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, od inštalovaného výkonu vodnej elektrárne Shilongba iba 480 kW až po 370 miliónov kW, čo je v súčasnosti na prvom mieste na svete, dosiahol čínsky vodárenský a energetický priemysel pozoruhodné úspechy. Pôsobíme v uhoľnom priemysle a budeme počuť viac-menej nejaké správy o vodnej energii, ale o vodnom priemysle toho veľa nevieme.
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 sa pri výstavbe vodnej elektrárne môžete rozhodnúť pre výstavbu priehrady a odklonenie vody na sústredenie poklesu, čím sa zlepší miera využitia vodných zdrojov.
Prehradenie znamená vybudovať priehradu v úseku rieky 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 turbogenerátorová sústava, hlavné energetické zariadenie na výrobu vodnej energie, je nielen efektívna, ale aj flexibilná pri spúšťaní 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 eliminácie špičiek, modulácie frekvencie, pohotovostného režimu záťaže a pohotovostného režimu energetickej sústavy.
Výroba vodnej energie nespotrebúva palivo, nevyžaduje veľa 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. Preto sú náklady na výrobu energie vo vodnej elektrárni nízke, len 1/5 až 1/8 nákladov na výrobu energie v tepelnej elektrárni, a miera využitia energie vo vodnej elektrárni je vysoká, až viac ako 85 %, zatiaľ čo účinnosť tepelnej energie uhoľných tepelných elektrární je len okolo 40 %.
Medzi nevýhody vodnej energie patrí najmä silný vplyv klímy, obmedzenia geografickými podmienkami, veľké investície v počiatočnej fáze a poškodenie ekologického prostredia.
Vodnú energiu výrazne ovplyvňujú zrážky. Dôležitým referenčným faktorom pre obstarávanie uhlia pre tepelné elektrárne je obdobie sucha alebo obdobie dažďov. Výroba vodnej energie je stabilná v závislosti od roka a provincie, ale v závislosti 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 medzi nimi 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.
Obmedzené objektívnymi podmienkami. Vodné elektrárne nemožno stavať tam, kde je voda. Výstavbu vodnej elektrárne obmedzujú geologické podmienky, spád, prietok, presťahovanie obyvateľov a dokonca aj administratívne rozdelenie. 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. Kým sa tento rok neobjaví v návrhu na oboch zasadnutiach, stále nie je známe, kedy sa môže začať s výstavbou.
Investície potrebné na výstavbu vodnej energie sú rozsiahle. Práce s zemou, kameňmi a betónom potrebné na výstavbu vodných elektrární sú obrovské a náklady na presídlenie sú obrovské. 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 začal až v auguste 2011. Vodná elektráreň Baihetan doteraz nebola dokončená. Bez započítania predbežného návrhu a 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 dosiahla 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, rozsiahle zdroje rozvoja vodnej energie v Číne sú nedostatočné. 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.
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, zatiaľ čo 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 takmer vlastnou silou poháňala rast 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, ktorá je tiež rozvojovou krajinou. 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, 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 Tri rokliny, čo znamená, že vodná energia opäť zaznamenala 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 porovnať s tempom rozvoja nových energií. Aj v podiele na celkovej výrobe energie ju môžu predbehnúť oneskorenci nových energií. Ak sa čas predĺži, dá sa povedať, že ju nové energetiky predbehnú.
Čas uverejnenia: 12. apríla 2022
