1. Zasoby energii wodnej
Historia rozwoju ludzkości i wykorzystania zasobów hydroenergetycznych sięga czasów starożytnych. Zgodnie z Interpretacją Ustawy o Energii Odnawialnej Chińskiej Republiki Ludowej (zredagowanej przez Komitet Roboczy ds. Prawa Stałego Komitetu Ogólnochińskiego Zgromadzenia Przedstawicieli Ludowych), energia wodna jest definiowana następująco: ciepło wiatru i słońca powoduje parowanie wody, para wodna tworzy deszcz i śnieg, opady deszczu i śniegu tworzą rzeki i strumienie, a przepływ wody wytwarza energię, która nazywana jest energią wodną.
Głównym celem współczesnego rozwoju i wykorzystania zasobów hydroenergetycznych jest rozwój i wykorzystanie zasobów hydroenergetycznych, dlatego terminy „zasoby energii wodnej”, „zasoby energii hydraulicznej” i „zasoby energii hydroelektrycznej” są zazwyczaj używane zamiennie. Jednak w rzeczywistości zasoby hydroenergetyczne obejmują szeroki zakres treści, takich jak zasoby energii hydrotermalnej, zasoby energii wodnej, zasoby energii wodnej i zasoby energii wody morskiej.
(1) Zasoby wody i energii cieplnej
Zasoby wody i energii cieplnej są powszechnie znane jako naturalne gorące źródła. W starożytności ludzie zaczęli bezpośrednio wykorzystywać zasoby wody i ciepła naturalnych gorących źródeł do budowy łaźni, kąpieli, leczenia chorób i ćwiczeń. Współcześni ludzie również wykorzystują zasoby wody i energii cieplnej do wytwarzania energii i ogrzewania. Na przykład Islandia miała produkcję energii wodnej na poziomie 7,08 miliarda kilowatogodzin w 2003 roku, z czego 1,41 miliarda kilowatogodzin wygenerowano przy użyciu energii geotermalnej (tj. zasobów energii cieplnej wody). 86% mieszkańców kraju wykorzystuje energię geotermalną (zasoby energii cieplnej wody) do ogrzewania. Elektrownia Yangbajing o zainstalowanej mocy 25000 kilowatów została zbudowana w Xizang, która również wykorzystuje energię geotermalną (zasoby energii cieplnej wody i energii cieplnej) do wytwarzania energii elektrycznej. Według przewidywań ekspertów, energia niskotemperaturowa (wykorzystująca wody gruntowe jako medium), która może być gromadzona przez glebę w promieniu prawie 100 metrów w Chinach każdego roku, może osiągnąć 150 miliardów kilowatów. Obecnie moc zainstalowana elektrowni geotermalnych w Chinach wynosi 35300 kilowatów.
(2) Zasoby energii hydraulicznej
Energia hydrauliczna obejmuje energię kinetyczną i potencjalną wody. W starożytnych Chinach zasoby energii hydraulicznej burzliwych rzek i wodospadów były szeroko wykorzystywane do budowy maszyn, takich jak koła wodne, młyny wodne i młyny wodne do nawadniania, przetwórstwa zbóż i łuskania ryżu. W latach 30. XIX wieku w Europie opracowano i wykorzystano stacje hydrauliczne do zasilania dużych gałęzi przemysłu, takich jak młyny zbożowe, przędzalnie bawełny i górnictwo. Nowoczesne turbiny wodne, które bezpośrednio napędzają pompy odśrodkowe, generując siłę odśrodkową do podnoszenia wody i nawadniania, a także stacje pomp z młotem wodnym, które wykorzystują przepływ wody do generowania ciśnienia uderzenia wodnego i wytwarzania wysokiego ciśnienia wody do podnoszenia wody i nawadniania, są bezpośrednim rozwinięciem i wykorzystaniem zasobów energii wodnej.
(3) Zasoby energii hydroelektrycznej
W latach osiemdziesiątych XIX wieku, wraz z odkryciem elektryczności, zaczęto produkować silniki elektryczne wykorzystujące teorię elektromagnetyczną, a także budowano elektrownie wodne, które miały przetwarzać energię hydrauliczną elektrowni wodnych na energię elektryczną i dostarczać ją użytkownikom. Zapoczątkowało to okres intensywnego rozwoju i wykorzystania zasobów energii hydroelektrycznej.
Zasoby energii wodnej, o których teraz mówimy, są zazwyczaj nazywane zasobami hydroelektrycznymi. Oprócz zasobów wód rzecznych, oceany zawierają również ogromne ilości energii pływów, fal, soli i temperatury. Szacuje się, że globalne zasoby energii wodnej oceanów wynoszą 76 miliardów kilowatów, co stanowi ponad 15-krotność teoretycznych rezerw lądowej energii wodnej rzek. Wśród nich energia pływów wynosi 3 miliardy kilowatów, energia fal wynosi 3 miliardy kilowatów, energia różnicy temperatur wynosi 40 miliardów kilowatów, a energia różnicy soli wynosi 30 miliardów kilowatów. Obecnie jedynie rozwój i technologia wykorzystania energii pływów osiągnęły etap praktyczny, umożliwiający ich rozwój na dużą skalę w zakresie wykorzystania morskich zasobów energii wodnej przez ludzi. Rozwój i wykorzystanie innych źródeł energii nadal wymaga dalszych badań, aby osiągnąć przełomowe wyniki w zakresie wykonalności technicznej i ekonomicznej oraz osiągnąć praktyczne wykorzystanie. Rozwój i wykorzystanie energii oceanów, o których zazwyczaj mówimy, to głównie rozwój i wykorzystanie energii pływów. Przyciąganie Księżyca i Słońca do powierzchni morza na Ziemi powoduje okresowe wahania poziomu wody, znane jako pływy oceaniczne. Wahania wody morskiej tworzą energię pływów. Zasadniczo energia pływów to energia mechaniczna generowana przez wahania poziomu pływów.
Młyny pływowe pojawiły się w XI wieku, a na początku XX wieku Niemcy i Francja rozpoczęły budowę małych elektrowni pływowych.
Szacuje się, że światowe zasoby energii pływów morskich, które można wykorzystać, wynoszą od 1 do 1,1 miliarda kilowatów, a roczna produkcja energii wynosi około 1240 miliardów kilowatogodzin. Chińskie zasoby energii pływów morskich, które można wykorzystać, mają zainstalowaną moc 21,58 miliona kilowatów i roczną produkcję energii na poziomie 30 miliardów kilowatogodzin.
Największą elektrownią pływową na świecie jest obecnie elektrownia pływowa w Rennes we Francji, o mocy zainstalowanej 240 000 kilowatów. Pierwsza elektrownia pływowa w Chinach, elektrownia pływowa Jizhou w Guangdong, została zbudowana w 1958 roku i miała moc zainstalowaną 40 kilowatów. Elektrownia pływowa Zhejiang Jiangxia, zbudowana w 1985 roku, ma całkowitą moc zainstalowaną 3200 kilowatów, co plasuje ją na trzecim miejscu na świecie.
Ponadto, w chińskich oceanach rezerwy energii fal wynoszą około 12,85 miliona kilowatów, energii pływów około 13,94 miliona kilowatów, energii z różnicy soli około 125 milionów kilowatów, a energii z różnicy temperatur około 1,321 miliarda kilowatów. Podsumowując, całkowita energia oceaniczna w Chinach wynosi około 1,5 miliarda kilowatów, co stanowi ponad dwukrotność teoretycznej rezerwy 694 milionów kilowatów energii wodnej pozyskiwanej z lądowych i rzecznych elektrowni wodnych, i ma szerokie perspektywy rozwoju i wykorzystania. Obecnie kraje na całym świecie inwestują znaczne środki w badania nad technologicznymi rozwiązaniami umożliwiającymi rozwój i wykorzystanie ogromnych zasobów energii ukrytych w oceanach.
2、 Zasoby energii hydroelektrycznej
Zasoby energii wodnej odnoszą się zazwyczaj do wykorzystania energii potencjalnej i kinetycznej przepływu wody rzecznej do wykonywania pracy i napędzania obrotów generatorów hydroelektrycznych w celu wytwarzania energii elektrycznej. Wytwarzanie węgla, ropy naftowej, gazu ziemnego i energii jądrowej wymaga zużycia nieodnawialnych zasobów paliwowych, podczas gdy wytwarzanie energii wodnej nie zużywa zasobów wodnych, lecz wykorzystuje energię przepływu rzeki.
（1） Globalne zasoby energii hydroelektrycznej
Łączne rezerwy zasobów energii wodnej w rzekach na całym świecie wynoszą 5,05 miliardów kilowatów, a roczna produkcja energii elektrycznej sięga 44,28 bilionów kilowatogodzin; Technicznie możliwe do wykorzystania zasoby energii wodnej wynoszą 2,26 miliardów kilowatów, a roczna produkcja energii elektrycznej może osiągnąć 9,8 biliona kilowatogodzin.
W 1878 roku Francja zbudowała pierwszą na świecie elektrownię wodną o mocy zainstalowanej 25 kilowatów. Do tej pory światowa moc zainstalowana w elektrowniach wodnych przekroczyła 760 milionów kilowatów, a roczna produkcja energii elektrycznej wyniosła 3 biliony kilowatogodzin.
(2) Zasoby hydroenergetyczne Chin
Chiny należą do krajów o najbogatszych zasobach energii wodnej na świecie. Według najnowszego badania zasobów hydroenergetycznych, teoretyczne rezerwy energii wód rzecznych w Chinach wynoszą 694 miliony kilowatów, a roczna teoretyczna produkcja energii elektrycznej wynosi 6,08 biliona kilowatogodzin, co plasuje ten kraj na pierwszym miejscu na świecie pod względem teoretycznych rezerw energii wodnej. Technicznie możliwa do wykorzystania moc chińskich zasobów hydroenergetycznych wynosi 542 miliony kilowatów, przy rocznej produkcji energii elektrycznej na poziomie 2,47 biliona kilowatogodzin, a ekonomicznie możliwa do wykorzystania moc wynosi 402 miliony kilowatów, przy rocznej produkcji energii elektrycznej na poziomie 1,75 biliona kilowatogodzin, co plasuje Chiny na pierwszym miejscu na świecie.
W lipcu 1905 roku, pierwsza chińska elektrownia wodna, Guishan Hydroelectric Power Station w prowincji Tajwan, została zbudowana o zainstalowanej mocy 500 kVA. W 1912 roku, pierwsza elektrownia wodna w Chinach kontynentalnych, Shilongba Hydropower Station w Kunming, prowincja Junnan, została ukończona w celu wytwarzania energii, o zainstalowanej mocy 480 kilowatów. W 1949 roku, zainstalowana moc hydroenergii w kraju wynosiła 163000 kilowatów; Do końca 1999 roku, rozwinęła się do 72,97 miliona kilowatów, ustępując jedynie Stanom Zjednoczonym i zajmując drugie miejsce na świecie; Do 2005 roku, całkowita zainstalowana moc hydroenergii w Chinach osiągnęła 115 milionów kilowatów, zajmując pierwsze miejsce na świecie, stanowiąc 14,4% eksploatowalnej mocy hydroenergetycznej i 20% całkowitej zainstalowanej mocy krajowego przemysłu energetycznego.
(3) Charakterystyka energii hydroelektrycznej
Energia hydroelektryczna jest wielokrotnie regenerowana w naturalnym cyklu hydrologicznym i może być stale wykorzystywana przez ludzi. Często używa się określenia „niewyczerpalne”, aby opisać odnawialność energii hydroelektrycznej.
Energia wodna nie zużywa paliwa ani nie emituje szkodliwych substancji podczas produkcji i eksploatacji. Jej koszty zarządzania i eksploatacji, koszty wytwarzania energii oraz wpływ na środowisko są znacznie niższe niż w przypadku wytwarzania energii cieplnej, co czyni ją tanim, ekologicznym źródłem energii.
Energia wodna charakteryzuje się dobrą wydajnością regulacyjną, szybkim rozruchem i pełni rolę ograniczania szczytowego zapotrzebowania na energię elektryczną w sieci energetycznej. Jest szybka i efektywna, redukując straty energii w sytuacjach awaryjnych i wypadkowych oraz zapewniając bezpieczeństwo dostaw energii.
Energia wodna i mineralna należą do energii pierwotnej opartej na zasobach, która jest przekształcana w energię elektryczną i nazywana energią wtórną. Rozwój energetyki wodnej to źródło energii, które jednocześnie realizuje zarówno rozwój energii pierwotnej, jak i produkcję energii wtórnej, pełniąc podwójną funkcję: wytwarzania energii pierwotnej i wytwarzania energii wtórnej. Nie ma potrzeby pojedynczego procesu wydobycia, transportu i magazynowania energii mineralnej, co znacznie obniża koszty paliwa.
Budowa zbiorników retencyjnych na potrzeby rozwoju energetyki wodnej zmieni środowisko ekologiczne lokalnych obszarów. Z jednej strony wymaga ona zalania części terenu, co skutkuje przesiedleniem imigrantów; z drugiej strony może przywrócić mikroklimat regionu, stworzyć nowe środowisko ekologiczne, sprzyjać przetrwaniu organizmów oraz ułatwiać kontrolę powodzi, nawadnianie, turystykę i rozwój żeglugi. Dlatego planując projekty hydroenergetyczne, należy przede wszystkim uwzględnić minimalizację negatywnego wpływu na środowisko, a rozwój energetyki wodnej ma więcej zalet niż wad.
Ze względu na zalety energetyki wodnej, kraje na całym świecie przyjmują obecnie strategie, które priorytetowo traktują rozwój energetyki wodnej. W latach 90. XX wieku energia wodna stanowiła 93,2% całkowitej zainstalowanej mocy w Brazylii, podczas gdy w krajach takich jak Norwegia, Szwajcaria, Nowa Zelandia i Kanada wskaźnik ten przekraczał 50%.
W 1990 roku stosunek energii wytwarzanej w elektrowniach wodnych do energii elektrycznej nadającej się do eksploatacji w niektórych krajach świata wynosił 74% we Francji, 72% w Szwajcarii, 66% w Japonii, 61% w Paragwaju, 55% w Stanach Zjednoczonych, 54% w Egipcie, 50% w Kanadzie, 17,3% w Brazylii, 11% w Indiach i 6,6% w Chinach w tym samym okresie.
Czas publikacji: 24.09.2024
