Περίληψη
Η υδροηλεκτρική ενέργεια είναι μια μέθοδος παραγωγής ενέργειας που χρησιμοποιεί τη δυναμική ενέργεια του νερού για να το μετατρέψει σε ηλεκτρική ενέργεια. Η αρχή της είναι να χρησιμοποιεί την πτώση της στάθμης του νερού (δυναμική ενέργεια) για να ρέει υπό την επίδραση της βαρύτητας (κινητική ενέργεια), όπως οδηγώντας νερό από πηγές με υψηλή περιεκτικότητα σε νερό, όπως ποτάμια ή δεξαμενές, σε χαμηλότερα επίπεδα. Το ρέον νερό κινεί την τουρμπίνα για να περιστραφεί και να κινήσει τη γεννήτρια για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Το νερό υψηλής στάθμης προέρχεται από τη θερμότητα του ήλιου και εξατμίζει το νερό χαμηλής στάθμης, επομένως μπορεί να θεωρηθεί ότι χρησιμοποιεί έμμεσα την ηλιακή ενέργεια. Λόγω της ώριμης τεχνολογίας της, είναι σήμερα η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη ανανεώσιμη ενέργεια στην ανθρώπινη κοινωνία.
Σύμφωνα με τον ορισμό του μεγάλου φράγματος της Διεθνούς Επιτροπής Μεγάλων Φραγμάτων (ICOLD), ως φράγμα ορίζεται οποιοδήποτε φράγμα με ύψος που υπερβαίνει τα 15 μέτρα (από το χαμηλότερο σημείο των θεμελίων έως την κορυφή του φράγματος) ή ένα φράγμα με ύψος μεταξύ 10 και 15 μέτρων, το οποίο πληροί τουλάχιστον μία από τις ακόλουθες προϋποθέσεις:
Το μήκος της κορυφής του φράγματος δεν πρέπει να είναι μικρότερο από 500 μέτρα.
Η χωρητικότητα της δεξαμενής που σχηματίζεται από το φράγμα δεν πρέπει να είναι μικρότερη από 1 εκατομμύριο κυβικά μέτρα.
⑶ Η μέγιστη ροή πλημμύρας που διαχειρίζεται το φράγμα δεν πρέπει να είναι μικρότερη από 2000 κυβικά μέτρα ανά δευτερόλεπτο.
Το πρόβλημα της θεμελίωσης του φράγματος είναι ιδιαίτερα δύσκολο.
Ο σχεδιασμός αυτού του φράγματος είναι εξαιρετικός.
Σύμφωνα με την έκθεση BP2021, η παγκόσμια υδροηλεκτρική ενέργεια αντιπροσώπευε το 4296,8/26823,2=16,0% της παγκόσμιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας το 2020, χαμηλότερα από την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από άνθρακα (35,1%) και την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από φυσικό αέριο (23,4%), κατατάσσοντας την τρίτη στον κόσμο.
Το 2020, η παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας ήταν η μεγαλύτερη στην Ανατολική Ασία και τον Ειρηνικό, αντιπροσωπεύοντας το 1643/4370=37,6% του παγκόσμιου συνόλου.
Η χώρα με την υψηλότερη παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας στον κόσμο είναι η Κίνα, ακολουθούμενη από τη Βραζιλία, τις Ηνωμένες Πολιτείες και τη Ρωσία. Το 2020, η παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας της Κίνας αντιπροσώπευε το 1322,0/7779,1=17,0% της συνολικής παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας της Κίνας.
Αν και η Κίνα κατατάσσεται πρώτη στον κόσμο όσον αφορά την παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας, δεν κατέχει υψηλή θέση στη δομή παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας της χώρας. Οι χώρες με το υψηλότερο ποσοστό υδροηλεκτρικής παραγωγής στη συνολική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας το 2020 ήταν η Βραζιλία (396,8/620,1=64,0%) και ο Καναδάς (384,7/643,9=60,0%).
Το 2020, η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στην Κίνα προερχόταν κυρίως από άνθρακα (63,2%), ακολουθούμενη από υδροηλεκτρική ενέργεια (17,0%), αντιπροσωπεύοντας το 1322,0/4296,8=30,8% της παγκόσμιας συνολικής υδροηλεκτρικής παραγωγής. Αν και η Κίνα κατατάσσεται πρώτη στον κόσμο στην υδροηλεκτρική παραγωγή, δεν έχει φτάσει στο αποκορύφωμά της. Σύμφωνα με την έκθεση World Energy Resources 2016 που δημοσίευσε το Παγκόσμιο Συμβούλιο Ενέργειας, το 47% των υδροηλεκτρικών πόρων της Κίνας εξακολουθεί να μην έχει αξιοποιηθεί.
Σύγκριση της Δομής Ισχύος μεταξύ των 4 Κορυφαίων Χωρών Παραγωγής Υδροηλεκτρικής Ενέργειας το 2020
Από τον πίνακα, φαίνεται ότι η υδροηλεκτρική ενέργεια της Κίνας αντιπροσωπεύει το 1322,0/4296,8=30,8% της παγκόσμιας συνολικής παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας, κατατάσσοντάς την πρώτη στον κόσμο. Ωστόσο, το ποσοστό της στη συνολική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας της Κίνας (17%) είναι μόνο ελαφρώς υψηλότερο από τον παγκόσμιο μέσο όρο (16%).
Υπάρχουν τέσσερις μορφές παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας: η παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας τύπου φράγματος, η παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας με αντλιοστάσια, η παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας τύπου ρέματος και η παραγωγή παλιρροιακής ενέργειας.
Παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας τύπου φράγματος
Υδροηλεκτρική ενέργεια τύπου φράγματος, γνωστή και ως υδροηλεκτρική ενέργεια τύπου ταμιευτήρα. Μια ταμιευτήρας σχηματίζεται με την αποθήκευση νερού σε αναχώματα και η μέγιστη ισχύς εξόδου της καθορίζεται από τη διαφορά μεταξύ του όγκου της ταμιευτήρα, της θέσης εξόδου και του ύψους της επιφάνειας του νερού. Αυτή η διαφορά ύψους ονομάζεται ύψος πτώσης, επίσης γνωστή ως ύψος πτώσης ή ύψος πτώσης, και η δυναμική ενέργεια του νερού είναι άμεσα ανάλογη με το ύψος πτώσης.
Στα μέσα της δεκαετίας του 1970, ο Γάλλος μηχανικός Bernard Forest de Bé lidor δημοσίευσε το βιβλίο «Building Hydraulics», το οποίο περιέγραφε υδραυλικές πρέσες κάθετου και οριζόντιου άξονα. Το 1771, ο Richard Arkwright συνδύασε την υδραυλική, την κατασκευή υδάτινων πλαισίων και τη συνεχή παραγωγή για να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στην αρχιτεκτονική. Αναπτύχθηκε ένα εργοστασιακό σύστημα και υιοθετήθηκαν σύγχρονες πρακτικές απασχόλησης. Τη δεκαετία του 1840, αναπτύχθηκε ένα υδροηλεκτρικό δίκτυο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και τη μετάδοσή της στους τελικούς χρήστες. Μέχρι τα τέλη του 19ου αιώνα, είχαν αναπτυχθεί γεννήτριες και πλέον μπορούν να συνδεθούν με υδραυλικά συστήματα.
Το πρώτο υδροηλεκτρικό έργο στον κόσμο ήταν το ξενοδοχείο Cragside Country Hotel στο Northumberland της Αγγλίας το 1878, το οποίο χρησιμοποιήθηκε για σκοπούς φωτισμού. Τέσσερα χρόνια αργότερα, άνοιξε ο πρώτος ιδιωτικός σταθμός παραγωγής ενέργειας στο Ουισκόνσιν των ΗΠΑ και στη συνέχεια τέθηκαν σε λειτουργία εκατοντάδες υδροηλεκτρικοί σταθμοί για την παροχή τοπικού φωτισμού.
Ο Υδροηλεκτρικός Σταθμός Shilongba είναι ο πρώτος υδροηλεκτρικός σταθμός στην Κίνα, που βρίσκεται στον ποταμό Tanglang στα περίχωρα της πόλης Kunming, στην επαρχία Yunnan. Η κατασκευή ξεκίνησε τον Ιούλιο του 1910 (έτος Gengxu) και η παραγωγή ενέργειας ολοκληρώθηκε στις 28 Μαΐου 1912. Η αρχική εγκατεστημένη ισχύς ήταν 480 kW. Στις 25 Μαΐου 2006, ο Υδροηλεκτρικός Σταθμός Shilongba εγκρίθηκε από το Κρατικό Συμβούλιο για να συμπεριληφθεί στην έκτη παρτίδα εθνικών μονάδων προστασίας βασικών πολιτιστικών κειμηλίων.
Σύμφωνα με την έκθεση του REN21 για το 2021, η παγκόσμια εγκατεστημένη ισχύς υδροηλεκτρικής ενέργειας το 2020 ήταν 1170 GW, με την Κίνα να αυξάνεται κατά 12,6 GW, αντιπροσωπεύοντας το 28% του παγκόσμιου συνόλου, υψηλότερο από τη Βραζιλία (9%), τις Ηνωμένες Πολιτείες (7%) και τον Καναδά (9,0%).
Σύμφωνα με τα στατιστικά στοιχεία της BP για το 2021, η παγκόσμια παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας το 2020 ήταν 4296,8 TWh, εκ των οποίων η παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας της Κίνας ήταν 1322,0 TWh, αντιπροσωπεύοντας το 30,1% του παγκόσμιου συνόλου.
Η υδροηλεκτρική παραγωγή ενέργειας είναι μία από τις κύριες πηγές παγκόσμιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και η κορυφαία πηγή ενέργειας για την παραγωγή ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Σύμφωνα με τα στατιστικά στοιχεία της BP για το 2021, η παγκόσμια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας το 2020 ήταν 26823,2 TWh, εκ των οποίων η παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας ήταν 4222,2 TWh, αντιπροσωπεύοντας 4222,2/26823,2=15,7% της παγκόσμιας συνολικής παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
Αυτά τα δεδομένα προέρχονται από τη Διεθνή Επιτροπή Φρακτών (ICOLD). Σύμφωνα με την καταγραφή τον Απρίλιο του 2020, υπάρχουν σήμερα 58713 φράγματα παγκοσμίως, με την Κίνα να αντιπροσωπεύει 23841/58713=40,6% του παγκόσμιου συνόλου.
Σύμφωνα με τα στατιστικά στοιχεία της BP για το 2021, το 2020, η υδροηλεκτρική ενέργεια της Κίνας αντιπροσώπευε το 1322,0/2236,7=59% της ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας της Κίνας, καταλαμβάνοντας τη δεσπόζουσα θέση στην παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.
Σύμφωνα με την Διεθνή Ένωση Υδροηλεκτρικής Ενέργειας (iha) [Έκθεση για την Κατάσταση της Υδροηλεκτρικής Ενέργειας 2021], το 2020, η συνολική παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας στον κόσμο θα φτάσει τις 4370TWh, εκ των οποίων η Κίνα (31% του παγκόσμιου συνόλου), η Βραζιλία (9,4%), ο Καναδάς (8,8%), οι Ηνωμένες Πολιτείες (6,7%), η Ρωσία (4,5%), η Ινδία (3,5%), η Νορβηγία (3,2%), η Τουρκία (1,8%), η Ιαπωνία (2,0%), η Γαλλία (1,5%) κ.ο.κ. θα έχουν τη μεγαλύτερη παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας.
Το 2020, η περιοχή με την μεγαλύτερη παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας στον κόσμο ήταν η Ανατολική Ασία και ο Ειρηνικός, αντιπροσωπεύοντας το 1643/4370=37,6% του παγκόσμιου συνόλου. Μεταξύ αυτών, η Κίνα κατέχει ιδιαίτερα σημαντική θέση, αντιπροσωπεύοντας το 31% του παγκόσμιου συνόλου, αντιπροσωπεύοντας το 1355,20/1643=82,5% σε αυτήν την περιοχή.
Η ποσότητα της παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας είναι ανάλογη με τη συνολική εγκατεστημένη ισχύ και την εγκατεστημένη ισχύ των αντλησιοταμιευτήρων. Η Κίνα έχει τη μεγαλύτερη ισχύ παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας στον κόσμο και, φυσικά, η εγκατεστημένη ισχύς και η ισχύς αντλησιοταμίευσης κατατάσσονται επίσης πρώτες στον κόσμο. Σύμφωνα με την Έκθεση Κατάστασης Υδροηλεκτρικής Ενέργειας του Διεθνούς Υδροηλεκτρικού Συνδέσμου (iha) για το 2021, η εγκατεστημένη ισχύς υδροηλεκτρικής ενέργειας της Κίνας (συμπεριλαμβανομένης της αντλησιοταμίευσης) έφτασε τα 370160MW το 2020, αντιπροσωπεύοντας το 370160/1330106=27,8% του παγκόσμιου συνόλου, κατατάσσοντάς την πρώτη στον κόσμο.
Ο Υδροηλεκτρικός Σταθμός των Τριών Φαραγγιών, ο μεγαλύτερος υδροηλεκτρικός σταθμός στον κόσμο, διαθέτει τη μεγαλύτερη υδροηλεκτρική ικανότητα παραγωγής ενέργειας στην Κίνα. Ο Υδροηλεκτρικός Σταθμός των Τριών Φαραγγιών χρησιμοποιεί 32 ανεμογεννήτριες Francis, ισχύος 700 MW η καθεμία, και δύο ανεμογεννήτριες των 50 MW, με εγκατεστημένη ισχύ 22.500 MW και ύψος φράγματος 181 μέτρα. Η ικανότητα παραγωγής ενέργειας το 2020 θα είναι 111,8 TWh και το κόστος κατασκευής θα είναι 203 δισεκατομμύρια γιεν. Θα ολοκληρωθεί το 2008.
Τέσσερις υδροηλεκτρικοί σταθμοί παγκόσμιας κλάσης έχουν κατασκευαστεί στο τμήμα του ποταμού Γιανγκτσέ Τζινσά της Σιτσουάν: οι Xiangjiaba, Xiluodu, Baihetan και Wudongde. Η συνολική εγκατεστημένη ισχύς αυτών των τεσσάρων υδροηλεκτρικών σταθμών είναι 46508 MW, η οποία είναι 46508/22500=2,07 φορές η εγκατεστημένη ισχύς του Υδροηλεκτρικού Σταθμού των Τριών Φαραγγιών, ισχύος 22500 MW. Η ετήσια παραγωγή ενέργειας είναι 185,05/101,6=1,82 φορές. Ο Baihetan είναι ο δεύτερος μεγαλύτερος υδροηλεκτρικός σταθμός στην Κίνα μετά τον υδροηλεκτρικό σταθμό των Τριών Φαραγγιών.
Προς το παρόν, ο Υδροηλεκτρικός Σταθμός των Τριών Φαραγγιών στην Κίνα είναι ο μεγαλύτερος σταθμός παραγωγής ενέργειας στον κόσμο. Μεταξύ των 12 μεγαλύτερων υδροηλεκτρικών σταθμών στον κόσμο, η Κίνα κατέχει έξι θέσεις. Το φράγμα Itaipu, το οποίο εδώ και καιρό κατατάσσεται δεύτερο στον κόσμο, έχει ωθηθεί στην τρίτη θέση από το φράγμα Baihetan στην Κίνα.
Ο μεγαλύτερος συμβατικός υδροηλεκτρικός σταθμός παραγωγής ενέργειας στον κόσμο το 2021
Υπάρχουν 198 υδροηλεκτρικοί σταθμοί με εγκατεστημένη ισχύ άνω των 1000MW στον κόσμο, εκ των οποίων η Κίνα αντιπροσωπεύει τους 60, αντιπροσωπεύοντας το 60/198=30% του παγκόσμιου συνόλου. Ακολουθούν η Βραζιλία, ο Καναδάς και η Ρωσία.
Υπάρχουν 198 υδροηλεκτρικοί σταθμοί με εγκατεστημένη ισχύ άνω των 1000MW στον κόσμο, εκ των οποίων η Κίνα αντιπροσωπεύει τους 60, αντιπροσωπεύοντας το 60/198=30% του παγκόσμιου συνόλου. Ακολουθούν η Βραζιλία, ο Καναδάς και η Ρωσία.
Υπάρχουν 60 υδροηλεκτρικοί σταθμοί με εγκατεστημένη ισχύ άνω των 1000 MW στην Κίνα, κυρίως 30 στη λεκάνη απορροής του ποταμού Γιανγκτσέ, που αντιπροσωπεύουν τους μισούς υδροηλεκτρικούς σταθμούς της Κίνας με εγκατεστημένη ισχύ άνω των 1000 MW.
Υδροηλεκτρικοί σταθμοί παραγωγής ενέργειας με εγκατεστημένη ισχύ άνω των 1000 MW τέθηκαν σε λειτουργία στην Κίνα
Προχωρώντας ανάντη από το φράγμα Gezhouba και διασχίζοντας τους παραποτάμους του ποταμού Yangtze μέσω του φράγματος των Τριών Φαραγγιών, αυτή είναι η κύρια δύναμη μεταφοράς ενέργειας της Κίνας από τα δυτικά προς τα ανατολικά, και επίσης ο μεγαλύτερος σταθμός παραγωγής ενέργειας με καταρράκτη στον κόσμο: υπάρχουν περίπου 90 υδροηλεκτρικοί σταθμοί στην κύρια ροή του ποταμού Yangtze, συμπεριλαμβανομένου του φράγματος Gezhouba και των Τριών Φαραγγιών, 10 στον ποταμό Wujiang, 16 στον ποταμό Jialing, 17 στον ποταμό Minjiang, 25 στον ποταμό Dadu, 21 στον ποταμό Yalong, 27 στον ποταμό Jinsha και 5 στον ποταμό Muli.
Το Τατζικιστάν διαθέτει το υψηλότερο φυσικό φράγμα στον κόσμο, το φράγμα Usoi, με ύψος 567 μέτρα, το οποίο είναι 262 μέτρα υψηλότερο από το υπάρχον υψηλότερο τεχνητό φράγμα, το φράγμα Jinping Level 1. Το φράγμα Usoi σχηματίστηκε στις 18 Φεβρουαρίου 1911, όταν ένας σεισμός μεγέθους 7,4 Ρίχτερ σημειώθηκε στο Sarez, και ένα φυσικό φράγμα κατολίσθησης κατά μήκος του ποταμού Murgab εμπόδισε τη ροή του ποταμού. Προκάλεσε κατολισθήσεις μεγάλης κλίμακας, εμπόδισε τον ποταμό Murgab και σχημάτισε το ψηλότερο φράγμα στον κόσμο, το φράγμα Usoi, σχηματίζοντας τη λίμνη Sares. Δυστυχώς, δεν υπάρχουν αναφορές για παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας.
Το 2020, υπήρχαν 251 φράγματα στον κόσμο με το υψηλότερο ύψος που ξεπερνούσε τα 135 μέτρα. Το υψηλότερο φράγμα σήμερα είναι το φράγμα Jinping-I, ένα τοξωτό φράγμα με ύψος 305 μέτρα. Επόμενο είναι το φράγμα Nurek στον ποταμό Vakhsh στο Τατζικιστάν, με μήκος 300 μέτρα.
Το υψηλότερο φράγμα στον κόσμο το 2021
Αυτή τη στιγμή, το ψηλότερο φράγμα στον κόσμο, το φράγμα Jinping-I στην Κίνα, έχει ύψος 305 μέτρα, αλλά τρία φράγματα που βρίσκονται υπό κατασκευή ετοιμάζονται να το ξεπεράσουν. Το υπό κατασκευή φράγμα Rogun θα γίνει το ψηλότερο φράγμα στον κόσμο, και θα βρίσκεται στον ποταμό Vakhsh στο νότιο Τατζικιστάν. Το φράγμα έχει ύψος 335 μέτρα και η κατασκευή του ξεκίνησε το 1976. Εκτιμάται ότι θα τεθεί σε λειτουργία από το 2019 έως το 2029, με κόστος κατασκευής 2-5 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ, εγκατεστημένη ισχύ 600-3600MW και ετήσια παραγωγή ενέργειας 17TWh.
Το δεύτερο είναι το υπό κατασκευή φράγμα Bakhtiari στον ποταμό Bakhtiari στο Ιράν, με ύψος 325 μέτρα και ισχύ 1500 MW. Το κόστος του έργου είναι 2 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ και η ετήσια παραγωγή ενέργειας είναι 3 TWh. Το τρίτο μεγαλύτερο φράγμα στον ποταμό Dadu στην Κίνα είναι το φράγμα Shuangjiangkou, με ύψος 312 μέτρα.
Κατασκευάζεται φράγμα που υπερβαίνει τα 305 μέτρα
Το υψηλότερο φράγμα βαρύτητας στον κόσμο το 2020 ήταν το φράγμα Grande Dixence στην Ελβετία, με ύψος 285 μέτρα.
Το μεγαλύτερο φράγμα στον κόσμο με την υψηλότερη χωρητικότητα αποθήκευσης νερού είναι το φράγμα Kariba στον ποταμό Zambezi στη Ζιμπάμπουε και το Zambezi. Κατασκευάστηκε το 1959 και έχει χωρητικότητα αποθήκευσης νερού 180,6 km3, ακολουθούμενο από το φράγμα Bratsk στον ποταμό Angara στη Ρωσία και το φράγμα Akosombo στη λίμνη Kanawalt, με χωρητικότητα αποθήκευσης 169 km3.
Η μεγαλύτερη δεξαμενή στον κόσμο
Το Φράγμα των Τριών Φαραγγιών, που βρίσκεται στην κύρια ροή του ποταμού Γιανγκτσέ, έχει τη μεγαλύτερη χωρητικότητα αποθήκευσης νερού στην Κίνα. Ολοκληρώθηκε το 2008 και έχει χωρητικότητα αποθήκευσης νερού 39,3 km3, κατατάσσοντάς το 27ο στον κόσμο.
Η μεγαλύτερη δεξαμενή στην Κίνα
Το μεγαλύτερο φράγμα στον κόσμο είναι το φράγμα Tarbela στο Πακιστάν. Κατασκευάστηκε το 1976 και έχει ύψος κατασκευής 143 μέτρα. Το φράγμα έχει όγκο 153 εκατομμύρια κυβικά μέτρα και εγκατεστημένη ισχύ 3478MW.
Το μεγαλύτερο φράγμα στην Κίνα είναι το Φράγμα των Τριών Φαραγγιών, το οποίο ολοκληρώθηκε το 2008. Η κατασκευή έχει ύψος 181 μέτρα, ο όγκος του φράγματος είναι 27,4 εκατομμύρια κυβικά μέτρα και η εγκατεστημένη ισχύς είναι 22500 MW. Κατατάσσεται 21η στον κόσμο.
Το μεγαλύτερο φράγμα στον κόσμο
Η λεκάνη απορροής του ποταμού Κονγκό αποτελείται κυρίως από τη Λαϊκή Δημοκρατία του Κονγκό. Η Λαϊκή Δημοκρατία του Κονγκό μπορεί να αναπτύξει εθνική εγκατεστημένη ισχύ 120 εκατομμυρίων κιλοβάτ (120.000 MW) και ετήσια παραγωγή ενέργειας 774 δισεκατομμυρίων κιλοβατωρών (774 TWh). Ξεκινώντας από την Κινσάσα σε υψόμετρο 270 μέτρων και φτάνοντας στο τμήμα Ματάντι, η κοίτη του ποταμού είναι στενή, με απότομες όχθες και ταραγμένη ροή νερού. Το μέγιστο βάθος είναι 150 μέτρα, με πτώση περίπου 280 μέτρων. Η ροή του νερού αλλάζει τακτικά, κάτι που είναι εξαιρετικά ευεργετικό για την ανάπτυξη υδροηλεκτρικής ενέργειας. Έχουν προγραμματιστεί τρία επίπεδα μεγάλης κλίμακας υδροηλεκτρικών σταθμών, με το πρώτο επίπεδο να είναι το φράγμα Πιόκα, που βρίσκεται στα σύνορα μεταξύ Λαϊκής Δημοκρατίας του Κονγκό και Δημοκρατίας του Κονγκό. Το δεύτερο επίπεδο, το φράγμα Γκραντ Ίνγκα και το τρίτο επίπεδο, το φράγμα Ματάντι βρίσκονται και τα δύο στη Λαϊκή Δημοκρατία του Κονγκό. Ο Υδροηλεκτρικός Σταθμός Pioka χρησιμοποιεί ύψος ύδατος 80 μέτρων και σχεδιάζει να εγκαταστήσει 30 μονάδες, με συνολική χωρητικότητα 22 εκατομμυρίων κιλοβάτ και ετήσια παραγωγή ενέργειας 177 δισεκατομμυρίων κιλοβατώρων, με τη Λαϊκή Δημοκρατία του Κονγκό και τη Δημοκρατία του Κονγκό να λαμβάνουν από το μισό η καθεμία. Ο Υδροηλεκτρικός Σταθμός Matadi χρησιμοποιεί ύψος ύδατος 50 μέτρων και σχεδιάζει να εγκαταστήσει 36 μονάδες, με συνολική χωρητικότητα 12 εκατομμυρίων κιλοβάτ και ετήσια παραγωγή ενέργειας 87 δισεκατομμυρίων κιλοβατώρων. Το τμήμα των ορμηκτών Yingjia, με πτώση 100 μέτρων σε απόσταση 25 χιλιομέτρων, είναι το τμήμα του ποταμού με τους πιο συγκεντρωμένους υδροηλεκτρικούς πόρους στον κόσμο.
Υπάρχουν περισσότεροι υδροηλεκτρικοί σταθμοί στον κόσμο από το φράγμα των Τριών Φαραγγιών που δεν έχουν ακόμη ολοκληρωθεί.
Ο ποταμός Γιαρλούνγκ Ζανγκμπό είναι ο μακρύτερος ποταμός σε οροπέδιο στην Κίνα, που βρίσκεται στην Αυτόνομη Περιοχή του Θιβέτ, και ένας από τους υψηλότερους ποταμούς στον κόσμο. Θεωρητικά, μετά την ολοκλήρωση του υδροηλεκτρικού σταθμού του ποταμού Γιαρλούνγκ Ζανγκμπό, η εγκατεστημένη ισχύς θα φτάσει τα 50.000 MW και η παραγωγή ενέργειας θα είναι τριπλάσια από αυτή του φράγματος των Τριών Φαραγγιών (98,8 TWh), φτάνοντας τις 300 TWh, που θα είναι ο μεγαλύτερος σταθμός παραγωγής ενέργειας στον κόσμο.
Ο ποταμός Γιαρλούνγκ Ζανγκμπό είναι ο μακρύτερος ποταμός σε οροπέδιο στην Κίνα, που βρίσκεται στην Αυτόνομη Περιοχή του Θιβέτ, και ένας από τους υψηλότερους ποταμούς στον κόσμο. Θεωρητικά, μετά την ολοκλήρωση του υδροηλεκτρικού σταθμού του ποταμού Γιαρλούνγκ Ζανγκμπό, η εγκατεστημένη ισχύς θα φτάσει τα 50.000 MW και η παραγωγή ενέργειας θα είναι τριπλάσια από αυτή του φράγματος των Τριών Φαραγγιών (98,8 TWh), φτάνοντας τις 300 TWh, που θα είναι ο μεγαλύτερος σταθμός παραγωγής ενέργειας στον κόσμο.
Ο ποταμός Γιαρλούνγκ Ζανγκμπό μετονομάστηκε σε «Ποταμός Βραχμαπούτρα» αφού πηγάζει από την περιοχή Λουογιού και εισέρχεται στην Ινδία. Αφού διέσχισε το Μπαγκλαντές, μετονομάστηκε σε «Ποταμός Τζαμούνα». Αφού συγκλίνει με τον ποταμό Γάγγη στην επικράτειά του, εκβάλλει στον Κόλπο της Βεγγάλης στον Ινδικό Ωκεανό. Το συνολικό μήκος του είναι 2104 χιλιόμετρα, με μήκος ποταμού 2057 χιλιόμετρα στο Θιβέτ, συνολική πτώση 5435 μέτρα και μέση κλίση που κατατάσσεται στην πρώτη θέση μεταξύ των μεγάλων ποταμών της Κίνας. Η λεκάνη επιμηκύνεται σε κατεύθυνση ανατολής-δύσης, με μέγιστο μήκος πάνω από 1450 χιλιόμετρα από ανατολικά προς δυτικά και μέγιστο πλάτος 290 χιλιόμετρα από βορρά προς νότο. Το μέσο υψόμετρο είναι περίπου 4500 μέτρα. Το έδαφος είναι ψηλό στα δυτικά και χαμηλό στα ανατολικά, με το χαμηλότερο στα νοτιοανατολικά. Η συνολική έκταση της λεκάνης απορροής του ποταμού είναι 240.480 τετραγωνικά χιλιόμετρα, αντιπροσωπεύοντας το 20% της συνολικής έκτασης όλων των λεκανών απορροής του Θιβέτ και περίπου το 40,8% της συνολικής έκτασης του συστήματος ποταμών εκροής στο Θιβέτ, κατατάσσοντας την πέμπτη θέση μεταξύ όλων των λεκανών απορροής ποταμών στην Κίνα.
Σύμφωνα με τα στοιχεία του 2019, οι χώρες με την υψηλότερη κατά κεφαλήν κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας στον κόσμο είναι η Ισλανδία (51699 kWh/άτομο) και η Νορβηγία (23210 kWh/άτομο). Η Ισλανδία βασίζεται στην παραγωγή γεωθερμικής και υδροηλεκτρικής ενέργειας. Η Νορβηγία βασίζεται στην υδροηλεκτρική ενέργεια, η οποία αντιπροσωπεύει το 97% της δομής παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας της Νορβηγίας.
Η ενεργειακή δομή των ηπειρωτικών χωρών Νεπάλ και Μπουτάν, που βρίσκονται κοντά στο Θιβέτ στην Κίνα, δεν βασίζεται σε ορυκτά καύσιμα, αλλά μάλλον στους πλούσιους υδραυλικούς πόρους τους. Η υδροηλεκτρική ενέργεια δεν χρησιμοποιείται μόνο εγχώρια, αλλά και εξάγεται.
Παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας με αντλιοστάσια
Η υδροηλεκτρική ενέργεια με αντλιοστάσια είναι μια μέθοδος αποθήκευσης ενέργειας και όχι μια μέθοδος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Όταν η ζήτηση για ηλεκτρική ενέργεια είναι χαμηλή, η πλεονάζουσα παραγωγική ικανότητα ηλεκτρικής ενέργειας συνεχίζει να παράγει ηλεκτρική ενέργεια, ωθώντας την ηλεκτρική αντλία να αντλεί νερό σε υψηλό επίπεδο για αποθήκευση. Όταν η ζήτηση για ηλεκτρική ενέργεια είναι υψηλή, το νερό υψηλής στάθμης χρησιμοποιείται για την παραγωγή ενέργειας. Αυτή η μέθοδος μπορεί να βελτιώσει τον ρυθμό αξιοποίησης των ηλεκτροπαραγωγών ζευγών και είναι πολύ σημαντική στις επιχειρήσεις.
Η αντλιοστάσια είναι ένα σημαντικό συστατικό των σύγχρονων και μελλοντικών συστημάτων καθαρής ενέργειας. Η σημαντική αύξηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, όπως η αιολική και η ηλιακή ενέργεια, σε συνδυασμό με την αντικατάσταση των παραδοσιακών γεννητριών, έχει ασκήσει αυξανόμενη πίεση στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας και έχει τονίσει την αναγκαιότητα των αντλιοστασιών «μπαταριών νερού».
Η ποσότητα της παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας είναι άμεσα ανάλογη με την εγκατεστημένη ισχύ των αντλιοστασιών και σχετίζεται με την ποσότητα της αντλιοστασιάς. Το 2020, υπήρχαν 68 σε λειτουργία και 42 υπό κατασκευή παγκοσμίως.
Η παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας στην Κίνα κατατάσσεται πρώτη στον κόσμο, επομένως ο αριθμός των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με αντλιοστάσια αποθήκευσης που λειτουργούν και βρίσκονται υπό κατασκευή κατατάσσεται πρώτος στον κόσμο. Ακολουθούν η Ιαπωνία και οι Ηνωμένες Πολιτείες.
Ο μεγαλύτερος σταθμός παραγωγής ενέργειας με αντλιοστάσια στον κόσμο είναι ο σταθμός αντλιοστασίου στην κομητεία Bath στις Ηνωμένες Πολιτείες, με εγκατεστημένη ισχύ 3003 MW.
Ο μεγαλύτερος σταθμός παραγωγής ενέργειας με αντλιοστάσια στην Κίνα είναι ο σταθμός παραγωγής ενέργειας με αντλιοστάσια Huishou, με εγκατεστημένη ισχύ 2448 MW.
Ο δεύτερος μεγαλύτερος σταθμός παραγωγής ενέργειας με αντλιοστάσια στην Κίνα είναι ο σταθμός παραγωγής ενέργειας με αντλιοστάσια Guangdong, με εγκατεστημένη ισχύ 2400MW.
Οι υπό κατασκευή σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής με αντλιοστάσια αποθήκευσης ενέργειας της Κίνας κατατάσσονται πρώτοι στον κόσμο. Υπάρχουν τρεις σταθμοί με εγκατεστημένη ισχύ άνω των 1000 MW: ο σταθμός ηλεκτροπαραγωγής με αντλιοστάσια Fengning (3600 MW, ολοκληρώθηκε από το 2019 έως το 2021), ο σταθμός ηλεκτροπαραγωγής με αντλιοστάσια Jixi (1800 MW, ολοκληρώθηκε το 2018) και ο σταθμός ηλεκτροπαραγωγής με αντλιοστάσια Huanggou (1200 MW, ολοκληρώθηκε το 2019).
Ο υψηλότερος σταθμός παραγωγής ενέργειας με αντλιοστάσια στον κόσμο είναι ο υδροηλεκτρικός σταθμός Yamdrok, που βρίσκεται στο Θιβέτ της Κίνας, σε υψόμετρο 4441 μέτρων.
Παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας από ρεύματα
Η υδροηλεκτρική ενέργεια από τη ροή του ποταμού (ROR), γνωστή και ως υδροηλεκτρική ενέργεια απορροής, είναι μια μορφή υδροηλεκτρικής ενέργειας που βασίζεται στην υδροηλεκτρική ενέργεια, αλλά απαιτεί μόνο μια μικρή ποσότητα νερού ή δεν απαιτεί την αποθήκευση μεγάλων ποσοτήτων νερού για την παραγωγή ενέργειας. Η παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας από τη ροή του ποταμού σχεδόν εξ ολοκλήρου δεν απαιτεί αποθήκευση νερού ή απαιτεί μόνο την κατασκευή πολύ μικρών εγκαταστάσεων αποθήκευσης νερού. Κατά την κατασκευή μικρών εγκαταστάσεων αποθήκευσης νερού, αυτές οι εγκαταστάσεις αποθήκευσης νερού ονομάζονται πισίνες προσαρμογής ή προπισίνες. Λόγω της έλλειψης μεγάλης κλίμακας εγκαταστάσεων αποθήκευσης νερού, η παραγωγή ενέργειας από ρέματα είναι ιδιαίτερα ευαίσθητη στις εποχιακές αλλαγές του όγκου του νερού στην πηγή του νερού. Επομένως, οι σταθμοί παραγωγής ενέργειας από ρέματα συνήθως ορίζονται ως διαλείπουσες πηγές ενέργειας. Εάν μια δεξαμενή ρύθμισης κατασκευαστεί σε έναν σταθμό παραγωγής ενέργειας από ρέματα που μπορεί να ρυθμίζει τη ροή του νερού ανά πάσα στιγμή, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως σταθμός παραγωγής ενέργειας αιχμής ή ως σταθμός παραγωγής ενέργειας βασικού φορτίου.
Ο μεγαλύτερος υδροηλεκτρικός σταθμός ροής του Σετσουάν στον κόσμο είναι το φράγμα Jirau στον ποταμό Μαδέρα στη Βραζιλία. Το φράγμα έχει ύψος 63 μέτρα, μήκος 1500 μέτρα και εγκατεστημένη ισχύ 3075 MW. Ολοκληρώθηκε το 2016.
Ο τρίτος μεγαλύτερος υδροηλεκτρικός σταθμός παραγωγής ενέργειας σε ρεύματα στον κόσμο είναι το φράγμα Chief Joseph στον ποταμό Κολούμπια στις Ηνωμένες Πολιτείες, με ύψος 72 μέτρα, μήκος 1817 μέτρα, εγκατεστημένη ισχύ 2620 MW και ετήσια παραγωγή ενέργειας 9780 GWh. Ολοκληρώθηκε το 1979.
Ο μεγαλύτερος υδροηλεκτρικός σταθμός τύπου Σετσουάν στην Κίνα είναι το φράγμα Tianshengqiao II, που βρίσκεται στον ποταμό Nanpan. Το φράγμα έχει ύψος 58,7 μέτρα, μήκος 471 μέτρα, όγκο 4800000m3 και εγκατεστημένη ισχύ 1320MW. Ολοκληρώθηκε το 1997.
Παραγωγή παλιρροιακής ενέργειας
Η ενέργεια της παλίρροιας παράγεται από την άνοδο και την πτώση της στάθμης του νερού των ωκεανών που προκαλείται από τις παλίρροιες. Γενικά, οι δεξαμενές κατασκευάζονται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά υπάρχουν και άμεσες χρήσεις της ροής του παλιρροιακού νερού για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Δεν υπάρχουν πολλά μέρη παγκοσμίως κατάλληλα για την παραγωγή παλιρροιακής ενέργειας και υπάρχουν οκτώ μέρη στο Ηνωμένο Βασίλειο που εκτιμάται ότι έχουν τη δυνατότητα να καλύψουν το 20% της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας της χώρας.
Ο πρώτος παλιρροιακός σταθμός παραγωγής ενέργειας στον κόσμο ήταν ο παλιρροιακός σταθμός παραγωγής ενέργειας Lance, που βρίσκεται στη Lance της Γαλλίας. Κατασκευάστηκε από το 1960 έως το 1966 για 6 χρόνια. Η εγκατεστημένη ισχύς του είναι 240MW.
Ο μεγαλύτερος παλιρροιακός σταθμός παραγωγής ενέργειας στον κόσμο είναι ο παλιρροιακός σταθμός παραγωγής ενέργειας στη λίμνη Sihwa στη Νότια Κορέα, με εγκατεστημένη ισχύ 254 MW και ολοκληρώθηκε το 2011.
Ο πρώτος παλιρροιακός σταθμός παραγωγής ενέργειας στη Βόρεια Αμερική είναι ο Σταθμός Παραγωγής Ενέργειας Annapolis Royal, ο οποίος βρίσκεται στο Royal, Annapolis, Nova Scotia, Καναδάς, στην είσοδο του κόλπου Fundy. Η εγκατεστημένη ισχύς είναι 20MW και ολοκληρώθηκε το 1984.
Ο μεγαλύτερος παλιρροιακός σταθμός παραγωγής ενέργειας στην Κίνα είναι ο παλιρροιακός σταθμός παραγωγής ενέργειας Jiangxia, ο οποίος βρίσκεται νότια της Hangzhou, με εγκατεστημένη ισχύ μόλις 4,1 MW και 6 μονάδες. Ξεκίνησε να λειτουργεί το 1985.
Η πρώτη γεννήτρια παλιρροιακού ρεύματος σε ροή του North American Rock Tidal Power Demonstration Project εγκαταστάθηκε στο νησί Βανκούβερ του Καναδά τον Σεπτέμβριο του 2006.
Αυτή τη στιγμή, το μεγαλύτερο έργο παλιρροϊκής ενέργειας στον κόσμο, το MeyGen (MeyGen tidal energy project), κατασκευάζεται στο Pentland Firth, στη βόρεια Σκωτία, με εγκατεστημένη ισχύ 398MW και αναμένεται να ολοκληρωθεί το 2021.
Το Γκουτζαράτ της Ινδίας σχεδιάζει να κατασκευάσει τον πρώτο εμπορικό παλιρροιακό σταθμό παραγωγής ενέργειας στη Νότια Ασία. Ένας σταθμός παραγωγής ενέργειας με εγκατεστημένη ισχύ 50 MW εγκαταστάθηκε στον κόλπο Κουτς στη δυτική ακτή της Ινδίας και η κατασκευή ξεκίνησε στις αρχές του 2012.
Το σχεδιαζόμενο έργο παλιρροιακού σταθμού ηλεκτροπαραγωγής Penzhin στη χερσόνησο Καμτσάτκα της Ρωσίας έχει εγκατεστημένη ισχύ 87.100 MW και ετήσια δυναμικότητα παραγωγής ενέργειας 200 TWh, καθιστώντας το τον μεγαλύτερο παλιρροιακό σταθμό ηλεκτροπαραγωγής στον κόσμο. Μόλις ολοκληρωθεί, ο παλιρροιακός σταθμός ηλεκτροπαραγωγής Pinrenna Bay θα έχει τετραπλάσια εγκατεστημένη ισχύ από τον τρέχοντα σταθμό ηλεκτροπαραγωγής Three Gorges.
Ώρα δημοσίευσης: 25 Μαΐου 2023
