ადამიანის განვითარებისა და ჰიდროენერგეტიკული რესურსების გამოყენების საბაზისო ცოდნა

1. წყლის ენერგიის რესურსები
ადამიანის განვითარებისა და ჰიდროენერგეტიკული რესურსების გამოყენების ისტორია უძველესი დროიდან იღებს სათავეს. ჩინეთის სახალხო რესპუბლიკის განახლებადი ენერგიის შესახებ კანონის ინტერპრეტაციის თანახმად (რედაქტირებულია ეროვნული სახალხო კონგრესის მუდმივი კომიტეტის კანონმდებლობის სამუშაო კომიტეტის მიერ), წყლის ენერგიის განმარტება ასეთია: ქარისა და მზის სითბო იწვევს წყლის აორთქლებას, წყლის ორთქლი წარმოქმნის წვიმასა და თოვლს, წვიმისა და თოვლის ცვენა წარმოქმნის მდინარეებსა და ნაკადულებს, ხოლო წყლის დინება წარმოქმნის ენერგიას, რომელსაც წყლის ენერგია ეწოდება.
თანამედროვე ჰიდროენერგეტიკული რესურსების განვითარებისა და გამოყენების ძირითადი შინაარსი ჰიდროენერგეტიკული რესურსების განვითარება და გამოყენებაა, ამიტომ ადამიანები, როგორც წესი, წყლის ენერგიის რესურსებს, ჰიდროენერგეტიკულ რესურსებს და ჰიდროელექტროენერგიის რესურსებს სინონიმებად იყენებენ. თუმცა, სინამდვილეში, ჰიდროენერგეტიკული რესურსები მოიცავს შინაარსის ფართო სპექტრს, როგორიცაა ჰიდროთერმული ენერგიის რესურსები, ჰიდროენერგეტიკული რესურსები, ჰიდროენერგეტიკული რესურსები და ზღვის წყლის ენერგიის რესურსები.

(1) წყლისა და თერმული ენერგიის რესურსები
წყლისა და თერმული ენერგიის რესურსები საყოველთაოდ ცნობილია, როგორც ბუნებრივი ცხელი წყაროები. უძველეს დროში ადამიანებმა დაიწყეს ბუნებრივი ცხელი წყაროების წყლისა და სითბოს რესურსების პირდაპირ გამოყენება აბანოების ასაშენებლად, აბაზანებისთვის, დაავადებების სამკურნალოდ და ვარჯიშისთვის. თანამედროვე ადამიანები ასევე იყენებენ წყლისა და თერმული ენერგიის რესურსებს ელექტროენერგიის გამომუშავებისა და გათბობისთვის. მაგალითად, ისლანდიაში 2003 წელს ჰიდროელექტროენერგიის გამომუშავება 7.08 მილიარდი კილოვატსაათი იყო, საიდანაც 1.41 მილიარდი კილოვატსაათი გეოთერმული ენერგიის (ანუ წყლის თერმული ენერგიის რესურსების) გამოყენებით იქნა გამომუშავებული. ქვეყნის მოსახლეობის 86%-მა გათბობისთვის გამოიყენა გეოთერმული ენერგია (წყლის თერმული ენერგიის რესურსები). სიზანგში აშენდა იანგბაჯინგის ელექტროსადგური, რომლის დადგმული სიმძლავრე 25000 კილოვატია, რომელიც ასევე იყენებს გეოთერმულ (წყლისა და სითბოს ენერგიის რესურსებს) ელექტროენერგიის გამოსამუშავებლად. ექსპერტების პროგნოზით, ჩინეთში ნიადაგის მიერ თითქმის 100 მეტრის რადიუსში ყოველწლიურად შეგროვებული დაბალი ტემპერატურის ენერგია (მიწისქვეშა წყლების გამოყენებით), შეიძლება 150 მილიარდ კილოვატს მიაღწიოს. ამჟამად, ჩინეთში გეოთერმული ენერგიის გამომუშავების დადგმული სიმძლავრე 35300 კილოვატს შეადგენს.
(2) ჰიდრავლიკური ენერგიის რესურსები
ჰიდრავლიკური ენერგია მოიცავს წყლის კინეტიკურ და პოტენციურ ენერგიას. ძველ ჩინეთში, მღელვარე მდინარეების, ჩანჩქერებისა და ჩანჩქერების ჰიდრავლიკური ენერგიის რესურსები ფართოდ გამოიყენებოდა ისეთი დანადგარების დასამზადებლად, როგორიცაა წყლის ბორბლები, წყლის წისქვილები და წყლის წისქვილები წყლის მორწყვისთვის, მარცვლეულის გადამუშავებისთვის და ბრინჯის გაფხვიერებისთვის. 1830-იან წლებში ევროპაში შემუშავდა და გამოიყენეს ჰიდრავლიკური სადგურები, რათა მიეწოდებინათ ენერგია მსხვილი მრეწველობისთვის, როგორიცაა ფქვილის ქარხნები, ბამბის ქარხნები და სამთო მოპოვება. თანამედროვე წყლის ტურბინები, რომლებიც პირდაპირ მართავენ ცენტრიდანული წყლის ტუმბოებს, რათა წარმოქმნან ცენტრიდანული ძალა წყლის აწევისა და მორწყვისთვის, ასევე წყლის დარტყმის ტუმბოს სადგურები, რომლებიც იყენებენ წყლის ნაკადს წყლის დარტყმის წნევის შესაქმნელად და წყლის აწევისა და მორწყვისთვის მაღალი წყლის წნევის შესაქმნელად, წყლის ენერგეტიკული რესურსების პირდაპირი განვითარება და გამოყენებაა.
(3) ჰიდროელექტრო ენერგიის რესურსები
1880-იან წლებში, როდესაც ელექტროენერგია აღმოაჩინეს, ელექტრომაგნიტური თეორიის საფუძველზე დაამზადეს ელექტროძრავები და აშენდა ჰიდროელექტროსადგურების ჰიდრავლიკური ენერგია ელექტრო ენერგიად გარდასაქმნელად და მომხმარებლებისთვის მისაწოდებლად, რამაც ჰიდროენერგეტიკული რესურსების ენერგიული განვითარებისა და გამოყენების პერიოდი დაიწყო.
ჰიდროენერგეტიკულ რესურსებს, რომლებსაც ახლა ვგულისხმობთ, ჩვეულებრივ ჰიდროენერგეტიკულ რესურსებს უწოდებენ. მდინარის წყლის რესურსების გარდა, ოკეანე ასევე შეიცავს უზარმაზარ მოქცევის, ტალღის, მარილისა და ტემპერატურის ენერგიას. დადგენილია, რომ გლობალური ოკეანის ჰიდროენერგეტიკული რესურსები 76 მილიარდ კილოვატს შეადგენს, რაც 15-ჯერ მეტია ხმელეთზე დაფუძნებული მდინარის ჰიდროენერგეტიკის თეორიულ რეზერვებზე. მათ შორის, მოქცევის ენერგია 3 მილიარდი კილოვატია, ტალღის ენერგია 3 მილიარდი კილოვატი, ტემპერატურის სხვაობის ენერგია 40 მილიარდი კილოვატი, ხოლო მარილის სხვაობის ენერგია 30 მილიარდი კილოვატი. ამჟამად, მხოლოდ მოქცევის ენერგიის განვითარებისა და გამოყენების ტექნოლოგიამ მიაღწია პრაქტიკულ ეტაპს, რომლის განვითარებაც შესაძლებელია ადამიანის მიერ საზღვაო ჰიდროენერგეტიკული რესურსების ფართომასშტაბიანი გამოყენებით. სხვა ენერგიის წყაროების განვითარებასა და გამოყენებას ჯერ კიდევ სჭირდება შემდგომი კვლევა ტექნიკური და ეკონომიკური მიზანშეწონილობის გარღვევის შედეგების მისაღწევად და პრაქტიკული განვითარებისა და გამოყენების მისაღწევად. ოკეანის ენერგიის განვითარება და გამოყენება, რომელსაც ჩვენ ჩვეულებრივ მივმართავთ, ძირითადად მოქცევის ენერგიის განვითარება და გამოყენებაა. მთვარისა და მზის დედამიწის ზღვის ზედაპირზე მიზიდვა იწვევს წყლის დონის პერიოდულ რყევებს, რომლებიც ცნობილია როგორც ოკეანის მოქცევა. ზღვის წყლის რყევა წარმოქმნის მოქცევის ენერგიას. პრინციპში, მოქცევის ენერგია არის მექანიკური ენერგია, რომელიც წარმოიქმნება მოქცევის დონის რყევით.
მოქცევითი წისქვილები მე-11 საუკუნეში გამოჩნდა, ხოლო მე-20 საუკუნის დასაწყისში გერმანიამ და საფრანგეთმა მცირე მოქცევითი ელექტროსადგურების მშენებლობა დაიწყეს.
დადგენილია, რომ მსოფლიოში მოქცევითი ენერგიის გამოყენებადი მოცულობა 1 მილიარდიდან 1.1 მილიარდ კილოვატამდეა, ხოლო წლიური გამომუშავება დაახლოებით 1240 მილიარდ კილოვატ საათს შეადგენს. ჩინეთის მოქცევითი ენერგიის გამოყენებადი რესურსების დადგმული სიმძლავრე 21.58 მილიონი კილოვატია, ხოლო წლიური გამომუშავება 30 მილიარდ კილოვატ საათს შეადგენს.
ამჟამად მსოფლიოში ყველაზე დიდი მოქცევითი ელექტროსადგური საფრანგეთში, რენის მოქცევითი ელექტროსადგურია, რომლის დადგმული სიმძლავრე 240000 კილოვატია. ჩინეთში პირველი მოქცევითი ელექტროსადგური, ჯიჯოუს მოქცევითი ელექტროსადგური გუანდუნის შტატში, 1958 წელს აშენდა 40 კილოვატი დადგმული სიმძლავრით. ჟეჟიანგ ძიანგსიას მოქცევითი ელექტროსადგური, რომელიც 1985 წელს აშენდა, 3200 კილოვატი სიმძლავრის მქონეა და მსოფლიოში მესამე ადგილზეა.
გარდა ამისა, ჩინეთის ოკეანეებში ტალღის ენერგიის რეზერვები დაახლოებით 12.85 მილიონი კილოვატია, მოქცევის ენერგია - დაახლოებით 13.94 მილიონი კილოვატი, მარილის სხვაობის ენერგია - დაახლოებით 125 მილიონი კილოვატი, ხოლო ტემპერატურის სხვაობის ენერგია - დაახლოებით 1.321 მილიარდი კილოვატი. შეჯამების სახით, ჩინეთში ოკეანის ენერგიის მთლიანი მარაგი დაახლოებით 1.5 მილიარდი კილოვატია, რაც ორჯერ მეტია ხმელეთის მდინარის ჰიდროელექტროსადგურების 694 მილიონი კილოვატის თეორიულ რეზერვზე და განვითარებისა და გამოყენების ფართო პერსპექტივები აქვს. დღესდღეობით, მსოფლიოს ქვეყნები დიდ ინვესტიციებს დებენ ოკეანეში დამალული უზარმაზარი ენერგეტიკული რესურსების განვითარებისა და გამოყენების ტექნოლოგიური მიდგომების კვლევაში.
2, ჰიდროელექტრო ენერგიის რესურსები
ჰიდროელექტროენერგიის რესურსები ზოგადად გულისხმობს მდინარის წყლის ნაკადის პოტენციური და კინეტიკური ენერგიის გამოყენებას სამუშაოს შესასრულებლად და ჰიდროელექტრო გენერატორების ბრუნვის ასამოქმედებლად ელექტროენერგიის გამოსამუშავებლად. ქვანახშირის, ნავთობის, ბუნებრივი აირის და ატომური ენერგიის წარმოება მოითხოვს არაგანახლებადი საწვავის რესურსების მოხმარებას, ხოლო ჰიდროელექტროენერგიის წარმოება არ მოიხმარს წყლის რესურსებს, არამედ იყენებს მდინარის ნაკადის ენერგიას.
（1） გლობალური ჰიდროელექტროენერგეტიკული რესურსები
მსოფლიოს მდინარეებში ჰიდროენერგეტიკული რესურსების მთლიანი მარაგი 5.05 მილიარდ კილოვატს შეადგენს, წლიური გამომუშავებით 44.28 ტრილიონ კილოვატ საათამდე; ტექნიკურად გამოსაყენებელი ჰიდროენერგეტიკული რესურსები 2.26 მილიარდ კილოვატს შეადგენს, წლიური გამომუშავებით კი 9.8 ტრილიონ კილოვატ საათამდე შეიძლება მიაღწიოს.
1878 წელს საფრანგეთმა ააშენა მსოფლიოში პირველი ჰიდროელექტროსადგური, რომლის დადგმული სიმძლავრე 25 კილოვატი იყო. დღემდე, მსოფლიოში დადგმული ჰიდროელექტროსადგურის სიმძლავრემ 760 მილიონ კილოვატს გადააჭარბა, წლიური ელექტროენერგიის გამომუშავებით 3 ტრილიონი კილოვატ საათი.
(2) ჩინეთის ჰიდროენერგეტიკული რესურსები
ჩინეთი მსოფლიოში ერთ-ერთი ქვეყანაა, რომელსაც ჰიდროელექტრო ენერგიის უმდიდრესი რესურსები აქვს. ჰიდროენერგეტიკული რესურსების უახლესი კვლევის თანახმად, ჩინეთში მდინარის წყლის ენერგიის თეორიული რეზერვები 694 მილიონ კილოვატს შეადგენს, ხოლო წლიური თეორიული ელექტროენერგიის გამომუშავება 6.08 ტრილიონ კილოვატ საათს, რაც მსოფლიოში პირველ ადგილს იკავებს ჰიდროენერგეტიკული თეორიული რეზერვების მხრივ; ჩინეთის ჰიდროენერგეტიკული რესურსების ტექნიკურად გამოსაყენებელი სიმძლავრე 542 მილიონ კილოვატს შეადგენს, წლიური ელექტროენერგიის გამომუშავებით 2.47 ტრილიონ კილოვატ საათს, ხოლო ეკონომიკურად გამოსაყენებელი სიმძლავრე 402 მილიონ კილოვატს, წლიური ელექტროენერგიის გამომუშავებით 1.75 ტრილიონ კილოვატ საათს, რაც ორივე ქვეყანა მსოფლიოში პირველ ადგილს იკავებს.
1905 წლის ივლისში, ტაივანის პროვინციაში აშენდა ჩინეთის პირველი ჰიდროელექტროსადგური, გუიშანის ჰიდროელექტროსადგური, რომლის დადგმული სიმძლავრე 500 კვა იყო. 1912 წელს დასრულდა ჩინეთის მატერიკზე პირველი ჰიდროელექტროსადგურის, იუნანის პროვინციის კუნმინში მდებარე შილონგბას ჰიდროელექტროსადგურის მშენებლობა ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის, რომლის დადგმული სიმძლავრე 480 კილოვატი იყო. 1949 წელს ქვეყანაში ჰიდროელექტროსადგურების დადგმული სიმძლავრე 163000 კილოვატი იყო; 1999 წლის ბოლოსთვის ის 72.97 მილიონ კილოვატამდე გაიზარდა, რაც მეორე ადგილზე იყო მხოლოდ შეერთებულ შტატებს და მეორე ადგილზე იყო მსოფლიოში; 2005 წლისთვის ჩინეთში ჰიდროელექტროსადგურების საერთო დადგმულმა სიმძლავრემ 115 მილიონ კილოვატს მიაღწია, რაც მსოფლიოში პირველ ადგილს იკავებს, რაც ჰიდროელექტროსადგურების ექსპლუატაციური სიმძლავრის 14.4%-ს და ეროვნული ენერგეტიკის მთლიანი დადგმული სიმძლავრის 20%-ს შეადგენს.
(3) ჰიდროელექტროენერგიის მახასიათებლები
ჰიდროელექტრო ენერგია ბუნების ჰიდროლოგიური ციკლის მეშვეობით განმეორებით აღდგება და ადამიანებს მისი უწყვეტი გამოყენება შეუძლიათ. ადამიანები ხშირად იყენებენ ფრაზას „ამოუწურავი“ ჰიდროელექტრო ენერგიის განახლებადობის აღსაწერად.
ჰიდროელექტროენერგია არ მოიხმარს საწვავს და არ გამოყოფს მავნე ნივთიერებებს წარმოებისა და ექსპლუატაციის დროს. მისი მართვისა და ექსპლუატაციის ხარჯები, ელექტროენერგიის გამომუშავების ხარჯები და გარემოზე ზემოქმედება გაცილებით დაბალია, ვიდრე თბოელექტროენერგიის გენერაციის ხარჯები, რაც მას დაბალფასიან მწვანე ენერგიის წყაროდ აქცევს.
ჰიდროელექტროენერგიას აქვს კარგი რეგულირების მახასიათებლები, სწრაფი გაშვება და მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ელექტროქსელის მუშაობაში. ის სწრაფი და ეფექტურია, ამცირებს ელექტროენერგიის დანაკარგებს საგანგებო და ავარიულ სიტუაციებში და უზრუნველყოფს ელექტროენერგიის მიწოდების უსაფრთხოებას.
ჰიდროელექტროენერგია და მინერალური ენერგია მიეკუთვნება რესურსებზე დაფუძნებულ პირველად ენერგიას, რომელიც გარდაიქმნება ელექტროენერგიად და ეწოდება მეორად ენერგიას. ჰიდროელექტროენერგიის განვითარება არის ენერგიის წყარო, რომელიც ერთდროულად ასრულებს როგორც პირველადი ენერგიის განვითარებას, ასევე მეორადი ენერგიის წარმოებას, ორმაგი ფუნქციით - პირველადი ენერგიის მშენებლობისა და მეორადი ენერგიის მშენებლობის; არ არის საჭირო ერთიანი ენერგიის მინერალური მოპოვების, ტრანსპორტირებისა და შენახვის პროცესი, რაც მნიშვნელოვნად ამცირებს საწვავის ხარჯებს.
ჰიდროელექტროსადგურების განვითარებისთვის წყალსაცავების მშენებლობა შეცვლის ადგილობრივი ტერიტორიების ეკოლოგიურ გარემოს. ერთი მხრივ, ეს მოითხოვს მიწის ნაწილის დატბორვას, რაც გამოიწვევს იმიგრანტების გადასახლებას; მეორე მხრივ, მას შეუძლია აღადგინოს რეგიონის მიკროკლიმატი, შექმნას ახალი წყლის ეკოლოგიური გარემო, ხელი შეუწყოს ორგანიზმების გადარჩენას და ხელი შეუწყოს ადამიანის მიერ წყალდიდობების კონტროლს, ირიგაციას, ტურიზმისა და გადაზიდვების განვითარებას. ამიტომ, ჰიდროელექტროსადგურების პროექტების დაგეგმვისას, საერთო ჯამში, ყურადღება უნდა მიექცეს ეკოლოგიურ გარემოზე უარყოფითი ზემოქმედების მინიმიზაციას და ჰიდროელექტროსადგურების განვითარებას უფრო მეტი უპირატესობა აქვს, ვიდრე ნაკლოვანებები.
ჰიდროენერგეტიკის უპირატესობების გამო, მსოფლიოს ქვეყნები ამჟამად იღებენ პოლიტიკას, რომელიც პრიორიტეტს ანიჭებს ჰიდროენერგეტიკის განვითარებას. 1990-იან წლებში ჰიდროენერგია ბრაზილიის მთლიანი დადგმული სიმძლავრის 93.2%-ს შეადგენდა, მაშინ როდესაც ისეთ ქვეყნებში, როგორიცაა ნორვეგია, შვეიცარია, ახალი ზელანდია და კანადა, ჰიდროენერგიის კოეფიციენტი 50%-ზე მეტი იყო.
1990 წელს, მსოფლიოს ზოგიერთ ქვეყანაში ჰიდროელექტროენერგიის გენერაციისა და ექსპლუატაციაში გამოსაყენებელი ელექტროენერგიის წილი საფრანგეთში 74%-ს, შვეიცარიაში 72%-ს, იაპონიაში 66%-ს, პარაგვაიში 61%-ს, აშშ-ში 55%-ს, ეგვიპტეში 54%-ს, კანადაში 50%-ს, ბრაზილიაში 17.3%-ს, ინდოეთში 11%-ს და ჩინეთში 6.6%-ს შეადგენდა იმავე პერიოდში.