1, Πόροι ενέργειας νερού
Η ιστορία της ανθρώπινης ανάπτυξης και αξιοποίησης των υδροηλεκτρικών πόρων χρονολογείται από την αρχαιότητα. Σύμφωνα με την Ερμηνεία του Νόμου περί Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας της Λαϊκής Δημοκρατίας της Κίνας (που επιμελήθηκε η Νομοθετική Επιτροπή της Μόνιμης Επιτροπής του Εθνικού Λαϊκού Κογκρέσου), ο ορισμός της ενέργειας του νερού είναι: η θερμότητα του ανέμου και του ήλιου προκαλεί την εξάτμιση του νερού, οι υδρατμοί σχηματίζουν βροχή και χιόνι, η πτώση της βροχής και του χιονιού σχηματίζει ποτάμια και ρυάκια και η ροή του νερού παράγει ενέργεια, η οποία ονομάζεται ενέργεια του νερού.
Το κύριο περιεχόμενο της σύγχρονης ανάπτυξης και αξιοποίησης των υδροηλεκτρικών πόρων είναι η ανάπτυξη και η αξιοποίηση των υδροηλεκτρικών πόρων, επομένως οι άνθρωποι συνήθως χρησιμοποιούν τους υδροηλεκτρικούς πόρους, τους υδραυλικούς πόρους και τους υδροηλεκτρικούς πόρους ως συνώνυμα. Ωστόσο, στην πραγματικότητα, οι υδροηλεκτρικοί πόροι περιλαμβάνουν ένα ευρύ φάσμα περιεχομένου, όπως υδροθερμικούς ενεργειακούς πόρους, υδροενεργειακούς πόρους, υδροενεργειακούς πόρους και ενεργειακούς πόρους θαλασσινού νερού.
(1) Πόροι νερού και θερμικής ενέργειας
Οι υδάτινοι και θερμικοί ενεργειακοί πόροι είναι κοινώς γνωστοί ως φυσικές θερμές πηγές. Στην αρχαιότητα, οι άνθρωποι άρχισαν να χρησιμοποιούν άμεσα τους υδάτινους και θερμικούς πόρους των φυσικών θερμών πηγών για την κατασκευή λουτρών, την πραγματοποίηση λουτρών, τη θεραπεία ασθενειών και την άσκηση. Οι σύγχρονοι άνθρωποι χρησιμοποιούν επίσης τους υδάτινους και θερμικούς ενεργειακούς πόρους για την παραγωγή ενέργειας και θέρμανσης. Η Ισλανδία, για παράδειγμα, είχε υδροηλεκτρική παραγωγή 7,08 δισεκατομμυρίων κιλοβατώρων το 2003, εκ των οποίων 1,41 δισεκατομμύρια κιλοβατώρες παρήχθησαν χρησιμοποιώντας γεωθερμική ενέργεια (δηλαδή, θερμικούς ενεργειακούς πόρους νερού). Το 86% των κατοίκων της χώρας έχουν χρησιμοποιήσει γεωθερμική ενέργεια (θερμικούς ενεργειακούς πόρους νερού) για θέρμανση. Ο σταθμός παραγωγής ενέργειας Yangbajing με εγκατεστημένη ισχύ 25.000 κιλοβάτ έχει κατασκευαστεί στο Xizang, ο οποίος χρησιμοποιεί επίσης γεωθερμική ενέργεια (πηγές νερού και θερμότητας) για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Σύμφωνα με τις προβλέψεις των ειδικών, η ενέργεια χαμηλής θερμοκρασίας (χρησιμοποιώντας τα υπόγεια ύδατα ως μέσο) που μπορεί να συλλεχθεί από το έδαφος σε ακτίνα σχεδόν 100 μέτρων στην Κίνα κάθε χρόνο μπορεί να φτάσει τα 150 δισεκατομμύρια κιλοβάτ. Επί του παρόντος, η εγκατεστημένη ισχύς παραγωγής γεωθερμικής ενέργειας στην Κίνα είναι 35.300 κιλοβάτ.
(2) Υδραυλικοί ενεργειακοί πόροι
Η υδραυλική ενέργεια περιλαμβάνει την κινητική και τη δυναμική ενέργεια του νερού. Στην αρχαία Κίνα, οι υδραυλικοί ενεργειακοί πόροι των ταραγμένων ποταμών, των καταρρακτών και των καταρρακτών χρησιμοποιούνταν ευρέως για την κατασκευή μηχανημάτων όπως οι υδροτροχοί, οι νερόμυλοι και οι νερόμυλοι για την άρδευση, την επεξεργασία σιτηρών και την αποφλοίωση του ρυζιού. Τη δεκαετία του 1830, υδραυλικοί σταθμοί αναπτύχθηκαν και χρησιμοποιήθηκαν στην Ευρώπη για την παροχή ενέργειας σε μεγάλης κλίμακας βιομηχανίες όπως οι αλευρόμυλοι, τα βαμβακοπυργαία και η εξόρυξη. Οι σύγχρονοι υδροστρόβιλοι που κινούν άμεσα φυγοκεντρικές αντλίες νερού για να παράγουν φυγοκεντρική δύναμη για την άντληση και την άρδευση νερού, καθώς και οι αντλιοστάσιοι υδραυλικού πλήγματος που χρησιμοποιούν τη ροή του νερού για να παράγουν πίεση υδραυλικού πλήγματος και να σχηματίζουν υψηλή πίεση νερού για την άντληση και την άρδευση νερού, αποτελούν άμεση ανάπτυξη και αξιοποίηση των υδατικών ενεργειακών πόρων.
(3) Υδροηλεκτρικοί ενεργειακοί πόροι
Τη δεκαετία του 1880, όταν ανακαλύφθηκε ο ηλεκτρισμός, κατασκευάστηκαν ηλεκτροκινητήρες με βάση την ηλεκτρομαγνητική θεωρία και κατασκευάστηκαν υδροηλεκτρικοί σταθμοί για να μετατρέπουν την υδραυλική ενέργεια των υδροηλεκτρικών σταθμών σε ηλεκτρική ενέργεια και να την παρέχουν στους χρήστες, εγκαινιάζοντας μια περίοδο έντονης ανάπτυξης και αξιοποίησης των υδροηλεκτρικών ενεργειακών πόρων.
Οι υδροηλεκτρικοί πόροι στους οποίους αναφερόμαστε τώρα ονομάζονται συνήθως υδροηλεκτρικοί πόροι. Εκτός από τους υδάτινους πόρους των ποταμών, ο ωκεανός περιέχει επίσης τεράστια ενέργεια παλίρροιας, κύματος, άλατος και θερμοκρασίας. Εκτιμάται ότι οι παγκόσμιοι υδροηλεκτρικοί πόροι των ωκεανών είναι 76 δισεκατομμύρια κιλοβάτ, που είναι περισσότερο από 15 φορές τα θεωρητικά αποθέματα της χερσαίας υδροηλεκτρικής ενέργειας των ποταμών. Μεταξύ αυτών, η παλιρροιακή ενέργεια είναι 3 δισεκατομμύρια κιλοβάτ, η ενέργεια των κυμάτων είναι 3 δισεκατομμύρια κιλοβάτ, η ενέργεια διαφοράς θερμοκρασίας είναι 40 δισεκατομμύρια κιλοβάτ και η ενέργεια διαφοράς άλατος είναι 30 δισεκατομμύρια κιλοβάτ. Προς το παρόν, μόνο η τεχνολογία ανάπτυξης και αξιοποίησης της παλιρροιακής ενέργειας έχει φτάσει σε ένα πρακτικό στάδιο που μπορεί να αναπτυχθεί σε μεγάλη κλίμακα στην αξιοποίηση των θαλάσσιων υδροηλεκτρικών πόρων από τον άνθρωπο. Η ανάπτυξη και η αξιοποίηση άλλων πηγών ενέργειας χρειάζονται περαιτέρω έρευνα για να επιτευχθούν πρωτοποριακά αποτελέσματα στην τεχνική και οικονομική σκοπιμότητα και να επιτευχθεί πρακτική ανάπτυξη και αξιοποίηση. Η ανάπτυξη και η αξιοποίηση της ωκεάνιας ενέργειας στην οποία συνήθως αναφερόμαστε είναι κυρίως η ανάπτυξη και η αξιοποίηση της παλιρροιακής ενέργειας. Η έλξη της Σελήνης και του Ήλιου στην επιφάνεια της θάλασσας της Γης προκαλεί περιοδικές διακυμάνσεις στη στάθμη του νερού, γνωστές ως παλίρροιες των ωκεανών. Η διακύμανση του θαλασσινού νερού σχηματίζει παλιρροιακή ενέργεια. Κατ' αρχήν, η παλιρροιακή ενέργεια είναι μια μηχανική ενέργεια που παράγεται από τις διακυμάνσεις των παλιρροιακών επιπέδων.
Οι παλιρροιακοί μύλοι εμφανίστηκαν τον 11ο αιώνα και στις αρχές του 20ού αιώνα, η Γερμανία και η Γαλλία άρχισαν να κατασκευάζουν μικρούς παλιρροιακούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας.
Εκτιμάται ότι η εκμεταλλεύσιμη παλιρροιακή ενέργεια στον κόσμο κυμαίνεται μεταξύ 1 δισεκατομμυρίου και 1,1 δισεκατομμυρίου κιλοβάτ, με ετήσια παραγωγή ενέργειας περίπου 1240 δισεκατομμυρίων κιλοβατώρων. Οι εκμεταλλεύσιμοι πόροι παλιρροιακής ενέργειας της Κίνας έχουν εγκατεστημένη ισχύ 21,58 εκατομμυρίων κιλοβάτ και ετήσια παραγωγή ενέργειας 30 δισεκατομμυρίων κιλοβάτ ωρών.
Ο μεγαλύτερος παλιρροιακός σταθμός παραγωγής ενέργειας στον κόσμο αυτή τη στιγμή είναι ο παλιρροιακός σταθμός παραγωγής ενέργειας στη Ρεν στη Γαλλία, με εγκατεστημένη ισχύ 240.000 κιλοβάτ. Ο πρώτος παλιρροιακός σταθμός παραγωγής ενέργειας στην Κίνα, ο παλιρροιακός σταθμός παραγωγής ενέργειας Jizhou στην Γκουανγκντόνγκ, κατασκευάστηκε το 1958 με εγκατεστημένη ισχύ 40 κιλοβάτ. Ο παλιρροιακός σταθμός παραγωγής ενέργειας Zhejiang Jiangxia, που κατασκευάστηκε το 1985, έχει συνολική εγκατεστημένη ισχύ 3.200 κιλοβάτ, κατατάσσοντάς τον τρίτο στον κόσμο.
Επιπλέον, στους ωκεανούς της Κίνας, τα αποθέματα ενέργειας των κυμάτων είναι περίπου 12,85 εκατομμύρια κιλοβάτ, η ενέργεια της παλίρροιας είναι περίπου 13,94 εκατομμύρια κιλοβάτ, η ενέργεια της διαφοράς αλάτων είναι περίπου 125 εκατομμύρια κιλοβάτ και η ενέργεια της διαφοράς θερμοκρασίας είναι περίπου 1,321 δισεκατομμύρια κιλοβάτ. Συνοψίζοντας, η συνολική ενέργεια των ωκεανών στην Κίνα είναι περίπου 1,5 δισεκατομμύρια κιλοβάτ, η οποία είναι περισσότερο από διπλάσια από το θεωρητικό απόθεμα των 694 εκατομμυρίων κιλοβάτ υδροηλεκτρικής ενέργειας χερσαίων ποταμών, και έχει ευρείες προοπτικές ανάπτυξης και αξιοποίησης. Σήμερα, χώρες σε όλο τον κόσμο επενδύουν σημαντικά στην έρευνα τεχνολογικών προσεγγίσεων για την ανάπτυξη και αξιοποίηση των τεράστιων ενεργειακών πόρων που κρύβονται στον ωκεανό.
2, Υδροηλεκτρικοί ενεργειακοί πόροι
Οι υδροηλεκτρικοί ενεργειακοί πόροι αναφέρονται γενικά στη χρήση της δυναμικής και κινητικής ενέργειας της ροής του νερού του ποταμού για την εκτέλεση έργου και την ώθηση της περιστροφής των υδροηλεκτρικών γεννητριών για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η παραγωγή άνθρακα, πετρελαίου, φυσικού αερίου και πυρηνικής ενέργειας απαιτούν την κατανάλωση μη ανανεώσιμων καυσίμων, ενώ η παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας δεν καταναλώνει υδάτινους πόρους, αλλά χρησιμοποιεί την ενέργεια της ροής του ποταμού.
(1) Παγκόσμιοι Υδροηλεκτρικοί Ενεργειακοί Πόροι
Τα συνολικά αποθέματα υδροηλεκτρικών πόρων σε ποτάμια παγκοσμίως είναι 5,05 δισεκατομμύρια κιλοβάτ, με ετήσια παραγωγή ενέργειας έως και 44,28 τρισεκατομμύρια κιλοβατώρες. Οι τεχνικά εκμεταλλεύσιμοι υδροηλεκτρικοί πόροι είναι 2,26 δισεκατομμύρια κιλοβάτ και η ετήσια παραγωγή ενέργειας μπορεί να φτάσει τα 9,8 τρισεκατομμύρια κιλοβατώρες.
Το 1878, η Γαλλία κατασκεύασε τον πρώτο υδροηλεκτρικό σταθμό παραγωγής ενέργειας στον κόσμο με εγκατεστημένη ισχύ 25 κιλοβάτ. Μέχρι στιγμής, η εγκατεστημένη υδροηλεκτρική ισχύς παγκοσμίως έχει ξεπεράσει τα 760 εκατομμύρια κιλοβάτ, με ετήσια παραγωγή ενέργειας 3 τρισεκατομμυρίων κιλοβατωρών.
(2) Υδροηλεκτρικοί πόροι της Κίνας
Η Κίνα είναι μια από τις χώρες με τους πλουσιότερους υδροηλεκτρικούς ενεργειακούς πόρους στον κόσμο. Σύμφωνα με την τελευταία έρευνα για τους υδροηλεκτρικούς πόρους, τα θεωρητικά αποθέματα ενέργειας των ποταμών στην Κίνα είναι 694 εκατομμύρια κιλοβάτ και η ετήσια θεωρητική παραγωγή ενέργειας είναι 6,08 τρισεκατομμύρια κιλοβατώρες, κατατάσσοντας την Κίνα πρώτη στον κόσμο όσον αφορά τα θεωρητικά υδροηλεκτρικά αποθέματα. Η τεχνικά εκμεταλλεύσιμη ικανότητα των υδροηλεκτρικών πόρων της Κίνας είναι 542 εκατομμύρια κιλοβάτ, με ετήσια παραγωγή ενέργειας 2,47 τρισεκατομμύρια κιλοβατώρες, και η οικονομικά εκμεταλλεύσιμη ικανότητα είναι 402 εκατομμύρια κιλοβάτ, με ετήσια παραγωγή ενέργειας 1,75 τρισεκατομμύρια κιλοβατώρες, κατατάσσοντας και τις δύο πρώτες στον κόσμο.
Τον Ιούλιο του 1905, κατασκευάστηκε ο πρώτος υδροηλεκτρικός σταθμός της Κίνας, ο Υδροηλεκτρικός Σταθμός Guishan στην επαρχία Ταϊβάν, με εγκατεστημένη ισχύ 500 kVA. Το 1912, ολοκληρώθηκε ο πρώτος υδροηλεκτρικός σταθμός στην ηπειρωτική Κίνα, ο Υδροηλεκτρικός Σταθμός Shilongba στο Kunming της επαρχίας Yunnan, για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, με εγκατεστημένη ισχύ 480 κιλοβάτ. Το 1949, η εγκατεστημένη ισχύς υδροηλεκτρικής ενέργειας στη χώρα ήταν 163.000 κιλοβάτ. Μέχρι το τέλος του 1999, είχε φτάσει τα 72,97 εκατομμύρια κιλοβάτ, δεύτερη μόνο μετά τις Ηνωμένες Πολιτείες και δεύτερη στον κόσμο. Μέχρι το 2005, η συνολική εγκατεστημένη ισχύς υδροηλεκτρικής ενέργειας στην Κίνα είχε φτάσει τα 115 εκατομμύρια κιλοβάτ, κατατάσσοντάς την πρώτη στον κόσμο, αντιπροσωπεύοντας το 14,4% της εκμεταλλεύσιμης υδροηλεκτρικής ισχύος και το 20% της συνολικής εγκατεστημένης ισχύος της εθνικής βιομηχανίας ενέργειας.
(3) Χαρακτηριστικά της Υδροηλεκτρικής Ενέργειας
Η υδροηλεκτρική ενέργεια αναγεννάται επανειλημμένα με τον υδρολογικό κύκλο της φύσης και μπορεί να χρησιμοποιείται συνεχώς από τον άνθρωπο. Οι άνθρωποι συχνά χρησιμοποιούν τη φράση «ανεξάντλητη» για να περιγράψουν την ανανεώσιμη ικανότητα της υδροηλεκτρικής ενέργειας.
Η υδροηλεκτρική ενέργεια δεν καταναλώνει καύσιμο ούτε εκπέμπει επιβλαβείς ουσίες κατά την παραγωγή και τη λειτουργία της. Το κόστος διαχείρισης και λειτουργίας της, το κόστος παραγωγής ενέργειας και οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις είναι πολύ χαμηλότερα από αυτά της θερμικής παραγωγής ενέργειας, καθιστώντας την μια οικονομική πράσινη πηγή ενέργειας.
Η υδροηλεκτρική ενέργεια έχει καλή απόδοση ρύθμισης, γρήγορη εκκίνηση και παίζει σημαντικό ρόλο στη λειτουργία του ηλεκτρικού δικτύου. Είναι γρήγορη και αποτελεσματική, μειώνοντας τις απώλειες τροφοδοσίας σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης και ατυχημάτων και διασφαλίζοντας την ασφάλεια της τροφοδοσίας.
Η υδροηλεκτρική ενέργεια και η ορυκτή ενέργεια ανήκουν στην πρωτογενή ενέργεια που βασίζεται στους πόρους, η οποία μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια και ονομάζεται δευτερογενής ενέργεια. Η ανάπτυξη της υδροηλεκτρικής ενέργειας είναι μια πηγή ενέργειας που ολοκληρώνει ταυτόχρονα τόσο την ανάπτυξη πρωτογενούς ενέργειας όσο και την παραγωγή δευτερογενούς ενέργειας, με διπλή λειτουργία κατασκευής πρωτογενούς ενέργειας και κατασκευής δευτερογενούς ενέργειας. Δεν υπάρχει ανάγκη για μία μόνο διαδικασία εξόρυξης, μεταφοράς και αποθήκευσης ορυκτών ενέργειας, μειώνοντας σημαντικά το κόστος καυσίμων.
Η κατασκευή ταμιευτήρων για την ανάπτυξη υδροηλεκτρικής ενέργειας θα αλλάξει το οικολογικό περιβάλλον των τοπικών περιοχών. Αφενός, απαιτεί την καταβύθιση μέρους της γης, με αποτέλεσμα τη μετεγκατάσταση μεταναστών. Αφετέρου, μπορεί να αποκαταστήσει το μικροκλίμα της περιοχής, να δημιουργήσει ένα νέο υδάτινο οικολογικό περιβάλλον, να προωθήσει την επιβίωση των οργανισμών και να διευκολύνει τον έλεγχο των πλημμυρών από τον άνθρωπο, την άρδευση, τον τουρισμό και την ανάπτυξη της ναυτιλίας. Συνεπώς, κατά τον σχεδιασμό υδροηλεκτρικών έργων, θα πρέπει να δοθεί συνολική προσοχή στην ελαχιστοποίηση των αρνητικών επιπτώσεων στο οικολογικό περιβάλλον, και η ανάπτυξη υδροηλεκτρικής ενέργειας έχει περισσότερα πλεονεκτήματα παρά μειονεκτήματα.
Λόγω των πλεονεκτημάτων της υδροηλεκτρικής ενέργειας, χώρες σε όλο τον κόσμο υιοθετούν πλέον πολιτικές που δίνουν προτεραιότητα στην ανάπτυξη της υδροηλεκτρικής ενέργειας. Τη δεκαετία του 1990, η υδροηλεκτρική ενέργεια αντιπροσώπευε το 93,2% της συνολικής εγκατεστημένης ισχύος της Βραζιλίας, ενώ χώρες όπως η Νορβηγία, η Ελβετία, η Νέα Ζηλανδία και ο Καναδάς είχαν ποσοστά υδροηλεκτρικής ενέργειας άνω του 50%.
Το 1990, το ποσοστό της παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας προς την εκμεταλλεύσιμη ηλεκτρική ενέργεια σε ορισμένες χώρες του κόσμου ήταν 74% στη Γαλλία, 72% στην Ελβετία, 66% στην Ιαπωνία, 61% στην Παραγουάη, 55% στις Ηνωμένες Πολιτείες, 54% στην Αίγυπτο, 50% στον Καναδά, 17,3% στη Βραζιλία, 11% στην Ινδία και 6,6% στην Κίνα κατά την ίδια περίοδο.
Ώρα δημοσίευσης: 24 Σεπτεμβρίου 2024
