รายงานพลังงานไฟฟ้าพลังน้ำโลกประจำปี 2021

สรุป
พลังงานน้ำเป็นวิธีการผลิตไฟฟ้าที่ใช้พลังงานศักย์ของน้ำเพื่อแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า หลักการคือใช้พลังงานน้ำที่ลดลง (พลังงานศักย์) เพื่อไหลภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง (พลังงานจลน์) เช่น การนำน้ำจากแหล่งน้ำสูง เช่น แม่น้ำหรืออ่างเก็บน้ำไปยังระดับที่ต่ำกว่า น้ำที่ไหลจะขับเคลื่อนกังหันให้หมุนและขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตไฟฟ้า น้ำระดับสูงมาจากความร้อนของดวงอาทิตย์และระเหยน้ำระดับต่ำ จึงถือได้ว่าเป็นการใช้พลังงานแสงอาทิตย์โดยอ้อม เนื่องด้วยเทคโนโลยีที่ก้าวหน้า จึงทำให้ปัจจุบันพลังงานน้ำนี้กลายเป็นพลังงานหมุนเวียนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในสังคมมนุษย์
ตามคำจำกัดความของคณะกรรมาธิการระหว่างประเทศว่าด้วยเขื่อนขนาดใหญ่ (ICOLD) เขื่อนจะถูกกำหนดให้เป็นเขื่อนที่มีความสูงเกิน 15 เมตร (จากจุดที่ต่ำที่สุดของฐานรากไปจนถึงยอดเขื่อน) หรือเขื่อนที่มีความสูงระหว่าง 10 ถึง 15 เมตร ซึ่งต้องตรงตามเงื่อนไขอย่างน้อยหนึ่งข้อต่อไปนี้:
ความยาวสันเขื่อนไม่น้อยกว่า 500 เมตร

ความจุของอ่างเก็บน้ำที่เกิดจากเขื่อนต้องไม่น้อยกว่า 1 ล้านลูกบาศก์เมตร
⑶ ปริมาณน้ำท่วมสูงสุดที่เขื่อนรองรับได้จะต้องไม่น้อยกว่า 2,000 ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที
ปัญหาของฐานรากเขื่อนเป็นเรื่องที่ยากมากโดยเฉพาะ
การออกแบบเขื่อนแห่งนี้มีความพิเศษมาก

ตามรายงาน BP2021 พลังงานน้ำทั่วโลกมีสัดส่วน 4,296.8/26,823.2=16.0% ของการผลิตพลังงานทั่วโลกในปี 2020 ต่ำกว่าการผลิตพลังงานจากถ่านหิน (35.1%) และการผลิตพลังงานจากก๊าซ (23.4%) ซึ่งอยู่ในอันดับที่ 3 ของโลก
ในปี 2563 การผลิตไฟฟ้าพลังน้ำเป็นอุตสาหกรรมที่ใหญ่ที่สุดในเอเชียตะวันออกและแปซิฟิก คิดเป็น 1,643/4,370=37.6% ของทั้งหมดทั่วโลก
ประเทศที่มีการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำสูงที่สุดในโลกคือจีน รองลงมาคือบราซิล สหรัฐอเมริกา และรัสเซีย ในปี 2020 การผลิตไฟฟ้าพลังน้ำของจีนคิดเป็น 1,322.0/7,779.1=17.0% ของการผลิตไฟฟ้าทั้งหมดของจีน
แม้ว่าจีนจะอยู่อันดับหนึ่งของโลกในด้านการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ แต่โครงสร้างการผลิตไฟฟ้าของประเทศก็ไม่ได้สูงมากนัก ประเทศที่มีสัดส่วนการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำสูงสุดในการผลิตไฟฟ้าทั้งหมดในปี 2020 ได้แก่ บราซิล (396.8/620.1=64.0%) และแคนาดา (384.7/643.9=60.0%)
ในปี 2020 การผลิตไฟฟ้าของจีนส่วนใหญ่เป็นการใช้ถ่านหิน (คิดเป็น 63.2%) รองลงมาคือพลังงานน้ำ (คิดเป็น 17.0%) คิดเป็น 1,322.0/4,296.8=30.8% ของการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำทั้งหมดทั่วโลก แม้ว่าจีนจะครองอันดับหนึ่งของโลกในด้านการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ แต่ก็ยังไม่ถึงจุดสูงสุด ตามรายงานทรัพยากรพลังงานโลกประจำปี 2016 ที่เผยแพร่โดยสภาพลังงานโลก แหล่งพลังงานน้ำของจีน 47% ยังไม่ได้รับการพัฒนา

เปรียบเทียบโครงสร้างการผลิตไฟฟ้าของ 4 ประเทศผู้ผลิตไฟฟ้าพลังน้ำรายใหญ่ ปี 2563
จากตารางจะเห็นได้ว่าพลังงานน้ำของจีนคิดเป็น 1,322.0/4,296.8=30.8% ของการผลิตพลังงานน้ำทั้งหมดทั่วโลก ซึ่งถือเป็นอันดับหนึ่งของโลก อย่างไรก็ตาม สัดส่วนของพลังงานน้ำต่อการผลิตไฟฟ้าทั้งหมดของจีน (17%) นั้นสูงกว่าค่าเฉลี่ยทั่วโลก (16%) เพียงเล็กน้อยเท่านั้น
การผลิตไฟฟ้าพลังน้ำมี 4 รูปแบบ คือ การผลิตไฟฟ้าพลังน้ำแบบเขื่อน การผลิตไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบเก็บ การผลิตไฟฟ้าพลังน้ำแบบลำธาร และการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำขึ้นน้ำลง

การผลิตไฟฟ้าพลังน้ำประเภทเขื่อน
พลังงานน้ำประเภทเขื่อน หรือเรียกอีกอย่างว่าพลังงานน้ำประเภทอ่างเก็บน้ำ อ่างเก็บน้ำเกิดจากการกักเก็บน้ำไว้ในคันดิน และกำลังส่งออกสูงสุดจะกำหนดโดยความแตกต่างระหว่างปริมาตรของอ่างเก็บน้ำ ตำแหน่งทางออก และความสูงผิวน้ำ ความแตกต่างของความสูงนี้เรียกว่าเฮด หรือเรียกอีกอย่างว่าเฮดหรือเฮด และพลังงานศักย์ของน้ำจะแปรผันตรงกับเฮด
ในช่วงกลางทศวรรษ 1970 วิศวกรชาวฝรั่งเศส Bernard Forest de Bé lidor ได้ตีพิมพ์หนังสือ "Building Hydraulics" ซึ่งบรรยายถึงเครื่องอัดไฮดรอลิกแกนตั้งและแกนนอน ในปี 1771 Richard Arkwright ได้ผสมผสานระบบไฮดรอลิก การสร้างโครงด้วยน้ำ และการผลิตอย่างต่อเนื่องเพื่อให้มีบทบาทสำคัญในสถาปัตยกรรม พัฒนาระบบโรงงานและนำแนวทางการจ้างงานสมัยใหม่มาใช้ ในช่วงทศวรรษ 1840 เครือข่ายไฟฟ้าพลังน้ำได้รับการพัฒนาเพื่อผลิตไฟฟ้าและส่งไฟฟ้าไปยังผู้ใช้ปลายทาง ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 เครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้รับการพัฒนาและสามารถเชื่อมต่อกับระบบไฮดรอลิกได้ในปัจจุบัน

โครงการไฟฟ้าพลังน้ำแห่งแรกของโลกคือโรงแรม Cragside Country ในนอร์ธัมเบอร์แลนด์ ประเทศอังกฤษ เมื่อปี พ.ศ. 2421 ซึ่งใช้เพื่อการให้แสงสว่าง สี่ปีต่อมา โรงไฟฟ้าเอกชนแห่งแรกเปิดดำเนินการในวิสคอนซิน สหรัฐอเมริกา และต่อมามีโรงไฟฟ้าพลังน้ำหลายร้อยแห่งที่เปิดให้บริการเพื่อให้แสงสว่างแก่พื้นที่
สถานีไฟฟ้าพลังน้ำ Shilongba เป็นสถานีไฟฟ้าพลังน้ำแห่งแรกในประเทศจีน ตั้งอยู่บนแม่น้ำ Tanglang ในเขตชานเมืองของเมืองคุนหมิง มณฑลยูนนาน เริ่มก่อสร้างในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2453 (ปีเกิงซวี่) และเริ่มผลิตไฟฟ้าเมื่อวันที่ 28 พฤษภาคม พ.ศ. 2455 กำลังการผลิตติดตั้งเบื้องต้นอยู่ที่ 480 กิโลวัตต์ เมื่อวันที่ 25 พฤษภาคม พ.ศ. 2549 สถานีไฟฟ้าพลังน้ำ Shilongba ได้รับการอนุมัติจากคณะรัฐมนตรีให้รวมอยู่ในชุดที่ 6 ของหน่วยอนุรักษ์โบราณวัตถุสำคัญแห่งชาติ
ตามรายงานของ REN21 ในปี 2021 กำลังการผลิตติดตั้งพลังงานน้ำทั่วโลกในปี 2020 อยู่ที่ 1,170 กิกะวัตต์ โดยจีนเพิ่มขึ้น 12.6 กิกะวัตต์ คิดเป็น 28% ของทั้งหมดทั่วโลก สูงกว่าบราซิล (9%) สหรัฐอเมริกา (7%) และแคนาดา (9.0%)
ตามสถิติของบริษัท BP ในปี 2021 การผลิตไฟฟ้าพลังน้ำทั่วโลกในปี 2020 อยู่ที่ 4,296.8 TWh ซึ่งการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำของจีนอยู่ที่ 1,322.0 TWh คิดเป็น 30.1% ของทั้งหมดทั่วโลก
การผลิตไฟฟ้าพลังน้ำเป็นหนึ่งในแหล่งผลิตไฟฟ้าหลักของโลกและเป็นแหล่งพลังงานชั้นนำสำหรับการผลิตพลังงานหมุนเวียน ตามสถิติของ BP ในปี 2021 การผลิตไฟฟ้าทั่วโลกในปี 2020 อยู่ที่ 26,823.2 TWh ซึ่งการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำอยู่ที่ 4,222.2 TWh คิดเป็น 4,222.2/26,823.2=15.7% ของการผลิตไฟฟ้าทั้งหมดทั่วโลก
ข้อมูลนี้มาจากคณะกรรมาธิการเขื่อนระหว่างประเทศ (ICOLD) จากการจดทะเบียนในเดือนเมษายน 2563 ปัจจุบันมีเขื่อนทั่วโลก 58,713 แห่ง โดยจีนมีสัดส่วน 23,841/58,713 = 40.6% ของเขื่อนทั้งหมดทั่วโลก
ตามสถิติของบริษัท BP ในปี 2021 ในปี 2020 พลังงานน้ำของจีนมีสัดส่วน 1,322.0/2,236.7=59% ของพลังงานหมุนเวียนในประเทศจีน ซึ่งครองตำแหน่งที่โดดเด่นในการผลิตพลังงานหมุนเวียน
ตามรายงานสถานะพลังงานน้ำระหว่างประเทศ (International Hydropower Association: iha) [2021 Hydropower Status Report] ในปี 2020 การผลิตพลังงานน้ำทั้งหมดในโลกจะสูงถึง 4,370 TWh โดยจีน (31% ของทั้งหมดทั่วโลก) บราซิล (9.4%) แคนาดา (8.8%) สหรัฐอเมริกา (6.7%) รัสเซีย (4.5%) อินเดีย (3.5%) นอร์เวย์ (3.2%) ตุรกี (1.8%) ญี่ปุ่น (2.0%) ฝรั่งเศส (1.5%) และอื่นๆ จะมีการผลิตพลังงานน้ำมากที่สุด

ในปี 2563 ภูมิภาคที่มีการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำมากที่สุดในโลกคือเอเชียตะวันออกและแปซิฟิก คิดเป็น 1,643/4,370 = 37.6% ของทั้งหมดทั่วโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งจีน คิดเป็น 31% ของทั้งหมดทั่วโลก คิดเป็น 1,355.20/1,643 = 82.5% ในภูมิภาคนี้
ปริมาณการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำนั้นแปรผันตามกำลังการผลิตไฟฟ้าที่ติดตั้งทั้งหมดและกำลังการผลิตไฟฟ้าสูบน้ำสำรอง จีนมีกำลังการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำที่ใหญ่ที่สุดในโลก และแน่นอนว่ากำลังการผลิตไฟฟ้าติดตั้งและกำลังการผลิตไฟฟ้าสูบน้ำสำรองยังอยู่ในอันดับหนึ่งของโลกอีกด้วย ตามรายงานสถานะพลังงานไฟฟ้าพลังน้ำประจำปี 2021 ของสมาคมไฟฟ้าพลังน้ำระหว่างประเทศ (iha) กำลังการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำที่ติดตั้งของจีน (รวมถึงพลังงานสูบน้ำสำรอง) อยู่ที่ 370,160 เมกะวัตต์ในปี 2020 คิดเป็น 370,160/133,106 = 27.8% ของกำลังการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำทั้งหมดทั่วโลก ซึ่งอยู่ในอันดับหนึ่งของโลก
สถานีพลังงานน้ำสามผาซึ่งเป็นสถานีพลังงานน้ำที่ใหญ่ที่สุดในโลกมีกำลังการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำที่ใหญ่ที่สุดในจีน สถานีพลังงานน้ำสามผาใช้กังหันฟรานซิส 32 ตัว แต่ละตัวมีกำลังผลิต 700 เมกะวัตต์ และกังหัน 2 ตัวกำลังผลิต 50 เมกะวัตต์ โดยมีกำลังการผลิตติดตั้ง 22,500 เมกะวัตต์ และความสูงของเขื่อน 181 เมตร กำลังการผลิตไฟฟ้าในปี 2020 จะอยู่ที่ 111.8 TWh และต้นทุนการก่อสร้างจะอยู่ที่ 203,000 ล้านเยน โดยจะแล้วเสร็จในปี 2008
มีการสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำระดับโลก 4 แห่งในบริเวณแม่น้ำแยงซีจินซาของเสฉวน ได้แก่ เซียงเจียปา ซีหลัวตู ไป๋เหอทัน และอู่ตงเต๋อ กำลังการผลิตติดตั้งรวมของโรงไฟฟ้าพลังน้ำทั้ง 4 แห่งนี้คือ 46,508 เมกะวัตต์ ซึ่งมากกว่ากำลังการผลิตติดตั้งของโรงไฟฟ้าพลังน้ำสามผา 22,500 เมกะวัตต์ถึง 46,508/22,500 = 2.07 เท่า กำลังการผลิตไฟฟ้าประจำปีของโรงไฟฟ้าพลังน้ำนี้คือ 185.05/101.6 = 1.82 เท่า ไป๋เหอทันเป็นโรงไฟฟ้าพลังน้ำที่ใหญ่เป็นอันดับสองของจีน รองจากโรงไฟฟ้าพลังน้ำสามผา
ปัจจุบัน โรงไฟฟ้าพลังน้ำสามผาในจีนเป็นโรงไฟฟ้าพลังน้ำที่ใหญ่ที่สุดในโลก จีนครองที่นั่ง 6 ที่ในจำนวนโรงไฟฟ้าพลังน้ำ 12 แห่งที่ใหญ่ที่สุดในโลก เขื่อนอิไตปูซึ่งเคยครองอันดับ 2 ของโลกมาอย่างยาวนาน ถูกเขื่อนไป่เหอถานในจีนแซงขึ้นมาอยู่อันดับที่ 3

โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบธรรมดาที่ใหญ่ที่สุดในโลกในปี 2564
ทั่วโลกมีโรงไฟฟ้าพลังน้ำ 198 แห่ง กำลังการผลิตติดตั้งมากกว่า 1,000 เมกะวัตต์ โดย 60 แห่งเป็นของประเทศจีน คิดเป็น 60/198 = 30% ของกำลังการผลิตรวมทั่วโลก รองลงมาคือบราซิล แคนาดา และรัสเซีย
ทั่วโลกมีโรงไฟฟ้าพลังน้ำ 198 แห่ง กำลังการผลิตติดตั้งมากกว่า 1,000 เมกะวัตต์ โดย 60 แห่งเป็นของประเทศจีน คิดเป็น 60/198 = 30% ของกำลังการผลิตรวมทั่วโลก รองลงมาคือบราซิล แคนาดา และรัสเซีย
ในประเทศจีนมีสถานีไฟฟ้าพลังน้ำ 60 แห่ง ซึ่งมีกำลังการผลิตติดตั้งเกิน 1,000 เมกะวัตต์ โดยส่วนใหญ่ 30 แห่งตั้งอยู่ในลุ่มแม่น้ำแยงซี คิดเป็นครึ่งหนึ่งของสถานีไฟฟ้าพลังน้ำทั้งหมดของจีน ซึ่งมีกำลังการผลิตติดตั้งเกิน 1,000 เมกะวัตต์

โรงไฟฟ้าพลังน้ำกำลังการผลิตติดตั้งกว่า 1,000 เมกะวัตต์เริ่มดำเนินการในประเทศจีน
เขื่อนเกะโจวปาซึ่งไหลทวนน้ำขึ้นไปและข้ามสาขาของแม่น้ำแยงซีผ่านเขื่อนสามผา ถือเป็นกำลังหลักในการส่งไฟฟ้าของจีนจากตะวันตกไปตะวันออก และยังเป็นโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบน้ำตกที่ใหญ่ที่สุดในโลกอีกด้วย โดยมีโรงไฟฟ้าพลังน้ำประมาณ 90 แห่งอยู่ตามแนวแม่น้ำแยงซีหลัก รวมทั้งเขื่อนเกะโจวปาและสามผา 10 แห่งอยู่ในแม่น้ำหวู่เจียง 16 แห่งอยู่ในแม่น้ำเจียหลิง 17 แห่งอยู่ในแม่น้ำหมินเจียง 25 แห่งอยู่ในแม่น้ำต้าตู่ 21 แห่งอยู่ในแม่น้ำหยาหลง 27 แห่งอยู่ในแม่น้ำจินซา และ 5 แห่งอยู่ในแม่น้ำมู่ลี่
ทาจิกิสถานมีเขื่อนธรรมชาติที่สูงที่สุดในโลก คือ เขื่อนอูโซอิ สูง 567 เมตร ซึ่งสูงกว่าเขื่อนเทียมระดับ 1 จินผิง ซึ่งเป็นเขื่อนที่สูงที่สุดในปัจจุบันถึง 262 เมตร เขื่อนอูโซอิก่อตัวขึ้นเมื่อวันที่ 18 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2454 เมื่อเกิดแผ่นดินไหวขนาด 7.4 ริกเตอร์ที่เมืองซาเรซ และเขื่อนดินถล่มตามธรรมชาติริมแม่น้ำมูร์กาบขวางการไหลของแม่น้ำ ทำให้เกิดดินถล่มขนาดใหญ่ ปิดกั้นแม่น้ำมูร์กาบ และกลายเป็นเขื่อนที่สูงที่สุดในโลก คือ เขื่อนอูโซอิ ซึ่งก่อตัวเป็นทะเลสาบซาเรซ น่าเสียดายที่ไม่มีรายงานเกี่ยวกับการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ
ในปี 2020 มีเขื่อน 251 แห่งที่มีความสูงเกิน 135 เมตรในโลก เขื่อนที่สูงที่สุดในปัจจุบันคือเขื่อน Jinping-I ซึ่งเป็นเขื่อนทรงโค้งที่มีความสูง 305 เมตร รองลงมาคือเขื่อน Nurek บนแม่น้ำ Vakhsh ในทาจิกิสถาน ซึ่งมีความยาว 300 เมตร

เขื่อนที่สูงที่สุดในโลกปี 2021
ปัจจุบัน เขื่อนที่สูงที่สุดในโลกคือ เขื่อนจินผิง-อี ในประเทศจีน มีความสูง 305 เมตร แต่มีเขื่อน 3 แห่งที่อยู่ระหว่างการก่อสร้างเตรียมสร้างให้สูงกว่านี้ เขื่อนโรกุนที่กำลังก่อสร้างอยู่จะกลายเป็นเขื่อนที่สูงที่สุดในโลก ตั้งอยู่บนแม่น้ำวัคช์ทางตอนใต้ของทาจิกิสถาน เขื่อนแห่งนี้มีความสูง 335 เมตร และเริ่มก่อสร้างในปี 1976 คาดว่าจะเปิดดำเนินการได้ตั้งแต่ปี 2019 ถึง 2029 โดยมีต้นทุนการก่อสร้างอยู่ที่ 2,000-5,000 ล้านเหรียญสหรัฐ มีกำลังการผลิตติดตั้งอยู่ที่ 600-3,600 เมกะวัตต์ และผลิตไฟฟ้าได้ปีละ 17 เทระวัตต์ชั่วโมง
เขื่อนแห่งที่สองคือเขื่อน Bakhtiari ที่กำลังก่อสร้างบนแม่น้ำ Bakhtiari ในอิหร่าน สูง 325 เมตร กำลังผลิต 1,500 เมกะวัตต์ มูลค่าโครงการ 2 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ และผลิตไฟฟ้าได้ปีละ 3 เทระวัตต์ เขื่อนที่ใหญ่เป็นอันดับสามบนแม่น้ำต้าตูในจีนคือเขื่อน Shuangjiangkou สูง 312 เมตร

กำลังก่อสร้างเขื่อนสูงเกิน 305 เมตร
เขื่อนที่มีแรงโน้มถ่วงสูงที่สุดในโลกในปี 2020 คือเขื่อน Grande Dixence ในประเทศสวิตเซอร์แลนด์ โดยมีความสูง 285 เมตร
เขื่อนที่ใหญ่ที่สุดในโลกที่มีความจุในการกักเก็บน้ำสูงสุดคือเขื่อน Kariba บนแม่น้ำแซมเบซีในซิมบับเวและแซมเบซี เขื่อนนี้สร้างขึ้นในปี 1959 และมีความจุในการกักเก็บน้ำ 180.6 ลูกบาศก์กิโลเมตร รองลงมาคือเขื่อน Bratsk บนแม่น้ำ Angara ในรัสเซีย และเขื่อน Akosombo บนทะเลสาบ Kanawalt ซึ่งมีความจุในการกักเก็บน้ำ 169 ลูกบาศก์กิโลเมตร

อ่างเก็บน้ำที่ใหญ่ที่สุดในโลก
เขื่อนสามผา ตั้งอยู่บนแม่น้ำแยงซีเกียงสายหลัก มีความจุในการกักเก็บน้ำมากที่สุดในประเทศจีน สร้างเสร็จในปี 2551 และมีความจุในการกักเก็บน้ำ 39.3 ลูกบาศก์กิโลเมตร อยู่ในอันดับที่ 27 ของโลก
อ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ที่สุดในประเทศจีน
เขื่อนที่ใหญ่ที่สุดในโลกคือเขื่อนทาร์เบลาในปากีสถาน เขื่อนนี้สร้างขึ้นในปี 1976 และมีโครงสร้างสูง 143 เมตร เขื่อนแห่งนี้มีปริมาตร 153 ล้านลูกบาศก์เมตร และมีกำลังการผลิตติดตั้ง 3,478 เมกะวัตต์
เขื่อนที่ใหญ่ที่สุดในประเทศจีนคือเขื่อนสามผา ซึ่งสร้างเสร็จในปี 2008 โครงสร้างมีความสูง 181 เมตร ปริมาตรเขื่อน 27.4 ล้านลูกบาศก์เมตร และกำลังการผลิตติดตั้ง 22,500 เมกะวัตต์ อยู่ในอันดับที่ 21 ของโลก

เขื่อนขนาดใหญ่ที่สุดในโลก
ลุ่มแม่น้ำคองโกประกอบด้วยสาธารณรัฐประชาธิปไตยคองโกเป็นส่วนใหญ่ สาธารณรัฐประชาธิปไตยคองโกสามารถพัฒนากำลังการผลิตติดตั้งระดับประเทศได้ 120 ล้านกิโลวัตต์ (120,000 เมกะวัตต์) และผลิตไฟฟ้าได้ 774 พันล้านกิโลวัตต์ชั่วโมง (774 TWh) ลุ่มแม่น้ำเริ่มต้นจากกินชาซาที่ระดับความสูง 270 เมตรและไปถึงส่วนมาตาดี พื้นแม่น้ำค่อนข้างแคบ มีตลิ่งชันและกระแสน้ำเชี่ยวกราก ความลึกสูงสุดอยู่ที่ 150 เมตร โดยมีความลาดชันประมาณ 280 เมตร การไหลของน้ำเปลี่ยนแปลงเป็นประจำ ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อการพัฒนาพลังงานน้ำ มีการวางแผนสร้างสถานีพลังงานน้ำขนาดใหญ่ 3 ระดับ โดยระดับแรกคือเขื่อน Pioka ซึ่งตั้งอยู่บนพรมแดนระหว่างสาธารณรัฐประชาธิปไตยคองโกและสาธารณรัฐคองโก เขื่อน Grand Inga ระดับที่สองและเขื่อน Matadi ระดับที่สามตั้งอยู่ในสาธารณรัฐประชาธิปไตยคองโก สถานีพลังงานน้ำ Pioka ใช้หัวน้ำขนาด 80 เมตร และมีแผนที่จะติดตั้ง 30 หน่วย โดยมีกำลังการผลิตรวม 22 ล้านกิโลวัตต์ และผลิตไฟฟ้าได้ 177,000 ล้านกิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปี โดยสาธารณรัฐประชาธิปไตยคองโกและสาธารณรัฐคองโกรับคนละครึ่ง สถานีพลังงานน้ำ Matadi ใช้หัวน้ำขนาด 50 เมตร และมีแผนที่จะติดตั้ง 36 หน่วย โดยมีกำลังการผลิตรวม 12 ล้านกิโลวัตต์ และผลิตไฟฟ้าได้ 87,000 ล้านกิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปี ส่วนแก่งน้ำ Yingjia ซึ่งมีระดับความลึก 100 เมตรภายในระยะทาง 25 กิโลเมตร ถือเป็นส่วนแม่น้ำที่มีแหล่งพลังงานน้ำที่เข้มข้นที่สุดในโลก
ในโลกมีโรงไฟฟ้าพลังน้ำมากกว่าเขื่อนสามผาที่ยังไม่เสร็จสมบูรณ์
แม่น้ำ Yarlung Zangbo เป็นแม่น้ำที่ยาวที่สุดบนที่ราบสูงในจีน ตั้งอยู่ในเขตปกครองตนเองทิเบต และเป็นหนึ่งในแม่น้ำที่อยู่สูงที่สุดในโลก ในทางทฤษฎี หลังจากสร้างสถานีไฟฟ้าพลังน้ำแม่น้ำ Yarlung Zangbo เสร็จ กำลังการผลิตติดตั้งจะสูงถึง 50,000 เมกะวัตต์ และการผลิตไฟฟ้าจะมากกว่าเขื่อน Three Gorges ถึงสามเท่า (98.8 TWh) โดยจะอยู่ที่ 300 TWh ซึ่งจะเป็นสถานีไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดในโลก
แม่น้ำ Yarlung Zangbo เป็นแม่น้ำที่ยาวที่สุดบนที่ราบสูงในจีน ตั้งอยู่ในเขตปกครองตนเองทิเบต และเป็นหนึ่งในแม่น้ำที่อยู่สูงที่สุดในโลก ในทางทฤษฎี หลังจากสร้างสถานีไฟฟ้าพลังน้ำแม่น้ำ Yarlung Zangbo เสร็จ กำลังการผลิตติดตั้งจะสูงถึง 50,000 เมกะวัตต์ และการผลิตไฟฟ้าจะมากกว่าเขื่อน Three Gorges ถึงสามเท่า (98.8 TWh) โดยจะอยู่ที่ 300 TWh ซึ่งจะเป็นสถานีไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดในโลก
แม่น้ำ Yarlung Zangbo เปลี่ยนชื่อเป็น "แม่น้ำพรหมบุตร" หลังจากไหลออกจากดินแดนของ Luoyu และเข้าสู่ประเทศอินเดีย หลังจากไหลผ่านบังกลาเทศ แม่น้ำสายนี้จึงเปลี่ยนชื่อเป็น "แม่น้ำ Jamuna" หลังจากบรรจบกับแม่น้ำคงคาในดินแดนของตน แม่น้ำสายนี้ไหลลงสู่อ่าวเบงกอลในมหาสมุทรอินเดีย แม่น้ำสายนี้มีความยาวทั้งหมด 2,104 กิโลเมตร โดยแม่น้ำสายนี้มีความยาว 2,057 กิโลเมตรในทิเบต มีความสูงรวม 5,435 เมตร และมีความลาดชันเฉลี่ยเป็นอันดับ 1 ในบรรดาแม่น้ำสายสำคัญในจีน แอ่งน้ำนี้ขยายออกไปในทิศทางตะวันออก-ตะวันตก โดยมีความยาวสูงสุดมากกว่า 1,450 กิโลเมตรจากตะวันออกไปตะวันตก และความกว้างสูงสุด 290 กิโลเมตรจากเหนือไปใต้ ระดับความสูงโดยเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 4,500 เมตร ภูมิประเทศอยู่สูงทางตะวันตกและต่ำทางตะวันออก โดยต่ำที่สุดทางตะวันออกเฉียงใต้ พื้นที่ทั้งหมดของลุ่มน้ำมีเนื้อที่ 240,480 ตารางกิโลเมตร คิดเป็นร้อยละ 20 ของพื้นที่ทั้งหมดของลุ่มน้ำในทิเบต และคิดเป็นประมาณร้อยละ 40.8 ของพื้นที่ทั้งหมดของระบบแม่น้ำไหลออกในทิเบต ซึ่งอยู่ในอันดับที่ 5 ในบรรดาลุ่มแม่น้ำทั้งหมดในประเทศจีน
ตามข้อมูลปี 2019 ประเทศที่มีอัตราการบริโภคไฟฟ้าต่อหัวสูงที่สุดในโลก ได้แก่ ไอซ์แลนด์ (51,699 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อคน) และนอร์เวย์ (23,210 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อคน) ไอซ์แลนด์พึ่งพาการผลิตพลังงานความร้อนใต้พิภพและพลังงานไฟฟ้าพลังน้ำ ในขณะที่นอร์เวย์พึ่งพาพลังงานน้ำ ซึ่งคิดเป็น 97% ของโครงสร้างการผลิตไฟฟ้าของนอร์เวย์
โครงสร้างพลังงานของประเทศที่ไม่มีทางออกสู่ทะเลอย่างเนปาลและภูฏาน ซึ่งอยู่ใกล้กับทิเบตในจีน ไม่ได้พึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล แต่พึ่งพาทรัพยากรน้ำที่อุดมสมบูรณ์ พลังงานไฟฟ้าพลังน้ำไม่เพียงแต่ใช้ในประเทศเท่านั้น แต่ยังส่งออกไปยังต่างประเทศด้วย

การผลิตไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบเก็บ
พลังงานน้ำแบบสูบน้ำเป็นวิธีการกักเก็บพลังงาน ไม่ใช่วิธีการผลิตไฟฟ้า เมื่อความต้องการไฟฟ้าต่ำ กำลังการผลิตไฟฟ้าส่วนเกินจะยังคงผลิตไฟฟ้าต่อไป โดยขับเคลื่อนปั๊มไฟฟ้าเพื่อสูบน้ำไปยังระดับสูงเพื่อกักเก็บ เมื่อความต้องการไฟฟ้าสูง น้ำระดับสูงจะถูกใช้ในการผลิตไฟฟ้า วิธีนี้สามารถปรับปรุงอัตราการใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและมีความสำคัญมากในธุรกิจ
การสูบน้ำเก็บกักเป็นองค์ประกอบสำคัญของระบบพลังงานสะอาดในปัจจุบันและอนาคต การเพิ่มขึ้นอย่างมากของแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ ควบคู่ไปกับการทดแทนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบดั้งเดิม ทำให้ระบบส่งไฟฟ้ามีแรงกดดันเพิ่มขึ้น และเน้นย้ำถึงความจำเป็นของ "แบตเตอรี่น้ำ" สำหรับสูบน้ำเก็บกัก
ปริมาณการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำนั้นแปรผันตรงกับกำลังการผลิตที่ติดตั้งของแหล่งเก็บน้ำแบบสูบน้ำ และสัมพันธ์กับปริมาณแหล่งเก็บน้ำแบบสูบน้ำ ในปี 2020 มีโรงไฟฟ้าที่ดำเนินการอยู่ 68 แห่งและอยู่ระหว่างการก่อสร้าง 42 แห่งทั่วโลก
การผลิตไฟฟ้าพลังน้ำของจีนอยู่ในอันดับหนึ่งของโลก ดังนั้น จำนวนสถานีสูบน้ำเก็บพลังงานที่ดำเนินการและอยู่ระหว่างการก่อสร้างจึงอยู่ในอันดับหนึ่งของโลก รองลงมาคือญี่ปุ่นและสหรัฐอเมริกา

สถานีพลังงานสูบน้ำที่ใหญ่ที่สุดในโลกคือสถานีสูบน้ำเก็บพลังงาน Bath County ในสหรัฐอเมริกา โดยมีกำลังการผลิตติดตั้ง 3,003 เมกะวัตต์
สถานีพลังงานสูบน้ำสำรองที่ใหญ่ที่สุดในจีนคือสถานีพลังงานสูบน้ำสำรอง Huishou ซึ่งมีกำลังการผลิตติดตั้ง 2,448 เมกะวัตต์
สถานีพลังงานสูบน้ำสำรองที่ใหญ่เป็นอันดับสองในประเทศจีนคือสถานีพลังงานสูบน้ำสำรองกวางตุ้ง ซึ่งมีกำลังการผลิตติดตั้ง 2,400 เมกะวัตต์
โรงไฟฟ้าสูบน้ำสำรองของจีนที่อยู่ระหว่างการก่อสร้างนั้นถือเป็นอันดับหนึ่งของโลก โดยมีโรงไฟฟ้า 3 แห่งที่มีกำลังการผลิตติดตั้งมากกว่า 1,000 เมกะวัตต์ ได้แก่ โรงไฟฟ้าสูบน้ำสำรองเฟิงหนิง (3,600 เมกะวัตต์ สร้างเสร็จระหว่างปี 2019 ถึง 2021) โรงไฟฟ้าสูบน้ำสำรองจี้ซี (1,800 เมกะวัตต์ สร้างเสร็จในปี 2018) และโรงไฟฟ้าสูบน้ำสำรองหวงโกว (1,200 เมกะวัตต์ สร้างเสร็จในปี 2019)
โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบน้ำที่สูงที่สุดในโลกคือสถานีพลังงานน้ำ Yamdrok ตั้งอยู่ในทิเบต ประเทศจีน ที่ระดับความสูง 4,441 เมตร

การผลิตไฟฟ้าพลังน้ำจากลำธาร
พลังงานน้ำจากแม่น้ำ (ROR) หรือที่เรียกอีกอย่างว่าพลังงานน้ำจากแม่น้ำท่าเทียบเรือ เป็นพลังงานไฟฟ้าพลังน้ำรูปแบบหนึ่งที่ใช้พลังงานน้ำ แต่ต้องการน้ำเพียงเล็กน้อยหรือไม่จำเป็นต้องเก็บกักน้ำจำนวนมากเพื่อผลิตไฟฟ้า การผลิตไฟฟ้าพลังน้ำจากแม่น้ำท่าเทียบเรือแทบไม่จำเป็นต้องมีการเก็บกักน้ำเลย หรือต้องสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกในการเก็บกักน้ำขนาดเล็กเท่านั้น เมื่อสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกในการเก็บกักน้ำขนาดเล็ก สิ่งอำนวยความสะดวกในการเก็บกักน้ำเหล่านี้เรียกว่าสระปรับปริมาณน้ำหรือสระหน้าเขื่อน เนื่องจากไม่มีสิ่งอำนวยความสะดวกในการเก็บกักน้ำขนาดใหญ่ การผลิตไฟฟ้าจากแม่น้ำจึงมีความอ่อนไหวต่อการเปลี่ยนแปลงปริมาณน้ำตามฤดูกาลในแหล่งน้ำเป็นอย่างยิ่ง ดังนั้น โรงไฟฟ้าจากแม่น้ำจึงมักถูกกำหนดให้เป็นแหล่งพลังงานที่ไม่ต่อเนื่อง หากมีการสร้างสระควบคุมในโรงไฟฟ้าจากแม่น้ำที่สามารถควบคุมการไหลของน้ำได้ตลอดเวลา ก็สามารถใช้เป็นโรงไฟฟ้าที่ใช้น้ำน้อยหรือโรงไฟฟ้าที่ใช้โหลดพื้นฐานได้
สถานีผลิตไฟฟ้าพลังน้ำเสฉวนที่ใหญ่ที่สุดในโลกคือเขื่อนจิราอูบนแม่น้ำมาเดราในบราซิล เขื่อนแห่งนี้มีความสูง 63 เมตร ยาว 1,500 เมตร และมีกำลังการผลิตติดตั้ง 3,075 เมกะวัตต์ เขื่อนนี้สร้างเสร็จในปี 2559
โรงไฟฟ้าพลังน้ำลำธารที่ใหญ่เป็นอันดับสามของโลกคือเขื่อนชีฟโจเซฟบนแม่น้ำโคลัมเบียในสหรัฐอเมริกา มีความสูง 72 เมตร ความยาว 1,817 เมตร กำลังการผลิตติดตั้ง 2,620 เมกะวัตต์ และผลิตไฟฟ้าได้ปีละ 9,780 กิกะวัตต์ชั่วโมง โรงไฟฟ้านี้สร้างเสร็จในปี 1979
โรงไฟฟ้าพลังน้ำสไตล์เสฉวนที่ใหญ่ที่สุดในประเทศจีนคือเขื่อนเทียนเฉิงเกียว II ตั้งอยู่บนแม่น้ำหนานปัน เขื่อนแห่งนี้มีความสูง 58.7 เมตร ความยาว 471 เมตร ปริมาตร 480,000 ลูกบาศก์เมตร และกำลังการผลิตติดตั้ง 1,320 เมกะวัตต์ เขื่อนนี้สร้างเสร็จในปี 1997

การผลิตพลังงานน้ำขึ้นน้ำลง
พลังงานจากน้ำขึ้นน้ำลงเกิดจากการขึ้นและลงของระดับน้ำทะเลที่เกิดจากกระแสน้ำขึ้นน้ำลง โดยทั่วไป อ่างเก็บน้ำจะถูกสร้างขึ้นเพื่อผลิตไฟฟ้า แต่ก็มีการใช้กระแสน้ำขึ้นน้ำลงโดยตรงเพื่อผลิตไฟฟ้าเช่นกัน ทั่วโลกไม่มีสถานที่หลายแห่งที่เหมาะสมสำหรับการผลิตพลังงานจากน้ำขึ้นน้ำลง และมี 8 แห่งในสหราชอาณาจักรที่คาดว่าจะมีศักยภาพในการตอบสนองความต้องการไฟฟ้าของประเทศได้ 20%
โรงไฟฟ้าพลังน้ำขึ้นน้ำลงแห่งแรกของโลกคือโรงไฟฟ้าพลังน้ำขึ้นน้ำลง Lance ซึ่งตั้งอยู่ในเมือง Lance ประเทศฝรั่งเศส โดยโรงไฟฟ้าแห่งนี้สร้างขึ้นตั้งแต่ปี 1960 ถึงปี 1966 เป็นเวลา 6 ปี โดยมีกำลังการผลิตติดตั้งอยู่ที่ 240 เมกะวัตต์
โรงไฟฟ้าพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงที่ใหญ่ที่สุดในโลกคือโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงทะเลสาบซีฮวาในเกาหลีใต้ ซึ่งมีกำลังการผลิตติดตั้ง 254 เมกะวัตต์ และสร้างเสร็จในปี 2554
โรงไฟฟ้าพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงแห่งแรกในอเมริกาเหนือคือ Annapolis Royal Generating Station ซึ่งตั้งอยู่ในเมืองรอยัล แอนนาโปลิส โนวาสโกเชีย แคนาดา บริเวณทางเข้าอ่าวฟันดี มีกำลังการผลิตติดตั้ง 20 เมกะวัตต์ และสร้างเสร็จในปี 1984
โรงไฟฟ้าพลังน้ำขึ้นน้ำลงที่ใหญ่ที่สุดในประเทศจีนคือโรงไฟฟ้าพลังน้ำขึ้นน้ำลง Jiangxia ซึ่งตั้งอยู่ทางใต้ของเมืองหางโจว มีกำลังการผลิตติดตั้งเพียง 4.1 เมกะวัตต์และมีเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 6 เครื่อง เริ่มดำเนินการในปี 1985
เครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าสลับในกระแสน้ำเครื่องแรกของโครงการสาธิตพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงหินอเมริกาเหนือได้รับการติดตั้งที่เกาะแวนคูเวอร์ ประเทศแคนาดา ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2549
ปัจจุบัน โครงการพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงที่ใหญ่ที่สุดในโลก MeyGen (โครงการพลังงานน้ำขึ้นน้ำลง MeyGen) กำลังถูกสร้างขึ้นใน Pentland Firth ทางตอนเหนือของสกอตแลนด์ โดยมีกำลังการผลิตติดตั้ง 398 เมกะวัตต์ และคาดว่าจะแล้วเสร็จในปี 2564
รัฐคุชราต ประเทศอินเดีย มีแผนจะสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำขึ้นน้ำลงเชิงพาณิชย์แห่งแรกในเอเชียใต้ โดยโรงไฟฟ้าที่มีกำลังการผลิตติดตั้ง 50 เมกะวัตต์ได้รับการติดตั้งในอ่าวคุตช์บนชายฝั่งตะวันตกของอินเดีย และเริ่มก่อสร้างในต้นปี 2555
โครงการโรงไฟฟ้าพลังน้ำขึ้นน้ำลงที่เมืองเพนซินบนคาบสมุทรคัมชัตกาในรัสเซียมีกำลังการผลิตติดตั้ง 87,100 เมกะวัตต์ และมีกำลังการผลิตไฟฟ้าประจำปี 200 เทระวัตต์ชั่วโมง ทำให้เป็นโรงไฟฟ้าพลังน้ำขึ้นน้ำลงที่ใหญ่ที่สุดในโลก เมื่อสร้างเสร็จแล้ว โรงไฟฟ้าพลังน้ำขึ้นน้ำลงที่อ่าวพินเรนนาจะมีกำลังการผลิตติดตั้งมากกว่าโรงไฟฟ้าสามผาในปัจจุบันถึง 4 เท่า