1. Wasserenergieressourcen
Die Geschichte der menschlichen Entwicklung und Nutzung von Wasserkraftressourcen reicht bis in die Antike zurück. Gemäß der Auslegung des Gesetzes über erneuerbare Energien der Volksrepublik China (herausgegeben vom Rechtsausschuss des Ständigen Ausschusses des Nationalen Volkskongresses) lautet die Definition von Wasserenergie: Die Wärme von Wind und Sonne lässt Wasser verdunsten, Wasserdampf bildet Regen und Schnee, der Fall von Regen und Schnee bildet Flüsse und Bäche, und der Wasserfluss erzeugt Energie, die als Wasserenergie bezeichnet wird.
Der Schwerpunkt der modernen Entwicklung und Nutzung von Wasserkraftressourcen liegt auf der Entwicklung und Nutzung von Wasserkraftressourcen. Daher werden die Begriffe Wasserkraftressourcen, Hydraulikkraftressourcen und Wasserkraftressourcen üblicherweise synonym verwendet. Tatsächlich umfassen Wasserkraftressourcen jedoch ein breites Spektrum an Inhalten, wie z. B. hydrothermische Energieressourcen, Wasserkraftressourcen, Wasserkraftressourcen und Meerwasserenergieressourcen.
(1) Wasser- und Wärmeenergieressourcen
Wasser- und Wärmeenergieressourcen sind allgemein als natürliche heiße Quellen bekannt. Schon in der Antike nutzten die Menschen die Wasser- und Wärmeressourcen natürlicher heißer Quellen direkt, um Bäder zu bauen, zu baden, Krankheiten zu behandeln und Sport zu treiben. Auch heute nutzen Menschen Wasser- und Wärmeenergieressourcen zur Stromerzeugung und zum Heizen. Island beispielsweise erzeugte im Jahr 2003 7,08 Milliarden Kilowattstunden Wasserkraft, davon 1,41 Milliarden Kilowattstunden durch Geothermie (d. h. Wasser-Wärmeenergieressourcen). 86 % der Bevölkerung des Landes nutzen Geothermie (d. h. Wasser-Wärmeenergieressourcen) zum Heizen. Das in Xizang errichtete Kraftwerk Yangbajing mit einer installierten Leistung von 25.000 Kilowatt nutzt ebenfalls Geothermie (Wasser- und Wärmeenergieressourcen) zur Stromerzeugung. Experten gehen davon aus, dass die Niedertemperaturenergie (unter Verwendung von Grundwasser), die in China jährlich im Boden in einer Tiefe von knapp 100 Metern gesammelt werden kann, 150 Milliarden Kilowatt erreichen kann. Derzeit beträgt die installierte Kapazität der geothermischen Stromerzeugung in China 35.300 Kilowatt.
(2) Hydraulische Energieressourcen
Hydraulische Energie umfasst die kinetische und potenzielle Energie des Wassers. Im alten China wurden die hydraulischen Energieressourcen reißender Flüsse, Wasserfälle und Wasserfälle umfassend genutzt, um Maschinen wie Wasserräder, Wassermühlen und Wassermühlen für die Bewässerung, Getreideverarbeitung und Reisschälerei zu bauen. In den 1830er Jahren wurden in Europa hydraulische Kraftwerke entwickelt und eingesetzt, um Großindustrien wie Getreidemühlen, Baumwollspinnereien und den Bergbau mit Energie zu versorgen. Moderne Wasserturbinen, die Kreiselpumpen direkt antreiben, um Zentrifugalkraft für die Wasserförderung und Bewässerung zu erzeugen, sowie Wasserschlagpumpwerke, die den Wasserfluss nutzen, um Druckstöße zu erzeugen und hohen Wasserdruck für die Wasserförderung und Bewässerung zu erzeugen, sind allesamt direkte Entwicklungen und Nutzungen der Wasserenergieressourcen.
(3) Wasserkraftressourcen
In den 1880er Jahren, als die Elektrizität entdeckt wurde, begann man mit der Herstellung von Elektromotoren auf Grundlage der elektromagnetischen Theorie und baute Wasserkraftwerke, um die hydraulische Energie der Wasserkraftwerke in elektrische Energie umzuwandeln und sie den Verbrauchern zuzuführen. Dies leitete eine Zeit der intensiven Entwicklung und Nutzung der Wasserkraftressourcen ein.
Die hier erwähnten Wasserkraftressourcen werden üblicherweise als Wasserkraftressourcen bezeichnet. Neben den Flusswasserressourcen enthält auch das Meer enorme Gezeiten-, Wellen-, Salz- und Temperaturenergie. Die weltweiten Wasserkraftressourcen des Meeres werden auf 76 Milliarden Kilowatt geschätzt, was mehr als dem 15-fachen der theoretischen Reserven der landgestützten Flusswasserkraft entspricht. Davon entfallen drei Milliarden Kilowatt auf Gezeitenenergie, drei Milliarden Kilowatt auf Wellenenergie, 40 Milliarden Kilowatt auf Temperaturdifferenzenergie und 30 Milliarden Kilowatt auf Salzdifferenzenergie. Derzeit hat lediglich die Entwicklungs- und Nutzungstechnologie der Gezeitenenergie ein praxistaugliches Stadium erreicht, das eine groß angelegte Nutzung der Meereswasserkraftressourcen durch den Menschen ermöglicht. Die Entwicklung und Nutzung anderer Energiequellen bedarf noch weiterer Forschung, um bahnbrechende Ergebnisse hinsichtlich der technischen und wirtschaftlichen Machbarkeit zu erzielen und eine praktische Entwicklung und Nutzung zu erreichen. Mit der Entwicklung und Nutzung der Meeresenergie, auf die wir hier üblicherweise Bezug nehmen, ist hauptsächlich die Entwicklung und Nutzung der Gezeitenenergie gemeint. Die Anziehungskraft von Mond und Sonne auf die Meeresoberfläche der Erde verursacht periodische Schwankungen des Wasserspiegels, die sogenannten Gezeiten. Diese Schwankungen des Meerwassers erzeugen Gezeitenenergie. Im Prinzip ist Gezeitenenergie mechanische Energie, die durch die Schwankung des Gezeitenspiegels erzeugt wird.
Gezeitenmühlen kamen im 11. Jahrhundert auf und im frühen 20. Jahrhundert begannen Deutschland und Frankreich mit dem Bau kleiner Gezeitenkraftwerke.
Schätzungen zufolge liegt die weltweit nutzbare Gezeitenenergie zwischen einer und 1,1 Milliarden Kilowatt, die jährliche Stromerzeugung beträgt etwa 1.240 Milliarden Kilowattstunden. Chinas nutzbare Gezeitenenergieressourcen verfügen über eine installierte Leistung von 21,58 Millionen Kilowatt und erzeugen jährlich 30 Milliarden Kilowattstunden Strom.
Das derzeit größte Gezeitenkraftwerk der Welt ist das Gezeitenkraftwerk Rennes in Frankreich mit einer installierten Leistung von 240.000 Kilowatt. Das erste Gezeitenkraftwerk Chinas, das Gezeitenkraftwerk Jizhou in Guangdong, wurde 1958 mit einer installierten Leistung von 40 Kilowatt gebaut. Das Gezeitenkraftwerk Zhejiang Jiangxia, erbaut 1985, verfügt über eine installierte Gesamtleistung von 3.200 Kilowatt und ist damit weltweit das drittgrößte.
Darüber hinaus liegen die Wellenenergiereserven Chinas bei etwa 12,85 Millionen Kilowatt, die Gezeitenenergie bei etwa 13,94 Millionen Kilowatt, die Salzdifferenzenergie bei etwa 125 Millionen Kilowatt und die Temperaturdifferenzenergie bei etwa 1,321 Milliarden Kilowatt. Insgesamt beträgt die gesamte Meeresenergie Chinas etwa 1,5 Milliarden Kilowatt, was mehr als dem Doppelten der theoretischen Reserven von 694 Millionen Kilowatt an Landflusswasserkraft entspricht und vielversprechende Entwicklungs- und Nutzungsaussichten bietet. Weltweit investieren Länder massiv in die Erforschung technologischer Ansätze zur Erschließung und Nutzung der enormen Energieressourcen der Ozeane.
2. Wasserkraftressourcen
Wasserkraft bezieht sich im Allgemeinen auf die Nutzung der potenziellen und kinetischen Energie des Flusswasserflusses zur Entladung und zum Antrieb der Rotation von Wasserkraftgeneratoren zur Stromerzeugung. Die Stromerzeugung aus Kohle, Öl, Erdgas und Kernenergie erfordert den Verbrauch nicht erneuerbarer Brennstoffressourcen. Die Wasserkrafterzeugung hingegen verbraucht keine Wasserressourcen, sondern nutzt die Energie des Flusses.
(1) Globale Wasserkraftressourcen
Die gesamten Reserven an Wasserkraftressourcen in Flüssen weltweit betragen 5,05 Milliarden Kilowatt, mit einer jährlichen Stromerzeugung von bis zu 44,28 Billionen Kilowattstunden; die technisch nutzbaren Wasserkraftressourcen betragen 2,26 Milliarden Kilowatt, und die jährliche Stromerzeugung kann 9,8 Billionen Kilowattstunden erreichen.
1878 errichtete Frankreich das weltweit erste Wasserkraftwerk mit einer installierten Leistung von 25 Kilowatt. Bis heute liegt die weltweit installierte Wasserkraftkapazität bei über 760 Millionen Kilowatt, die jährliche Stromerzeugung beträgt drei Billionen Kilowattstunden.
(2) Chinas Wasserkraftressourcen
China ist eines der Länder mit den reichsten Wasserkraftressourcen der Welt. Laut der jüngsten Erhebung der Wasserkraftressourcen liegen die theoretischen Reserven an Flusswasserenergie in China bei 694 Millionen Kilowatt, und die jährliche theoretische Stromerzeugung beträgt 6,08 Billionen Kilowattstunden. Damit liegt China hinsichtlich der theoretischen Wasserkraftreserven weltweit an erster Stelle. Die technisch nutzbare Kapazität der chinesischen Wasserkraftressourcen beträgt 542 Millionen Kilowatt, mit einer jährlichen Stromerzeugung von 2,47 Billionen Kilowattstunden. Die wirtschaftlich nutzbare Kapazität beträgt 402 Millionen Kilowatt, mit einer jährlichen Stromerzeugung von 1,75 Billionen Kilowattstunden. Beide Werte liegen weltweit an erster Stelle.
Im Juli 1905 wurde Chinas erstes Wasserkraftwerk, das Guishan-Wasserkraftwerk in der Provinz Taiwan, mit einer installierten Leistung von 500 kVA gebaut. 1912 wurde das erste Wasserkraftwerk auf dem chinesischen Festland, das Shilongba-Wasserkraftwerk in Kunming in der Provinz Yunnan, mit einer installierten Leistung von 480 Kilowatt zur Stromerzeugung fertiggestellt. 1949 betrug die installierte Wasserkraftkapazität des Landes 163.000 Kilowatt; bis Ende 1999 war sie auf 72,97 Millionen Kilowatt angewachsen und lag damit nach den USA an zweiter Stelle und weltweit auf Platz zwei. Bis 2005 hatte die gesamte installierte Wasserkraftkapazität Chinas 115 Millionen Kilowatt erreicht und stand damit weltweit an erster Stelle. Sie machte 14,4 % der nutzbaren Wasserkraftkapazität und 20 % der gesamten installierten Kapazität der nationalen Energiewirtschaft aus.
(3) Eigenschaften der Wasserkraft
Wasserkraft wird durch den natürlichen Wasserkreislauf immer wieder neu erzeugt und kann vom Menschen kontinuierlich genutzt werden. Die Erneuerbarkeit von Wasserkraft wird oft als „unerschöpflich“ bezeichnet.
Wasserkraft verbraucht bei Produktion und Betrieb keinen Brennstoff und stößt keine Schadstoffe aus. Die Verwaltungs- und Betriebskosten, die Stromerzeugungskosten und die Umweltbelastung sind deutlich geringer als bei der Wärmekrafterzeugung, was sie zu einer kostengünstigen grünen Energiequelle macht.
Wasserkraft zeichnet sich durch eine gute Regelleistung, einen schnellen Anlauf und eine Spitzenlastausgleichsfunktion im Stromnetzbetrieb aus. Sie ist schnell und effektiv, reduziert Stromversorgungsverluste in Not- und Unfallsituationen und gewährleistet die Sicherheit der Stromversorgung.
Wasserkraft und Mineralenergie gehören zur ressourcenbasierten Primärenergie, die in elektrische Energie umgewandelt wird und als Sekundärenergie bezeichnet wird. Die Entwicklung von Wasserkraft ist eine Energiequelle, die sowohl die Entwicklung von Primärenergie als auch die Produktion von Sekundärenergie gleichzeitig ermöglicht und die Doppelfunktion der Primärenergie- und Sekundärenergieerzeugung erfüllt. Ein einzelner Prozess zur Gewinnung, zum Transport und zur Lagerung von Energieerzeugnissen entfällt, was die Brennstoffkosten erheblich senkt.
Der Bau von Stauseen zur Wasserkraftnutzung verändert die ökologische Umwelt der umliegenden Gebiete. Einerseits erfordert er die Überflutung von Land, was zur Umsiedlung von Einwanderern führt; andererseits kann er das Mikroklima der Region wiederherstellen, eine neue aquatische Umwelt schaffen, das Überleben von Organismen fördern und den Hochwasserschutz, die Bewässerung, den Tourismus und die Schifffahrtsentwicklung erleichtern. Daher sollte bei der Planung von Wasserkraftprojekten darauf geachtet werden, die negativen Auswirkungen auf die Umwelt zu minimieren. Der Ausbau der Wasserkraft bietet daher mehr Vorteile als Nachteile.
Aufgrund der Vorteile der Wasserkraft verfolgen Länder weltweit Strategien, die der Entwicklung von Wasserkraft Priorität einräumen. In den 1990er Jahren betrug der Anteil der Wasserkraft an der gesamten installierten Kapazität Brasiliens 93,2 %, während Länder wie Norwegen, die Schweiz, Neuseeland und Kanada einen Wasserkraftanteil von über 50 % aufwiesen.
Im Jahr 1990 betrug der Anteil der Wasserkraft an der nutzbaren Elektrizität in einigen Ländern der Welt im gleichen Zeitraum 74 % in Frankreich, 72 % in der Schweiz, 66 % in Japan, 61 % in Paraguay, 55 % in den Vereinigten Staaten, 54 % in Ägypten, 50 % in Kanada, 17,3 % in Brasilien, 11 % in Indien und 6,6 % in China.
Veröffentlichungszeit: 24. September 2024
