1. Waterenergiebronnen
De geschiedenis van de menselijke ontwikkeling en het gebruik van waterkrachtbronnen gaat terug tot de oudheid. Volgens de interpretatie van de Wet op Hernieuwbare Energie van de Volksrepubliek China (uitgegeven door de Werkcommissie Wetgeving van het Permanente Comité van het Nationaal Volkscongres) luidt de definitie van waterenergie als volgt: de warmte van wind en zon veroorzaakt de verdamping van water, waterdamp vormt regen en sneeuw, de val van regen en sneeuw vormt rivieren en beken, en de stroming van water genereert energie, die waterenergie wordt genoemd.
De belangrijkste thema's bij de ontwikkeling en het gebruik van waterkrachtbronnen zijn de ontwikkeling en het gebruik ervan. Daarom worden waterkrachtbronnen, hydraulische energiebronnen en waterkrachtbronnen vaak als synoniemen gebruikt. In werkelijkheid omvatten waterkrachtbronnen echter een breed scala aan onderwerpen, zoals hydrothermische energiebronnen, waterkrachtbronnen, waterkrachtbronnen en zeewaterenergiebronnen.
(1) Water- en thermische energiebronnen
Water en thermische energiebronnen staan algemeen bekend als natuurlijke warmwaterbronnen. In de oudheid begonnen mensen de water- en warmtebronnen van natuurlijke warmwaterbronnen direct te gebruiken om baden te bouwen, te baden, ziekten te behandelen en te sporten. Moderne mensen gebruiken water en thermische energiebronnen ook voor energieopwekking en verwarming. IJsland bijvoorbeeld had in 2003 een waterkrachtcentrale van 7,08 miljard kilowattuur, waarvan 1,41 miljard kilowattuur werd opgewekt met geothermische energie (d.w.z. thermische waterenergiebronnen). 86% van de inwoners van het land heeft geothermische energie (thermische waterenergiebronnen) gebruikt voor verwarming. De Yangbajing-energiecentrale met een geïnstalleerd vermogen van 25.000 kilowatt is gebouwd in Xizang, die ook geothermische energie (water- en warmte-energiebronnen) gebruikt om elektriciteit op te wekken. Volgens de voorspelling van experts kan de hoeveelheid laagtemperatuurenergie (met grondwater als medium) die in China jaarlijks binnen een straal van bijna 100 meter door de bodem kan worden opgevangen, oplopen tot 150 miljard kilowatt. Momenteel bedraagt de geïnstalleerde capaciteit van geothermische energieopwekking in China 35.300 kilowatt.
(2) Hydraulische energiebronnen
Hydraulische energie omvat de kinetische en potentiële energie van water. In het oude China werden de hydraulische energiebronnen van turbulente rivieren, watervallen en watervallen op grote schaal gebruikt voor de bouw van machines zoals waterraderen, watermolens en watermolens voor waterirrigatie, graanverwerking en rijstpellen. In de jaren 1830 werden in Europa waterkrachtcentrales ontwikkeld en gebruikt om energie te leveren aan grootschalige industrieën zoals meelfabrieken, katoenfabrieken en mijnbouw. De moderne waterturbines die centrifugaalpompen rechtstreeks aandrijven om centrifugale kracht te genereren voor wateropvoer en irrigatie, evenals waterslagpompstations die waterstroom gebruiken om waterslagdruk te genereren en een hoge waterdruk te creëren voor wateropvoer en irrigatie, zijn allemaal directe ontwikkelingen en toepassingen van waterenergiebronnen.
(3) Waterkrachtcentrales
In de jaren 1880, toen elektriciteit werd ontdekt, werden elektromotoren gefabriceerd op basis van elektromagnetische theorie, en werden waterkrachtcentrales gebouwd om de hydraulische energie van waterkrachtcentrales om te zetten in elektrische energie en deze te leveren aan gebruikers. Dit luidde een periode in van snelle ontwikkeling en benutting van waterkrachtenergiebronnen.
De waterkrachtbronnen waar we het nu over hebben, worden meestal hydro-elektrische bronnen genoemd. Naast rivierwaterbronnen bevat de oceaan ook enorme hoeveelheden getijden-, golf-, zout- en temperatuurenergie. Geschat wordt dat de wereldwijde oceaanwaterkrachtbronnen 76 miljard kilowatt bedragen, wat meer dan 15 keer de theoretische reserves van landgebonden rivierwaterkracht is. Getijdenenergie is 3 miljard kilowatt, golfenergie 3 miljard kilowatt, temperatuurverschilenergie 40 miljard kilowatt en zoutverschilenergie 30 miljard kilowatt. Momenteel heeft alleen de ontwikkeling en toepassing van getijdenenergie een praktisch stadium bereikt dat op grote schaal kan worden toegepast bij het gebruik van mariene waterkrachtbronnen door de mens. De ontwikkeling en toepassing van andere energiebronnen vereist nog verder onderzoek om baanbrekende resultaten te behalen op het gebied van technische en economische haalbaarheid en praktische ontwikkeling en toepassing. De ontwikkeling en toepassing van oceaanenergie waar we het meestal over hebben, is voornamelijk de ontwikkeling en toepassing van getijdenenergie. De aantrekkingskracht van de maan en de zon op het aardoppervlak veroorzaakt periodieke schommelingen in het waterpeil, ook wel oceaangetijden genoemd. De schommelingen van het zeewater vormen getijdenenergie. Getijdenenergie is in principe mechanische energie die wordt opgewekt door schommelingen in de getijdenstand.
Getijdenmolens verschenen in de 11e eeuw en begin 20e eeuw begonnen Duitsland en Frankrijk met de bouw van kleine getijdencentrales.
Naar schatting bedraagt de wereldwijde exploiteerbare getijdenenergie tussen de 1 miljard en 1,1 miljard kilowatt, met een jaarlijkse energieopwekking van ongeveer 1240 miljard kilowattuur. De exploiteerbare getijdenenergiebronnen in China hebben een geïnstalleerde capaciteit van 21,58 miljoen kilowatt en een jaarlijkse energieopwekking van 30 miljard kilowattuur.
De grootste getijdencentrale ter wereld is momenteel de getijdencentrale van Rennes in Frankrijk, met een geïnstalleerd vermogen van 240.000 kilowatt. De eerste getijdencentrale in China, de Jizhou-getijdencentrale in Guangdong, werd gebouwd in 1958 met een geïnstalleerd vermogen van 40 kilowatt. De Zhejiang Jiangxia-getijdencentrale, gebouwd in 1985, heeft een totaal geïnstalleerd vermogen van 3200 kilowatt en staat daarmee op de derde plaats ter wereld.
Bovendien bedragen de reserves aan golfenergie in de Chinese oceanen ongeveer 12,85 miljoen kilowatt, de reserves aan getijdenenergie ongeveer 13,94 miljoen kilowatt, de reserves aan zoutverschilenergie ongeveer 125 miljoen kilowatt en de reserves aan temperatuurverschilenergie ongeveer 1,321 miljard kilowatt. Kortom, de totale oceaanenergie in China bedraagt ongeveer 1,5 miljard kilowatt, meer dan twee keer de theoretische reserve van 694 miljoen kilowatt aan landwaterkrachtcentrales, en biedt brede ontwikkelings- en exploitatieperspectieven. Tegenwoordig investeren landen over de hele wereld fors in onderzoek naar technologische benaderingen om de enorme energiebronnen in de oceaan te ontwikkelen en te benutten.
2. Waterkrachtenergiebronnen
Waterkrachtcentrales verwijzen doorgaans naar het gebruik van de potentiële en kinetische energie van rivierwater om arbeid te verrichten en de rotatie van waterkrachtcentrales aan te drijven om elektriciteit op te wekken. Voor de opwekking van steenkool, olie, aardgas en kernenergie zijn niet-hernieuwbare brandstoffen nodig, terwijl waterkrachtcentrales geen water verbruiken, maar de energie van rivierwater benutten.
(1) Wereldwijde waterkrachtenergiebronnen
De totale reserves aan waterkrachtcentrales in rivieren wereldwijd bedragen 5,05 miljard kilowatt, met een jaarlijkse energieopwekking tot 44,28 biljoen kilowattuur. De technisch exploiteerbare waterkrachtcentrales bedragen 2,26 miljard kilowatt, en de jaarlijkse energieopwekking kan 9,8 biljoen kilowattuur bedragen.
In 1878 bouwde Frankrijk de eerste waterkrachtcentrale ter wereld met een geïnstalleerd vermogen van 25 kilowatt. Tot nu toe bedraagt de wereldwijde waterkrachtcapaciteit meer dan 760 miljoen kilowatt, met een jaarlijkse energieproductie van 3 biljoen kilowattuur.
(2) De waterkrachtbronnen van China
China is een van de landen met de rijkste waterkrachtbronnen ter wereld. Volgens het meest recente onderzoek naar waterkrachtbronnen bedragen de theoretische reserves aan rivierwaterenergie in China 694 miljoen kilowatt, met een jaarlijkse theoretische energieopwekking van 6,08 biljoen kilowattuur. Daarmee staat China wereldwijd op de eerste plaats wat betreft theoretische waterkrachtreserves. De technisch exploiteerbare capaciteit van China's waterkrachtbronnen bedraagt 542 miljoen kilowatt, met een jaarlijkse energieopwekking van 2,47 biljoen kilowattuur. De economisch exploiteerbare capaciteit bedraagt 402 miljoen kilowatt, met een jaarlijkse energieopwekking van 1,75 biljoen kilowattuur. Beide landen staan wereldwijd op de eerste plaats.
In juli 1905 werd China's eerste waterkrachtcentrale, de Guishan-waterkrachtcentrale in de provincie Taiwan, gebouwd met een geïnstalleerd vermogen van 500 kVA. In 1912 werd de eerste waterkrachtcentrale op het Chinese vasteland, de Shilongba-waterkrachtcentrale in Kunming, provincie Yunnan, voltooid voor energieopwekking, met een geïnstalleerd vermogen van 480 kilowatt. In 1949 bedroeg de geïnstalleerde capaciteit van waterkracht in het land 163.000 kilowatt; eind 1999 was deze gegroeid tot 72,97 miljoen kilowatt, alleen de Verenigde Staten overtroffen en de tweede plaats in de wereld; in 2005 had de totale geïnstalleerde capaciteit van waterkracht in China 115 miljoen kilowatt bereikt, de eerste plaats in de wereld, goed voor 14,4% van de exploiteerbare waterkrachtcapaciteit en 20% van de totale geïnstalleerde capaciteit van de nationale energiesector.
(3) Kenmerken van waterkrachtenergie
Waterkracht wordt herhaaldelijk opgewekt via de natuurlijke hydrologische kringloop en kan continu door mensen worden gebruikt. Mensen gebruiken vaak de term 'onuitputtelijk' om de hernieuwbaarheid van waterkracht te beschrijven.
Waterkracht verbruikt geen brandstof en stoot geen schadelijke stoffen uit tijdens de productie en het gebruik. De kosten voor beheer en exploitatie, de kosten voor stroomopwekking en de milieu-impact zijn veel lager dan die van thermische energieopwekking, waardoor het een goedkope, groene energiebron is.
Waterkracht heeft een goede regelprestatie, start snel op en speelt een rol bij het afvlakken van pieken in de werking van het elektriciteitsnet. Het is snel en effectief, vermindert stroomverlies in noodsituaties en ongevallen en zorgt voor een veilige stroomvoorziening.
Waterkracht en minerale energie behoren tot de primaire energiebronnen die worden omgezet in elektrische energie en secundaire energie worden genoemd. De ontwikkeling van waterkracht is een energiebron die zowel de ontwikkeling van primaire energie als de productie van secundaire energie gelijktijdig uitvoert, met de dubbele functies van primaire energieproductie en secundaire energieproductie. Er is geen enkel proces nodig voor de winning, het transport en de opslag van mineralen, wat de brandstofkosten aanzienlijk verlaagt.
De aanleg van reservoirs voor de ontwikkeling van waterkrachtcentrales zal de ecologische omgeving van lokale gebieden veranderen. Enerzijds vereist dit de onderdompeling van land, wat leidt tot de verplaatsing van immigranten; anderzijds kan het het microklimaat van de regio herstellen, een nieuwe aquatische ecologische omgeving creëren, de overleving van organismen bevorderen en menselijke overstromingsbeheersing, irrigatie, toerisme en scheepvaartontwikkeling vergemakkelijken. Daarom moet bij de planning van waterkrachtprojecten in het algemeen rekening worden gehouden met het minimaliseren van de negatieve impact op de ecologische omgeving, en waterkrachtcentrales hebben meer voordelen dan nadelen.
Dankzij de voordelen van waterkracht nemen landen over de hele wereld nu een beleid aan dat prioriteit geeft aan de ontwikkeling van waterkracht. In de jaren negentig was waterkracht goed voor 93,2% van de totale geïnstalleerde capaciteit van Brazilië, terwijl landen zoals Noorwegen, Zwitserland, Nieuw-Zeeland en Canada een waterkrachtpercentage van meer dan 50% hadden.
In 1990 bedroeg het aandeel van waterkrachtcentrales in verhouding tot de bruikbare elektriciteit in sommige landen in de wereld 74% in Frankrijk, 72% in Zwitserland, 66% in Japan, 61% in Paraguay, 55% in de Verenigde Staten, 54% in Egypte, 50% in Canada, 17,3% in Brazilië, 11% in India en 6,6% in China gedurende dezelfde periode.
Plaatsingstijd: 24-09-2024
