1. Sumber daya energi air
Sejarah perkembangan dan pemanfaatan sumber daya tenaga air oleh manusia berawal sejak zaman kuno. Menurut Interpretasi Undang-Undang Energi Terbarukan Republik Rakyat Tiongkok (yang diedit oleh Komite Kerja Hukum Komite Tetap Kongres Rakyat Nasional), definisi energi air adalah: panas angin dan matahari menyebabkan penguapan air, uap air membentuk hujan dan salju, jatuhnya hujan dan salju membentuk sungai dan aliran air, dan aliran air menghasilkan energi, yang disebut energi air.
Konten utama pengembangan dan pemanfaatan sumber daya tenaga air kontemporer adalah pengembangan dan pemanfaatan sumber daya tenaga air, sehingga orang biasanya menggunakan sumber daya tenaga air, sumber daya tenaga hidrolik, dan sumber daya tenaga listrik tenaga air sebagai sinonim. Namun, pada kenyataannya, sumber daya tenaga air mencakup berbagai macam konten seperti sumber daya energi panas air, sumber daya energi air, sumber daya energi hidro, dan sumber daya energi air laut.
(1) Sumber daya air dan energi panas
Sumber daya air dan energi panas umumnya dikenal sebagai mata air panas alami. Pada zaman dahulu, orang mulai memanfaatkan langsung sumber daya air dan panas dari mata air panas alami untuk membangun pemandian, mandi, mengobati penyakit, dan berolahraga. Orang modern juga menggunakan sumber daya air dan energi panas untuk pembangkit listrik dan pemanasan. Islandia, misalnya, memiliki pembangkit listrik tenaga air sebesar 7,08 miliar kilowatt jam pada tahun 2003, di mana 1,41 miliar kilowatt jam dihasilkan menggunakan energi panas bumi (yaitu sumber daya energi panas air). 86% penduduk negara tersebut telah menggunakan energi panas bumi (sumber daya energi panas air) untuk pemanasan. Pembangkit listrik Yangbajing dengan kapasitas terpasang 25.000 kilowatt telah dibangun di Xizang, yang juga menggunakan energi panas bumi (sumber daya energi air dan panas) untuk menghasilkan listrik. Menurut prediksi para ahli, energi suhu rendah (menggunakan air tanah sebagai media) yang dapat dikumpulkan oleh tanah dalam kedalaman hampir 100 meter di Tiongkok setiap tahunnya dapat mencapai 150 miliar kilowatt. Saat ini, kapasitas terpasang pembangkit listrik tenaga panas bumi di Tiongkok adalah 35.300 kilowatt.
(2) Sumber daya energi hidrolik
Energi hidrolik mencakup energi kinetik dan potensial air. Di Tiongkok kuno, sumber daya energi hidrolik dari sungai yang berarus deras, air terjun, dan jeram dimanfaatkan secara luas untuk membangun mesin-mesin seperti kincir air, penggilingan air, dan penggilingan padi untuk irigasi air, pengolahan biji-bijian, dan penggilingan padi. Pada tahun 1830-an, stasiun hidrolik dikembangkan dan dimanfaatkan di Eropa untuk menyediakan tenaga bagi industri skala besar seperti pabrik tepung, pabrik kapas, dan pertambangan. Turbin air modern yang secara langsung menggerakkan pompa air sentrifugal untuk menghasilkan gaya sentrifugal untuk pengangkatan air dan irigasi, serta stasiun pompa palu air yang menggunakan aliran air untuk menghasilkan tekanan palu air dan membentuk tekanan air tinggi untuk pengangkatan air dan irigasi, semuanya merupakan pengembangan dan pemanfaatan langsung dari sumber daya energi air.
(3) Sumber daya energi hidroelektrik
Pada tahun 1880-an, ketika listrik ditemukan, motor listrik diproduksi berdasarkan teori elektromagnetik, dan pembangkit listrik tenaga air dibangun untuk mengubah energi hidrolik dari pembangkit listrik tenaga air menjadi energi listrik dan menyalurkannya kepada pengguna, yang mengantarkan periode perkembangan dan pemanfaatan sumber daya energi hidroelektrik yang pesat.
Sumber daya tenaga air yang kita bicarakan sekarang biasanya disebut sumber daya hidroelektrik. Selain sumber daya air sungai, lautan juga mengandung energi pasang surut, gelombang, garam, dan suhu yang sangat besar. Diperkirakan bahwa sumber daya tenaga air laut global mencapai 76 miliar kilowatt, yang lebih dari 15 kali lipat cadangan teoritis tenaga air sungai berbasis darat. Di antaranya, energi pasang surut sebesar 3 miliar kilowatt, energi gelombang sebesar 3 miliar kilowatt, energi perbedaan suhu sebesar 40 miliar kilowatt, dan energi perbedaan garam sebesar 30 miliar kilowatt. Saat ini, hanya teknologi pengembangan dan pemanfaatan energi pasang surut yang telah mencapai tahap praktis yang dapat dikembangkan dalam skala besar dalam pemanfaatan sumber daya tenaga air laut oleh manusia. Pengembangan dan pemanfaatan sumber energi lainnya masih membutuhkan penelitian lebih lanjut untuk mencapai hasil terobosan dalam kelayakan teknis dan ekonomi serta mencapai pengembangan dan pemanfaatan praktis. Pengembangan dan pemanfaatan energi laut yang biasanya kita maksudkan terutama adalah pengembangan dan pemanfaatan energi pasang surut. Tarikan Bulan dan Matahari ke permukaan laut Bumi menyebabkan fluktuasi periodik pada permukaan air, yang dikenal sebagai pasang surut laut. Fluktuasi air laut membentuk energi pasang surut. Pada prinsipnya, energi pasang surut adalah energi mekanik yang dihasilkan oleh fluktuasi permukaan air pasang.
Kincir air pasang muncul pada abad ke-11, dan pada awal abad ke-20, Jerman dan Prancis mulai membangun pembangkit listrik tenaga pasang surut kecil.
Diperkirakan bahwa potensi energi pasang surut yang dapat dimanfaatkan di dunia berkisar antara 1 miliar hingga 1,1 miliar kilowatt, dengan produksi listrik tahunan sekitar 1240 miliar kilowatt jam. Sumber daya energi pasang surut yang dapat dimanfaatkan di Tiongkok memiliki kapasitas terpasang sebesar 21,58 juta kilowatt dan produksi listrik tahunan sebesar 30 miliar kilowatt jam.
Pembangkit listrik tenaga pasang surut terbesar di dunia saat ini adalah pembangkit listrik tenaga pasang surut Rennes di Prancis, dengan kapasitas terpasang 240.000 kilowatt. Pembangkit listrik tenaga pasang surut pertama di Tiongkok, Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut Jizhou di Guangdong, dibangun pada tahun 1958 dengan kapasitas terpasang 40 kilowatt. Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut Jiangxia Zhejiang, yang dibangun pada tahun 1985, memiliki total kapasitas terpasang 3.200 kilowatt, menempati peringkat ketiga di dunia.
Selain itu, di lautan Tiongkok, cadangan energi gelombang sekitar 12,85 juta kilowatt, energi pasang surut sekitar 13,94 juta kilowatt, energi perbedaan garam sekitar 125 juta kilowatt, dan energi perbedaan suhu sekitar 1,321 miliar kilowatt. Singkatnya, total energi laut di Tiongkok sekitar 1,5 miliar kilowatt, yang lebih dari dua kali lipat cadangan teoritis sebesar 694 juta kilowatt tenaga air sungai darat, dan memiliki prospek yang luas untuk pengembangan dan pemanfaatan. Saat ini, negara-negara di seluruh dunia berinvestasi besar-besaran dalam meneliti pendekatan teknologi untuk mengembangkan dan memanfaatkan sumber daya energi yang sangat besar yang tersembunyi di lautan.
2. Sumber daya energi hidroelektrik
Sumber energi hidroelektrik umumnya merujuk pada penggunaan energi potensial dan kinetik aliran air sungai untuk menghasilkan tenaga dan menggerakkan putaran generator hidroelektrik guna menghasilkan listrik. Pembangkit listrik tenaga batu bara, minyak, gas alam, dan nuklir membutuhkan konsumsi sumber daya bahan bakar yang tidak dapat diperbarui, sedangkan pembangkit listrik tenaga air tidak mengkonsumsi sumber daya air, tetapi memanfaatkan energi aliran sungai.
(1) Sumber Daya Energi Hidroelektrik Global
Total cadangan sumber daya tenaga air di sungai-sungai di seluruh dunia adalah 5,05 miliar kilowatt, dengan pembangkitan listrik tahunan hingga 44,28 triliun kilowatt jam; sumber daya tenaga air yang secara teknis dapat dieksploitasi adalah 2,26 miliar kilowatt, dan pembangkitan listrik tahunan dapat mencapai 9,8 triliun kilowatt jam.
Pada tahun 1878, Prancis membangun pembangkit listrik tenaga air pertama di dunia dengan kapasitas terpasang 25 kilowatt. Hingga saat ini, kapasitas tenaga air terpasang di seluruh dunia telah melampaui 760 juta kilowatt, dengan produksi listrik tahunan sebesar 3 triliun kilowatt jam.
(2) Sumber daya tenaga air Tiongkok
China adalah salah satu negara dengan sumber daya energi hidroelektrik terkaya di dunia. Menurut survei terbaru tentang sumber daya tenaga air, cadangan teoritis energi air sungai di China adalah 694 juta kilowatt, dan pembangkitan listrik teoritis tahunan adalah 6,08 triliun kilowatt jam, menempati peringkat pertama di dunia dalam hal cadangan teoritis tenaga air; kapasitas yang dapat dieksploitasi secara teknis dari sumber daya tenaga air China adalah 542 juta kilowatt, dengan pembangkitan listrik tahunan sebesar 2,47 triliun kilowatt jam, dan kapasitas yang dapat dieksploitasi secara ekonomi adalah 402 juta kilowatt, dengan pembangkitan listrik tahunan sebesar 1,75 triliun kilowatt jam, keduanya menempati peringkat pertama di dunia.
Pada Juli 1905, pembangkit listrik tenaga air pertama di Tiongkok, Pembangkit Listrik Tenaga Air Guishan di Provinsi Taiwan, dibangun dengan kapasitas terpasang 500 kVA. Pada tahun 1912, pembangkit listrik tenaga air pertama di Tiongkok Daratan, Pembangkit Listrik Tenaga Air Shilongba di Kunming, Provinsi Yunnan, selesai dibangun untuk pembangkitan listrik, dengan kapasitas terpasang 480 kilowatt. Pada tahun 1949, kapasitas terpasang tenaga air di negara itu adalah 163.000 kilowatt; Pada akhir tahun 1999, kapasitas tersebut telah berkembang menjadi 72,97 juta kilowatt, hanya kalah dari Amerika Serikat dan menempati peringkat kedua di dunia; Pada tahun 2005, total kapasitas terpasang tenaga air di Tiongkok telah mencapai 115 juta kilowatt, menempati peringkat pertama di dunia, yang mencakup 14,4% dari kapasitas tenaga air yang dapat dieksploitasi dan 20% dari total kapasitas terpasang industri tenaga listrik nasional.
(3) Karakteristik Energi Hidroelektrik
Energi hidroelektrik dihasilkan berulang kali melalui siklus hidrologi alam, dan dapat digunakan secara terus menerus oleh manusia. Orang sering menggunakan frasa 'tak habis-habisnya' untuk menggambarkan sifat terbarukan dari energi hidroelektrik.
Energi hidroelektrik tidak mengkonsumsi bahan bakar atau mengeluarkan zat berbahaya selama produksi dan pengoperasiannya. Biaya pengelolaan dan pengoperasiannya, biaya pembangkitan listrik, dan dampak lingkungannya jauh lebih rendah daripada pembangkitan listrik tenaga termal, menjadikannya sumber energi hijau berbiaya rendah.
Energi tenaga air memiliki kinerja pengaturan yang baik, waktu mulai yang cepat, dan berperan dalam mengurangi beban puncak pada pengoperasian jaringan listrik. Energi ini cepat dan efektif, mengurangi kehilangan pasokan listrik dalam situasi darurat dan kecelakaan, serta menjamin keamanan pasokan listrik.
Energi hidroelektrik dan energi mineral termasuk dalam energi primer berbasis sumber daya, yang diubah menjadi energi listrik dan disebut energi sekunder. Pengembangan energi hidroelektrik merupakan sumber energi yang secara simultan melengkapi pengembangan energi primer dan produksi energi sekunder, dengan fungsi ganda yaitu pembangunan energi primer dan pembangunan energi sekunder; tidak memerlukan proses penambangan, pengangkutan, dan penyimpanan mineral energi tunggal, sehingga sangat mengurangi biaya bahan bakar.
Pembangunan waduk untuk pengembangan PLTA akan mengubah lingkungan ekologi daerah setempat. Di satu sisi, hal ini memerlukan penenggelaman sebagian lahan, yang mengakibatkan relokasi penduduk; di sisi lain, hal ini dapat memulihkan iklim mikro wilayah tersebut, menciptakan lingkungan ekologi perairan baru, mendorong kelangsungan hidup organisme, dan memfasilitasi pengendalian banjir oleh manusia, irigasi, pariwisata, dan pengembangan pelayaran. Oleh karena itu, dalam perencanaan proyek PLTA, pertimbangan menyeluruh harus diberikan untuk meminimalkan dampak buruk terhadap lingkungan ekologi, dan pengembangan PLTA memiliki lebih banyak keuntungan daripada kerugian.
Karena keunggulan energi tenaga air, negara-negara di seluruh dunia kini mengadopsi kebijakan yang memprioritaskan pengembangan tenaga air. Pada tahun 1990-an, tenaga air menyumbang 93,2% dari total kapasitas terpasang Brasil, sementara negara-negara seperti Norwegia, Swiss, Selandia Baru, dan Kanada memiliki rasio tenaga air lebih dari 50%.
Pada tahun 1990, proporsi pembangkit listrik tenaga air terhadap listrik yang dapat dimanfaatkan di beberapa negara di dunia adalah 74% di Prancis, 72% di Swiss, 66% di Jepang, 61% di Paraguay, 55% di Amerika Serikat, 54% di Mesir, 50% di Kanada, 17,3% di Brasil, 11% di India, dan 6,6% di Cina pada periode yang sama.
Waktu posting: 24 September 2024
