Je to už 111 rokov, čo Čína začala s výstavbou vodnej elektrárne Shilongba, prvej vodnej elektrárne v roku 1910. Za týchto viac ako 100 rokov dosiahol čínsky vodárenský a elektrárenský priemysel pozoruhodné úspechy, od inštalovaného výkonu vodnej elektrárne Shilongba iba 480 kW až po 370 miliónov kW, čo je prvé miesto na svete. Pôsobíme v uhoľnom priemysle a budeme počuť nejaké správy o vodnej energii, ale o vodnom priemysle toho veľa nevieme.
Dnes si stručne pozrieme na vodnú energiu z princípov a charakteristík vodnej energie a na súčasnú situáciu a trend rozvoja vodnej energie v Číne.
01 princíp výroby energie z vodnej energie
Vodná energia je v skutočnosti proces premeny potenciálnej energie vody na mechanickú energiu a potom z mechanickej energie na elektrickú energiu. Vo všeobecnosti ide o využitie tečúcej riečnej vody na pohon motora na výrobu energie a energia obsiahnutá v rieke alebo časti jej povodia závisí od objemu a spádu vody.
Objem vody v rieke nekontroluje žiadna právnická osoba a pokles je v poriadku. Preto pri výstavbe vodných elektrární je možné zvoliť výstavbu priehrad a odklonenie, aby sa spád koncentroval a zlepšila sa miera využitia vodných zdrojov.
Prehradenie znamená vybudovať priehradu v úseku s veľkým spádom, vytvoriť nádrž na uskladnenie vody a zvýšenie hladiny vody, ako napríklad vodná elektráreň Tri rokliny; odklonenie znamená odklonenie vody z nádrže proti prúdu do nádrže po prúde cez odvádzací kanál, ako napríklad vodná elektráreň Jinping II.
02 charakteristiky vodnej energie
Medzi výhody vodnej energie patrí najmä ochrana a regenerácia životného prostredia, vysoká účinnosť a flexibilita, nízke náklady na údržbu a tak ďalej.
Ochrana životného prostredia a obnoviteľné zdroje energie by mali byť najväčšou výhodou vodnej energie. Vodná energia využíva iba energiu vo vode, nespotrebúva vodu a nespôsobuje znečistenie.
Vodná turbína-generátor, hlavné energetické zariadenie na výrobu vodnej energie, je nielen efektívna, ale aj flexibilná pri štartovaní a prevádzke. Dokáže rýchlo spustiť prevádzku zo statického stavu v priebehu niekoľkých minút a dokončiť úlohu zvyšovania a znižovania zaťaženia v priebehu niekoľkých sekúnd. Vodná energia sa dá využiť na vykonávanie úloh odstraňovania špičiek, modulácie frekvencie, pohotovostného režimu záťaže a pohotovostného režimu energetickej sústavy.
Výroba vodnej energie nespotrebúva palivo, nevyžaduje veľké množstvo pracovnej sily a zariadení investovaných do ťažby a prepravy paliva, má jednoduché vybavenie, málo operátorov, menej pomocnej energie, dlhú životnosť zariadení a nízke prevádzkové a údržbové náklady, takže náklady na výrobu energie vo vodnej elektrárni sú nízke, iba 1/5 až 1/8 nákladov na tepelnú elektráreň, a miera využitia energie vo vodnej elektrárni je vysoká, až viac ako 85 %. Tepelná účinnosť uhoľných elektrární je len okolo 40 %.
Medzi nevýhody vodnej energie patrí najmä veľký vplyv klímy, obmedzenia geografickými podmienkami, veľké investície v počiatočnej fáze a poškodenie ekologického prostredia.
Vodnú energiu výrazne ovplyvňujú zrážky. Dôležitým referenčným faktorom pre obstarávanie energetického uhlia pre tepelné elektrárne je, či sa jedná o obdobie sucha alebo obdobie dažďov. Výroba vodnej energie je stabilná v závislosti od roka a provincie, ale závisí od „dňa“, keď sa rozdeľuje na mesiac, štvrťrok a región. Nemôže poskytovať stabilnú a spoľahlivú energiu ako tepelná energia.
Medzi juhom a severom sú veľké rozdiely v období dažďov a období sucha. Podľa štatistík výroby vodnej energie v jednotlivých mesiacoch od roku 2013 do roku 2021 však celkovo trvá obdobie dažďov v Číne približne od júna do októbra a obdobie sucha približne od decembra do februára. Rozdiel vo výrobe energie medzi týmito dvoma krajinami sa môže viac ako zdvojnásobiť. Zároveň vidíme, že na pozadí rastúcej inštalovanej kapacity je výroba energie od januára do marca tohto roku výrazne nižšia ako v predchádzajúcich rokoch a výroba energie v marci je dokonca porovnateľná s výrobou energie v roku 2015. To stačí na to, aby sme videli „nestabilitu“ vodnej energie.
Výroba vodnej energie v každom mesiaci od roku 2013 do roku 2021 (100 miliónov kWh)
Obmedzené objektívnymi podmienkami. Vodné elektrárne nemožno stavať tam, kde je voda. Geológia, spád, rýchlosť prúdenia, sťahovanie obyvateľov a dokonca aj administratívne členenie obmedzujú výstavbu vodných elektrární. Napríklad projekt ochrany vodných zdrojov v rokline Heishan, o ktorom sa hovorilo na Národnom ľudovom kongrese v roku 1956, nebol schválený kvôli slabej koordinácii záujmov medzi provinciami Gansu a Ningxia. Až do tohto roku sa opäť objavil v návrhu oboch zasadnutí. Kedy sa môže začať s výstavbou, stále nie je známe.
Investície potrebné na výstavbu vodnej energie sú rozsiahle. Práce s zemou, kameňmi a betónom potrebné na výstavbu vodných elektrární sú obrovské a je potrebné uhradiť obrovské náklady na presídlenie. Navyše, počiatočné investície sa odrážajú nielen v kapitáli, ale aj v čase. Vzhľadom na potrebu presídlenia a koordinácie rôznych oddelení sa stavebný cyklus mnohých vodných elektrární výrazne oneskorí, ako sa plánovalo.
Ako príklad si vezmime výstavbu vodnej elektrárne Baihetan, projekt bol iniciovaný v roku 1958 a zahrnutý do „tretieho päťročného plánu“ v roku 1965. Po niekoľkých zvratoch sa však oficiálne nezačal až do augusta 2011. Vodná elektráreň Baihetan doteraz nebola dokončená. Okrem predbežného projektového plánovania bude samotný stavebný cyklus trvať najmenej 10 rokov.
Veľké nádrže spôsobujú rozsiahle záplavy v hornom toku priehrady, ktoré niekedy poškodzujú nížiny, riečne údolia, lesy a trávnaté porasty. Zároveň ovplyvňujú aj vodný ekosystém v okolí elektrárne. Má to veľký vplyv na ryby, vodné vtáctvo a iné živočíchy.
03 súčasná situácia rozvoja vodnej energie v Číne
V posledných rokoch si výroba vodnej energie udržala rast, ale tempo rastu za posledných päť rokov je nízke.
V roku 2020 bude kapacita výroby vodnej energie 1 355,21 miliardy kWh, čo predstavuje medziročný nárast o 3,9 %. Počas 13. päťročného plánu sa však veterná energia a optoelektronika rýchlo rozvíjali a prekročili plánované ciele, zatiaľ čo vodná energia splnila iba približne polovicu plánovaných cieľov. Za posledných 20 rokov bol podiel vodnej energie na celkovej výrobe energie relatívne stabilný a udržiaval sa na úrovni 14 % – 19 %.
Z tempa rastu výroby elektrickej energie v Číne je zrejmé, že tempo rastu vodnej energie sa v posledných piatich rokoch spomalilo a v podstate sa udržalo na úrovni okolo 5 %.
Myslím si, že dôvodmi spomalenia sú na jednej strane odstavenie malých vodných elektrární, ktoré je jasne uvedené v 13. päťročnom pláne na ochranu a obnovu ekologického prostredia. Len v provincii S'-čchuan je 4705 malých vodných elektrární, ktoré je potrebné opraviť a vyradiť z prevádzky;
Na druhej strane, Čína má nedostatok rozsiahlych zdrojov na rozvoj vodnej energie. Čína postavila mnoho vodných elektrární, ako napríklad Tri rokliny, Gezhouba, Wudongde, Xiangjiaba a Baihetan. Zdroje na rekonštrukciu veľkých vodných elektrární by mohli byť len na „veľkom ohybe“ rieky Yarlung Zangbo. Keďže však región zahŕňa geologickú štruktúru, environmentálnu kontrolu prírodných rezervácií a vzťahy s okolitými krajinami, bolo doteraz ťažké to vyriešiť.
Zároveň z tempa rastu výroby energie za posledných 20 rokov vyplýva, že tempo rastu tepelnej energie je v podstate synchronizované s tempom rastu celkovej výroby energie, zatiaľ čo tempo rastu vodnej energie je irelevantné pre tempo rastu celkovej výroby energie a ukazuje stav „rastúci každý druhý rok“. Hoci existujú dôvody pre vysoký podiel tepelnej energie, do istej miery to odráža aj nestabilitu vodnej energie.
Rast výroby energie
Pokiaľ ide o podiel výroby energie, vidíme tiež, že hoci sa odvetvie vodnej energie za posledných 20 rokov rýchlo rozvíjalo a výroba vodnej energie v roku 2020 je päťkrát vyššia ako v roku 2001, podiel na celkovej výrobe energie sa výrazne nezmenil.
V procese znižovania podielu tepelnej energie nezohrala vodná energia veľkú úlohu. Hoci sa rýchlo rozvíja, dokáže si udržať svoj podiel na celkovej výrobe energie len na pozadí výrazného nárastu výroby energie v krajine. Pokles podielu tepelnej energie je spôsobený najmä inými čistými zdrojmi energie, ako je veterná energia, fotovoltaika, zemný plyn, jadrová energia atď.
Nadmerná koncentrácia vodných zdrojov
Celková výroba vodnej energie v provinciách S'-čchuan a Jün-nan predstavuje takmer polovicu národnej výroby vodnej energie a výsledným problémom je, že oblasti bohaté na vodné zdroje nemusia byť schopné absorbovať miestnu výrobu vodnej energie, čo vedie k plytvaniu energiou. Dve tretiny odpadovej vody a elektriny v hlavných riečnych povodiach v Číne pochádzajú z provincie S'-čchuan, až 20,2 miliardy kWh, a viac ako polovica odpadovej elektriny v provincii S'-čchuan pochádza z hlavného toku rieky Dadu.
Čínska vodná energia sa za posledných 10 rokov na celom svete rýchlo rozvíja. Čína je takmer hybnou silou rastu globálnej vodnej energie. Takmer 80 % rastu globálnej spotreby vodnej energie pochádza z Číny a spotreba vodnej energie v Číne predstavuje viac ako 30 % celosvetovej spotreby vodnej energie.
Podiel takejto obrovskej spotreby vodnej energie na celkovej spotrebe primárnej energie v Číne je však len o niečo vyšší ako svetový priemer, v roku 2019 menej ako 8 %. Aj keď sa neporovnáva s rozvinutými krajinami, ako sú Kanada a Nórsko, podiel spotreby vodnej energie je oveľa nižší ako v Brazílii, rozvojovej krajine. Čína má 680 miliónov kilowattov vodných zdrojov, čo je na prvom mieste na svete. Do roku 2020 bude inštalovaný výkon vodnej energie 370 miliónov kilowattov. Z tohto hľadiska má čínsky vodný priemysel stále veľký priestor na rozvoj.
04 budúci vývojový trend vodnej energie v Číne
Vodná energia v najbližších rokoch zrýchli svoj rast a jej podiel na celkovej výrobe elektriny bude naďalej narastať.
Na jednej strane, počas 14. päťročného plánu môže byť v Číne uvedených do prevádzky viac ako 50 miliónov kilowattov vodnej energie, vrátane vodných elektrární Wudongde a Baihetan zo skupiny Tri rokliny a vodnej elektrárne na strednom toku rieky Yalong. Okrem toho bol do 14. päťročného plánu zahrnutý projekt rozvoja vodnej energie na dolnom toku rieky Yarlung Zangbo so 70 miliónmi kilowattov technicky využiteľných zdrojov, čo zodpovedá viac ako trom vodným elektrárňam v Troch roklinách. To znamená, že vodná energia opäť prinesie veľký rozvoj;
Na druhej strane je znižovanie rozsahu tepelnej energie samozrejme predvídateľné. Či už z hľadiska ochrany životného prostredia, energetickej bezpečnosti a technologického rozvoja, tepelná energia bude naďalej znižovať svoj význam v oblasti energetiky.
V najbližších rokoch sa tempo rozvoja vodnej energie stále nedá porovnávať s tempom rozvoja nových energií. Aj v podiele na celkovej výrobe energie sa môže radiť medzi oneskorencov v oblasti nových energií. Ak sa čas predĺži, dá sa povedať, že ich nové energetiky predbehnú.
Liu Shiyu, riaditeľ plánovacieho oddelenia Inštitútu pre plánovanie energetických zdrojov, predpovedá, že počas 14. päťročného plánu prekročí inštalovaná kapacita nových energetických zdrojov v Číne 800 miliónov kW, čo predstavuje 29 %; ročná výroba energie dosiahne 1,5 bilióna kWh, čím prekoná vodnú energiu.
Čas uverejnenia: 14. januára 2022
