1. Водні енергетичні ресурси
Історія розвитку людства та використання гідроенергетичних ресурсів сягає давніх часів. Згідно з Тлумаченням Закону Китайської Народної Республіки про відновлювану енергію (під редакцією Робочого комітету з правових питань Постійного комітету Всекитайських зборів народних представників), визначення водної енергії таке: тепло вітру та сонця викликає випаровування води, водяна пара утворює дощ та сніг, випадіння дощу та снігу утворює річки та струмки, а потік води виробляє енергію, яка називається водною енергією.
Основним змістом сучасного розвитку та використання гідроенергетичних ресурсів є розвиток та використання гідроенергетичних ресурсів, тому люди зазвичай використовують водні енергетичні ресурси, гідравлічні енергетичні ресурси та гідроенергетичні ресурси як синоніми. Однак насправді гідроенергетичні ресурси включають широкий спектр змісту, такий як гідротермальні енергетичні ресурси, гідроенергетичні ресурси, гідроенергетичні ресурси та енергетичні ресурси морської води.
(1) Водні та теплові енергетичні ресурси
Водні та теплові енергетичні ресурси широко відомі як природні гарячі джерела. У давнину люди почали безпосередньо використовувати водні та теплові ресурси природних гарячих джерел для будівництва ванн, купання, лікування хвороб та фізичних вправ. Сучасні люди також використовують водні та теплові енергетичні ресурси для виробництва електроенергії та опалення. Наприклад, Ісландія у 2003 році мала гідроелектричну енергію на рівні 7,08 мільярда кіловат-годин, з яких 1,41 мільярда кіловат-годин було вироблено з використанням геотермальної енергії (тобто водних теплових енергетичних ресурсів). 86% жителів країни використовували геотермальну енергію (водні теплові енергетичні ресурси) для опалення. У Сіцзані побудовано електростанцію Янбацзін встановленою потужністю 25 000 кіловат, яка також використовує геотермальну енергію (водні та теплові енергетичні ресурси) для виробництва електроенергії. За прогнозами експертів, низькотемпературна енергія (з використанням підземних вод як середовища), яка може бути зібрана ґрунтом на глибині майже 100 метрів у Китаї щороку, може досягати 150 мільярдів кіловат. Наразі встановлена потужність геотермальної електростанції в Китаї становить 35300 кіловат.
(2) Гідравлічні енергетичні ресурси
Гідравлічна енергія включає кінетичну та потенційну енергію води. У стародавньому Китаї ресурси гідравлічної енергії бурхливих річок, водоспадів та водоспадів широко використовувалися для будівництва таких машин, як водяні колеса, водяні млини та водяні млини для зрошення, переробки зерна та лущення рису. У 1830-х роках у Європі були розроблені та використані гідравлічні станції для забезпечення енергією великих галузей промисловості, таких як борошномельні, бавовняні фабрики та гірничодобувна промисловість. Сучасні водяні турбіни, які безпосередньо приводять у дію відцентрові водяні насоси для створення відцентрової сили для підйому води та зрошення, а також насосні станції з гідравлічним ударом, які використовують потік води для створення тиску гідравлічного удару та формування високого тиску води для підйому води та зрошення, – все це пряма розробка та використання водних енергетичних ресурсів.
(3) Гідроелектричні енергетичні ресурси
У 1880-х роках, коли було відкрито електрику, електродвигуни виготовлялися на основі електромагнітної теорії, а гідроелектростанції будувалися для перетворення гідравлічної енергії гідроелектростанцій в електричну енергію та її постачання користувачам, що започаткувало період бурхливого розвитку та використання гідроенергетичних ресурсів.
Гідроенергетичні ресурси, про які ми зараз говоримо, зазвичай називають гідроелектричними ресурсами. Окрім річкових водних ресурсів, океан також містить величезну енергію припливів, хвиль, солі та температури. За оцінками, світові океанічні гідроенергетичні ресурси становлять 76 мільярдів кіловат, що більш ніж у 15 разів перевищує теоретичні запаси наземної річкової гідроенергії. Серед них енергія припливів становить 3 мільярди кіловат, енергія хвиль – 3 мільярди кіловат, енергія різниці температур – 40 мільярдів кіловат, а енергія різниці солей – 30 мільярдів кіловат. Наразі лише технологія розвитку та використання енергії припливів досягла практичної стадії, яка дозволяє використовувати морські гідроенергетичні ресурси у великих масштабах людиною. Розвиток та використання інших джерел енергії все ще потребують подальших досліджень для досягнення проривних результатів у технічній та економічній доцільності та практичного розвитку та використання. Розвиток та використання енергії океану, про які ми зазвичай говоримо, – це головним чином розвиток та використання енергії припливів. Притягання Місяця та Сонця до поверхні моря Землі викликає періодичні коливання рівня води, відомі як океанічні припливи. Коливання морської води утворює енергію припливів. В принципі, енергія припливів — це механічна енергія, що генерується коливанням рівня припливів.
Припливні млини з'явилися в XI столітті, а на початку XX століття Німеччина та Франція почали будувати невеликі припливні електростанції.
За оцінками, світові запаси енергії припливів, що можуть бути використані, становлять від 1 до 1,1 мільярда кіловат, а річне виробництво електроенергії становить приблизно 1240 мільярдів кіловат-годин. Встановлена потужність ресурсів енергії припливів, що можуть бути використані в Китаї, становить 21,58 мільйона кіловат, а річне виробництво електроенергії — 30 мільярдів кіловат-годин.
Найбільшою припливною електростанцією у світі наразі є Реннська припливна електростанція у Франції, встановленою потужністю 240 000 кіловат. Перша припливна електростанція в Китаї, Цзічжоуська припливна електростанція в Гуандуні, була побудована в 1958 році з встановленою потужністю 40 кіловат. Припливна електростанція Чжецзян Цзянсі, побудована в 1985 році, має загальну встановлену потужність 3200 кіловат, що посідає третє місце у світі.
Крім того, в океанах Китаю запаси енергії хвиль становлять близько 12,85 мільйона кіловат, енергії припливів і відпливів – близько 13,94 мільйона кіловат, енергії різниці солей – близько 125 мільйонів кіловат, а енергії різниці температур – близько 1,321 мільярда кіловат. Таким чином, загальна енергія океану в Китаї становить близько 1,5 мільярда кіловат, що більш ніж удвічі перевищує теоретичний запас гідроенергії наземних річок у 694 мільйони кіловат, і має широкі перспективи для розвитку та використання. Сьогодні країни світу значно інвестують у дослідження технологічних підходів для розвитку та використання величезних енергетичних ресурсів, прихованих в океані.
2. Гідроелектричні енергетичні ресурси
Гідроелектричні енергетичні ресурси загалом стосуються використання потенційної та кінетичної енергії річкового водного потоку для виконання роботи та обертання гідрогенераторів для виробництва електроенергії. Виробництво енергії з вугілля, нафти, природного газу та атомної енергії вимагає споживання невідновлюваних паливних ресурсів, тоді як виробництво гідроелектроенергії не споживає водні ресурси, а використовує енергію річкового потоку.
(1) Глобальні гідроенергетичні ресурси
Загальні запаси гідроенергетичних ресурсів у річках світу становлять 5,05 мільярда кіловат, з річним виробництвом електроенергії до 44,28 трильйона кіловат-годин; технічно придатні гідроенергетичні ресурси становлять 2,26 мільярда кіловат, а річне виробництво електроенергії може досягати 9,8 трильйона кіловат-годин.
У 1878 році у Франції було побудовано першу у світі гідроелектростанцію встановленою потужністю 25 кіловат. На сьогодні встановлена потужність гідроенергетики у світі перевищила 760 мільйонів кіловат, а річне виробництво електроенергії становить 3 трильйони кіловат-годин.
(2) Гідроенергетичні ресурси Китаю
Китай є однією з країн з найбагатшими гідроенергетичними ресурсами у світі. Згідно з останнім дослідженням гідроенергетичних ресурсів, теоретичні запаси енергії річкових вод у Китаї становлять 694 мільйони кіловат, а річне теоретичне виробництво електроенергії – 6,08 трильйона кіловат-годин, що посідає перше місце у світі за теоретичними запасами гідроенергії; Технічно придатна потужність гідроенергетики Китаю становить 542 мільйони кіловат, з річним виробництвом електроенергії 2,47 трильйона кіловат-годин, а економічно придатна потужність – 402 мільйони кіловат, з річним виробництвом електроенергії 1,75 трильйона кіловат-годин, що є першим місцем у світі.
У липні 1905 року було збудовано першу в Китаї гідроелектростанцію Гуйшань у провінції Тайвань із встановленою потужністю 500 кВА. У 1912 році було завершено будівництво першої гідроелектростанції в материковому Китаї, гідроелектростанції Шилунба в Куньміні, провінція Юньнань, із встановленою потужністю 480 кіловат. У 1949 році встановлена потужність гідроенергетики в країні становила 163 000 кіловат; до кінця 1999 року вона зросла до 72,97 мільйона кіловат, поступаючись лише Сполученим Штатам і посідаючи друге місце у світі; до 2005 року загальна встановлена потужність гідроенергетики в Китаї досягла 115 мільйонів кіловат, що є першим показником у світі, що становить 14,4% від експлуатаційних потужностей гідроенергетики та 20% від загальної встановленої потужності національної енергетики.
(3) Характеристики гідроелектричної енергії
Гідроелектрична енергія неодноразово відновлюється завдяки гідрологічному циклу природи та може безперервно використовуватися людиною. Люди часто використовують фразу «невичерпна» для опису відновлюваності гідроелектричної енергії.
Гідроенергетика не споживає палива та не викидає шкідливих речовин під час виробництва та експлуатації. Витрати на її управління та експлуатацію, витрати на виробництво електроенергії та вплив на навколишнє середовище значно нижчі, ніж у теплоенергетики, що робить її недорогим джерелом зеленої енергії.
Гідроенергетика має хороші регулювальні характеристики, швидкий запуск і відіграє важливу роль у зменшенні пікових навантажень в роботі енергосистеми. Вона працює швидко та ефективно, зменшуючи втрати електроенергії в надзвичайних ситуаціях та забезпечуючи безпеку електропостачання.
Гідроелектрична енергія та мінеральна енергія належать до первинної енергії, що базується на ресурсах, яка перетворюється на електричну енергію та називається вторинною енергією. Розвиток гідроелектричної енергії – це джерело енергії, яке одночасно завершує розробку первинної енергії та виробництво вторинної енергії, з подвійними функціями – будівництвом первинної та будівництвом вторинної енергії; немає потреби в єдиному процесі видобутку, транспортування та зберігання енергетичних корисних копалин, що значно знижує витрати на паливо.
Будівництво водосховищ для розвитку гідроенергетики змінить екологічне середовище місцевих територій. З одного боку, це вимагає затоплення частини земель, що призводить до переселення іммігрантів; з іншого боку, це може відновити мікроклімат регіону, створити нове водне екологічне середовище, сприяти виживанню організмів та полегшити боротьбу з повенями, зрошення, туризм та розвиток судноплавства. Тому під час планування гідроенергетичних проектів слід враховувати мінімізацію негативного впливу на екологічне середовище, а розвиток гідроенергетики має більше переваг, ніж недоліків.
Завдяки перевагам гідроенергетики, країни світу зараз запроваджують політику, яка надає пріоритет розвитку гідроенергетики. У 1990-х роках гідроенергетика становила 93,2% від загальної встановленої потужності Бразилії, тоді як такі країни, як Норвегія, Швейцарія, Нова Зеландія та Канада, мали коефіцієнт гідроенергетики понад 50%.
У 1990 році частка виробництва гідроелектроенергії від загальної кількості електроенергії, що виробляється в деяких країнах світу, становила 74% у Франції, 72% у Швейцарії, 66% у Японії, 61% у Парагваї, 55% у Сполучених Штатах, 54% в Єгипті, 50% у Канаді, 17,3% у Бразилії, 11% в Індії та 6,6% у Китаї за той самий період.
Час публікації: 24 вересня 2024 р.
