1. Vatnsorkuauðlindir
Saga mannkynsþróunar og nýtingar vatnsaflsauðlinda nær aftur til forna tíma. Samkvæmt túlkun á lögum um endurnýjanlega orku Alþýðulýðveldisins Kína (ritstýrt af laganefnd fastanefndar Alþýðuþingsins) er skilgreining vatnsorka eftirfarandi: hiti vinds og sólar veldur uppgufun vatns, vatnsgufa myndar regn og snjó, fall regns og snjós myndar ár og læki og vatnsrennsli framleiðir orku, sem kallast vatnsorka.
Megininntak nútíma þróunar og nýtingar vatnsaflsorkuauðlinda er þróun og nýting vatnsaflsorkuauðlinda, þannig að fólk notar venjulega vatnsaflsauðlindir, vökvaaflsauðlindir og vatnsaflsorkuauðlindir sem samheiti. Hins vegar nær vatnsaflsauðlindir í raun yfir fjölbreytt efni eins og vatnsaflsorkuauðlindir, vatnsaflsorkuauðlindir, vatnsaflsorkuauðlindir og sjávarorkuauðlindir.
(1) Vatns- og varmaorkuauðlindir
Vatns- og varmaorkuauðlindir eru almennt þekktar sem náttúrulegar hverir. Til forna fóru menn að nýta vatn og hita frá náttúrulegum hverum beint til að byggja böð, baða sig, meðhöndla sjúkdóma og hreyfa sig. Nútímafólk notar einnig vatn og varmaorkuauðlindir til raforkuframleiðslu og kyndingar. Til dæmis var vatnsaflsframleiðsla á Íslandi upp á 7,08 milljarða kílóvattstunda árið 2003, þar af voru 1,41 milljarður kílóvattstunda framleiddir með jarðvarmaorku (þ.e. vatnsvarmaorkuauðlindum). 86% íbúa landsins hafa notað jarðvarmaorku (vatnsvarmaorkuauðlindir) til kyndingar. Yangbajing-virkjunin með uppsetta afkastagetu upp á 25.000 kílóvött hefur verið byggð í Xizang, sem notar einnig jarðvarma (vatns- og varmaorkuauðlindir) til að framleiða rafmagn. Samkvæmt spám sérfræðinga getur lághitaorkan (með grunnvatni sem miðli) sem jarðvegurinn getur safnað innan næstum 100 metra í Kína á hverju ári náð 150 milljörðum kílóvatta. Sem stendur er uppsett afköst jarðvarmaorkuframleiðslu í Kína 35.300 kílóvött.
(2) Vatnsorkuauðlindir
Vatnsafl felur í sér hreyfiorku og stöðuorku vatnsins. Í Kína til forna voru vatnsorkuauðlindir ólgusömra áa, fossa og vatnsfalla mikið notaðar til að smíða vélar eins og vatnshjól, vatnsmyllur og vatnsmyllur fyrir vatnsáveitu, kornvinnslu og hrísgrjónaskurð. Á fjórða áratug 19. aldar voru vökvastöðvar þróaðar og notaðar í Evrópu til að veita orku fyrir stóriðnað eins og hveitimyllur, bómullarverksmiðjur og námuvinnslu. Nútíma vatnstúrbínur sem knýja miðflúgvadælur beint til að mynda miðflúgvaafl fyrir vatnslyftingu og áveitu, sem og vatnshamarsdælustöðvar sem nota vatnsflæði til að mynda vatnshamarsþrýsting og mynda háan vatnsþrýsting fyrir vatnslyftingu og áveitu, eru allar bein þróun og nýting vatnsorkuauðlinda.
(3) Vatnsaflsorkuauðlindir
Á níunda áratug 19. aldar, þegar rafmagn var uppgötvað, voru rafmagnsmótorar framleiddir út frá rafsegulfræðikenningum og vatnsaflsvirkjanir voru byggðar til að umbreyta vökvaorku vatnsaflsvirkjana í raforku og afhenda hana notendum, sem markaði upphaf öflugs þróunar og nýtingar vatnsaflsorkuauðlinda.
Vatnsaflsorkuauðlindirnar sem við erum að vísa til núna eru venjulega kallaðar vatnsaflsauðlindir. Auk árfarvegs hefur hafið einnig gífurlega sjávarfalla-, öldu-, salt- og hitaorku. Talið er að alþjóðlegar vatnsaflsauðlindir hafsins séu 76 milljarðar kílóvött, sem er meira en 15 sinnum fræðilegar birgðir af vatnsafli á landi. Meðal þeirra er sjávarfallaorka 3 milljarðar kílóvött, ölduorka 3 milljarðar kílóvött, hitamismunarorka 40 milljarðar kílóvött og saltmismunarorka 30 milljarðar kílóvött. Eins og er hefur aðeins þróun og nýtingartækni sjávarfallaorku náð því stigi að hægt sé að þróa hana í stórum stíl í nýtingu sjávarvatnsaflsauðlinda af mönnum. Þróun og nýting annarra orkugjafa þarfnast frekari rannsókna til að ná byltingarkenndum árangri í tæknilegri og efnahagslegri hagkvæmni og ná fram hagnýtri þróun og nýtingu. Þróun og nýting sjávarorku sem við vísum venjulega til er aðallega þróun og nýting sjávarfallaorku. Aðdráttarafl tunglsins og sólarinnar að yfirborði sjávar jarðar veldur reglubundnum sveiflum í vatnsborði, þekkt sem sjávarföll. Sveiflur sjávarfalla mynda sjávarfallaorku. Í meginatriðum er sjávarfallaorka vélræn orka sem myndast við sveiflur í sjávarfallastöðu.
Sjávarfallamyllur komu til sögunnar á 11. öld og snemma á 20. öld hófu Þýskaland og Frakkland að byggja litlar sjávarfallavirkjanir.
Talið er að nýtanleg sjávarfallaorka í heiminum sé á bilinu 1 til 1,1 milljarður kílóvatta, með árlegri orkuframleiðslu upp á um það bil 1.240 milljarða kílóvattstunda. Uppsett afkastageta sjávarfallaorku í Kína er 21,58 milljónir kílóvatta og árleg orkuframleiðsla er 30 milljarðar kílóvattstunda.
Stærsta sjávarfallavirkjun í heimi í dag er sjávarfallavirkjunin í Rennes í Frakklandi, með uppsett afl upp á 240.000 kílóvött. Fyrsta sjávarfallavirkjunin í Kína, Jizhou sjávarfallavirkjunin í Guangdong, var byggð árið 1958 með uppsett afl upp á 40 kílóvött. Sjávarfallavirkjunin í Zhejiang Jiangxia, byggð árið 1985, hefur samtals uppsett afl upp á 3200 kílóvött, sem er þriðja stærsta í heiminum.
Að auki eru ölduorkuforðarnir í kínverskum höfum um 12,85 milljónir kílóvötta, sjávarfallaorka um 13,94 milljónir kílóvötta, saltmismunarorka um 125 milljónir kílóvötta og hitamismunarorka um 1,321 milljarðar kílóvötta. Í stuttu máli er heildarorkuframleiðsla sjávar í Kína um 1,5 milljarðar kílóvötta, sem er meira en tvöfalt meiri en fræðilegur orkuforði í ám og landi, sem nemur 694 milljónum kílóvötta, og hefur mikla möguleika á þróun og nýtingu. Nú til dags fjárfesta lönd um allan heim mikið í rannsóknum á tæknilegum aðferðum til að þróa og nýta þær gríðarlegu orkuauðlindir sem leynast í hafinu.
2. Vatnsaflsorkuauðlindir
Vatnsaflsorka vísar almennt til notkunar á stöðuorku og hreyfiorku árfarvegs til að losa vinnu og knýja snúning vatnsaflsrafstöðva til að framleiða rafmagn. Framleiðsla kola, olíu, jarðgass og kjarnorku krefst notkunar á óendurnýjanlegum eldsneytisauðlindum, en framleiðsla vatnsafls notar ekki vatnsauðlindir heldur orku árfarvegs.
(1) Alþjóðleg vatnsaflsorkuauðlindir
Heildarforði vatnsaflsorku í ám um allan heim er 5,05 milljarðar kílóvötta, með árlegri orkuframleiðslu allt að 44,28 billjónum kílóvattstunda; Tæknilega nýtanlegar vatnsaflsorkuauðlindir eru 2,26 milljarðar kílóvötta og árleg orkuframleiðsla getur náð 9,8 billjónum kílóvattstunda.
Árið 1878 byggði Frakkland fyrstu vatnsaflsvirkjun heims með uppsettri afkastagetu upp á 25 kílóvött. Hingað til hefur uppsett vatnsaflsafköst í heiminum farið yfir 760 milljónir kílóvötta, með árlegri orkuframleiðslu upp á 3 billjónir kílóvattstunda.
(2) Vatnsaflsorkuauðlindir Kína
Kína er eitt af löndum heims með auðugustu vatnsaflsorkuauðlindirnar. Samkvæmt nýjustu könnun á vatnsaflsauðlindum eru fræðilegir orkuforðar árfarvegs í Kína 694 milljónir kílóvötta og árleg fræðileg raforkuframleiðsla er 6,08 billjón kílóvöttstundir, sem er í fyrsta sæti í heiminum hvað varðar fræðilega vatnsaflsorkuforða. Tæknilega nýtanleg afkastageta vatnsaflsauðlinda Kína er 542 milljónir kílóvötta, með árlegri raforkuframleiðslu upp á 2,47 billjón kílóvöttstundir, og efnahagslega nýtanleg afkastageta er 402 milljónir kílóvötta, með árlegri raforkuframleiðslu upp á 1,75 billjón kílóvöttstundir, sem eru bæði í fyrsta sæti í heiminum.
Í júlí 1905 var fyrsta vatnsaflsvirkjun Kína, Guishan vatnsaflsvirkjunin í Taívanhéraði, byggð með uppsettri afkastagetu upp á 500 kVA. Árið 1912 var fyrsta vatnsaflsvirkjunin á meginlandi Kína, Shilongba vatnsaflsvirkjunin í Kunming í Yunnanhéraði, fullgerð til raforkuframleiðslu, með uppsettri afkastagetu upp á 480 kílóvött. Árið 1949 var uppsett afkastageta vatnsafls í landinu 163.000 kílóvött. Í lok árs 1999 hafði hún aukist í 72,97 milljónir kílóvötta, næst á eftir Bandaríkjunum og í öðru sæti í heiminum. Árið 2005 hafði heildaruppsett afkastageta vatnsafls í Kína náð 115 milljónum kílóvötta, sem er í fyrsta sæti í heiminum, eða 14,4% af nýtanlegri vatnsaflsafkastagetu og 20% af heildaruppsettri afkastagetu innlendrar orkuiðnaðar.
(3) Einkenni vatnsaflsorku
Vatnsaflsorka endurnýjast endurtekið með vatnsfræðilegri hringrás náttúrunnar og mannkynið getur notað hana stöðugt. Fólk notar oft orðasambandið „óþrjótandi“ til að lýsa endurnýjanleika vatnsaflsorku.
Vatnsaflsorka notar ekki eldsneyti né losar skaðleg efni við framleiðslu og rekstur. Stjórnunar- og rekstrarkostnaður hennar, orkuframleiðslukostnaður og umhverfisáhrif eru mun lægri en við varmaorkuframleiðslu, sem gerir hana að ódýrri grænni orkugjafa.
Vatnsaflsorka hefur góða stjórnunargetu, hraðvirka ræsingu og gegnir mikilvægu hlutverki í rekstri raforkukerfisins. Hún er hröð og skilvirk, dregur úr rafmagnstapi í neyðar- og slysatilvikum og tryggir öryggi raforkuveitunnar.
Vatnsaflsorka og jarðefnaorka tilheyra auðlindatengdri frumorku, sem er breytt í raforku og kölluð aukaorka. Þróun vatnsaflsorku er orkugjafi sem lýkur bæði frumorkuþróun og aukaorkuframleiðslu samtímis, með tvöfaldri virkni frumorkuframleiðslu og aukaorkuframleiðslu; engin þörf er á einni orkuvinnslu, flutningi og geymsluferli fyrir jarðefni, sem dregur verulega úr eldsneytiskostnaði.
Bygging uppistöðulóna fyrir vatnsaflsvirkjanir mun breyta vistfræðilegu umhverfi á staðnum. Annars vegar krefst hún þess að landið fari undir vatn, sem leiðir til flutnings innflytjenda; hins vegar getur hún endurheimt örloftslag svæðisins, skapað nýtt vistfræðilegt vatnaumhverfi, stuðlað að lifun lífvera og auðveldað flóðavarnir manna, áveitu, ferðaþjónustu og skipaþróun. Þess vegna ætti við skipulagningu vatnsaflsvirkjana að huga að því að lágmarka neikvæð áhrif á vistfræðilegt umhverfi, og vatnsaflsvirkjanir hafa fleiri kosti en galla.
Vegna kostanna við vatnsaflsorku eru lönd um allan heim nú að innleiða stefnu sem forgangsraðar þróun vatnsafls. Á tíunda áratugnum nam vatnsafli 93,2% af heildar uppsettri afkastagetu Brasilíu, en lönd eins og Noregur, Sviss, Nýja-Sjáland og Kanada höfðu vatnsaflshlutföll yfir 50%.
Árið 1990 var hlutfall vatnsaflsframleiðslu af nýtanlegri raforku í sumum löndum heims 74% í Frakklandi, 72% í Sviss, 66% í Japan, 61% í Paragvæ, 55% í Bandaríkjunum, 54% í Egyptalandi, 50% í Kanada, 17,3% í Brasilíu, 11% á Indlandi og 6,6% í Kína á sama tímabili.
Birtingartími: 24. september 2024
