Vesivoimalla on pitkä kehityshistoria ja täydellinen teollisuusketju
Vesivoima on uusiutuvan energian teknologiaa, joka hyödyntää veden kineettistä energiaa sähkön tuottamiseen. Se on laajalti käytetty puhdas energia, jolla on monia etuja, kuten uusiutuvuus, alhaiset päästöt, vakaus ja hallittavuus. Vesivoiman toimintaperiaate perustuu yksinkertaiseen konseptiin: veden virtauksen kineettistä energiaa käytetään turbiinin pyörittämiseen, joka sitten pyörittää generaattoria sähkön tuottamiseksi. Vesivoiman tuotannon vaiheet ovat: veden ohjaaminen tekojärvestä tai joesta, mikä vaatii vesilähteen, yleensä tekojärven (keinotekoisen tekojärven) tai luonnonjoen, joka tuottaa sähköä; veden virtauksen ohjaus, veden virtaus ohjataan turbiinin lapoihin ohjauskanavan kautta. Ohjauskanava voi ohjata veden virtausta sähköntuotantokapasiteetin säätämiseksi; turbiini käy ja veden virtaus osuu turbiinin lapoihin, jolloin se pyörii. Turbiini on samanlainen kuin tuulipyörä tuulivoiman tuotannossa; generaattori tuottaa sähköä, ja turbiinin toiminta pyörittää generaattoria, joka tuottaa sähköä sähkömagneettisen induktion periaatteella; sähkönsiirto, tuotettu sähkö siirretään sähköverkkoon ja toimitetaan kaupungeille, teollisuudelle ja kotitalouksille. Vesivoimaa on monenlaista. Eri toimintaperiaatteiden ja sovellusskenaarioiden mukaan se voidaan jakaa jokivoimaan, säiliövoimaan, vuorovesi- ja merivoimaan sekä pienvesivoimaan. Vesivoimalla on useita etuja, mutta myös joitakin haittoja. Edut ovat pääasiassa: vesivoima on uusiutuva energialähde. Vesivoima on riippuvainen vedenkierrosta, joten se on uusiutuvaa eikä ehdy; se on puhdas energialähde. Vesivoima ei tuota kasvihuonekaasuja ja ilmansaasteita, ja sillä on vain vähän ympäristövaikutuksia; se on hallittavissa. Vesivoimalaitoksia voidaan säätää kysynnän mukaan luotettavan peruskuorman tarjoamiseksi. Tärkeimmät haitat ovat: laajamittaiset vesivoimahankkeet voivat vahingoittaa ekosysteemiä sekä aiheuttaa sosiaalisia ongelmia, kuten asukkaiden muuttoliikettä ja maan pakkolunastusta; vesivoimaa rajoittaa vesivarojen saatavuus, ja kuivuus tai veden virtauksen heikkeneminen voi vaikuttaa sähköntuotantokapasiteettiin.
Vesivoimalla on pitkä historia uusiutuvana energiamuotona. Varhaiset vesiturbiinit ja vesirattaat: Jo 2. vuosisadalla eaa. ihmiset alkoivat käyttää vesiturbiineja ja vesirattaita koneiden, kuten myllyjen ja sahojen, käyttämiseen. Nämä koneet hyödyntävät veden virtauksen liike-energiaa. Sähköntuotannon tulo: 1800-luvun lopulla ihmiset alkoivat käyttää vesivoimalaitoksia vesienergian muuntamiseen sähköksi. Maailman ensimmäinen kaupallinen vesivoimalaitos rakennettiin Wisconsiniin, Yhdysvaltoihin, vuonna 1882. Patojen ja tekojärvien rakentaminen: 1900-luvun alussa vesivoiman laajuus laajeni merkittävästi patojen ja tekojärvien rakentamisen myötä. Kuuluisia patohankkeita ovat Hooverin pato Yhdysvalloissa ja Kolmen rotkon pato Kiinassa. Teknologinen kehitys: Ajan myötä vesivoimateknologiaa on jatkuvasti parannettu, mukaan lukien turbiinien, turbiinigeneraattoreiden ja älykkäiden ohjausjärjestelmien käyttöönotto, mikä on parantanut vesivoiman hyötysuhdetta ja luotettavuutta.
Vesivoima on puhdas ja uusiutuva energialähde, ja sen teollinen ketju kattaa useita keskeisiä lenkkejä, aina vesivarojen hallinnasta sähkönsiirtoon. Ensimmäinen lenkki vesivoimateollisuuden ketjussa on vesivarojen hallinta. Tähän sisältyy vesivirtojen aikataulutus, varastointi ja jakelu sen varmistamiseksi, että vettä voidaan toimittaa vakaasti turbiineille sähköntuotantoa varten. Vesivarojen hallinta edellyttää yleensä parametrien, kuten sademäärän, veden virtausnopeuden ja vedenpinnan, seurantaa, jotta voidaan tehdä asianmukaisia päätöksiä. Nykyaikainen vesivarojen hallinta keskittyy myös kestävään kehitykseen sen varmistamiseksi, että sähköntuotantokapasiteetti voidaan ylläpitää myös äärimmäisissä olosuhteissa, kuten kuivuudessa. Padot ja tekoaltaat ovat keskeisiä laitoksia vesivoimateollisuuden ketjussa. Patoja käytetään yleensä vedenpinnan nostamiseen, vedenpaineen luomiseen ja siten veden virtauksen kineettisen energian lisäämiseen. Telakointialtaita käytetään veden varastointiin sen varmistamiseksi, että riittävä veden virtaus voidaan taata huippukysynnän aikana. Patojen suunnittelussa ja rakentamisessa on otettava huomioon geologiset olosuhteet, veden virtausominaisuudet ja ekologiset vaikutukset turvallisuuden ja kestävyyden varmistamiseksi. Turbiinit ovat vesivoimateollisuuden ketjun ydinosia. Kun vesi virtaa turbiinin lapojen läpi, sen kineettinen energia muuttuu mekaaniseksi energiaksi, jolloin turbiini pyörii. Turbiinin suunnittelu ja tyyppi voidaan valita veden virtausnopeuden, virtausnopeuden ja korkeuden perusteella parhaan energiatehokkuuden saavuttamiseksi. Kun turbiini pyörii, se käyttää siihen kytkettyä generaattoria sähkön tuottamiseksi. Generaattori on keskeinen laite, joka muuntaa mekaanisen energian sähköenergiaksi. Yleisesti ottaen generaattorin toimintaperiaatteena on indusoida virta pyörivän magneettikentän läpi vaihtovirran tuottamiseksi. Generaattorin suunnittelu ja kapasiteetti on määritettävä tehontarpeen ja veden virtausominaisuuksien perusteella. Generaattorin tuottama sähkö on vaihtovirtaa, joka on yleensä käsiteltävä sähköaseman kautta. Sähköasemien päätoimintoihin kuuluvat jännitteen nostaminen (jännitteen nostaminen energiahäviön vähentämiseksi sähkönsiirron aikana) ja virtatyyppien muuntaminen (vaihtovirran muuntaminen tasavirraksi tai päinvastoin) sähkönsiirtojärjestelmän vaatimusten täyttämiseksi. Viimeinen lenkki on sähkönsiirto. Voimalaitoksen tuottama sähkö siirretään sähkönkäyttäjille kaupungeissa, teollisuusalueilla tai maaseudulla siirtolinjojen kautta. Siirtolinjat on suunniteltava, toteutettava ja huollettava sen varmistamiseksi, että sähkö siirtyy turvallisesti ja tehokkaasti määränpäähän. Joillakin alueilla sähköä voidaan joutua käsittelemään uudelleen sähköasemien kautta eri jännite- ja taajuustarpeiden täyttämiseksi.
Runsaat vesivoimavarat ja riittävä vesivoiman tuotanto
Kiina on maailman suurin vesivoimaa tuottava maa, jolla on runsaat vesivarat ja laajamittaisia vesivoimahankkeita. Kiinan vesivoimateollisuudella on keskeinen rooli kotimaisen sähkönkulutuksen tyydyttämisessä, kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisessä ja energiarakenteen parantamisessa. Yhteiskunnallinen sähkönkulutus on keskeinen taloudellinen indikaattori, joka heijastaa maan tai alueen sähkönkulutuksen tasoa ja jolla on suuri merkitys taloudellisen toiminnan, energiantuotannon ja ympäristövaikutusten mittaamisessa. Kansallisen energiahallinnon julkaisemien tietojen mukaan maani sähkön kokonaiskulutus on osoittanut vakaata kasvutrendiä. Vuoden 2022 loppuun mennessä maani sähkön kokonaiskulutus oli 863,72 miljardia kWh, mikä on 324,4 miljardia kWh enemmän kuin vuonna 2021 ja 3,9 % enemmän kuin vuonna 2021.
Kiinan sähköneuvoston julkaisemien tietojen mukaan maani suurin sähkönkulutus on jalostusteollisuudessa, jota seuraa palveluteollisuus. Alkuperäinen teollisuus kulutti 114,6 miljardia kWh sähköä, mikä on 10,4 % enemmän kuin edellisenä vuonna. Näistä maatalouden, kalastuksen ja karjanhoidon sähkönkulutus kasvoi vastaavasti 6,3 %, 12,6 % ja 16,3 %. Maaseudun elvytysstrategian kattava edistäminen sekä maaseudun sähköolosuhteiden merkittävä parantaminen ja sähköistämistasojen jatkuva parantaminen viime vuosina ovat vauhdittaneet sähkönkulutuksen nopeaa kasvua alkutuotannossa. Jalostusteollisuus kulutti 5,70 biljoonaa kWh sähköä, mikä on 1,2 % enemmän kuin edellisenä vuonna. Näistä korkean teknologian ja laitevalmistuksen teollisuuden vuotuinen sähkönkulutus kasvoi 2,8 %, ja sähkökoneiden ja -laitteiden valmistuksen, lääketeollisuuden, tietoliikenneteollisuuden ja muiden elektronisten laitteiden valmistuksen vuotuinen sähkönkulutus kasvoi yli 5 %; uusien energialähteiden ajoneuvojen valmistuksen sähkönkulutus kasvoi merkittävästi 71,1 %. Palvelualojen sähkönkulutus oli 1,49 biljoonaa kWh, mikä on 4,4 % enemmän kuin edellisenä vuonna. Neljänneksi, kaupunkien ja maaseudun asukkaiden sähkönkulutus oli 1,34 biljoonaa kWh, mikä on 13,8 % enemmän kuin edellisenä vuonna.
Kiinan vesivoimahankkeet ovat hajautuneet koko maahan, mukaan lukien suuret vesivoimalaitokset, pienet vesivoimalaitokset ja hajautetut vesivoimalaitokset. Tunnettuja vesivoimahankkeita ovat Kolmen rotkon voimalaitos, joka on yksi Kiinan ja maailman suurimmista vesivoimalaitoksista ja sijaitsee Kolmen rotkon alueella Jangtse-joen yläjuoksulla. Sillä on valtava sähköntuotantokapasiteetti ja se toimittaa sähköä teollisuudelle ja kaupungeille. Xiangjiaban voimalaitos sijaitsee Sichuanin maakunnassa ja on yksi Lounais-Kiinan suurimmista vesivoimalaitoksista. Se sijaitsee Jinsha-joella ja toimittaa sähköä alueelle. Sailimu-järven voimalaitos sijaitsee Xinjiangin Uiguurien autonomisella alueella ja on yksi Länsi-Kiinan tärkeimmistä vesivoimalaitoksista. Se sijaitsee Sailimu-järvellä ja sillä on merkittävä sähkönjakelutehtävä. Kansallisen tilastoviraston julkaisemien tietojen mukaan maani vesivoiman tuotanto on kasvanut tasaisesti vuosi vuodelta. Vuoden 2022 loppuun mennessä maani vesivoiman tuotanto oli 1 352,195 miljardia kWh, mikä on 0,99 % enemmän kuin edellisenä vuonna. Elokuussa 2023 maani vesivoiman tuotanto oli 718,74 miljardia kWh, mikä on hieman vähemmän kuin viime vuonna vastaavana ajanjaksona, 0,16 % enemmän kuin edellisenä vuonna. Tärkein syy oli se, että ilmaston vaikutuksesta sademäärät vähenivät merkittävästi vuonna 2023.
Julkaisun aika: 19.12.2024
