1. Vandens energijos ištekliai
Žmonių vystymosi ir hidroenergijos išteklių naudojimo istorija siekia senovę. Remiantis Kinijos Liaudies Respublikos atsinaujinančiosios energijos įstatymo aiškinimu (redaguotu Nacionalinio liaudies kongreso nuolatinio komiteto Teisės darbo komiteto), vandens energijos apibrėžimas yra toks: vėjo ir saulės šiluma sukelia vandens garavimą, vandens garai sudaro lietų ir sniegą, iškritęs lietus ir sniegas sudaro upes ir upelius, o vandens tėkmė gamina energiją, kuri vadinama vandens energija.
Pagrindinis šiuolaikinės hidroenergijos išteklių plėtros ir naudojimo turinys yra hidroenergijos išteklių plėtra ir naudojimas, todėl žmonės dažniausiai vartoja vandens energijos išteklius, hidraulinius energijos išteklius ir hidroelektrinės energijos išteklius kaip sinonimus. Tačiau iš tikrųjų hidroenergijos ištekliai apima platų turinio spektrą, pavyzdžiui, hidroterminės energijos išteklius, hidroenergijos išteklius, hidroenergijos išteklius ir jūros vandens energijos išteklius.
(1) Vandens ir šiluminės energijos ištekliai
Vandens ir šiluminės energijos ištekliai paprastai vadinami natūraliais karštaisiais šaltiniais. Senovėje žmonės pradėjo tiesiogiai naudoti natūralių karštųjų versmių vandens ir šilumos išteklius vonioms statyti, maudytis, gydyti ligas ir mankštintis. Šiuolaikiniai žmonės vandens ir šiluminės energijos išteklius taip pat naudoja elektros energijai gaminti ir šildyti. Pavyzdžiui, Islandijoje 2003 m. hidroelektrinės gamyba siekė 7,08 milijardo kilovatvalandžių, iš kurių 1,41 milijardo kilovatvalandžių buvo pagaminta naudojant geoterminę energiją (t. y. vandens šiluminės energijos išteklius). 86 % šalies gyventojų šildymui naudojo geoterminę energiją (vandens šiluminės energijos išteklius). Ksizange pastatyta Jangbajingo elektrinė, kurios įrengta galia siekia 25 000 kilovatų, taip pat naudoja geoterminį vandenį (vandens ir šilumos energijos išteklius) elektros energijai gaminti. Ekspertų prognozėmis, Kinijoje dirvožemis beveik 100 metrų gylyje kasmet gali surinkti žemos temperatūros energiją (kaip terpę naudojant požeminį vandenį), kuri gali siekti 150 milijardų kilovatų. Šiuo metu Kinijoje įrengta geoterminės energijos gamybos galia yra 35 300 kilovatų.
(2) Hidrauliniai energijos ištekliai
Hidraulinė energija apima vandens kinetinę ir potencialinę energiją. Senovės Kinijoje turbulentinių upių, krioklių ir krioklių hidraulinės energijos ištekliai buvo plačiai naudojami statant tokias mašinas kaip vandens ratai, vandens malūnai ir vandens malūnai, skirti vandens drėkinimui, grūdų perdirbimui ir ryžių lukštenimui. 1830-aisiais Europoje buvo sukurtos ir naudojamos hidraulinės stotys, skirtos tiekti energiją didelio masto pramonės šakoms, tokioms kaip miltų malūnai, medvilnės fabrikai ir kasyba. Šiuolaikinės vandens turbinos, kurios tiesiogiai varo išcentrinius vandens siurblius, kad sukurtų išcentrinę jėgą vandens kėlimui ir drėkinimui, taip pat vandens smūgio siurblinės, kurios naudoja vandens srautą vandens smūgio slėgiui generuoti ir aukštam vandens slėgiui vandens kėlimui ir drėkinimui formuoti, yra tiesioginis vandens energijos išteklių kūrimas ir panaudojimas.
(3) Hidroelektrinės energijos ištekliai
1880-aisiais, atradus elektrą, remiantis elektromagnetine teorija, buvo gaminami elektros varikliai, o hidroelektrinės buvo statomos siekiant hidroelektrinių hidraulinę energiją paversti elektros energija ir tiekti ją vartotojams, taip pradedant intensyvaus hidroenergijos išteklių plėtros ir naudojimo laikotarpį.
Hidroenergijos ištekliai, apie kuriuos dabar kalbame, paprastai vadinami hidroelektriniais ištekliais. Be upių vandens išteklių, vandenyne taip pat yra didžiulė potvynių, bangų, druskos ir temperatūros energija. Apskaičiuota, kad pasauliniai vandenynų hidroenergijos ištekliai siekia 76 milijardus kilovatų, tai yra daugiau nei 15 kartų daugiau nei teoriniai sausumos upių hidroenergijos rezervai. Iš jų potvynių energija siekia 3 milijardus kilovatų, bangų energija – 3 milijardus kilovatų, temperatūros skirtumo energija – 40 milijardų kilovatų, o druskos skirtumo energija – 30 milijardų kilovatų. Šiuo metu tik potvynių energijos kūrimo ir panaudojimo technologijos pasiekė praktinį etapą, kurį žmonės gali plačiai plėtoti naudodami jūrų hidroenergijos išteklius. Kitų energijos šaltinių plėtrai ir naudojimui dar reikia tolesnių tyrimų, kad būtų pasiekta proveržio rezultatų techninio ir ekonominio įgyvendinamumo srityje bei užtikrintas praktinis vystymas ir panaudojimas. Vandenynų energijos plėtra ir panaudojimas, kurį paprastai vadiname, daugiausia yra potvynių energijos plėtra ir panaudojimas. Mėnulio ir Saulės trauka prie Žemės jūros paviršiaus sukelia periodinius vandens lygio svyravimus, vadinamus vandenyno potvyniais. Jūros vandens svyravimai sudaro potvynių energiją. Iš principo potvynių energija yra mechaninė energija, susidaranti dėl potvynių lygio svyravimų.
Potvynių ir atoslūgių malūnai atsirado XI amžiuje, o XX amžiaus pradžioje Vokietija ir Prancūzija pradėjo statyti mažas potvynių ir atoslūgių jėgaines.
Apskaičiuota, kad pasaulyje išgaunama nuo 1 iki 1,1 milijardo kilovatų energija, o metinė energijos gamyba siekia maždaug 1240 milijardų kilovatvalandžių. Kinijos išgaunamų potvynių energijos išteklių įrengta galia yra 21,58 milijono kilovatų, o metinė energijos gamyba – 30 milijardų kilovatvalandžių.
Didžiausia potvynių ir atoslūgių jėgainė pasaulyje šiuo metu yra Reno potvynių ir atoslūgių jėgainė Prancūzijoje, kurios instaliuota galia siekia 240 000 kilovatų. Pirmoji potvynių ir atoslūgių jėgainė Kinijoje, Dzižou potvynių ir atoslūgių jėgainė Guangdonge, buvo pastatyta 1958 m., jos instaliuota galia siekė 40 kilovatų. Džedziango Dziangsios potvynių ir atoslūgių jėgainė, pastatyta 1985 m., turi 3200 kilovatų bendrą instaliuotą galią, ir užima trečią vietą pasaulyje.
Be to, Kinijos vandenynuose bangų energijos atsargos yra apie 12,85 mln. kilovatų, potvynių ir atoslūgių energija – apie 13,94 mln. kilovatų, druskų skirtumo energija – apie 125 mln. kilovatų, o temperatūros skirtumo energija – apie 1,321 mlrd. kilovatų. Apibendrinant galima teigti, kad bendra vandenynų energija Kinijoje yra apie 1,5 mlrd. kilovatų, tai yra daugiau nei dvigubai daugiau nei teorinis 694 mln. kilovatų sausumos upių hidroenergijos rezervas, ir turi plačias plėtros bei panaudojimo perspektyvas. Šiais laikais viso pasaulio šalys daug investuoja į technologinių metodų, skirtų plėtoti ir panaudoti milžiniškus energijos išteklius, paslėptus vandenyne, tyrimus.
2. Hidroelektrinės energijos ištekliai
Hidroelektrinės energijos ištekliai paprastai reiškia upės vandens tėkmės potencialinės ir kinetinės energijos panaudojimą darbui atlikti ir hidroelektrinių generatorių sukimuisi skatinti elektros energijos gamybą. Anglies, naftos, gamtinių dujų ir branduolinės energijos gamybai reikia naudoti neatsinaujinančius kuro išteklius, o hidroelektrinės energijos gamybai vandens ištekliai nenaudojami, o naudojama upės tėkmės energija.
(1) Pasauliniai hidroelektrinės energijos ištekliai
Bendri hidroenergijos išteklių rezervai upėse visame pasaulyje siekia 5,05 milijardo kilovatų, o metinė energijos gamyba siekia 44,28 trilijono kilovatvalandžių; techniškai eksploatuojami hidroenergijos ištekliai yra 2,26 milijardo kilovatų, o metinė energijos gamyba gali siekti 9,8 trilijono kilovatvalandžių.
1878 m. Prancūzija pastatė pirmąją pasaulyje hidroelektrinę, kurios instaliuota galia siekė 25 kilovatus. Iki šiol visame pasaulyje instaliuota hidroenergijos galia viršijo 760 milijonų kilovatų, o metinė energijos gamyba siekia 3 trilijonus kilovatvalandžių.
(2) Kinijos hidroenergijos ištekliai
Kinija yra viena iš šalių, turinčių turtingiausius hidroenergijos išteklius pasaulyje. Remiantis naujausia hidroenergijos išteklių apžvalga, teoriniai upių vandens energijos rezervai Kinijoje yra 694 mln. kilovatų, o metinis teorinis energijos gamybos kiekis – 6,08 trilijono kilovatvalandžių, ir tai yra pirma vieta pasaulyje pagal teorinius hidroenergijos rezervus; techniškai išnaudojamas Kinijos hidroenergijos išteklių pajėgumas yra 542 mln. kilovatų, o metinis energijos gamybos kiekis – 2,47 trilijono kilovatvalandžių, o ekonomiškai išnaudojamas pajėgumas – 402 mln. kilovatų, o metinis energijos gamybos kiekis – 1,75 trilijono kilovatvalandžių, ir tai yra pirma vieta pasaulyje.
1905 m. liepą Kinijoje buvo pastatyta pirmoji hidroelektrinė – Guišano hidroelektrinė Taivano provincijoje, kurios instaliuota galia siekė 500 kVA. 1912 m. Kinijoje elektros energijos gamybai buvo baigta statyti pirmoji hidroelektrinė žemyninėje Kinijoje – Šilongbos hidroelektrinė Kunminge, Junano provincijoje, kurios instaliuota galia siekė 480 kilovatų. 1949 m. šalyje instaliuota hidroenergijos galia siekė 163 000 kilovatų; 1999 m. pabaigoje ji išaugo iki 72,97 mln. kilovatų, nusileisdama tik Jungtinėms Amerikos Valstijoms ir užimdama antrąją vietą pasaulyje; 2005 m. bendra Kinijoje instaliuota hidroenergijos galia pasiekė 115 mln. kilovatų, užimdama pirmąją vietą pasaulyje, sudarydama 14,4 % visų eksploatuojamų hidroenergijos galių ir 20 % visų šalies energetikos pramonės instaliuotų galių.
(3) Hidroelektrinės energijos charakteristikos
Hidroelektrinė energija yra nuolat atsinaujinama gamtos hidrologiniame cikle ir gali būti nuolat naudojama žmonių. Žmonės dažnai vartoja frazę „neišsenkantis“, norėdami apibūdinti hidroelektrinės energijos atsinaujinamumą.
Hidroelektrinė gamybos ir eksploatavimo metu nenaudoja kuro ir neišskiria kenksmingų medžiagų. Jos valdymo ir eksploatavimo išlaidos, elektros energijos gamybos išlaidos ir poveikis aplinkai yra daug mažesni nei šiluminės energijos gamybos, todėl tai yra nebrangus žaliosios energijos šaltinis.
Hidroenergija pasižymi geru reguliavimo efektyvumu, greitu paleidimu ir atlieka svarbų vaidmenį mažinant elektros tinklo veikimą. Ji yra greita ir efektyvi, sumažina elektros energijos tiekimo nuostolius avarinėse ir avarijų situacijose bei užtikrina elektros energijos tiekimo saugą.
Hidroelektrinė ir mineralinė energija priklauso išteklių pagrindu pagamintai pirminei energijai, kuri paverčiama elektros energija ir vadinama antrine energija. Hidroelektrinės energijos plėtra yra energijos šaltinis, kuris vienu metu atlieka ir pirminės energijos plėtrą, ir antrinės energijos gamybą, atlikdamas dvejopas pirminės energijos gamybos ir antrinės energijos gamybos funkcijas; Nereikia vieno energijos mineralų gavybos, transportavimo ir saugojimo proceso, todėl gerokai sumažėja kuro sąnaudos.
Rezervuarų statyba hidroenergetikos plėtrai pakeis vietos ekologinę aplinką. Viena vertus, tam reikės užlieti dalį žemės, todėl persikels imigrantai; kita vertus, tai gali atkurti regiono mikroklimatą, sukurti naują vandens ekologinę aplinką, skatinti organizmų išlikimą ir palengvinti žmonių potvynių kontrolę, drėkinimą, turizmą ir laivybos plėtrą. Todėl planuojant hidroenergetikos projektus reikėtų atsižvelgti į neigiamo poveikio ekologinei aplinkai mažinimą, o hidroenergetikos plėtra turi daugiau privalumų nei trūkumų.
Dėl hidroenergijos privalumų viso pasaulio šalys dabar priima politiką, pagal kurią pirmenybė teikiama hidroenergijos plėtrai. Dešimtajame dešimtmetyje hidroenergija sudarė 93,2 % visų Brazilijos įrengtųjų pajėgumų, o tokiose šalyse kaip Norvegija, Šveicarija, Naujoji Zelandija ir Kanada hidroenergijos santykis siekė daugiau nei 50 %.
1990 m. kai kuriose pasaulio šalyse hidroelektrinių pagamintos energijos dalis, palyginti su eksploatuojama elektros energija, Prancūzijoje sudarė 74 %, Šveicarijoje – 72 %, Japonijoje – 66 %, Paragvajuje – 61 %, Jungtinėse Valstijose – 55 %, Egipte – 54 %, Kanadoje – 50 %, Brazilijoje – 17,3 %, Indijoje – 11 % ir Kinijoje – 6,6 % tuo pačiu laikotarpiu.
Įrašo laikas: 2024 m. rugsėjo 24 d.
