1. Vízenergia-források
Az emberi fejlődés és a vízenergia-források hasznosításának története az ókorig nyúlik vissza. A Kínai Népköztársaság Megújuló Energia Törvényének Értelmezése (a Nemzeti Népi Kongresszus Állandó Bizottságának Jogi Munkabizottsága által szerkesztve) szerint a vízenergia meghatározása a következő: a szél és a nap hője okozza a víz párolgását, a vízgőz esőt és havat, az eső és hó hullása folyókat és patakokat hoz létre, a víz áramlása pedig energiát termel, amelyet vízenergiának nevezünk.
A kortárs vízerőforrás-fejlesztés és -hasznosítás fő tartalma a vízerőforrások fejlesztése és hasznosítása, ezért az emberek általában szinonimaként használják a vízerőforrásokat, a hidraulikus energiaforrásokat és a vízerőműveket. A valóságban azonban a vízerőforrások széles skáláját foglalják magukban, mint például a hidrotermikus energiaforrások, a vízenergia-források, a vízenergia-források és a tengervíz-energiaforrások.
(1) Víz- és hőenergia-források
A víz- és hőenergiaforrásokat általában természetes hőforrásoknak nevezik. Az ókorban az emberek közvetlenül hasznosították a természetes hőforrások víz- és hőforrásait fürdők építésére, tisztálkodásra, betegségek kezelésére és testmozgásra. A modern emberek víz- és hőenergiaforrásokat is használnak energiatermelésre és fűtésre. Izland például 2003-ban 7,08 milliárd kilowattóra vízerőművel rendelkezett, amelyből 1,41 milliárd kilowattórát geotermikus energiával (azaz víz hőenergiaforrásaival) állítottak elő. Az ország lakosainak 86%-a geotermikus energiát (víz hőenergiaforrásait) használ fűtésre. Xizangban épült a 25 000 kilowatt beépített kapacitású Yangbajing erőmű, amely szintén geotermikus energiát (víz- és hőenergiaforrásokat) használ villamos energia előállítására. Szakértői előrejelzések szerint Kínában a talaj által közel 100 méteres mélységben évente összegyűjthető alacsony hőmérsékletű energia (talajvíz közegként) elérheti a 150 milliárd kilowattot. Jelenleg Kínában a geotermikus energiatermelés beépített kapacitása 35 300 kilowatt.
(2) Hidraulikus energiaforrások
A hidraulikus energia magában foglalja a víz mozgási és helyzeti energiáját. Az ókori Kínában a turbulens folyók, vízesések és vízesések hidraulikus energiaforrásait széles körben használták olyan gépek építésére, mint a vízkerekek, vízimalmok és vízimalmok öntözésre, gabonafeldolgozásra és rizshántolásra. Az 1830-as években Európában hidraulikus állomásokat fejlesztettek ki és használtak nagyméretű iparágak, például lisztmalmok, gyapotmalmok és bányászat energiaellátására. A modern vízturbinák, amelyek közvetlenül hajtják a centrifugális vízszivattyúkat, hogy centrifugális erőt hozzanak létre a vízemelés és öntözés érdekében, valamint a vízütéses szivattyúállomások, amelyek víz áramlását használják fel vízütéses nyomás létrehozására és nagy víznyomás kialakítására a vízemelés és öntözés érdekében, mind a vízenergia-források közvetlen fejlesztését és hasznosítását jelentik.
(3) Vízerőművek
Az 1880-as években, amikor felfedezték az elektromosságot, az elektromágneses elmélet alapján gyártottak villanymotorokat, és vízerőműveket építettek, hogy a vízerőművek hidraulikus energiáját elektromos energiává alakítsák és a felhasználókhoz juttassák, ezzel elindítva a vízenergia-források erőteljes fejlesztésének és hasznosításának időszakát.
A vízerőforrásokat, amelyekre ma utalunk, általában vízerőműveknek nevezzük. A folyóvízkészletek mellett az óceán hatalmas árapály-, hullám-, só- és hőmérsékleti energiát is tartalmaz. A becslések szerint a globális óceáni vízerőforrások 76 milliárd kilowatt, ami több mint 15-szöröse a szárazföldi folyami vízerőművek elméleti tartalékainak. Ebből az árapály-energia 3 milliárd kilowatt, a hullámenergia 3 milliárd kilowatt, a hőmérsékletkülönbség-energia 40 milliárd kilowatt, a sókülönbség-energia pedig 30 milliárd kilowatt. Jelenleg csak az árapály-energia fejlesztési és hasznosítási technológiája érte el azt a gyakorlati szakaszt, amelyet az ember nagymértékben fejleszthet a tengeri vízerőforrások hasznosításában. Más energiaforrások fejlesztése és hasznosítása további kutatásokat igényel ahhoz, hogy áttörést érjünk el a műszaki és gazdasági megvalósíthatóság, valamint a gyakorlati fejlesztés és hasznosítás terén. Az óceánenergia fejlesztése és hasznosítása, amelyre általában utalunk, főként az árapály-energia fejlesztését és hasznosítását jelenti. A Hold és a Nap vonzása a Föld tengerfelszínéhez periodikus vízszint-ingadozásokat okoz, amelyeket óceáni árapálynak nevezünk. A tengervíz ingadozása árapály-energiát alkot. Elméletileg az árapály-energia az árapályszintek ingadozása által keletkező mechanikai energia.
Az árapálymalmok a 11. században jelentek meg, a 20. század elején pedig Németország és Franciaország kezdett kis árapályerőműveket építeni.
A becslések szerint a világ kiaknázható árapály-energiája 1 és 1,1 milliárd kilowatt között van, az éves energiatermelés pedig körülbelül 1240 milliárd kilowattóra. Kína kiaknázható árapály-energiaforrásainak beépített kapacitása 21,58 millió kilowatt, az éves energiatermelés pedig 30 milliárd kilowattóra.
A világ jelenleg legnagyobb árapály-erőműve a franciaországi Rennes-i árapály-erőmű, 240 000 kilowatt beépített kapacitással. Kína első árapály-erőműve, a Guangdongban található Jizhou-i árapály-erőmű 1958-ban épült, 40 kilowatt beépített kapacitással. A Zhejiang Jiangxia árapály-erőmű, amely 1985-ben épült, teljes beépített kapacitása 3200 kilowatt, amivel a harmadik helyen áll a világon.
Ezenkívül Kína óceánjaiban a hullámenergia-tartalékok körülbelül 12,85 millió kilowatt, az árapály-energia körülbelül 13,94 millió kilowatt, a sókülönbség-energia körülbelül 125 millió kilowatt, a hőmérsékletkülönbség-energia pedig körülbelül 1,321 milliárd kilowatt. Összefoglalva, Kína teljes óceáni energiája körülbelül 1,5 milliárd kilowatt, ami több mint kétszerese a szárazföldi folyami vízenergia elméleti tartalékának, amely 694 millió kilowatt, és széleskörű fejlesztési és hasznosítási kilátásokkal rendelkezik. Manapság a világ országai jelentős összegeket fektetnek be az óceánban rejlő hatalmas energiaforrások fejlesztését és hasznosítását célzó technológiai megközelítések kutatásába.
2. Vízerőművek
A vízenergia-források általában a folyóvíz áramlásának potenciális és kinetikus energiájának felhasználására utalnak, amely munkát végez, és meghajtja a vízerőművek forgását villamos energia előállításához. A szén, az olaj, a földgáz és az atomenergia előállításához nem megújuló tüzelőanyag-források felhasználása szükséges, míg a vízenergia-termelés nem fogyaszt vízkészleteket, hanem a folyó áramlásának energiáját hasznosítja.
(1) Globális vízerőforrások
A világ folyóiban található teljes vízenergia-tartalék 5,05 milliárd kilowatt, amivel az éves energiatermelés elérheti a 44,28 billió kilowattórát; a technikailag kiaknázható vízenergia-tartalék 2,26 milliárd kilowatt, aminek éves energiatermelése elérheti a 9,8 billió kilowattórát.
1878-ban Franciaország építette a világ első vízerőművét, amelynek beépített kapacitása 25 kilowatt volt. A világ beépített vízerőmű-kapacitása eddig meghaladta a 760 millió kilowattot, az éves energiatermelés pedig 3 billió kilowattóra.
(2) Kína vízenergia-erőforrásai
Kína a világ egyik leggazdagabb vízerőforrással rendelkező országa. A vízerőforrások legfrissebb felmérése szerint Kína folyóvíz-energiatartalékainak elméleti tartaléka 694 millió kilowatt, az éves elméleti energiatermelés pedig 6,08 billió kilowattóra, amivel az ország a világelső a vízerőforrás-elméleti tartalékok tekintetében; Kína vízerőforrásainak műszakilag kiaknázható kapacitása 542 millió kilowatt, ami 2,47 billió kilowattóra éves energiatermelést jelent, a gazdaságilag kiaknázható kapacitás pedig 402 millió kilowatt, ami 1,75 billió kilowattóra éves energiatermelést jelent, amivel mindkettő világelső.
1905 júliusában épült Kína első vízerőműve, a Tajvan tartományban található Guishan Vízerőmű, 500 kVA beépített teljesítménnyel. 1912-ben készült el Kína szárazföldi részén az első vízerőmű, a Yunnan tartományban, Kunmingban található Shilongba Vízerőmű, 480 kilowatt beépített teljesítménnyel. 1949-re az ország beépített vízerőmű-kapacitása 163 000 kilowatt volt; 1999 végére 72,97 millió kilowattra nőtt, amivel az Egyesült Államok után a második, és a világon a második helyen állt; 2005-re Kína teljes beépített vízerőmű-kapacitása elérte a 115 millió kilowattot, amivel a világon első helyen állt, a kiaknázható vízerőmű-kapacitás 14,4%-át és a nemzeti energiaipar teljes beépített kapacitásának 20%-át kitevően.
(3) A vízenergia jellemzői
A vízenergia a természet hidrológiai körforgásával ismételten regenerálódik, és az emberek folyamatosan használhatják. Az emberek gyakran a „kimeríthetetlen” kifejezést használják a vízenergia megújulóképességének leírására.
A vízenergia termelése és üzemeltetése során nem fogyaszt üzemanyagot, és nem bocsát ki káros anyagokat. Kezelési és üzemeltetési költségei, energiatermelési költségei és környezeti hatása jóval alacsonyabb, mint a hőerőműveké, így alacsony költségű zöld energiaforrásnak számít.
A vízerőművek jó szabályozási teljesítménnyel, gyors indítással rendelkeznek, és csúcsidőszaki szerepet játszanak az elektromos hálózat működésében. Gyorsak és hatékonyak, csökkentik az energiaellátási veszteségeket vészhelyzetek és balesetek esetén, és biztosítják az energiaellátás biztonságát.
A vízenergia és az ásványi energia az erőforrás-alapú primer energiához tartozik, amelyet elektromos energiává alakítanak át, és másodlagos energiának neveznek. A vízenergia-fejlesztés olyan energiaforrás, amely egyszerre végzi mind a primer energiafejlesztést, mind a másodlagos energiatermelést, kettős funkciókkal, az elsődleges energiatermeléssel és a másodlagos energiatermeléssel; Nincs szükség egyetlen energiaforrás-kitermelési, szállítási és tárolási folyamatra, ami jelentősen csökkenti az üzemanyagköltségeket.
A vízerőművek fejlesztéséhez szükséges tározók építése megváltoztatja a helyi területek ökológiai környezetét. Egyrészt egyes területek elárasztását igényli, ami bevándorlók áttelepüléséhez vezet; másrészt helyreállíthatja a régió mikroklímáját, új vízi ökológiai környezetet teremthet, elősegítheti az élőlények túlélését, és megkönnyítheti az emberi árvízvédelmet, az öntözést, a turizmust és a hajózás fejlesztését. Ezért a vízerőművek tervezése során átfogó figyelmet kell fordítani az ökológiai környezetre gyakorolt káros hatások minimalizálására, és a vízerőművek fejlesztésének több előnye van, mint hátránya.
A vízenergia előnyei miatt a világ országai most olyan politikákat alkalmaznak, amelyek a vízenergia fejlesztését helyezik előtérbe. Az 1990-es években a vízenergia Brazília teljes beépített kapacitásának 93,2%-át tette ki, míg olyan országokban, mint Norvégia, Svájc, Új-Zéland és Kanada, a vízenergia-arány meghaladta az 50%-ot.
1990-ben a világ egyes országaiban a vízerőművekből származó energiatermelés aránya a kitermelhető villamos energiához képest Franciaországban 74%, Svájcban 72%, Japánban 66%, Paraguayban 61%, az Egyesült Államokban 55%, Egyiptomban 54%, Kanadában 50%, Brazíliában 17,3%, Indiában 11% és Kínában 6,6% volt ugyanebben az időszakban.
Közzététel ideje: 2024. szeptember 24.
