1. Vodni energetski viri
Zgodovina človeškega razvoja in izkoriščanja hidroenergijskih virov sega v antične čase. V skladu z razlago zakona o obnovljivih virih energije Ljudske republike Kitajske (ki jo je uredil pravni delovni odbor stalnega odbora Nacionalnega ljudskega kongresa) je definicija vodne energije naslednja: toplota vetra in sonca povzroča izhlapevanje vode, vodna para tvori dež in sneg, padajoči dež in sneg tvorita reke in potoke, tok vode pa proizvaja energijo, ki se imenuje vodna energija.
Glavna vsebina sodobnega razvoja in izkoriščanja hidroenergetskih virov je razvoj in izkoriščanje hidroenergetskih virov, zato ljudje običajno uporabljajo vodne vire, hidravlične energetske vire in hidroelektrične vire kot sopomenke. Vendar pa hidroenergetski viri v resnici vključujejo širok spekter vsebin, kot so hidrotermalni energetski viri, hidroenergetski viri, hidroenergetski viri in energetski viri morske vode.
(1) Vodni in toplotni viri energije
Vodni in toplotni viri so splošno znani kot naravni vroči vrelci. V antičnih časih so ljudje začeli neposredno izkoriščati vodne in toplotne vire naravnih vrelcev za gradnjo kopališč, kopanje, zdravljenje bolezni in vadbo. Sodobni ljudje uporabljajo vodne in toplotne vire tudi za proizvodnjo energije in ogrevanje. Islandija je na primer leta 2003 proizvedla 7,08 milijarde kilovatnih ur hidroelektrarne, od tega je bilo 1,41 milijarde kilovatnih ur proizvedenih z geotermalno energijo (tj. viri vodne toplotne energije). 86 % prebivalcev države uporablja geotermalno energijo (vire vodne toplotne energije) za ogrevanje. V Xizangu je bila zgrajena elektrarna Yangbajing z nameščeno močjo 25.000 kilovatov, ki prav tako uporablja geotermalno energijo (vire vodne in toplotne energije) za proizvodnjo električne energije. Po napovedih strokovnjakov lahko nizkotemperaturna energija (z uporabo podtalnice kot medija), ki jo lahko tla na Kitajskem zberejo na globini skoraj 100 metrov vsako leto, doseže 150 milijard kilovatov. Trenutno je nameščena zmogljivost geotermalne energije na Kitajskem 35300 kilovatov.
(2) Hidravlični energetski viri
Hidravlična energija vključuje kinetično in potencialno energijo vode. V starodavni Kitajski so hidravlične energetske vire turbulentnih rek, slapov in vodopadov pogosto uporabljali za gradnjo strojev, kot so vodna kolesa, vodni mlini in vodni mlini za namakanje, predelavo žita in luščenje riža. V tridesetih letih 19. stoletja so bile v Evropi razvite in uporabljene hidravlične postaje za oskrbo z energijo velikih industrij, kot so mlini za moko, bombažne tovarne in rudarstvo. Sodobne vodne turbine, ki neposredno poganjajo centrifugalne vodne črpalke za ustvarjanje centrifugalne sile za dvigovanje vode in namakanje, ter črpalne postaje z vodnim udarom, ki uporabljajo pretok vode za ustvarjanje tlaka vodnega udara in ustvarjanje visokega vodnega tlaka za dvigovanje vode in namakanje, so vse neposreden razvoj in uporaba vodnih energetskih virov.
(3) Hidroelektrarne
V osemdesetih letih 19. stoletja, ko so odkrili elektriko, so na podlagi elektromagnetne teorije izdelovali elektromotorje, gradili pa so tudi hidroelektrarne za pretvorbo hidravlične energije hidroelektrarn v električno energijo in jo dobavljali uporabnikom, kar je pomenilo začetek obdobja živahnega razvoja in izkoriščanja hidroelektričnih energetskih virov.
Hidroenergetski viri, o katerih govorimo zdaj, se običajno imenujejo hidroelektrični viri. Poleg rečnih vodnih virov ocean vsebuje tudi ogromne količine energije plimovanja, valovanja, soli in temperature. Ocenjuje se, da svetovni oceanski hidroenergetski viri znašajo 76 milijard kilovatov, kar je več kot 15-krat več od teoretičnih rezerv kopenske rečne hidroenergije. Med njimi je energija plimovanja 3 milijarde kilovatov, energija valovanja 3 milijarde kilovatov, energija temperaturne razlike 40 milijard kilovatov in energija razlike soli 30 milijard kilovatov. Trenutno je le razvoj in tehnologija izrabe energije plimovanja dosegla praktično stopnjo, ki jo je mogoče v velikem obsegu razviti za izrabo morskih hidroenergetskih virov s strani ljudi. Razvoj in izraba drugih virov energije še vedno potrebuje nadaljnje raziskave, da bi dosegli prebojne rezultate v tehnični in ekonomski izvedljivosti ter praktičen razvoj in izrabo. Razvoj in izraba energije oceanov, na katerega običajno govorimo, je predvsem razvoj in izraba energije plimovanja. Privlačnost Lune in Sonca na Zemljino morsko površino povzroča periodična nihanja gladine vode, znana kot oceanske plime. Nihanje morske vode tvori energijo plimovanja. Načeloma je energija plimovanja mehanska energija, ki nastane zaradi nihanja gladine plimovanja.
Mlini na plimovanje so se pojavili v 11. stoletju, v začetku 20. stoletja pa sta Nemčija in Francija začeli graditi majhne elektrarne na plimovanje.
Ocenjuje se, da je svetovna izkoriščena energija plimovanja med 1 milijardo in 1,1 milijarde kilovatov, z letno proizvodnjo energije približno 1240 milijard kilovatnih ur. Kitajski izkoriščeni viri energije plimovanja imajo nameščeno zmogljivost 21,58 milijona kilovatov in letno proizvodnjo energije 30 milijard kilovatnih ur.
Trenutno največja plimovalna elektrarna na svetu je plimovalna elektrarna Rennes v Franciji z nameščeno močjo 240.000 kilovatov. Prva plimovalna elektrarna na Kitajskem, plimovalna elektrarna Jizhou v Guangdongu, je bila zgrajena leta 1958 z nameščeno močjo 40 kilovatov. Plimovalna elektrarna Zhejiang Jiangxia, zgrajena leta 1985, ima skupno nameščeno moč 3200 kilovatov, kar jo uvršča na tretje mesto na svetu.
Poleg tega so rezerve energije valov v kitajskih oceanih približno 12,85 milijona kilovatov, energije plimovanja približno 13,94 milijona kilovatov, energije razlike soli približno 125 milijonov kilovatov in energije razlike temperatur približno 1,321 milijarde kilovatov. Skratka, skupna energija oceanov na Kitajskem znaša približno 1,5 milijarde kilovatov, kar je več kot dvakrat več od teoretične rezerve 694 milijonov kilovatov hidroenergije kopenskih rek, in ima široke možnosti za razvoj in uporabo. Dandanes države po vsem svetu veliko vlagajo v raziskovanje tehnoloških pristopov za razvoj in izkoriščanje ogromnih energetskih virov, skritih v oceanih.
2. Hidroelektrarne
Hidroelektrarni viri energije se na splošno nanašajo na uporabo potencialne in kinetične energije rečnega vodnega toka za opravljanje dela in pogon vrtenja hidroelektrarn za proizvodnjo električne energije. Proizvodnja premoga, nafte, zemeljskega plina in jedrske energije zahteva porabo neobnovljivih virov goriva, medtem ko proizvodnja hidroelektrarne ne porablja vodnih virov, temveč izkorišča energijo rečnega toka.
(1) Svetovni viri hidroelektrarne
Skupne rezerve hidroenergetskih virov v rekah po vsem svetu znašajo 5,05 milijarde kilovatov, letna proizvodnja energije pa lahko doseže do 44,28 bilijona kilovatnih ur; tehnično izkoriščeni hidroenergetski viri znašajo 2,26 milijarde kilovatov, letna proizvodnja energije pa lahko doseže 9,8 bilijona kilovatnih ur.
Leta 1878 je Francija zgradila prvo hidroelektrarno na svetu z nameščeno močjo 25 kilovatov. Do sedaj je nameščena hidroelektrarna po vsem svetu presegla 760 milijonov kilovatov, letna proizvodnja električne energije pa znaša 3 bilijone kilovatnih ur.
(2) Kitajski hidroenergetski viri
Kitajska je ena držav z najbogatejšimi hidroelektričnimi energetskimi viri na svetu. Glede na najnovejšo raziskavo hidroenergetskih virov teoretične rezerve rečne vode na Kitajskem znašajo 694 milijonov kilovatov, letna teoretična proizvodnja energije pa 6,08 bilijona kilovatnih ur, kar je na prvem mestu na svetu po teoretičnih rezervah hidroenergije. Tehnično izkoriščena zmogljivost kitajskih hidroenergetskih virov je 542 milijonov kilovatov, letna proizvodnja energije pa znaša 2,47 bilijona kilovatnih ur, ekonomsko izkoriščena zmogljivost pa je 402 milijona kilovatov, letna proizvodnja energije pa znaša 1,75 bilijona kilovatnih ur, kar je na prvem mestu na svetu.
Julija 1905 je bila zgrajena prva hidroelektrarna na Kitajskem, hidroelektrarna Guishan v provinci Tajvan, z nameščeno močjo 500 kVA. Leta 1912 je bila dokončana prva hidroelektrarna na celinski Kitajski, hidroelektrarna Shilongba v Kunmingu v provinci Yunnan, za proizvodnjo električne energije z nameščeno močjo 480 kilovatov. Leta 1949 je nameščena moč hidroelektrarn v državi znašala 163.000 kilovatov; do konca leta 1999 se je razvila na 72,97 milijona kilovatov, kar je drugo mesto za Združenimi državami Amerike in drugo na svetu; do leta 2005 je skupna nameščena moč hidroelektrarn na Kitajskem dosegla 115 milijonov kilovatov, kar je prvo mesto na svetu, kar predstavlja 14,4 % izkoriščevalne zmogljivosti hidroelektrarn in 20 % celotne nameščene zmogljivosti nacionalne elektroenergetske industrije.
(3) Značilnosti hidroelektrarne
Hidroelektrična energija se v naravi nenehno obnavlja in jo ljudje lahko nenehno uporabljajo. Za opis obnovljivosti hidroelektrične energije pogosto uporabljajo izraz »neizčrpna«.
Hidroelektrarna med proizvodnjo in delovanjem ne porablja goriva in ne oddaja škodljivih snovi. Njeni stroški upravljanja in delovanja, stroški proizvodnje energije in vpliv na okolje so veliko nižji od stroškov proizvodnje termoelektrarne, zaradi česar je nizkocenovni zeleni vir energije.
Hidroenergija ima dobro regulacijsko zmogljivost, hiter zagon in igra vlogo pri zmanjševanju konic v delovanju elektroenergetskega omrežja. Je hitra in učinkovita, zmanjšuje izgube električne energije v izrednih razmerah in nesrečah ter zagotavlja varnost oskrbe z električno energijo.
Hidroelektrična energija in mineralna energija spadata med primarno energijo, ki temelji na virih in se pretvarja v električno energijo, kar imenujemo sekundarna energija. Razvoj hidroelektrarne je vir energije, ki hkrati dopolnjuje razvoj primarne energije in proizvodnjo sekundarne energije, z dvojno funkcijo gradnje primarne in gradnje sekundarne energije; ni potreben en sam postopek pridobivanja, transporta in skladiščenja energetskih mineralov, kar močno zmanjša stroške goriva.
Gradnja rezervoarjev za razvoj hidroelektrarn bo spremenila ekološko okolje lokalnih območij. Po eni strani zahteva potopitev dela zemljišča, kar povzroči preselitev priseljencev; po drugi strani pa lahko obnovi mikroklimo regije, ustvari novo vodno ekološko okolje, spodbudi preživetje organizmov ter olajša nadzor nad poplavami, namakanje, turizem in razvoj ladijskega prometa. Zato je treba pri načrtovanju hidroenergetskih projektov na splošno upoštevati zmanjšanje negativnega vpliva na ekološko okolje, razvoj hidroelektrarn pa ima več prednosti kot slabosti.
Zaradi prednosti hidroenergije države po vsem svetu zdaj sprejemajo politike, ki dajejo prednost razvoju hidroenergije. V devetdesetih letih prejšnjega stoletja je hidroenergija predstavljala 93,2 % celotne nameščene zmogljivosti Brazilije, medtem ko so imele države, kot so Norveška, Švica, Nova Zelandija in Kanada, razmerje hidroenergije nad 50 %.
Leta 1990 je bil delež proizvodnje hidroelektrarne v primerjavi z izkoriščeno električno energijo v nekaterih državah sveta v istem obdobju 74 % v Franciji, 72 % v Švici, 66 % na Japonskem, 61 % v Paragvaju, 55 % v Združenih državah Amerike, 54 % v Egiptu, 50 % v Kanadi, 17,3 % v Braziliji, 11 % v Indiji in 6,6 % na Kitajskem.
Čas objave: 24. september 2024
