Rzeki płyną tysiącami mil, niosąc ze sobą ogromną energię. Rozwój i wykorzystanie naturalnej energii wodnej w celu uzyskania energii elektrycznej nazywa się energią wodną. Dwa podstawowe elementy składające się na energię hydrauliczną to przepływ i spad. Przepływ jest determinowany przez samą rzekę, a stopień wykorzystania energii kinetycznej przy bezpośrednim wykorzystaniu wody rzecznej będzie bardzo niski, ponieważ nie jest możliwe wypełnienie całego odcinka rzeki turbinami wodnymi.
Wykorzystanie hydrauliczne wykorzystuje głównie energię potencjalną, a jej wykorzystanie musi być zmniejszone. Jednak naturalny spadek wód w rzekach zazwyczaj kształtuje się stopniowo wzdłuż ich biegu, a na stosunkowo krótkim odcinku naturalny spadek przepływu wody jest stosunkowo niski. Konieczne jest zastosowanie odpowiednich środków inżynieryjnych w celu sztucznego zwiększenia spadku, czyli skoncentrowania rozproszonego naturalnego spadku w celu utworzenia użytecznego poziomu wody.
Zalety energii wodnej
1. Regeneracja energii wodnej
Energia wodna pochodzi z naturalnego spływu rzek, który powstaje głównie z gazu ziemnego i cyrkulacji wody. Cyrkulacja wody umożliwia recykling i ponowne wykorzystanie energii wodnej, dlatego energię wodną nazywa się „energią odnawialną”. „Energia odnawialna” zajmuje wyjątkową pozycję w budownictwie energetycznym.
2. Zasoby wodne można wykorzystywać kompleksowo
Energia wodna wykorzystuje jedynie energię przepływu wody i nie zużywa jej. Dzięki temu zasoby wodne mogą być wszechstronnie wykorzystywane, a oprócz wytwarzania energii, mogą jednocześnie służyć do kontroli powodzi, nawadniania, transportu morskiego, zaopatrzenia w wodę, akwakultury, turystyki i innych celów, a także przyczyniać się do rozwoju wielokierunkowego.
3. Regulacja energii wodnej
Energii elektrycznej nie da się magazynować, a jej produkcja i zużycie odbywają się jednocześnie. Energię wodną można magazynować w zbiornikach, które są wytwarzane zgodnie z zapotrzebowaniem systemu elektroenergetycznego. Zbiorniki pełnią funkcję magazynów energii dla systemu elektroenergetycznego. Regulacja zbiorników poprawia zdolność systemu elektroenergetycznego do regulowania obciążeń, zwiększając niezawodność i elastyczność zasilania.
4. Odwracalność wytwarzania energii wodnej
Turbina wodna, która kieruje wodę z miejsca położonego wyżej do miejsca położonego niżej, może generować energię elektryczną i przekształcać energię wody w energię elektryczną. Z kolei zbiorniki wodne położone niżej są absorbowane przez pompy elektryczne i przesyłane do zbiorników położonych wyżej, gdzie magazynują energię elektryczną, przekształcając ją w energię wody. Wykorzystanie odwracalności wytwarzania energii wodnej do budowy elektrowni szczytowo-pompowych odgrywa wyjątkową rolę w poprawie zdolności regulacji obciążenia systemu energetycznego.
5. Elastyczność działania jednostki
Jednostki hydroelektryczne charakteryzują się prostotą wyposażenia, elastycznością i niezawodnością działania oraz są bardzo wygodne w zwiększaniu lub zmniejszaniu obciążenia. Można je szybko uruchamiać i zatrzymywać w zależności od potrzeb użytkowników i łatwo zautomatyzować. Doskonale nadają się do redukcji szczytowego zapotrzebowania na moc i modulacji częstotliwości w systemie elektroenergetycznym, a także pełnią funkcję awaryjnego systemu rezerwowego, regulacji obciążenia i innych funkcji. Mogą zwiększyć niezawodność systemu elektroenergetycznego, zapewniając znaczące korzyści dynamiczne. Elektrownie wodne są głównymi nośnikami obciążeń dynamicznych w systemie elektroenergetycznym.
6. Niskie koszty i wysoka wydajność produkcji energii wodnej
Energia wodna nie zużywa paliwa i nie wymaga dużych nakładów pracy ani inwestycji w infrastrukturę związaną z eksploatacją i transportem paliwa. Sprzęt jest prosty, wymaga mniejszej liczby operatorów, mniejszego zapotrzebowania na energię elektryczną, długiej żywotności sprzętu oraz niskich kosztów eksploatacji i konserwacji. W związku z tym koszty produkcji energii elektrycznej w elektrowniach wodnych są niskie i wynoszą zaledwie 1/5–1/8 kosztów elektrowni opalanych paliwami kopalnymi. Ponadto, wskaźnik wykorzystania energii w elektrowniach wodnych jest wysoki i sięga ponad 85%, podczas gdy w elektrowniach opalanych paliwami kopalnymi wynosi on zaledwie około 40%.
7. Sprzyja poprawie środowiska ekologicznego
Produkcja energii wodnej nie zanieczyszcza środowiska. Ogromna powierzchnia wody zbiornika reguluje mikroklimat regionu oraz czasowy i przestrzenny rozkład przepływu wody, co sprzyja poprawie stanu środowiska naturalnego okolicznych terenów. W przypadku elektrowni węglowych każda tona surowego węgla musi emitować około 30 kg SO₂, a emisja pyłu zawieszonego przekracza 30 kg. Według statystyk 50 dużych i średnich elektrowni węglowych w całym kraju, 90% z nich emituje SO₂ o stężeniu powyżej 860 mg/m³, co stanowi bardzo poważne zanieczyszczenie. W dzisiejszym świecie, gdzie coraz większą uwagę przywiązuje się do kwestii środowiskowych, przyspieszenie budowy elektrowni wodnych i zwiększenie udziału energii wodnej w Chinach ma ogromne znaczenie dla zmniejszenia zanieczyszczenia środowiska.
Wady energii wodnej
Duże jednorazowe nakłady inwestycyjne – ogromne roboty ziemne i betonowe związane z budową elektrowni wodnych; Ponadto spowoduje to znaczne straty spowodowane powodziami i będzie wymagało pokrycia ogromnych kosztów przesiedleń; Okres budowy jest również dłuższy niż budowa elektrowni cieplnych, co wpływa na obrót funduszy budowlanych. Nawet jeśli część inwestycji w projekty ochrony zasobów wodnych jest dzielona między różne departamenty beneficjentów, inwestycja w przeliczeniu na kilowat energii wodnej jest znacznie wyższa niż w przypadku energii cieplnej. Jednak w przyszłości oszczędności w rocznych kosztach operacyjnych będą z roku na rok niwelowane. Maksymalny dopuszczalny okres rekompensaty jest związany z poziomem rozwoju kraju i polityką energetyczną. Jeśli okres rekompensaty jest krótszy niż dopuszczalna wartość, za uzasadnione uznaje się zwiększenie zainstalowanej mocy elektrowni wodnej.
Ryzyko awarii – Z powodu powodzi, zapory zatrzymują duże ilości wody, klęsk żywiołowych, szkód spowodowanych przez człowieka oraz jakości konstrukcji, co może mieć katastrofalne skutki dla obszarów położonych niżej w dorzeczu i infrastruktury. Takie awarie mogą wpłynąć na dostawy energii elektrycznej, zwierzęta i rośliny, a także spowodować znaczne straty i ofiary śmiertelne.
Szkody w ekosystemie – Duże zbiorniki wodne powodują rozległe powodzie powyżej tam, niszcząc niekiedy niziny, lasy dolinowe i łąki. Jednocześnie wpływają one również na ekosystem wodny wokół rośliny. Mają one znaczący wpływ na ryby, ptactwo wodne i inne zwierzęta.
Czas publikacji: 03-04-2023
