Resursele hidroenergetice au o valoare finită, deși sunt considerate regenerabile. Sunt bogății naționale, cum ar fi petrolul, gazele sau alte minerale și trebuie să fie tratate cu grijă și atent.
Putere de apă
Chiar și în antichitate, oamenii au observat că apa care cade de sus în jos poate face anumite lucrări, cum ar fi rotirea unei roți. Această proprietate a căderii apei a început să fie folosită pentru a pune în mișcare roțile morii. Astfel, au apărut primele mori de apă, care au supraviețuit până în zilele noastre aproape în forma lor originală. Moara de apă este prima centrală hidroelectrică.
Producția manufacturii, care a apărut în secolul al XVII-lea, folosea și roți de apă, iar în secolul al XVIII-lea, de exemplu, existau deja aproximativ trei mii de astfel de fabrici în Rusia. Se știe că cele mai puternice instalații de astfel de roți au fost folosite la fabrica Krenholm (râul Narova). Roțile de apă aveau 9,5 metri în diametru și dezvoltau până la 500 de cai putere.
Resurse hidroenergetice: definiție, avantaje și dezavantaje
În data de 19secol după roțile de apă au apărut hidroturbinele, iar după ele - mașini electrice. Acest lucru a făcut posibilă transformarea energiei apei care cade în energie electrică și apoi transmiterea acesteia pe o anumită distanță. În Rusia țaristă, până în 1913, existau aproximativ 50.000 de unități echipate cu hidroturbine care generau energie electrică.
Acea parte a energiei râurilor care poate fi transformată în energie electrică se numește resurse hidroenergetice, iar dispozitivul care transformă energia apei care cade în energie electrică se numește centrală hidroelectrică (HPP). Dispozitivul centralei electrice include în mod necesar o turbină hidraulică, care antrenează un generator electric în rotație. Pentru a obține debitul apei în cădere, construcția unei centrale electrice presupune construirea de baraje și rezervoare.
Beneficiile utilizării hidroenergiei:
- Energia râului este regenerabilă.
- Fără poluare a mediului.
- Se dovedește electricitate ieftină.
- Condițiile climatice din apropierea rezervorului se îmbunătățesc.
Dezavantajele utilizării hidroenergiei:
- Inundarea unei zone de teren pentru a construi un rezervor.
- Schimbarea multor ecosisteme de-a lungul albiei râului, scăderea populațiilor de pești, deranjarea locurilor de cuibărire a păsărilor, poluarea râurilor.
- Pericol de construcție în zona muntoasă.
Conceptul de potențial hidroenergetic
Pentru a evalua resursele hidroenergetice ale unui râu, unei țări sau ale întregii planete de pe lumeConferința Energetică (MIREC) a definit potențialul hidroenergetic ca fiind suma capacităților tuturor secțiunilor teritoriului luate în considerare care pot fi utilizate pentru a produce energie electrică. Există mai multe varietăți de potențial hidroenergetic:
- Potențial brut, care reprezintă resurse hidroenergetice potențiale.
- Potențialul tehnic este acea parte a potențialului brut care poate fi utilizat din punct de vedere tehnic.
- Potențialul economic este acea parte a potențialului tehnic, a cărei utilizare este fezabilă din punct de vedere economic.
Puterea teoretică a unui curent de apă este determinată de formula
N (kW)=9, 81QH, unde Q este debitul de apă (m3/s); H este înălțimea căderii de apă (m).
Cea mai puternică centrală hidroelectrică din lume
Pe 14 decembrie 1994, în China, pe râul Yangtze, a început construcția celei mai mari centrale hidroelectrice, numită Cele Trei Chei. În 2006, s-a finalizat construcția barajului și a fost lansată prima unitate hidroelectrică. Această centrală hidroelectrică urma să devină centrala hidroelectrică centrală din China.
Vederea barajului acestei stații seamănă cu designul centralei hidroelectrice Krasnoyarsk. Înălțimea barajului este de 185 de metri, iar lungimea este de 2,3 km. În centrul barajului există un deversor proiectat să elibereze 116.000 m3 de apă pe secundă, adică de la o înălțime de aproximativ 200 m, peste 100 de tone de apă cad în o secundă.
Râul Yangtze, pe care este construită Centrala Hidroelectrică Trei Chei, este unul dintre cele mairâuri puternice ale lumii. Construcția unei hidrocentrale pe acest râu face posibilă utilizarea resurselor hidroenergetice naturale ale zonei. Incepand din Tibet, la o altitudine de 5600 m, raul capata un potential hidroenergetic semnificativ. Cel mai atractiv loc pentru construcția barajului s-a dovedit a fi regiunea celor Trei Chei, unde râul iese din munți în câmpie.
Design HPP
Hidrocentrala Trei Chei are trei centrale care conțin 32 de unități hidroelectrice, fiecare cu o capacitate de 700 MW, și două unități hidroelectrice cu o capacitate de 50 MW. Capacitatea totală a HPP este de 22,5 GW.
Ca urmare a construcției barajului, a fost format un rezervor cu un volum de 39 km3. Construcția barajului a dus la mutarea locuitorilor a două orașe cu o populație totală de 1,24 milioane de oameni într-un loc nou. În plus, 1.300 de obiecte arheologice au fost scoase din zona inundabilă. Pentru toate pregătirile pentru construirea barajului au fost cheltuite 11,25 miliarde de dolari. Costul total al construcției centralei hidroelectrice din Trei Chei este de 22,5 miliarde USD.
Constructia acestei hidrocentrale prevede corect navigatia, ba mai mult, dupa constructia lacului de acumulare, debitul navelor de marfa a crescut de 5 ori.
Navele de pasageri trec de liftul pentru nave, care permite trecerea navelor cu o greutate de cel mult 3.000 de tone. Au fost construite două linii de ecluze în cinci trepte pentru trecerea navelor de marfă. În acest caz, greutatea navelor trebuie să fie mai mică de 10.000 de tone.
Yangtze HPP Cascade
Resursele de apă și hidroenergie ale râului Yangtze fac posibilă construirea pe aceastarâul are mai mult de o centrală hidroelectrică, care a fost realizată în China. Deasupra hidrocentralei Trei Chei a fost construită o întreagă cascadă de hidrocentrale. Aceasta este cea mai puternică cascadă de centrale hidroelectrice cu o capacitate de peste 80 GW.
Construirea cascadei evită înfundarea lacului de acumulare Trei Chei, deoarece reduce eroziunea în albia râului în amonte de hidrocentrală. După aceea, există mai puțin nămol de transportat în apă.
În plus, cascada HPP vă permite să reglați debitul de apă către HPP Three Gorges și să obțineți o generare uniformă de energie la aceasta.
Itaipu pe râul Parana
Paraná înseamnă „râu de argint”, este al doilea râu ca mărime din America de Sud și are o lungime de 4380 km. Acest râu curge printr-un pământ foarte dur, prin urmare, depășindu-l, creează repezi și cascade pe drum. Această împrejurare indică condiții favorabile pentru construcția de hidrocentrale aici.
HP Itaipu a fost construită pe râul Parana, la 20 km de orașul Foz do Iguacu din America de Sud. Din punct de vedere al puterii, această hidrocentrală este a doua după CHE Trei Chei. Situată la granița dintre Brazilia și Paraguay, CHE Itaipu oferă energie electrică completă în Paraguay și 20% în Brazilia.
Construcția hidrocentralei a început în 1970 și s-a încheiat în 2007. Zece generatoare de 700 MW au fost instalate pe partea Paraguay și același număr pe partea braziliană. Întrucât în jurul hidrocentralei era o pădure tropicală, care a fost supusă inundațiilor, animalele din aceste locuri au fost mutate în alte teritorii. Lungimea barajului este de 7240 de metri,iar înălțimea este de 196 m, costul construcției este estimat la 15,3 miliarde de dolari. Capacitatea HPP este de 14.000 GW.
Resurse hidroenergetice rusești
Federația Rusă are un potențial mare de apă și energie, dar resursele hidroenergetice ale țării sunt distribuite extrem de inegal pe teritoriul său. 25% din aceste resurse sunt situate în partea europeană, 40% - în Siberia și 35% - în Orientul Îndepărtat. În partea europeană a statului, potrivit experților, potențialul hidroenergetic este utilizat cu 46%, iar întregul potențial hidroenergetic al statului este estimat la 2500 miliarde kWh. Acesta este al doilea rezultat din lume după China.
Surse de hidroenergie în Siberia
Siberia are rezerve uriașe de hidroenergie, Siberia de Est este deosebit de bogată în resurse hidroenergetice. Acolo curg raurile Lena, Angara, Yenisei, Ob si Irtysh. Potențialul hidro al acestei regiuni este estimat la 1.000 de miliarde de kWh.
HP Sayano-Shushenskaya numită după P. S. Neporozhny
Capacitatea acestei centrale hidroelectrice este de 6400 MW. Aceasta este cea mai puternică centrală hidroelectrică din Federația Rusă și ocupă locul 14 în clasamentul mondial.
Secțiunea Yenisei, care se numește culoarul Sayan, este favorabilă construcției de hidrocentrale. Aici râul trece prin Munții Sayan, formând multe repezi. În acest loc a fost construită CHE Sayano-Shushenskaya, precum și alte CHE care formează o cascadă. CHE Sayano-Shushenskaya este cea mai în altă treaptă din această cascadă.
Constructia a fost realizata intre 1963 si 2000. Proiectarea stațieiconstă dintr-un baraj cu o înălțime de 245 de metri și o lungime de 1075 de metri, o clădire de centrală electrică, o instalație de comutație și o structură de deversor. Există 10 unități hidraulice cu o capacitate de 640 MW fiecare în clădirea HPP.
Lacul de acumulare format după construirea barajului are un volum de peste 30 km3, iar suprafața sa totală este de 621 km2.
HPP mari din Federația Rusă
Resursele hidroenergetice ale Siberiei sunt utilizate în prezent cu 20%, deși aici au fost construite multe centrale hidroelectrice destul de mari. Cea mai mare dintre ele este CHE Sayano-Shushenskaya, urmată de următoarele centrale hidroelectrice:
- CHE Krasnoyarskaya cu o capacitate de 6000 MW (pe Yenisei). Are un lift pentru nave, singurul din Federația Rusă până acum.
- HP Bratskaya cu o capacitate de 4500 MW (la Angara).
- Ust-Ilimskaya HPP cu o capacitate de 3840 MW (la Angara).
Orientul Îndepărtat are cel mai puțin dezvoltat potențial. Potrivit experților, potențialul hidro al acestei regiuni este utilizat cu 4%.
Surse de hidroenergie în Europa de Vest
În țările vest-europene, potențialul hidroenergetic este aproape complet utilizat. Dacă este și destul de mare, atunci astfel de țări se asigură pe deplin cu energie electrică din centralele hidroelectrice. Acestea sunt țări precum Norvegia, Austria și Elveția. Norvegia ocupă primul loc în lume la producția de energie electrică per locuitor al țării. În Norvegia, această cifră este de 24.000 kWh pe an, iar 99,6% din această energie este produsă de centrale hidroelectrice.
Potențialele hidroenergeticediferite țări din Europa de Vest diferă semnificativ unele de altele. Acest lucru se datorează condițiilor diferite ale terenului și formării diferitelor scurgeri. 80% din potențialul hidroenergetic total al Europei este concentrat în munții cu debite mari: partea de vest a Scandinaviei, Alpi, Peninsula Balcanică și Pirinei. Potențialul hidroenergetic total al Europei este de 460 de miliarde de kWh pe an.
Rezervele de combustibil din Europa sunt foarte mici, astfel încât resursele energetice ale râurilor sunt dezvoltate foarte semnificativ. De exemplu, în Elveția aceste resurse sunt dezvoltate cu 91%, în Franța - cu 92%, în Italia - cu 86% și în Germania - cu 76%.
Cascada HPP pe râul Rin
Pe acest râu a fost construită o cascadă de hidrocentrale, constând din 27 de hidrocentrale cu o capacitate totală de aproximativ 3.000 MW.
Una dintre stații a fost construită în 1914. Acesta este HPP Laufenburg. A fost reconstruită de două ori, după care capacitatea sa este de 106 MW. În plus, stația aparține monumentelor de arhitectură și este o comoară națională a Elveției.
HPP Rheinfelden este o centrală hidroelectrică modernă. Lansarea sa a fost realizată în 2010, iar capacitatea este de 100 MW. Designul include 4 unități hidraulice de 25 MW fiecare. Această hidrocentrală a fost construită pentru a înlocui vechea stație construită în 1898. Vechea stație este în prezent în renovare.
Surse de hidroenergie în Africa
Resursele hidroenergetice ale Africii se datorează râurilor care curg prin teritoriul său: Congo, Nilul, Limpopo, Niger și Zambezi.
Râul Congoare un potențial hidroelectric semnificativ. O parte a cursului acestui râu are o cascadă de cascade cunoscută sub numele de Rapids Inga. Aici, curentul de apă coboară de la o înălțime de 100 de metri cu o viteză de 26.000 m3 pe secundă. În această zonă au fost construite 2 hidrocentrale: „Inga-1” și „Inga-2”.
Guvernul Republicii Democratice Congo a aprobat în 2002 proiectul de construcție a complexului Big Inga, care prevedea reconstrucția hidrocentralelor existente Inga-1 și Inga-2 și construirea al treilea - Inga-3. După implementarea acestor planuri, s-a decis construirea celui mai mare complex Bolshaya Inga din lume.
Acest proiect a fost subiectul de discuție la Conferința Internațională a Energiei. Ținând cont de starea resurselor de apă și hidroenergie din Africa, reprezentanți ai afacerilor și guvernelor din Africa Centrală și de Sud, prezenți la conferință, au aprobat acest proiect și au stabilit parametrii acestuia: capacitatea „Big Inga” a fost stabilită la 40.000 MW, care este mai mult decât cea mai puternică centrală hidroelectrică „Trei Chei” de aproape 2 ori. Punerea în funcțiune a HPP este programată pentru 2020, iar costurile de construcție sunt de așteptat să fie de 80 de miliarde USD.
Odată ce proiectul este finalizat, RDC va deveni cel mai mare furnizor de energie electrică din lume.
Rețea electrică din Africa de Nord
Africa de Nord este situată de-a lungul coastei Mării Mediterane și a Oceanului Atlantic. Această regiune a Africii se numește Maghreb sau Vestul arab.
Resursele hidroenergetice din Africa sunt distribuite inegal. În nordul continentului se află cel mai fierbinte deșert din lume - Sahara. Acest teritoriu se confruntă cu o penurie de apă, așa că asigurarea acestor regiuni cu apă este o sarcină majoră. Soluția sa este construirea de rezervoare.
Primele rezervoare au apărut în Magreb în anii 30 ai secolului trecut, apoi multe dintre ele au fost construite în anii 60, dar în special construcția intensivă a început în secolul 21.
Resursele hidroenergetice ale Africii de Nord sunt determinate în principal de râul Nil. Acesta este cel mai lung râu din lume. În anii 60 ai secolului trecut, pe acest râu a fost construit Barajul Aswan, după construcția căruia s-a format un rezervor imens, de aproximativ 500 km lungime și aproximativ 9 km lățime. Umplerea rezervorului cu apă a avut loc pe parcursul a 5 ani din 1970 până în 1975.
Barajul Aswan a fost construit de Egipt în cooperare cu Uniunea Sovietică. Acesta a fost un proiect internațional, în urma căruia este posibil să se genereze până la 10 miliarde kWh de energie electrică pe an, să se controleze nivelul apei în râul Nil în timpul inundațiilor și să se acumuleze apă în rezervor pentru o lungă perioadă de timp. O rețea de canale de irigare a câmpurilor se depărtează de lac de acumulare, iar pe locul deșertului au apărut oaze, tot mai multe zone sunt folosite pentru agricultură. Resursele de apă și hidroenergie din Africa de Nord sunt utilizate cu eficiență maximă.
Partajarea potențialului hidroenergetic al lumii
- Asia - 42%.
- Africa - 21%.
- America de Nord - 12%.
- America de Sud - 13%.
- Europa - 9%.
- Australia și Oceania – 3%
Potențial hidroenergetic global estimat la 10 trilioane kWh de energie electrică.
Secolul XX poate fi numit secolul hidroenergiei. Secolul 21 aduce propriile sale completări la istoria acestei industrii. Lumea a acordat o atenție sporită centralelor electrice de stocare prin pompare (PSPP) și centralelor de mareee (TPP), care folosesc puterea mareelor marine pentru a genera energie electrică. Dezvoltarea hidroenergetică continuă.
