Гидроэлектроэнергия — это возобновляемый источник энергии, который использует энергию воды для выработки электроэнергии. Многие страны и регионы по всему миру вырабатывают большое количество электроэнергии с помощью гидроэнергетических систем. Хотя использование этого возобновляемого источника энергии имеет много преимуществ, существует также ряд проблем, связанных с использованием гидроэлектроэнергии. Узнайте больше об основных фактах о гидроэлектроэнергии, в том числе о том, что это такое, сколько это стоит и каковы плюсы и минусы ее использования.
Как работает гидроэнергетика
В самых основных терминах гидроэлектроэнергия относится к производству электроэнергии с использованием энергии движущейся воды . Гидроэлектрические системы предназначены для направления проточной воды через турбины, которые вращаются и вырабатывают электроэнергию.
Существует множество различных типов гидроэнергетических систем, используемых местными энергосистемами и отдельными потребителями по всему миру. Из-за разнообразия методов производства существует множество различных требований к использованию гидроэлектроэнергии в зависимости от конкретного типа используемой установки.
Что требуется для гидроэнергетики
Требования к гидроэнергетической системе будут диктоваться размером и объемом самой установки. Для простоты в этой статье основное внимание будет уделено двум основным типам гидроэнергетических систем: более крупным плотинам и домашним мини-гидросистемам.
Плотины
Плотина – это сооружение, препятствующее течению воды в реке, чтобы создать водохранилище на восходящем участке реки с препятствиями. Поскольку река перекрыта плотиной, водохранилище постоянно растет, пока накопленная вода не будет пропущена через плотину через выпуски. Большая часть крупномасштабной гидроэлектроэнергии используется с помощью плотин .
Плотины используются как неотъемлемые компоненты гидроэнергетических систем, потому что они помогают обеспечить аккумулированный источник проточной воды, которую можно направить через турбины, вырабатывающие электроэнергию. Внутри плотины есть турбины, соединенные с генераторами.
«Вода направляется через турбины, где ее энергия передается генераторам, а отработанная вода течет вниз по течению, обычно в реку», — говорит Пол Каннингем, генеральный директор Energy Systems & Design .
Для крупномасштабных плотин основными требованиями являются подходящая река, материалы для строительства и обслуживания самой плотины, а также оборудование для выработки электроэнергии. Типы генераторов, используемых в плотинах, значительно больше и совершеннее, чем те, которые используются для домашних систем.
Домашние мини-гидросистемы
Мини-гидросистемы представляют собой небольшие генераторные установки, которые используют небольшие источники проточной воды для выработки электроэнергии. Эти системы используются для питания домов и «других небольших операций, требующих удаленного источника питания», — сказал Каннингем.
Он продолжает: «Эти меньшие системы обычно являются русловыми. Они используют воду в том виде, в каком она поступает, без значительного хранения. Вода направляется в трубопровод, который идет вниз по течению к подходящему генератору».
Для этих систем пользователям требуется доступ к ручью, на воду которого у них есть права, и небольшая гидроэлектростанция. Процесс выдачи разрешений для этих небольших домашних систем зависит от местоположения, поэтому обязательно проконсультируйтесь с местным советом по зонированию о любых местных правилах, которым вы можете подчиняться, если планируете использовать подобную систему. Как только вы поймете, что можете его построить, ознакомьтесь с различными турбинами и генераторами, которые можно приобрести в Langston’s Alternative Power , Energy Systems & Design и Hydro Induction Power . Перед покупкой ознакомьтесь с выходными данными и требованиями к различным продуктам, чтобы убедиться, что вы выбрали именно тот, который подходит для вашего дома.
Стоимость гидроэлектроэнергии
Одна из причин популярности гидроэлектроэнергии заключается в том, что она значительно дешевле, чем другие формы производства электроэнергии. Согласно источникам в Орегонском университете, в районах с обилием проточной воды стоимость эксплуатации гидроэлектростанции может составлять всего 0,6 цента за киловатт-час . Это означает, что стоимость киловатт-часа для потребителя составляет 4 цента, что в 3 раза меньше, чем в среднем по стране за электроэнергию. Для сравнения, Орегонский университет отмечает, что операционные расходы угольной электростанции могут превышать 2,2 цента за киловатт-час .
Эти расходы отражают стоимость строительства дамбы, используемой для размещения генераторов, и общее техническое обслуживание объектов . Поскольку угольные электростанции сопряжены с дополнительными затратами на добычу и транспортировку коррозионно-активных материалов, они по своей природе более дороги в эксплуатации.
Несмотря на это несоответствие в стоимости, уголь используется более широко, чем гидроэлектроэнергия, из-за экологических требований гидроэлектростанций. Чтобы система была осуществимой, ее необходимо разместить в районе со значительными водными ресурсами, подходящими для использования с плотиной. Напротив, угольные электростанции могут быть размещены практически в любом месте, независимо от ландшафта или географии.
Преимущества и недостатки гидроэнергетики
Как и в любой другой форме развития энергетики, существует ряд плюсов и минусов, которые идут рука об руку с использованием гидроэлектроэнергии. Несмотря на экономическую эффективность плотин и других гидроэнергетических систем, плотины также могут оказывать серьезное негативное влияние на районы, в которых они построены.
Преимущества гидроэнергетики
- Фактическое производство электроэнергии из гидроэлектростанций является относительно чистым процессом .
- Это один из немногих возобновляемых источников энергии, который может поддерживать стабильную и непрерывную производительность . Непрерывный выпуск продукции, по словам Каннингема, «из-за использования сезонного хранилища».
- Запруженная вода может быть использована для сельскохозяйственного орошения .
Недостатки гидроэнергетики
- Плотины прерывают поток наносов через реку и могут привести к эрозии почвы, которая влияет на местное биоразнообразие.
- Во многих районах, где строятся плотины, люди вынуждены покидать свои земли, чтобы освободить место для затопления водохранилищ, которое происходит при строительстве новой плотины.
- Удержание воды с ее первоначального русла создает проблемы . Задержка воды для создания водохранилища разрушает землю, которая сейчас затоплена, а задержка воды, которая не позволяет воде течь вниз по течению с ее нормальной скоростью, вызывает нехватку воды.
Известные объекты гидроэнергетики
Несколько гидроэлектростанций хорошо известны во всем мире своей выработкой энергии и привлекательностью для туристов.
Асуанская плотина
Асуанская плотина — это плотина в Египте на знаменитой реке Нил. Она была построена в 1970 году и имеет объем в 16 раз больше, чем у Великой пирамиды в Гизе. Плотина затопила территорию на юге Египта, которая стала водохранилищем, известным как озеро Насер. Строительство плотины привело к перемещению почти миллиона человек в районы на севере Египта. Асуанская плотина по-прежнему является главной туристической достопримечательностью для иностранных гостей, а созданное ею водохранилище является популярным местом отдыха для египтян.
Плотина Гувера
Плотина Гувера — американская плотина эпохи депрессии, которая в то время была одним из самых исторических инженерных проектов в истории страны. Плотина была построена на реке Колорадо и ответственна за создание озера Мид. При строительстве плотины погибли 96 рабочих. Сегодня плотина вырабатывает 4 миллиарда киловатт-часов электроэнергии с помощью 17 турбин .
Плотина Три ущелья
Плотина «Три ущелья» расположена в Китае и соединяет три ущелья. Плотина вызвала длительные споры , отчасти из-за перемещения тех, кто жил в этом районе, рабочих, погибших в процессе строительства, и экологических проблем, таких как усиление землетрясений и оползней. С точки зрения выработки энергии, это крупнейшая гидроэлектростанция в мире .
Гидроэлектроэнергетика — это смешанная сумка
На протяжении всей истории человечество использовало воду в своих интересах. Будь то привод зерновых колес или выработка электроэнергии, проточная вода — это мощная сила, которую можно использовать множеством интересных способов. Однако важно понимать, что идеального источника энергии не существует. Как и во всем остальном, использование плотин сопряжено со значительными недостатками для окружающей среды и здоровья человека. Потратив время на целостное понимание процессов и проблем, связанных с использованием гидроэлектроэнергии, можно получить более полное представление о проблеме в целом.