Coñecementos básicos sobre o desenvolvemento humano e a utilización dos recursos hidroeléctricos

1. Recursos enerxéticos hídricos
A historia do desenvolvemento humano e a utilización dos recursos hidroeléctricos remóntase á antigüidade. Segundo a Interpretación da Lei de Enerxías Renovables da República Popular da China (editada polo Comité de Traballo Xurídico do Comité Permanente da Asemblea Popular Nacional), a definición de enerxía da auga é: a calor do vento e o sol provoca a evaporación da auga, o vapor de auga forma a choiva e a neve, a caída da choiva e a neve forma ríos e regatos, e o fluxo da auga produce enerxía, que se denomina enerxía da auga.
O contido principal do desenvolvemento e a utilización contemporánea dos recursos hidroeléctricos é o desenvolvemento e a utilización dos recursos hidroeléctricos, polo que a xente adoita usar recursos de enerxía hidráulica, recursos de enerxía hidráulica e recursos de enerxía hidroeléctrica como sinónimos. Non obstante, en realidade, os recursos hidroeléctricos inclúen unha ampla gama de contidos como recursos de enerxía hidrotérmica, recursos de enerxía hidroeléctrica, recursos de enerxía hidroeléctrica e recursos de enerxía de auga de mar.

(1) Recursos hídricos e de enerxía térmica
Os recursos de auga e enerxía térmica coñécense comunmente como fontes termais naturais. Na antigüidade, a xente comezou a utilizar directamente os recursos de auga e calor das fontes termais naturais para construír baños, bañarse, tratar enfermidades e facer exercicio. A xente moderna tamén utiliza os recursos de auga e enerxía térmica para a xeración de enerxía e calefacción. Islandia, por exemplo, tiña unha xeración de enerxía hidroeléctrica de 7.080 millóns de quilovatios hora en 2003, dos cales 1.410 millóns de quilovatios hora xeráronse utilizando enerxía xeotérmica (é dicir, recursos de enerxía térmica da auga). O 86% dos residentes do país utilizaron enerxía xeotérmica (recursos de enerxía térmica da auga) para calefacción. A central eléctrica de Yangbajing, cunha capacidade instalada de 25.000 quilovatios, foi construída en Xizang, que tamén utiliza auga xeotérmica (recursos de enerxía térmica e auga) para xerar electricidade. Segundo a predición dos expertos, a enerxía de baixa temperatura (utilizando augas subterráneas como medio) que pode ser recollida polo solo nun radio de case 100 metros en China cada ano pode alcanzar os 150.000 millóns de quilovatios. Na actualidade, a capacidade instalada de xeración de enerxía xeotérmica na China é de 35 300 quilovatios.
(2) Recursos de enerxía hidráulica
A enerxía hidráulica inclúe a enerxía cinética e potencial da auga. Na antiga China, os recursos de enerxía hidráulica de ríos turbulentos, fervenzas e cascadas utilizábanse amplamente para construír maquinaria como rodas hidráulicas, muíños de auga e muíños de auga para o rego, o procesamento de grans e a descascarillado de arroz. Na década de 1830, desenvolvéronse e utilizáronse estacións hidráulicas en Europa para proporcionar enerxía a industrias a grande escala como muíños de fariña, muíños de algodón e minería. As turbinas de auga modernas que accionan directamente bombas centrífugas de auga para xerar forza centrífuga para a elevación e o rego de auga, así como as estacións de bombeo de martelo de ariete que usan o fluxo de auga para xerar presión de martelo de ariete e formar unha alta presión de auga para a elevación e o rego de auga, son todos desenvolvemento e utilización directos dos recursos de enerxía hídrica.
(3) Recursos de enerxía hidroeléctrica
Na década de 1880, cando se descubriu a electricidade, fabricáronse motores eléctricos baseándose na teoría electromagnética e construíronse centrais hidroeléctricas para converter a enerxía hidráulica das centrais hidroeléctricas en enerxía eléctrica e subministrala aos usuarios, o que marcou o comezo dun período de vigoroso desenvolvemento e utilización dos recursos de enerxía hidroeléctrica.
Os recursos hidroeléctricos aos que nos referimos agora adoitan denominarse recursos hidroeléctricos. Ademais dos recursos hídricos dos ríos, o océano tamén contén unha enorme cantidade de enerxía mareomotriz, das ondas, salina e térmica. Estímase que os recursos hidroeléctricos oceánicos globais son de 76.000 millóns de quilovatios, o que supón máis de 15 veces as reservas teóricas da enerxía hidroeléctrica fluvial terrestre. Entre eles, a enerxía mareomotriz é de 3.000 millóns de quilovatios, a enerxía das ondas é de 3.000 millóns de quilovatios, a enerxía da diferenza de temperatura é de 40.000 millóns de quilovatios e a enerxía da diferenza de sal é de 30.000 millóns de quilovatios. Na actualidade, só o desenvolvemento e a utilización da tecnoloxía da enerxía mareomotriz alcanzou unha fase práctica que se poida desenvolver a grande escala na utilización dos recursos hidroeléctricos mariños polos humanos. O desenvolvemento e a utilización doutras fontes de enerxía aínda necesita máis investigación para lograr resultados innovadores en canto á viabilidade técnica e económica e lograr un desenvolvemento e unha utilización prácticos. O desenvolvemento e a utilización da enerxía oceánica á que adoitamos referirnos é principalmente o desenvolvemento e a utilización da enerxía mareomotriz. A atracción da Lúa e do Sol cara á superficie do mar da Terra provoca flutuacións periódicas no nivel da auga, coñecidas como mareas oceánicas. A flutuación da auga do mar forma a enerxía das mareas. En principio, a enerxía das mareas é unha enerxía mecánica xerada pola flutuación dos niveis das mareas.
Os muíños de marea apareceron no século XI e, a principios do século XX, Alemaña e Francia comezaron a construír pequenas centrais mareomotrices.
Estímase que a enerxía mareomotriz explotable no mundo está entre 1.000 e 1.100 millóns de quilovatios, cunha xeración anual de enerxía de aproximadamente 1.240.000 millóns de quilovatios hora. Os recursos explotables de enerxía mareomotriz da China teñen unha capacidade instalada de 21,58 millóns de quilovatios e unha xeración anual de enerxía de 30.000 millóns de quilovatios hora.
A central mareomotriz máis grande do mundo na actualidade é a central mareomotriz de Rennes, en Francia, cunha capacidade instalada de 240.000 quilovatios. A primeira central mareomotriz da China, a central mareomotriz de Jizhou, en Guangdong, foi construída en 1958 cunha capacidade instalada de 40 quilovatios. A central mareomotriz de Zhejiang Jiangxia, construída en 1985, ten unha capacidade instalada total de 3.200 quilovatios, o que a converte en terceira a nivel mundial.
Ademais, nos océanos da China, as reservas de enerxía das ondas son duns 12,85 millóns de quilovatios, a enerxía das mareas duns 13,94 millóns de quilovatios, a enerxía da diferenza de sal duns 125 millóns de quilovatios e a enerxía da diferenza de temperatura duns 1.321 millóns de quilovatios. En resumo, a enerxía oceánica total na China é duns 1.500 millóns de quilovatios, o que supón máis do dobre da reserva teórica de 694 millóns de quilovatios de enerxía hidroeléctrica dos ríos terrestres, e ten amplas perspectivas de desenvolvemento e utilización. Hoxe en día, os países de todo o mundo están a investir fortemente na investigación de enfoques tecnolóxicos para desenvolver e utilizar os enormes recursos enerxéticos agochados no océano.
2. Recursos de enerxía hidroeléctrica
Os recursos de enerxía hidroeléctrica refírense xeralmente ao uso da enerxía potencial e cinética do fluxo da auga do río para realizar traballo e impulsar a rotación de xeradores hidroeléctricos para xerar electricidade. A xeración de enerxía con carbón, petróleo, gas natural e nuclear require o consumo de recursos combustibles non renovables, mentres que a xeración de enerxía hidroeléctrica non consome recursos hídricos, senón que utiliza a enerxía do fluxo do río.
(1) Recursos de enerxía hidroeléctrica global
As reservas totais de recursos hidroeléctricos nos ríos de todo o mundo son de 5.050 millóns de quilovatios, cunha xeración anual de enerxía de ata 44,28 billóns de quilovatios hora; os recursos hidroeléctricos tecnicamente explotables son de 2.260 millóns de quilovatios, e a xeración anual de enerxía pode alcanzar os 9,8 billóns de quilovatios hora.
En 1878, Francia construíu a primeira central hidroeléctrica do mundo cunha capacidade instalada de 25 quilovatios. Ata o de agora, a capacidade hidroeléctrica instalada en todo o mundo superou os 760 millóns de quilovatios, cunha xeración anual de enerxía de 3 billóns de quilovatios hora.
(2) Recursos hidroeléctricos da China
China é un dos países cos recursos de enerxía hidroeléctrica máis ricos do mundo. Segundo a última enquisa sobre recursos hidroeléctricos, as reservas teóricas de enerxía da auga dos ríos en China son de 694 millóns de quilovatios, e a xeración anual de enerxía teórica é de 6,08 billóns de quilovatios hora, o que ocupa o primeiro lugar no mundo en termos de reservas teóricas de enerxía hidroeléctrica; a capacidade tecnicamente explotable dos recursos hidroeléctricos de China é de 542 millóns de quilovatios, cunha xeración anual de enerxía de 2,47 billóns de quilovatios hora, e a capacidade economicamente explotable é de 402 millóns de quilovatios, cunha xeración anual de enerxía de 1,75 billóns de quilovatios hora, ambos os dous primeiros postos no mundo.
En xullo de 1905, construíuse a primeira central hidroeléctrica da China, a central hidroeléctrica de Guishan, na provincia de Taiwán, cunha capacidade instalada de 500 kVA. En 1912, completouse a primeira central hidroeléctrica da China continental, a central hidroeléctrica de Shilongba, en Kunming, na provincia de Yunnan, para a xeración de enerxía, cunha capacidade instalada de 480 quilovatios. En 1949, a capacidade instalada de enerxía hidroeléctrica no país era de 163.000 quilovatios; a finais de 1999, alcanzara os 72,97 millóns de quilovatios, o que a situaba en segunda posición a nivel mundial despois dos Estados Unidos; en 2005, a capacidade instalada total de enerxía hidroeléctrica na China alcanzara os 115 millóns de quilovatios, o que a situaba en primeiro lugar a nivel mundial, representando o 14,4 % da capacidade hidroeléctrica explotable e o 20 % da capacidade instalada total da industria enerxética nacional.
(3) Características da enerxía hidroeléctrica
A enerxía hidroeléctrica rexenérase repetidamente co ciclo hidrolóxico da natureza e pode ser utilizada continuamente polos humanos. A xente adoita empregar a frase "inegotable" para describir a renovabilidade da enerxía hidroeléctrica.
A enerxía hidroeléctrica non consome combustible nin emite substancias nocivas durante a súa produción e funcionamento. Os seus custos de xestión e funcionamento, os custos de xeración de enerxía e o seu impacto ambiental son moito menores que os da xeración de enerxía térmica, o que a converte nunha fonte de enerxía verde de baixo custo.
A enerxía hidroeléctrica ten un bo rendemento de regulación, un arranque rápido e desempeña un papel de redución dos picos de funcionamento da rede eléctrica. É rápida e eficaz, o que reduce as perdas de subministración de enerxía en situacións de emerxencia e accidente, e garante a seguridade do subministro eléctrico.
A enerxía hidroeléctrica e a enerxía mineral pertencen á enerxía primaria baseada en recursos, que se converte en enerxía eléctrica e se denomina enerxía secundaria. O desenvolvemento da enerxía hidroeléctrica é unha fonte de enerxía que completa simultaneamente tanto o desenvolvemento da enerxía primaria como a produción de enerxía secundaria, con funcións duplas de construción de enerxía primaria e construción de enerxía secundaria; Non se necesita un único proceso de extracción, transporte e almacenamento de mineral de enerxía, o que reduce considerablemente os custos do combustible.
A construción de encoros para o desenvolvemento hidroeléctrico cambiará o entorno ecolóxico das zonas locais. Por unha banda, require a submersión dalgúns terreos, o que provocará a recolocación de inmigrantes; por outra banda, pode restaurar o microclima da rexión, crear un novo entorno ecolóxico acuático, promover a supervivencia dos organismos e facilitar o control das inundacións, o rego, o turismo e o desenvolvemento do transporte marítimo. Polo tanto, na planificación de proxectos hidroeléctricos, débese ter en conta en xeral a minimización do impacto adverso no entorno ecolóxico, e o desenvolvemento hidroeléctrico ten máis vantaxes que desvantaxes.
Debido ás vantaxes da enerxía hidroeléctrica, os países de todo o mundo están a adoptar políticas que priorizan o desenvolvemento da enerxía hidroeléctrica. Na década de 1990, a enerxía hidroeléctrica representaba o 93,2 % da capacidade instalada total do Brasil, mentres que países como Noruega, Suíza, Nova Zelandia e Canadá tiñan proporcións de enerxía hidroeléctrica superiores ao 50 %.
En 1990, a proporción de xeración de enerxía hidroeléctrica con respecto á electricidade explotable nalgúns países do mundo era do 74 % en Francia, do 72 % en Suíza, do 66 % no Xapón, do 61 % no Paraguai, do 55 % nos Estados Unidos, do 54 % en Exipto, do 50 % no Canadá, do 17,3 % no Brasil, do 11 % na India e do 6,6 % na China durante o mesmo período.