Minilo je 111 let, odkar je Kitajska leta 1910 začela graditi hidroelektrarno Shilongba, prvo hidroelektrarno. V teh več kot 100 letih je kitajska vodna in elektroenergetska industrija dosegla izjemne dosežke, od nameščene zmogljivosti hidroelektrarne Shilongba le 480 kW do 370 milijonov kW, ki so danes na prvem mestu na svetu. Delujemo v premogovništvu in o hidroenergiji bomo slišali več ali manj novic, vendar o hidroenergiji ne vemo veliko.
01 načelo proizvodnje električne energije iz hidroelektrarne
Hidroenergija je pravzaprav proces pretvorbe potencialne energije vode v mehansko energijo in nato iz mehanske energije v električno energijo. Na splošno gre za uporabo tekoče rečne vode za pogon motorja za proizvodnjo energije, energija v reki ali delu njenega porečja pa je odvisna od količine vode in padca.
Količino vode v reki ne nadzoruje nobena pravna oseba, padec pa je v redu. Zato se lahko pri gradnji hidroelektrarne odločite za gradnjo jezu in preusmeritev vode, da se padec koncentrira, s čimer se izboljša stopnja izkoriščenosti vodnih virov.
Zajezitev pomeni izgradnjo jezu na rečnem odseku z velikim padcem, vzpostavitev rezervoarja za shranjevanje vode in dvig gladine vode, kot je na primer hidroelektrarna Tri soteske; preusmeritev pa pomeni preusmeritev vode iz gorvodnega rezervoarja v dolvodni tok skozi preusmeritveni kanal, kot je na primer hidroelektrarna Jinping II.
02 značilnosti hidroenergije
Prednosti hidroenergije vključujejo predvsem varstvo in regeneracijo okolja, visoko učinkovitost in prilagodljivost, nizke stroške vzdrževanja in tako naprej.
Varstvo okolja in obnovljivi viri energije bi morali biti največja prednost hidroenergije. Hidroenergija uporablja samo energijo v vodi, je ne porablja in ne povzroča onesnaževanja.
Vodna turbina generator, glavna energetska oprema za proizvodnjo hidroelektrarne, ni le učinkovita, ampak je tudi prilagodljiva pri zagonu in delovanju. Iz statičnega stanja lahko hitro zažene delovanje v nekaj minutah in v nekaj sekundah opravi nalogo povečanja in zmanjšanja obremenitve. Hidroenergija se lahko uporablja za izvajanje nalog zmanjševanja konic, frekvenčne modulacije, stanja pripravljenosti za obremenitev in stanja pripravljenosti za okvaro elektroenergetskega sistema.
Proizvodnja hidroelektrarn ne porablja goriva, ne potrebuje veliko delovne sile in objektov za rudarjenje in transport goriva, ima preprosto opremo, malo upravljavcev, manj pomožne energije, dolgo življenjsko dobo opreme ter nizke stroške obratovanja in vzdrževanja. Zato so stroški proizvodnje energije v hidroelektrarnah nizki, saj znašajo le 1/5-1/8 stroškov termoelektrarn, stopnja izkoriščenosti energije v hidroelektrarnah pa je visoka, do več kot 85 %, medtem ko je izkoristek termoelektrarn na premog le približno 40 %.
Slabosti hidroenergije vključujejo predvsem velik vpliv podnebja, omejitve geografskih razmer, velike naložbe v zgodnji fazi in škodo za ekološko okolje.
Na hidroenergijo močno vplivajo padavine. Pomemben referenčni dejavnik za nabavo premoga za termoelektrarne je, ali gre za sušno ali vlažno sezono. Proizvodnja hidroelektrarne je stabilna glede na leto in pokrajino, vendar je odvisna od "dneva", ko je podrobno opredeljena na mesec, četrtletje in regijo. Ne more zagotavljati stabilne in zanesljive energije kot termoelektrarna.
Med jugom in severom so velike razlike v deževnem in sušnem obdobju. Vendar pa glede na statistiko proizvodnje hidroelektrarn v posameznih mesecih od leta 2013 do 2021 na splošno traja deževni čas na Kitajskem od junija do oktobra, sušni čas pa od decembra do februarja. Razlika med obema se lahko več kot podvoji. Hkrati lahko vidimo tudi, da je zaradi naraščajoče nameščene zmogljivosti proizvodnja električne energije od januarja do marca letos bistveno nižja kot v prejšnjih letih, proizvodnja električne energije v marcu pa je celo enaka proizvodnji električne energije v letu 2015. To je dovolj, da vidimo »nestabilnost« hidroelektrarn.
Omejeno z objektivnimi pogoji. Hidroelektrarn ni mogoče graditi tam, kjer je voda. Gradnjo hidroelektrarne omejujejo geologija, padec, pretok, selitev prebivalcev in celo upravna delitev. Na primer, projekt varstva vode v soteski Heishan, o katerem je bilo govora na Nacionalnem ljudskem kongresu leta 1956, ni bil sprejet zaradi slabega usklajevanja interesov med Gansujem in Ningxio. Dokler se ne bo ponovno pojavil v predlogu obeh letošnjih zasedanj, še ni znano, kdaj se bo gradnja lahko začela.
Naložbe, potrebne za hidroelektrarne, so velike. Zemeljska in betonska dela za gradnjo hidroelektrarn so ogromna, zato je treba plačati velike stroške preselitve. Poleg tega se zgodnje naložbe ne odražajo le v kapitalu, temveč tudi v času. Zaradi potrebe po preselitvi in koordinaciji različnih oddelkov bo gradbeni cikel mnogih hidroelektrarn precej zamujal od načrtovanega.
Če za primer vzamemo hidroelektrarno Baihetan v gradnji, se je projekt začel leta 1958 in bil leta 1965 vključen v "tretji petletni načrt". Vendar se je po več preobratih uradno začel šele avgusta 2011. Do danes hidroelektrarna Baihetan še ni dokončana. Brez predhodnega načrta in načrtovanja bo dejanski gradbeni cikel trajal vsaj 10 let.
Veliki rezervoarji povzročajo obsežne poplave v zgornjem toku jezu, ki včasih poškodujejo nižine, rečne doline, gozdove in travnike. Hkrati pa vplivajo tudi na vodni ekosistem okoli elektrarne. Imajo velik vpliv na ribe, vodne ptice in druge živali.
03 trenutno stanje razvoja hidroenergije na Kitajskem
V zadnjih letih je proizvodnja hidroelektrarn ohranila rast, vendar je stopnja rasti v zadnjih petih letih nizka.
Leta 2020 je proizvodna zmogljivost hidroelektrarn znašala 1355,21 milijarde kWh, kar je 3,9-odstotno medletno povečanje. Vendar pa sta se v 13. petletnem obdobju vetrna energija in optoelektronika hitro razvijali in presegli načrtovane cilje, medtem ko je hidroenergija dosegla le približno polovico načrtovanih ciljev. V zadnjih 20 letih je bil delež hidroenergije v skupni proizvodnji električne energije relativno stabilen in se je ohranjal na ravni 14–19 %.
Iz stopnje rasti proizvodnje električne energije na Kitajskem je razvidno, da se je stopnja rasti hidroenergije v zadnjih petih letih upočasnila in se v osnovi ohranila na približno 5 %.
Mislim, da so razlogi za upočasnitev po eni strani zaprtje malih hidroelektrarn, kar je jasno omenjeno v 13. petletnem načrtu za zaščito in obnovo ekološkega okolja. Samo v provinci Sečuan je 4705 malih hidroelektrarn, ki jih je treba popraviti in umakniti;
Po drugi strani pa so veliki viri za razvoj hidroelektrarn na Kitajskem nezadostni. Kitajska je zgradila številne hidroelektrarne, kot so Tri soteske, Gezhouba, Wudongde, Xiangjiaba in Baihetan. Sredstva za obnovo velikih hidroelektrarn bi lahko bila le "veliki ovinek" reke Yarlung Zangbo. Vendar pa je bilo to vprašanje doslej težko rešiti zaradi geološke zgradbe regije, okoljskega nadzora naravnih rezervatov in odnosov s sosednjimi državami.
Hkrati je iz stopnje rasti proizvodnje električne energije v zadnjih 20 letih razvidno tudi, da je stopnja rasti termoelektrarn v osnovi sinhronizirana s stopnjo rasti celotne proizvodnje električne energije, medtem ko stopnja rasti hidroelektrarn ni pomembna za stopnjo rasti celotne proizvodnje električne energije in kaže na stanje »narašča vsako drugo leto«. Čeprav obstajajo razlogi za visok delež termoelektrarn, to do neke mere odraža tudi nestabilnost hidroelektrarn.
V procesu zmanjševanja deleža termoelektrarn hidroenergija ni igrala velike vloge. Čeprav se hitro razvija, lahko svoj delež v skupni proizvodnji električne energije ohrani le ob velikem povečanju nacionalne proizvodnje električne energije. Zmanjšanje deleža termoelektrarn je predvsem posledica drugih čistih virov energije, kot so vetrna energija, fotovoltaika, zemeljski plin, jedrska energija in tako naprej.
Prekomerna koncentracija hidroenergetskih virov
Skupna proizvodnja hidroelektrarne v provincah Sečuan in Junan predstavlja skoraj polovico nacionalne proizvodnje hidroelektrarne, posledična težava pa je, da območja, bogata s hidroenergetskimi viri, morda ne bodo mogla absorbirati lokalne proizvodnje hidroelektrarne, kar povzroča izgubo energije. Dve tretjini odpadne vode in električne energije v večjih rečnih porečjih na Kitajskem prihaja iz province Sečuan, do 20,2 milijarde kWh, medtem ko več kot polovica odpadne električne energije v provinci Sečuan prihaja iz glavnega toka reke Dadu.
Kitajska hidroenergija se je v zadnjih 10 letih hitro razvijala po vsem svetu. Kitajska je s svojimi močmi skoraj poganjala rast svetovne hidroenergije. Skoraj 80 % rasti svetovne porabe hidroenergije prihaja iz Kitajske, kitajska poraba hidroenergije pa predstavlja več kot 30 % svetovne porabe hidroenergije.
Vendar pa je delež tako velike porabe hidroenergije v skupni porabi primarne energije na Kitajskem le nekoliko višji od svetovnega povprečja, saj je leta 2019 znašal manj kot 8 %. Tudi če ga ne primerjamo z razvitimi državami, kot sta Kanada in Norveška, je delež porabe hidroenergije precej nižji kot v Braziliji, ki je prav tako država v razvoju. Kitajska ima 680 milijonov kilovatov hidroenergetskih virov, kar jo uvršča na prvo mesto na svetu. Do leta 2020 bo nameščena moč hidroenergije znašala 370 milijonov kilovatov. S tega vidika ima kitajska hidroenergetska industrija še veliko prostora za razvoj.
04 prihodnji razvojni trend hidroenergije na Kitajskem
Hidroenergija bo v naslednjih nekaj letih pospešila svojo rast in se bo še naprej povečevala v deležu skupne proizvodnje električne energije.
Po eni strani lahko v 14. petletnem načrtu na Kitajskem zažene več kot 50 milijonov kilovatov hidroelektrarn, vključno s hidroelektrarnami Wudongde in Baihetan iz skupine Treh sotesk ter hidroelektrarno na srednjem toku reke Yalong. Poleg tega je bil v 14. petletni načrt vključen projekt razvoja hidroelektrarn v spodnjem toku reke Yarlung Zangbo s 70 milijoni kilovatov tehnično izkoriščenih virov, kar je enakovredno več kot trem hidroelektrarnam v Treh soteskah, kar pomeni, da je hidroenergija ponovno sprožila velik razvoj;
Po drugi strani pa je zmanjševanje obsega termoelektrarn očitno predvidljivo. Z vidika varstva okolja, energetske varnosti in tehnološkega razvoja bo termoelektrarna še naprej izgubljala svoj pomen na področju energetike.
V naslednjih nekaj letih se hitrost razvoja hidroenergije še vedno ne bo mogla primerjati s hitrostjo razvoja novih virov energije. Tudi v deležu celotne proizvodnje električne energije jo lahko prehitijo poznejši proizvajalci novih virov energije. Če se bo čas podaljšal, lahko rečemo, da jo bodo novi viri energije prehiteli.
Čas objave: 12. april 2022
