weltweiten Wasserkraftverbrauchs aus.
Der Anteil dieser enormen Wasserkraftnutzung am gesamten Primärenergieverbrauch Chinas liegt jedoch nur geringfügig über dem Weltdurchschnitt und betrug 2019 weniger als 8 %. Selbst im Vergleich zu Industrieländern wie Kanada und Norwegen ist der Anteil der Wasserkraftnutzung deutlich geringer als im Entwicklungsland Brasilien. China verfügt über 680 Millionen Kilowatt Wasserkraft und ist damit weltweit führend. Bis 2020 wird die installierte Wasserkraftkapazität 370 Millionen Kilowatt betragen. Chinas Wasserkraftindustrie bietet daher noch großes Entwicklungspotenzial.
04 Zukünftige Entwicklungstrends der Wasserkraft in China
Die Wasserkraft wird in den nächsten Jahren ihr Wachstum beschleunigen und ihren Anteil an der gesamten Stromerzeugung weiter steigern.
Einerseits können im Zeitraum des 14. Fünfjahresplans in China Wasserkraftanlagen mit einer Leistung von über 50 Millionen Kilowatt in Betrieb genommen werden, darunter die Wasserkraftwerke Wudongde und Baihetan der Drei-Schluchten-Gruppe sowie das Wasserkraftwerk am Mittellauf des Yalong-Flusses. Darüber hinaus ist das Wasserkraftentwicklungsprojekt am Unterlauf des Yarlung Zangbo-Flusses im 14. Fünfjahresplan enthalten, mit 70 Millionen Kilowatt technisch nutzbarer Ressourcen, was mehr als drei Drei-Schluchten-Wasserkraftwerken entspricht. Dies bedeutet, dass die Wasserkraft erneut einen großen Entwicklungsschub erleben wird.
Andererseits ist ein Rückgang der Wärmekraft offensichtlich vorhersehbar. Sowohl aus der Perspektive des Umweltschutzes, der Energiesicherheit als auch der technologischen Entwicklung wird die Bedeutung der Wärmekraft im Energiesektor weiter abnehmen.
In den nächsten Jahren wird sich die Wasserkraft noch nicht so schnell entwickeln wie die erneuerbaren Energien. Selbst gemessen an der gesamten Stromerzeugung dürfte sie zu den Nachzüglern der erneuerbaren Energien gehören. Sollte sich die Entwicklung verzögern, dürfte sie von den erneuerbaren Energien überholt werden.
Liu Shiyu, Leiter der Planungsabteilung des General Electric Power Planning Institute, prognostiziert, dass während der Laufzeit des 14. Fünfjahresplans die installierte Kapazität neuer Energien in China 800 Millionen Kilowatt übersteigen wird, was 29 Prozent entspricht. Die jährliche Stromerzeugung erreicht 1,5 Billionen Kilowattstunden und übertrifft damit die Wasserkraft.
Veröffentlichungszeit: 14. Januar 2022
