Rivieren stromen duizenden kilometers ver en bevatten enorme hoeveelheden energie. De ontwikkeling en benutting van natuurlijke waterenergie voor de opwekking van elektriciteit wordt waterkracht genoemd. De twee basiselementen waaruit hydraulische energie bestaat, zijn debiet en valhoogte. Het debiet wordt bepaald door de rivier zelf, en de benuttingsgraad van de kinetische energie bij directe benutting van het rivierwater zal zeer laag zijn, omdat het onmogelijk is om een volledig riviergedeelte te vullen met waterturbines.
Bij hydraulisch gebruik wordt voornamelijk potentiële energie benut, en er moet een daling in het gebruik van potentiële energie optreden. De natuurlijke valhoogte van rivieren neemt echter over het algemeen geleidelijk toe langs de rivierloop, en over een relatief korte afstand is de natuurlijke valhoogte relatief laag. Daarom moeten passende technische maatregelen worden genomen om de valhoogte kunstmatig te vergroten, oftewel om de verspreide natuurlijke valhoogte te concentreren en zo een bruikbare waterhoogte te creëren.
Voordelen van waterkracht
1. Hergebruik van waterenergie
Waterenergie is afkomstig van natuurlijke rivierafvoer, die voornamelijk wordt gevormd door de circulatie van aardgas en water. Door de watercirculatie kan waterenergie worden gerecycled en hergebruikt, waardoor waterenergie ook wel "hernieuwbare energie" wordt genoemd. "Hernieuwbare energie" neemt een unieke positie in binnen de energiesector.
2. Waterbronnen kunnen op een alomvattende manier worden benut.
Hydro-elektrische energie gebruikt alleen de energie in de waterstroom en verbruikt geen water. Daardoor kunnen waterbronnen op een alomvattende manier worden benut, en kunnen ze naast energieopwekking tegelijkertijd voordelen bieden op het gebied van waterbeheer, irrigatie, scheepvaart, watervoorziening, aquacultuur, toerisme en andere aspecten, waardoor een ontwikkeling met meerdere doelstellingen mogelijk wordt.
3. Regulering van waterenergie
Elektrische energie kan niet worden opgeslagen; productie en verbruik vinden gelijktijdig plaats. Waterenergie kan wel worden opgeslagen in reservoirs, die worden aangelegd naar behoefte van het elektriciteitsnet. Deze reservoirs fungeren als energieopslagplaatsen voor het elektriciteitsnet. De regulering van de reservoirs verbetert het vermogen van het elektriciteitsnet om de belasting te reguleren, waardoor de betrouwbaarheid en flexibiliteit van de stroomvoorziening toenemen.
4. Omkeerbaarheid van waterkrachtopwekking
Een waterturbine die water van een hoger gelegen punt naar een lager gelegen punt leidt, kan elektriciteit opwekken en waterenergie omzetten in elektrische energie. Het water in de lager gelegen gebieden wordt vervolgens door elektrische pompen opgepompt en naar reservoirs op een hoger gelegen punt getransporteerd voor opslag, waarbij elektrische energie wordt omgezet in waterenergie. Het benutten van de omkeerbaarheid van waterkrachtopwekking voor de bouw van pompwaterkrachtcentrales speelt een unieke rol in het verbeteren van het vermogen van het elektriciteitsnet om de belasting te reguleren.
5. Flexibiliteit van de eenheidswerking
Hydro-elektrische energiecentrales hebben eenvoudige apparatuur, een flexibele en betrouwbare werking en zijn zeer geschikt om de belasting te verhogen of te verlagen. Ze kunnen snel worden gestart of gestopt, afhankelijk van de behoeften van de gebruikers, en zijn gemakkelijk te automatiseren. Ze zijn bij uitstek geschikt voor het afvlakken van piekbelastingen en frequentiemodulatie in het elektriciteitsnet, en dienen tevens als noodstroomvoorziening, voor het aanpassen van de belasting en andere functies. Ze kunnen de betrouwbaarheid van het elektriciteitsnet verhogen en bieden uitstekende dynamische voordelen. Hydro-elektrische centrales zijn de belangrijkste dragers van dynamische belastingen in het elektriciteitsnet.
6. Lage kosten en hoge efficiëntie van waterkrachtproductie
Waterkrachtcentrales verbruiken geen brandstof en vereisen geen grote investeringen in personeel en faciliteiten voor de winning en het transport van brandstof. De apparatuur is eenvoudig, vereist minder personeel, minder hulpenergie, heeft een lange levensduur en lage operationele en onderhoudskosten. Daardoor zijn de productiekosten van elektriciteit door waterkrachtcentrales laag, slechts 1/5 tot 1/8 van die van fossiele energiecentrales. Bovendien is de benuttingsgraad van waterkrachtcentrales hoog, meer dan 85%, terwijl die van fossiele energiecentrales slechts ongeveer 40% bedraagt.
7. Het draagt bij aan de verbetering van het ecologische milieu.
De opwekking van waterkracht is niet milieuvervuilend. Het enorme wateroppervlak van het stuwmeer reguleert het microklimaat van de regio en de tijdelijke en ruimtelijke verdeling van de waterstroom, wat bijdraagt aan de verbetering van het ecologische milieu in de omliggende gebieden. Bij kolencentrales komt er per ton ruwe steenkool ongeveer 30 kg SO2 vrij, en meer dan 30 kg fijnstof. Volgens statistieken van 50 grote en middelgrote kolencentrales in China stoot 90% van de centrales SO2 uit met een concentratie van meer dan 860 mg/m³, wat een zeer ernstige vorm van vervuiling is. In de huidige wereld, waar steeds meer aandacht wordt besteed aan milieuproblemen, is het versnellen van de bouw van waterkrachtcentrales en het vergroten van het aandeel waterkracht in China van groot belang voor de vermindering van milieuvervuiling.
Nadelen van waterkracht
Grote eenmalige investeringen – enorme grond- en betonwerken voor de bouw van waterkrachtcentrales; bovendien zullen er aanzienlijke schade door overstromingen ontstaan en zullen er hoge herhuisvestingskosten moeten worden betaald; de bouwperiode is ook langer dan die van thermische centrales, wat de omloopsnelheid van de bouwgelden beïnvloedt. Zelfs als een deel van de investering in waterbeheerprojecten wordt gedeeld door verschillende begunstigde afdelingen, zijn de investeringen per kilowatt waterkracht veel hoger dan die van thermische centrales. De besparingen op de jaarlijkse operationele kosten zullen echter in de toekomst jaarlijks worden gecompenseerd. De maximaal toegestane compensatieperiode is afhankelijk van het ontwikkelingsniveau en het energiebeleid van het land. Als de compensatieperiode korter is dan de toegestane waarde, wordt het redelijk geacht om de geïnstalleerde capaciteit van de waterkrachtcentrale te verhogen.
Risico op falen – Door overstromingen, het tegenhouden van grote hoeveelheden water door dammen, natuurrampen, door de mens veroorzaakte schade en de kwaliteit van de constructie, kunnen er catastrofale gevolgen zijn voor stroomafwaarts gelegen gebieden en infrastructuur. Dergelijke storingen kunnen de energievoorziening, dieren en planten aantasten en aanzienlijke verliezen en slachtoffers veroorzaken.
Schade aan het ecosysteem – Grote stuwmeren veroorzaken grootschalige overstromingen stroomopwaarts van de dammen, waardoor soms laaglanden, valleibossen en graslanden worden verwoest. Tegelijkertijd heeft dit ook gevolgen voor het aquatische ecosysteem rondom de dam. Het heeft een aanzienlijke impact op vissen, watervogels en andere dieren.
Geplaatst op: 3 april 2023
