יתרונות וחסרונות של אנרגיה הידרואלקטרית, כולל השפעתה על הסביבה

נהרות זורמים לאורך אלפי קילומטרים, ומכילים אנרגיה עצומה. פיתוח וניצול אנרגיית מים טבעית לחשמל נקראים אנרגיה הידרואלקטרית. שני המרכיבים הבסיסיים המרכיבים אנרגיה הידראולית הם זרימה וגובה פני השטח. הזרימה נקבעת על ידי הנהר עצמו, ושיעור ניצול האנרגיה הקינטית של שימוש ישיר במי הנהר יהיה נמוך מאוד, מכיוון שאי אפשר למלא את כל קטע הנהר בטורבינות מים.
ניצול הידראולי מנצל בעיקר אנרגיה פוטנציאלית, וחייבת להיות ירידה בניצול האנרגיה הפוטנציאלית. עם זאת, מפל טבעי של נהרות נוצר בדרך כלל בהדרגה לאורך זרימת הנהר, ובמרחק קצר יחסית, מפל המים הטבעי נמוך יחסית. יש לנקוט באמצעים הנדסיים מתאימים כדי להגדיל באופן מלאכותי את המפל, כלומר לרכז את המפל הטבעי המפוזר ליצירת ראש מים שמיש.

יתרונות של אנרגיה הידרואלקטרית
1. התחדשות אנרגיית מים
אנרגיית מים מגיעה מנגר טבעי של נהרות, הנוצר בעיקר על ידי גז טבעי ומחזור מים. מחזור המים מאפשר מיחזור ושימוש חוזר באנרגיית מים, ולכן אנרגיית מים נקראת "אנרגיה מתחדשת". ל"אנרגיה מתחדשת" יש מעמד ייחודי בבניית אנרגיה.
2. ניתן לנצל את משאבי המים בצורה מקיפה
אנרגיה הידרואלקטרית משתמשת רק באנרגיה שבזרימת המים ואינה צורכת מים. לכן, ניתן לנצל את משאבי המים בצורה מקיפה, ובנוסף לייצור חשמל, הם יכולים ליהנות בו זמנית מבקרת שיטפונות, השקיה, ספנות, אספקת מים, חקלאות ימית, תיירות והיבטים אחרים, ולבצע פיתוח רב-יעדי.
3. ויסות אנרגיית המים
לא ניתן לאגור אנרגיה חשמלית, והייצור והצריכה מתבצעים בו זמנית. ניתן לאחסן אנרגיית מים במאגרים, המיוצרים בהתאם לדרישות מערכת החשמל. המאגרים משמשים כמחסני אחסון אנרגיה עבור מערכת החשמל. ויסות המאגרים משפר את יכולתה של מערכת החשמל לווסת עומסים, ומגדיל את האמינות והגמישות של אספקת החשמל.
4. הפיכות של ייצור אנרגיה הידרואלקטרית
טורבינת מים המכוונת מים ממקום גבוה למקום נמוך יכולה לייצר חשמל ולהמיר אנרגיית מים לאנרגיה חשמלית; בתורם, גופי המים הממוקמים ברמות הנמוכות נספגים על ידי משאבות חשמליות ונשלחים למאגרים ברמות הגבוהות יותר לאגירה, תוך המרת אנרגיה חשמלית לאנרגיית מים. ניצול ההפיכות של ייצור אנרגיה הידרואלקטרית לבניית תחנות כוח אגירה שאובה ממלא תפקיד ייחודי בשיפור יכולת ויסות העומס של מערכת החשמל.
5. גמישות תפעול היחידה
יחידות ייצור חשמל הידרואלקטריות בעלות ציוד פשוט, פעולה גמישה ואמינה, ונוחות רבה להגדלה או הפחתה של עומסים. ניתן להפעיל או לעצור אותן במהירות בהתאם לצורכי המשתמשים, וקלות להשגת אוטומציה. הן מתאימות ביותר לביצוע משימות של חיתוך שיא ואפנון תדרים במערכת החשמל, וכן לשמש כמצב חירום, כוונון עומס ופונקציות אחרות. הן יכולות להגביר את אמינות מערכת החשמל, עם יתרונות דינמיים יוצאי דופן. תחנות כוח הידרואלקטריות הן נושאות העומסים הדינמיים העיקריות במערכת החשמל.
6. עלות נמוכה ויעילות גבוהה של ייצור אנרגיה הידרואלקטרית
אנרגיה הידרואלקטרית אינה צורכת דלק, ואינה דורשת מספר רב של כוח אדם ומתקנים המושקעים בניצול והובלת דלק. הציוד פשוט, עם פחות מפעילים, פחות כוח עזר, חיי שירות ארוכים של הציוד ועלויות תפעול ותחזוקה נמוכות. לכן, עלות הייצור של אנרגיה חשמלית של תחנות כוח הידרואלקטריות נמוכה, רק 1/5 עד 1/8 מזו של תחנות כוח המופעלות בדלק מאובנים. בנוסף, שיעור ניצול האנרגיה של תחנות כוח הידרואלקטריות גבוה, ומגיע ליותר מ-85%, בעוד שזה של תחנות כוח המופעלות בדלק מאובנים הוא רק כ-40%.
7. זה תורם לשיפור הסביבה האקולוגית
ייצור חשמל הידרואלקטרי אינו מזהם את הסביבה. שטח המים העצום של המאגר מווסת את המיקרו-אקלים של האזור ואת פיזור זרימת המים בזמן ובמרחב, דבר התורם לשיפור הסביבה האקולוגית של האזורים הסובבים. עבור תחנות כוח פחמיות, כל טון של פחם גולמי צריך לפלוט כ-30 ק"ג של SO2, ונפלטים יותר מ-30 ק"ג של אבק חלקיקי. על פי נתונים סטטיסטיים של 50 תחנות כוח פחמיות גדולות ובינוניות ברחבי הארץ, 90% מתחנות הכוח פולטות SO2 בריכוז של יותר מ-860 מ"ג/מ"ק, וזהו זיהום חמור מאוד. בעולם של היום, שבו מוקדשת יותר ויותר תשומת לב לנושאים סביבתיים, האצת בניית אנרגיה הידרואלקטרית והגדלת שיעור האנרגיה ההידרואלקטרית בסין הן בעלות משמעות רבה להפחתת זיהום הסביבה.

חסרונות של אנרגיה הידרואלקטרית
השקעה חד פעמית גדולה - עבודות עפר ובטון ענקיות לבניית תחנות כוח הידרואלקטריות; יתר על כן, הדבר יגרום להפסדי הצפות ניכרים וידרוש תשלום עלויות יישוב מחדש עצומות; תקופת הבנייה ארוכה יותר מבניית תחנות כוח תרמיות, דבר המשפיע על מחזור כספי הבנייה. גם אם חלק מההשקעה בפרויקטים לשימור מים משותפת למשרדים שונים המוטבים, ההשקעה לקילוואט של אנרגיה הידרואלקטרית גבוהה בהרבה מזו של אנרגיה תרמית. עם זאת, בפעילות עתידית, החיסכון בהוצאות התפעול השנתיות יקוזז משנה לשנה. תקופת הפיצוי המרבית המותרת קשורה לרמת הפיתוח ולמדיניות האנרגיה של המדינה. אם תקופת הפיצוי נמוכה מהערך המותר, נחשב סביר להגדיל את הקיבולת המותקנת של תחנת הכוח ההידרואלקטרית.
סיכון לכשל – עקב הצפות, סכרים חוסמים כמות גדולה של מים, אסונות טבע, נזקים מעשה ידי אדם ואיכות הבנייה, דבר שעלול להיות בעל השלכות הרות אסון על אזורים במורד הזרם ועל תשתיות. כשלים כאלה עלולים להשפיע על אספקת החשמל, על בעלי חיים וצמחים, ועלולים גם לגרום לאובדן ואבידות משמעותיים.
נזק למערכת האקולוגית – מאגרים גדולים גורמים להצפות נרחבות במעלה הזרם של סכרים, ולעתים הורסים שפלות, יערות עמקים ואדמות מרעה. במקביל, הדבר ישפיע גם על המערכת האקולוגית המימית סביב הצמח. יש לו השפעה משמעותית על דגים, עופות מים ובעלי חיים אחרים.