1. Vodni energetski resursi
Povijest ljudskog razvoja i korištenja hidroenergetskih resursa datira iz davnih vremena. Prema Tumačenju Zakona o obnovljivim izvorima energije Narodne Republike Kine (uredio Pravni radni odbor Stalnog odbora Nacionalnog narodnog kongresa), definicija energije vode je: toplina vjetra i sunca uzrokuje isparavanje vode, vodena para stvara kišu i snijeg, padavine kiše i snijega stvaraju rijeke i potoke, a protok vode proizvodi energiju koja se naziva energija vode.
Glavni sadržaj suvremenog razvoja i korištenja hidroenergetskih resursa je razvoj i korištenje hidroenergetskih resursa, pa ljudi obično koriste vodne energetske resurse, hidrauličke energetske resurse i hidroenergetske resurse kao sinonime. Međutim, u stvarnosti, hidroenergetski resursi uključuju širok raspon sadržaja kao što su hidrotermalni energetski resursi, hidroenergetski resursi, hidroenergetski resursi i energetski resursi morske vode.
(1) Vodni i toplinski energetski resursi
Vodeni i toplinski resursi općenito su poznati kao prirodni topli izvori. U davna vremena ljudi su počeli izravno koristiti vodne i toplinske resurse prirodnih toplih izvora za izgradnju kupki, kupanje, liječenje bolesti i vježbanje. Moderni ljudi također koriste vodne i toplinske resurse za proizvodnju energije i grijanje. Island je, na primjer, 2003. godine imao proizvodnju hidroelektrana od 7,08 milijardi kilovat-sati, od čega je 1,41 milijardi kilovat-sati proizvedeno korištenjem geotermalne energije (tj. resursa vodene toplinske energije). 86% stanovnika zemlje koristi geotermalnu energiju (resurse vodene toplinske energije) za grijanje. U Xizangu je izgrađena elektrana Yangbajing s instaliranim kapacitetom od 25 000 kilovata, koja također koristi geotermalnu energiju (resurse vodene i toplinske energije) za proizvodnju električne energije. Prema predviđanjima stručnjaka, energija niskih temperatura (korištenje podzemne vode kao medija) koju tlo može prikupiti unutar gotovo 100 metara u Kini svake godine može doseći 150 milijardi kilovata. Trenutno je instalirani kapacitet geotermalne energije u Kini 35300 kilovata.
(2) Hidraulički energetski resursi
Hidraulička energija uključuje kinetičku i potencijalnu energiju vode. U drevnoj Kini, hidraulički energetski resursi turbulentnih rijeka, slapova i vodopada široko su korišteni za izgradnju strojeva poput vodenica, vodenih mlinova i vodenica za navodnjavanje, preradu žitarica i ljuštenje riže. U 1830-ima, hidraulične stanice su razvijene i korištene u Europi za opskrbu energijom velikih industrija poput mlinova brašna, tvornica pamuka i rudarstva. Moderne vodene turbine koje izravno pokreću centrifugalne vodene pumpe za stvaranje centrifugalne sile za podizanje vode i navodnjavanje, kao i crpne stanice s vodenim udarom koje koriste protok vode za stvaranje tlaka vodenog udara i stvaranje visokog tlaka vode za podizanje vode i navodnjavanje, sve su to izravni razvoj i korištenje resursa vodene energije.
(3) Hidroelektrane
U 1880-ima, kada je otkrivena električna energija, elektromotori su se proizvodili na temelju elektromagnetske teorije, a hidroelektrane su građene za pretvaranje hidrauličke energije hidroelektrana u električnu energiju i isporuku iste korisnicima, što je označilo razdoblje snažnog razvoja i korištenja hidroenergetskih resursa.
Hidroenergetski resursi o kojima sada govorimo obično se nazivaju hidroelektričnim resursima. Osim riječnih vodnih resursa, ocean također sadrži ogromnu energiju plime, valova, soli i temperature. Procjenjuje se da globalni oceanski hidroenergetski resursi iznose 76 milijardi kilovata, što je više od 15 puta više od teorijskih rezervi kopnenih riječnih hidroenergija. Među njima, energija plime i oseke iznosi 3 milijarde kilovata, energija valova 3 milijarde kilovata, energija temperaturne razlike 40 milijardi kilovata, a energija razlike soli 30 milijardi kilovata. Trenutno je samo tehnologija razvoja i korištenja energije plime i oseke dosegla praktičnu fazu koja se može razviti u velikim razmjerima u korištenju morskih hidroenergetskih resursa od strane ljudi. Razvoj i korištenje drugih izvora energije još uvijek zahtijeva daljnja istraživanja kako bi se postigli revolucionarni rezultati u tehničkoj i ekonomskoj izvedivosti te postigao praktični razvoj i korištenje. Razvoj i korištenje energije oceana na koji se obično pozivamo uglavnom je razvoj i korištenje energije plime i oseke. Privlačenje Mjeseca i Sunca na Zemljinu površinu mora uzrokuje periodične fluktuacije razine vode, poznate kao oceanske plime i oseka. Fluktuacija morske vode stvara energiju plime i oseke. U principu, energija plime i oseke je mehanička energija generirana fluktuacijom razine plime i oseke.
Mlinovi na plimu pojavili su se u 11. stoljeću, a početkom 20. stoljeća Njemačka i Francuska počele su graditi male elektrane na plimu.
Procjenjuje se da je svjetska iskoristiva energija plime i oseke između 1 milijarde i 1,1 milijarde kilovata, s godišnjom proizvodnjom energije od približno 1240 milijardi kilovat-sati. Iskoristivi resursi energije plime i oseke u Kini imaju instalirani kapacitet od 21,58 milijuna kilovata i godišnju proizvodnju energije od 30 milijardi kilovat-sati.
Najveća plimna elektrana na svijetu trenutno je plimna elektrana Rennes u Francuskoj, s instaliranim kapacitetom od 240 000 kilovata. Prva plimna elektrana u Kini, plimna elektrana Jizhou u Guangdongu, izgrađena je 1958. godine s instaliranim kapacitetom od 40 kilovata. Plimna elektrana Zhejiang Jiangxia, izgrađena 1985. godine, ima ukupni instalirani kapacitet od 3200 kilovata, što je treća u svijetu.
Osim toga, u kineskim oceanima rezerve energije valova iznose oko 12,85 milijuna kilovata, energije plime i oseke oko 13,94 milijuna kilovata, energije razlike soli oko 125 milijuna kilovata, a energije razlike temperature oko 1,321 milijardi kilovata. Ukratko, ukupna energija oceana u Kini iznosi oko 1,5 milijardi kilovata, što je više nego dvostruko više od teorijske rezerve od 694 milijuna kilovata hidroenergije kopnenih rijeka, te ima široke izglede za razvoj i korištenje. Danas zemlje diljem svijeta ulažu velika sredstva u istraživanje tehnoloških pristupa za razvoj i korištenje ogromnih energetskih resursa skrivenih u oceanu.
2. Hidroelektrane
Hidroelektrični energetski resursi općenito se odnose na korištenje potencijalne i kinetičke energije riječnog toka za obavljanje rada i pokretanje rotacije hidroelektričnih generatora za proizvodnju električne energije. Proizvodnja energije iz ugljena, nafte, prirodnog plina i nuklearne energije zahtijeva potrošnju neobnovljivih izvora goriva, dok proizvodnja hidroelektrične energije ne troši vodne resurse, već koristi energiju riječnog toka.
(1) Globalni hidroenergetski resursi
Ukupne rezerve hidroenergetskih resursa u rijekama diljem svijeta iznose 5,05 milijardi kilovata, s godišnjom proizvodnjom energije do 44,28 bilijuna kilovat-sati; tehnički iskoristivi hidroenergetski resursi iznose 2,26 milijardi kilovata, a godišnja proizvodnja energije može doseći 9,8 bilijuna kilovat-sati.
Francuska je 1878. godine izgradila prvu hidroelektranu na svijetu s instaliranim kapacitetom od 25 kilovata. Do sada je instalirani hidroenergetski kapacitet diljem svijeta premašio 760 milijuna kilovata, s godišnjom proizvodnjom energije od 3 bilijuna kilovat-sati.
(2) Kineski hidroenergetski resursi
Kina je jedna od zemalja s najbogatijim hidroenergetskim resursima na svijetu. Prema najnovijem istraživanju hidroenergetskih resursa, teorijske rezerve energije riječnih voda u Kini iznose 694 milijuna kilovata, a godišnja teorijska proizvodnja energije iznosi 6,08 bilijuna kilovat-sati, što je na prvom mjestu u svijetu po teorijskim rezervama hidroenergije; Tehnički iskoristiv kapacitet kineskih hidroenergetskih resursa iznosi 542 milijuna kilovata, s godišnjom proizvodnjom energije od 2,47 bilijuna kilovat-sati, a ekonomski iskoristiv kapacitet iznosi 402 milijuna kilovata, s godišnjom proizvodnjom energije od 1,75 bilijuna kilovat-sati, što je na prvom mjestu u svijetu.
U srpnju 1905. izgrađena je prva hidroelektrana u Kini, hidroelektrana Guishan u provinciji Tajvan, s instaliranim kapacitetom od 500 kVA. Godine 1912. dovršena je prva hidroelektrana u kontinentalnoj Kini, hidroelektrana Shilongba u Kunmingu, provincija Yunnan, za proizvodnju električne energije, s instaliranim kapacitetom od 480 kilovata. Godine 1949. instalirani kapacitet hidroenergije u zemlji iznosio je 163 000 kilovata; do kraja 1999. razvio se na 72,97 milijuna kilovata, što je drugo mjesto iza Sjedinjenih Država i drugo mjesto u svijetu; Do 2005. ukupni instalirani kapacitet hidroenergije u Kini dosegao je 115 milijuna kilovata, što je prvo mjesto u svijetu, što čini 14,4% iskoristivog kapaciteta hidroenergije i 20% ukupnog instaliranog kapaciteta nacionalne elektroenergetske industrije.
(3) Karakteristike hidroelektrične energije
Hidroelektrična energija se više puta regenerira hidrološkim ciklusom prirode i ljudi je mogu kontinuirano koristiti. Ljudi često koriste izraz 'neiscrpno' kako bi opisali obnovljivost hidroelektrične energije.
Hidroelektrana ne troši gorivo niti emitira štetne tvari tijekom proizvodnje i rada. Troškovi upravljanja i rada, troškovi proizvodnje energije i utjecaj na okoliš znatno su niži od troškova proizvodnje termoelektrana, što je čini jeftinim zelenim izvorom energije.
Hidroenergija ima dobre regulacijske performanse, brzo pokretanje i igra ulogu u smanjenju vršnih opterećenja u radu elektroenergetske mreže. Brza je i učinkovita, smanjuje gubitke električne energije u hitnim slučajevima i nesrećama te osigurava sigurnost opskrbe električnom energijom.
Hidroelektrična energija i mineralna energija pripadaju primarnoj energiji temeljenoj na resursima, koja se pretvara u električnu energiju i naziva se sekundarnom energijom. Razvoj hidroelektrane je izvor energije koji istovremeno dovršava razvoj primarne energije i proizvodnju sekundarne energije, s dvostrukim funkcijama izgradnje primarne energije i izgradnje sekundarne energije; nema potrebe za jedinstvenim procesom vađenja, transporta i skladištenja energetskih minerala, što uvelike smanjuje troškove goriva.
Izgradnja akumulacija za razvoj hidroenergije promijenit će ekološki okoliš lokalnih područja. S jedne strane, zahtijeva potapanje dijela zemljišta, što rezultira preseljenjem imigranata; s druge strane, može obnoviti mikroklimu regije, stvoriti novi vodeni ekološki okoliš, potaknuti preživljavanje organizama i olakšati kontrolu poplava, navodnjavanje, turizam i razvoj brodarstva. Stoga se pri planiranju hidroenergetskih projekata treba posvetiti sveukupnoj pozornosti minimiziranju negativnog utjecaja na ekološki okoliš, a razvoj hidroenergije ima više prednosti nego nedostataka.
Zbog prednosti hidroenergije, zemlje diljem svijeta sada usvajaju politike koje daju prioritet razvoju hidroenergije. U 1990-ima, hidroenergija je činila 93,2% ukupnog instaliranog kapaciteta Brazila, dok su zemlje poput Norveške, Švicarske, Novog Zelanda i Kanade imale omjer hidroenergije veći od 50%.
Godine 1990. udio proizvodnje hidroelektrične energije u iskoristivoj električnoj energiji u nekim zemljama svijeta bio je 74% u Francuskoj, 72% u Švicarskoj, 66% u Japanu, 61% u Paragvaju, 55% u Sjedinjenim Državama, 54% u Egiptu, 50% u Kanadi, 17,3% u Brazilu, 11% u Indiji i 6,6% u Kini tijekom istog razdoblja.
Vrijeme objave: 24. rujna 2024.
