Vandkraftressourcer har en begrænset værdi, selvom de anses for at være vedvarende. De er national rigdom, som olie, gas eller andre mineraler, og skal håndteres forsigtigt og omhyggeligt.
Vandkraft
Selv i oldtiden lagde folk mærke til, at vand, der falder fra top til bund, kan udføre bestemt arbejde, såsom at dreje et hjul. Denne egenskab ved faldende vand begyndte at blive brugt til at sætte møllens hjul i gang. Således dukkede de første vandmøller op, som har overlevet den dag i dag næsten i deres oprindelige form. Vandmøllen er det første vandkraftværk.
Manufakturproduktion, som opstod i det 17. århundrede, brugte også vandhjul, og i det 18. århundrede var der for eksempel allerede omkring tre tusinde sådanne fabrikker i Rusland. Det er kendt, at de mest kraftfulde installationer af sådanne hjul blev brugt på Krenholm-fabrikken (Narova-floden). Vandhjulene var 9,5 meter i diameter og udviklede op til 500 hestekræfter.
Vandkraftressourcer: definition, fordele og ulemper
I den 19århundrede efter vandhjulene dukkede hydroturbiner op, og efter dem - elektriske maskiner. Dette gjorde det muligt at omdanne energien fra faldende vand til elektrisk energi og derefter overføre den over en vis afstand. I tsar-Rusland var der i 1913 omkring 50.000 enheder udstyret med hydroturbiner, der genererede elektricitet.
Den del af energien i floder, der kan omdannes til elektrisk energi, kaldes vandkraftressourcer, og den enhed, der omdanner energien fra faldende vand til elektrisk energi, kaldes et vandkraftværk (HPP). Enheden i kraftværket inkluderer nødvendigvis en hydraulisk turbine, som driver en elektrisk generator i rotation. For at opnå strømmen af faldende vand involverer opførelsen af et kraftværk opførelse af dæmninger og reservoirer.
Fordele ved at bruge vandkraft:
- Flodens energi er vedvarende.
- Ingen miljøforurening.
- Det viser sig at være billig elektricitet.
- Klimatiske forhold nær reservoiret er ved at blive bedre.
Ulemper ved at bruge vandkraft:
- Oversvømmer et område af landet for at bygge et reservoir.
- Ændring af mange økosystemer langs flodlejet, faldende fiskebestande, forstyrrende fugleredesteder, forurenende floder.
- Fare ved at bygge i et bjergrigt område.
Begrebet vandkraftpotentiale
At vurdere vandkraftressourcerne i en flod, et land eller hele planeten i verdenEnergikonferencen (MIREC) definerede vandkraftpotentialet som summen af kapaciteten i alle dele af det pågældende område, der kan bruges til at generere elektricitet. Der er flere varianter af vandkraftpotentiale:
- Brutpotentiale, som repræsenterer potentielle vandkraftressourcer.
- Teknisk potentiale er den del af bruttopotentialet, der teknisk kan udnyttes.
- Økonomisk potentiale er den del af det tekniske potentiale, hvis anvendelse er økonomisk gennemførlig.
Den teoretiske effekt af noget vandstrøm bestemmes af formlen
N (kW)=9, 81QH, hvor Q er vandgennemstrømningshastigheden (m3/sek); H er højden af vandfaldet (m).
Verdens mest kraftfulde vandkraftværk
Den 14. december 1994, i Kina, ved Yangtze-floden, begyndte opførelsen af det største vandkraftværk, kaldet De Tre Kløfter. I 2006 blev konstruktionen af dæmningen afsluttet, og den første vandkraftenhed blev lanceret. Dette vandkraftværk skulle blive det centrale vandkraftværk i Kina.
Udsigten af dæmningen på denne station ligner designet af Krasnoyarsk vandkraftværk. Dæmningens højde er 185 meter, og længden er 2,3 km. I midten af dæmningen er der et udløb designet til at frigive 116.000 m3 vand pr. sekund, det vil sige fra en højde på omkring 200 m, falder der mere end 100 tons vand et sekund.
Yangtze-floden, som Three Gorges vandkraftværk er bygget på, er en af de mestverdens magtfulde floder. Opførelsen af et vandkraftværk ved denne flod gør det muligt at udnytte områdets naturlige vandkraftressourcer. Fra Tibet, i en højde af 5600 m, får floden et betydeligt vandkraftpotentiale. Det mest attraktive sted for opførelsen af dæmningen viste sig at være Three Gorges-regionen, hvor floden bryder ud af bjergene og ind i sletten.
HPP-design
The Three Gorges Vandkraftværket har tre kraftværker indeholdende 32 vandkraftværker, hver med en kapacitet på 700 MW, og to vandkraftværker med en kapacitet på 50 MW. Den samlede kapacitet af HPP er 22,5 GW.
Som et resultat af konstruktionen af dæmningen blev der dannet et reservoir med en volumen på 39 km3. Opførelsen af dæmningen resulterede i flytning af indbyggere i to byer med en samlet befolkning på 1,24 millioner mennesker til et nyt sted. Derudover blev 1.300 arkæologiske genstande fjernet fra oversvømmelseszonen. 11,25 milliarder dollars blev brugt på alle forberedelserne til opførelsen af dæmningen. De samlede omkostninger ved opførelsen af Three Gorges vandkraftværk er $22,5 milliarder.
Konstruktionen af dette vandkraftværk sørger korrekt for navigation, og efter konstruktionen af reservoiret steg strømmen af fragtskibe 5 gange.
Passagerskibe passerer skibsliften, som gør det muligt for skibe, der ikke vejer mere end 3.000 tons, at passere. To linjer af fem-trins sluser blev bygget til passage af fragtskibe. I dette tilfælde skal skibenes vægt være mindre end 10.000 tons.
Yangtze HPP Cascade
Vand- og vandkraftressourcerne i Yangtze-floden gør det muligt at bygge videre på dettefloden har mere end ét vandkraftværk, som blev udført i Kina. Over Three Gorges vandkraftværk blev der bygget en hel kaskade af vandkraftværker. Dette er den mest kraftfulde kaskade af vandkraftværker med en kapacitet på over 80 GW.
Konstruktionen af kaskaden undgår tilstopning af Three Gorges-reservoiret, da det reducerer erosion i flodlejet opstrøms for vandkraftværket. Derefter er der mindre slam at bære i vandet.
Derudover giver HPP-kaskaden dig mulighed for at regulere strømmen af vand til Three Gorges HPP og få en ensartet strømproduktion på den.
Itaipu ved Parana-floden
Paraná betyder "sølvflod", det er den næststørste flod i Sydamerika og har en længde på 4380 km. Denne flod flyder gennem meget hård jord, og overvinder den, skaber den strømfald og vandfald på sin vej. Denne omstændighed indikerer gunstige forhold for opførelsen af vandkraftværker her.
Itaipu HPP blev bygget ved Parana-floden, 20 km fra byen Foz do Iguacu i Sydamerika. Med hensyn til strøm er dette vandkraftværk kun næst efter Three Gorges HPP. Beliggende på grænsen mellem Brasilien og Paraguay leverer Itaipu HPP fuld elektricitet til Paraguay og 20 % til Brasilien.
Opførelsen af vandkraftværket begyndte i 1970 og sluttede i 2007. Ti 700 MW generatorer er installeret på Paraguay-siden og det samme antal på den brasilianske side. Da der var en tropisk skov omkring vandkraftværket, som var udsat for oversvømmelser, blev dyrene fra disse steder flyttet til andre territorier. Længden af dæmningen er 7240 meter,og højden er 196 m, er byggeomkostningerne anslået til 15,3 milliarder dollars. HPP-kapacitet er 14.000 GW.
russiske vandkraftressourcer
Den Russiske Føderation har et stort vand- og energipotentiale, men landets vandkraftressourcer er ekstremt ujævnt fordelt over dets territorium. 25% af disse ressourcer er placeret i den europæiske del, 40% - i Sibirien og 35% - i Fjernøsten. I den europæiske del af staten udnyttes vandkraftpotentialet ifølge eksperter med 46 %, og hele statens vandkraftpotentiale er anslået til 2500 milliarder kWh. Dette er det andet resultat i verden efter Kina.
Kilder til vandkraft i Sibirien
Sibirien har enorme reserver af vandkraft, Østsibirien er særligt rig på vandkraftressourcer. Floderne Lena, Angara, Yenisei, Ob og Irtysh strømmer dertil. Hydropotentialet i denne region er anslået til 1.000 milliarder kWh.
Sayano-Shushenskaya HPP opkaldt efter P. S. Neporozhny
Kapaciteten af dette vandkraftværk er 6400 MW. Dette er det mest kraftfulde vandkraftværk i Den Russiske Føderation, og det er nummer 14 på verdensranglisten.
Sektionen af Yenisei, som kaldes Sayan-korridoren, er gunstig til opførelse af vandkraftværker. Her passerer floden gennem Sayan-bjergene og danner mange strømfald. Det var på dette sted, at Sayano-Shushenskaya HPP blev bygget, såvel som andre HPP'er, der danner en kaskade. Sayano-Shushenskaya HPP er det højeste trin i denne kaskade.
Byggeriet blev udført fra 1963 til 2000. Stationsdesignbestår af en dæmning med en højde på 245 meter og en længde på 1075 meter, en kraftværksbygning, et koblingsanlæg og en overløbskonstruktion. Der er 10 hydrauliske enheder med en kapacitet på hver 640 MW i HPP-bygningen.
Reservoiret dannet efter konstruktionen af dæmningen har et volumen på mere end 30 km3, og dets samlede areal er 621 km2.
Store HPP'er i Den Russiske Føderation
Vandkraftressourcerne i Sibirien bruges i øjeblikket af 20 %, selvom der er bygget mange ret store vandkraftværker her. Den største blandt dem er Sayano-Shushenskaya HPP, efterfulgt af følgende vandkraftværker:
- Krasnoyarskaya HPP med en kapacitet på 6000 MW (på Yenisei). Den har en skibslift, den eneste i Den Russiske Føderation indtil videre.
- Bratskaya HPP med en kapacitet på 4500 MW (ved Angara).
- Ust-Ilimskaya HPP med en kapacitet på 3840 MW (ved Angara).
Fjernøsten har det mindst udviklede potentiale. Ifølge eksperter udnyttes vandkraftpotentialet i denne region af 4%.
Kilder til vandkraft i Vesteuropa
I vesteuropæiske lande er vandkraftpotentialet næsten fuldstændigt udnyttet. Hvis det også er ret højt, så forsyner sådanne lande sig fuldt ud med elektricitet fra vandkraftværker. Det er lande som Norge, Østrig og Schweiz. Norge rangerer først i verden med hensyn til produktion af elektricitet pr. indbygger i landet. I Norge er dette tal 24.000 kWh om året, og 99,6 % af denne energi produceres af vandkraftværker.
Vandkraftpotentialerforskellige lande i Vesteuropa adskiller sig markant fra hinanden. Dette skyldes forskellige terrænforhold og forskellig afstrømningsdannelse. 80 % af Europas samlede vandkraftpotentiale er koncentreret i bjerge med høje strømningshastigheder: den vestlige del af Skandinavien, Alperne, Balkanhalvøen og Pyrenæerne. Det samlede vandkraftpotentiale i Europa er 460 milliarder kWh om året.
Brændstofreserverne i Europa er meget små, så flodernes energiressourcer udvikles meget betydeligt. I Schweiz er disse ressourcer f.eks. udviklet med 91 %, i Frankrig - med 92 %, i Italien - med 86 % og i Tyskland - med 76%.
HPP Cascade på Rhinen
Der er bygget en kaskade af vandkraftværker på denne flod, bestående af 27 vandkraftværker med en samlet kapacitet på omkring 3.000 MW.
En af stationerne blev bygget i 1914. Dette er HPP Laufenburg. Den gennemgik rekonstruktion to gange, hvorefter dens kapacitet er på 106 MW. Derudover hører stationen til de arkitektoniske monumenter og er et nationalklenodie i Schweiz.
HPP Rheinfelden er et moderne vandkraftværk. Dens lancering blev gennemført i 2010, og kapaciteten er 100 MW. Designet omfatter 4 hydrauliske enheder på hver 25 MW. Dette vandkraftværk blev bygget for at erstatte den gamle station bygget i 1898. Den gamle station er i øjeblikket under renovering.
Kilder til vandkraft i Afrika
Afrikas vandkraftressourcer skyldes floderne, der strømmer gennem landets territorium: Congo, Nilen, Limpopo, Niger og Zambezi.
Congo-flodenhar et betydeligt vandkraftpotentiale. En del af løbet af denne flod har en kaskade af vandfald kendt som Inga Rapids. Her går vandstrømmen ned fra 100 meters højde med en hastighed på 26.000 m3 pr. sekund. I dette område blev der bygget 2 vandkraftværker: "Inga-1" og "Inga-2".
Regeringen for Den Demokratiske Republik Congo godkendte i 2002 projektet for opførelsen af Big Inga-komplekset, som sørgede for genopbygningen af de eksisterende Inga-1 og Inga-2 vandkraftværker og opførelsen af den tredje - Inga-3. Efter implementeringen af disse planer blev det besluttet at bygge det største Bolshaya Inga-kompleks i verden.
Dette projekt var emnet for diskussion på den internationale energikonference. Under hensyntagen til tilstanden af Afrikas vand- og vandkraftressourcer godkendte repræsentanter for erhvervslivet og regeringer fra Central- og Sydafrika, som var til stede ved konferencen, dette projekt og satte dets parametre: kapaciteten af "Big Inga" blev sat til 40.000 MW, hvilket er mere end det mest kraftfulde vandkraftværk " Three Gorges "næsten 2 gange. Idriftsættelse af HPP er planlagt til 2020, og byggeomkostningerne forventes at være $80 milliarder.
Når projektet er afsluttet, vil DRC blive den største elleverandør i verden.
det nordafrikanske elnet
Nordafrika ligger langs kysten af Middelhavet og Atlanterhavet. Denne region i Afrika kaldes Maghreb eller det arabiske vest.
Vandkraftressourcer i Afrika er ujævnt fordelt. I den nordlige del af kontinentet ligger den varmeste ørken i verden - Sahara. Dette område oplever mangel på vand, så det er en stor opgave at forsyne disse regioner med vand. Dens løsning er at bygge reservoirer.
De første reservoirer dukkede op i Maghreb tilbage i 30'erne af forrige århundrede, derefter blev mange af dem bygget i 60'erne, men især intensiv konstruktion begyndte i det 21. århundrede.
Nordafrikas vandkraftressourcer bestemmes primært af Nilen. Dette er den længste flod i verden. I 60'erne af forrige århundrede blev Aswan-dæmningen bygget på denne flod, efter konstruktionen af hvilken der blev dannet et enormt reservoir, omkring 500 km langt og omkring 9 km bredt. Fyldningen af reservoiret med vand fandt sted over 5 år fra 1970 til 1975.
Aswan-dæmningen blev bygget af Egypten i samarbejde med Sovjetunionen. Dette var et internation alt projekt, som et resultat af hvilket det er muligt at generere op til 10 milliarder kWh elektricitet om året, kontrollere vandstanden i Nilen under oversvømmelser og akkumulere vand i reservoiret i lang tid. Et netværk af kanaler, der overrisler marker, divergerer fra reservoiret, og oaser dukkede op på stedet for ørkenen, flere og flere områder bruges til landbrug. Vand- og vandkraftressourcerne i Nordafrika bruges med maksimal effektivitet.
Deling af verdens vandkraftpotentiale
- Asien - 42%.
- Afrika - 21%.
- Nordamerika - 12%.
- Sydamerika - 13%.
- Europa - 9%.
- Australien og Oceanien – 3 %
Glob alt vandkraftpotentiale anslået til 10 billioner kWh elektricitet.
Det 20. århundrede kan kaldes vandkraftens århundrede. Det 21. århundrede bringer sine egne tilføjelser til denne industris historie. Verden har øget opmærksomheden på pumpede lagringskraftværker (PSPP'er) og tidevandskraftværker (TPP'er), som bruger kraften fra havvande til at generere elektrisk energi. Udviklingen af vandkraft fortsætter.
