Vannkraftressurser har en begrenset verdi, selv om de anses som fornybare. De er nasjonal rikdom, som olje, gass eller andre mineraler, og må håndteres forsiktig og omtenksomt.
Vannkraft
Selv i eldgamle tider la folk merke til at vann som faller fra topp til bunn kan gjøre en viss jobb, for eksempel å snu et hjul. Denne egenskapen med fallende vann begynte å bli brukt til å sette hjulene til møllen i bevegelse. Dermed dukket de første vannmøllene opp, som har overlevd til i dag nesten i sin opprinnelige form. Vannmøllen er det første vannkraftverket.
Manufakturproduksjon, som oppsto på 1600-tallet, brukte også vannhjul, og på 1700-tallet fantes det for eksempel allerede rundt tre tusen slike fabrikker i Russland. Det er kjent at de kraftigste installasjonene av slike hjul ble brukt ved Krenholm-fabrikken (Narova-elven). Vannhjulene var 9,5 meter i diameter og utviklet opp til 500 hestekrefter.
Vannkraftressurser: definisjon, fordeler og ulemper
I den 19århundre etter vannhjulene dukket det opp hydroturbiner, og etter dem - elektriske maskiner. Dette gjorde det mulig å omdanne energien fra fallende vann til elektrisk energi, og deretter overføre den over en viss avstand. I tsar-Russland, i 1913, var det rundt 50 000 enheter utstyrt med hydroturbiner som genererte elektrisitet.
Den del av energien til elver som kan omdannes til elektrisk energi kalles vannkraftressurser, og enheten som konverterer energien fra fallende vann til elektrisk energi kalles en vannkraftstasjon (HPP). Enheten til kraftverket inkluderer nødvendigvis en hydraulisk turbin, som driver en elektrisk generator i rotasjon. For å få strømmen av fallende vann innebærer byggingen av et kraftverk bygging av demninger og reservoarer.
Fordeler ved å bruke vannkraft:
- Elvens energi er fornybar.
- Ingen miljøforurensning.
- Det viser seg billig strøm.
- Klimatiske forhold nær reservoaret blir bedre.
Ulemper ved å bruke vannkraft:
- Oversvømme et område av land for å bygge et reservoar.
- Endring av mange økosystemer langs elveleiet, reduserte fiskebestander, forstyrrende hekkeplasser for fugler, forurensende elver.
- Fare for bygging i fjellområde.
Konseptet med vannkraftpotensial
For å vurdere vannkraftressursene til en elv, et land eller hele planeten i verdenEnergikonferansen (MIREC) definerte vannkraftpotensialet som summen av kapasiteten til alle deler av det aktuelle territoriet som kan brukes til å generere elektrisitet. Det finnes flere varianter av vannkraftpotensial:
- Bruttopotensial, som representerer potensielle vannkraftressurser.
- Teknisk potensial er den delen av bruttopotensialet som kan brukes teknisk.
- Økonomisk potensial er den delen av det tekniske potensialet som det er økonomisk mulig å bruke.
Den teoretiske kraften til noe vannstrøm bestemmes av formelen
N (kW)=9, 81QH, der Q er vannstrømningshastigheten (m3/sek); H er høyden på vannfallet (m).
Verdens kraftigste vannkraftverk
Den 14. desember 1994, i Kina, ved Yangtse-elven, begynte byggingen av den største vannkraftstasjonen, k alt Three Gorges. I 2006 ble byggingen av demningen fullført, og den første vannkraftenheten ble lansert. Dette vannkraftverket skulle bli det sentrale vannkraftverket i Kina.
Utsikten over demningen til denne stasjonen ligner utformingen av Krasnoyarsk vannkraftverk. Høyden på demningen er 185 meter, og lengden er 2,3 km. I midten av demningen er det et overløp designet for å frigjøre 116 000 m3 vann per sekund, det vil si at fra en høyde på ca. 200 m faller det mer enn 100 tonn vann i ett sekund.
Yangtse-elven, som Three Gorges vannkraftverk er bygget på, er en av de mestkraftige elver i verden. Byggingen av et vannkraftverk ved denne elva gjør det mulig å utnytte de naturlige vannkraftressursene i området. Med start i Tibet, i en høyde av 5600 m, får elven et betydelig vannkraftpotensial. Det mest attraktive stedet for byggingen av demningen viste seg å være Three Gorges-regionen, hvor elven bryter ut av fjellene og inn i sletten.
HPP-design
The Three Gorges vannkraftverk har tre kraftverk som inneholder 32 vannkraftenheter, hver med en kapasitet på 700 MW, og to vannkraftenheter med en kapasitet på 50 MW. Den totale kapasiteten til HPP er 22,5 GW.
Som et resultat av byggingen av demningen ble det dannet et reservoar med et volum på 39 km3. Byggingen av demningen resulterte i flytting av innbyggere i to byer med en total befolkning på 1,24 millioner mennesker til et nytt sted. I tillegg ble 1300 arkeologiske gjenstander fjernet fra flomsonen. 11,25 milliarder dollar ble brukt på alle forberedelsene til byggingen av demningen. De totale kostnadene for byggingen av Three Gorges vannkraftverk er 22,5 milliarder dollar.
Konstruksjonen av denne vannkraftstasjonen sørger for navigering på riktig måte, og etter byggingen av reservoaret økte strømmen av lasteskip 5 ganger.
Passasjerskip passerer skipsheisen, som lar skip som ikke veier mer enn 3000 tonn passere. To linjer med fem-trinns låser ble bygget for passasje av lasteskip. I dette tilfellet må vekten av fartøyene være mindre enn 10 000 tonn.
Yangtze HPP Cascade
Vann- og vannkraftressursene i Yangtse-elven gjør det mulig å bygge videre på detteelven har mer enn ett vannkraftverk, som ble utført i Kina. Over Three Gorges vannkraftverk ble det bygget en hel kaskade av vannkraftverk. Dette er den kraftigste kaskaden av vannkraftverk med en kapasitet på over 80 GW.
Konstruksjonen av kaskaden unngår tilstopping av Three Gorges-reservoaret, da det reduserer erosjon i elveleiet oppstrøms for vannkraftverket. Etter det er det mindre slam å frakte i vannet.
I tillegg lar HPP-kaskaden deg regulere vannstrømmen til Three Gorges HPP og få en enhetlig kraftproduksjon på den.
Itaipu ved Parana-elven
Paraná betyr "sølvelv", det er den nest største elven i Sør-Amerika og har en lengde på 4380 km. Denne elven renner gjennom veldig hard mark, og når den overvinner den, skaper den stryk og fosser på sin vei. Denne omstendigheten indikerer gunstige forhold for bygging av vannkraftverk her.
Itaipu HPP ble bygget ved elven Parana, 20 km fra byen Foz do Iguacu i Sør-Amerika. Når det gjelder kraft, er dette vannkraftverket bare nest etter Three Gorges HPP. Itaipu HPP ligger på grensen til Brasil og Paraguay, og gir full strøm til Paraguay og 20 % til Brasil.
Byggingen av vannkraftverket startet i 1970 og ble avsluttet i 2007. Ti 700 MW generatorer er installert på Paraguay-siden og samme antall på brasiliansk side. Siden det var en tropisk skog rundt vannkraftverket, som var utsatt for flom, ble dyrene fra disse stedene flyttet til andre territorier. Lengden på demningen er 7240 meter,og høyden er 196 m, byggekostnaden er estimert til 15,3 milliarder dollar. HPP-kapasiteten er 14 000 GW.
russiske vannkraftressurser
Den russiske føderasjonen har et stort vann- og energipotensial, men landets vannkraftressurser er ekstremt ujevnt fordelt over dets territorium. 25% av disse ressursene er lokalisert i den europeiske delen, 40% - i Sibir og 35% - i Fjernøsten. I den europeiske delen av staten, ifølge eksperter, er vannkraftpotensialet brukt av 46 %, og hele vannkraftpotensialet til staten er beregnet til 2500 milliarder kWh. Dette er det andre resultatet i verden etter Kina.
Kilder til vannkraft i Sibir
Sibir har enorme reserver av vannkraft, Øst-Sibir er spesielt rik på vannkraftressurser. Elvene Lena, Angara, Yenisei, Ob og Irtysh renner dit. Hydropotensialet i denne regionen er estimert til 1000 milliarder kWh.
Sayano-Shushenskaya HPP oppk alt etter P. S. Neporozhny
Kapasiteten til dette vannkraftverket er 6400 MW. Dette er det kraftigste vannkraftverket i den russiske føderasjonen, og rangerer 14. på verdensrangeringen.
Seksjonen av Yenisei, som kalles Sayan-korridoren, er gunstig for bygging av vannkraftverk. Her går elven gjennom Sayan-fjellene, og danner mange stryk. Det var på dette stedet Sayano-Shushenskaya HPP ble bygget, så vel som andre HPP-er som danner en kaskade. Sayano-Shushenskaya HPP er det høyeste trinnet i denne kaskaden.
Byggingen ble utført fra 1963 til 2000. Stasjonsdesignbestår av en demning med en høyde på 245 meter og en lengde på 1075 meter, et kraftverksbygg, et koblingsanlegg og en overløpskonstruksjon. Det er 10 hydrauliske enheter med en kapasitet på 640 MW hver i HPP-bygningen.
Reservoaret som ble dannet etter byggingen av demningen har et volum på mer enn 30 km3, og dets totale areal er 621 km2.
Store HPP-er i den russiske føderasjonen
Vannkraftressursene i Sibir brukes i dag av 20 %, selv om det er bygget mange ganske store vannkraftverk her. Den største blant dem er Sayano-Shushenskaya HPP, etterfulgt av følgende vannkraftverk:
- Krasnoyarskaya HPP med en kapasitet på 6000 MW (på Yenisei). Den har en skipsheis, den eneste i den russiske føderasjonen så langt.
- Bratskaya HPP med en kapasitet på 4500 MW (ved Angara).
- Ust-Ilimskaya HPP med en kapasitet på 3840 MW (ved Angara).
Det fjerne østen har det minst utviklede potensialet. Ifølge eksperter er vannkraftpotensialet i denne regionen brukt av 4%.
Kilder til vannkraft i Vest-Europa
I vest-europeiske land er vannkraftpotensialet nesten helt utnyttet. Hvis den også er ganske høy, forsyner slike land seg fullt ut med elektrisitet fra vannkraftverk. Dette er land som Norge, Østerrike og Sveits. Norge rangerer først i verden når det gjelder produksjon av elektrisitet per innbygger i landet. I Norge er dette tallet 24 000 kWh per år, og 99,6 % av denne energien produseres av vannkraftverk.
Vannkraftpotensialerforskjellige land i Vest-Europa skiller seg markant fra hverandre. Dette skyldes ulike terrengforhold og ulik avrenningsformasjon. 80 % av Europas totale vannkraftpotensial er konsentrert i fjell med høye strømningshastigheter: den vestlige delen av Skandinavia, Alpene, Balkanhalvøya og Pyreneene. Det totale vannkraftpotensialet i Europa er 460 milliarder kWh per år.
Drivstoffreservene i Europa er svært små, så energiressursene til elvene er utviklet svært betydelig. For eksempel, i Sveits er disse ressursene utviklet med 91 %, i Frankrike – med 92 %, i Italia – med 86 %, og i Tyskland – med 76 %.
HPP Cascade on the Rhine River
Det er bygget en kaskade av vannkraftverk på denne elven, bestående av 27 vannkraftverk med en total kapasitet på ca. 3000 MW.
En av stasjonene ble bygget i 1914. Dette er HPP Laufenburg. Den gjennomgikk rekonstruksjon to ganger, hvoretter kapasiteten er 106 MW. I tillegg tilhører stasjonen de arkitektoniske monumentene og er en nasjonalskatt i Sveits.
HPP Rheinfelden er et moderne vannkraftverk. Lanseringen ble utført i 2010, og kapasiteten er 100 MW. Designet inkluderer 4 hydrauliske enheter på 25 MW hver. Denne vannkraftstasjonen ble bygget for å erstatte den gamle stasjonen som ble bygget i 1898. Den gamle stasjonen er for tiden under oppussing.
Kilder til vannkraft i Afrika
Afrikas vannkraftressurser skyldes elvene som renner gjennom landets territorium: Kongo, Nilen, Limpopo, Niger og Zambezi.
Kongoelvenhar et betydelig vannkraftpotensial. En del av løpet av denne elven har en kaskade av fossefall kjent som Inga Rapids. Her går vannbekken ned fra 100 meters høyde med en hastighet på 26 000 m3 per sekund. I dette området ble det bygget 2 vannkraftverk: "Inga-1" og "Inga-2".
Regjeringen i Den demokratiske republikken Kongo godkjente i 2002 prosjektet for bygging av Big Inga-komplekset, som sørget for gjenoppbygging av de eksisterende Inga-1 og Inga-2 vannkraftverk og bygging av den tredje - Inga-3. Etter gjennomføringen av disse planene ble det besluttet å bygge det største Bolshaya Inga-komplekset i verden.
Dette prosjektet var tema for diskusjon på den internasjonale energikonferansen. Tatt i betraktning tilstanden til Afrikas vann- og vannkraftressurser, godkjente representanter for næringslivet og myndigheter fra Sentral- og Sør-Afrika, som var til stede på konferansen, dette prosjektet og satte dets parametere: kapasiteten til "Big Inga" ble satt til 40 000 MW, som er mer enn den kraftigste vannkraftstasjonen " Three Gorges "nesten 2 ganger. Idriftsettelse av HPP er planlagt til 2020, og byggekostnadene forventes å være $80 milliarder.
Når prosjektet er fullført, vil DRC bli den største strømleverandøren i verden.
nordafrikansk strømnett
Nord-Afrika ligger langs kysten av Middelhavet og Atlanterhavet. Denne regionen i Afrika kalles Maghreb, eller det arabiske vesten.
Vannkraftressursene i Afrika er ujevnt fordelt. Nord på kontinentet ligger den varmeste ørkenen i verden - Sahara. Dette territoriet opplever mangel på vann, så det er en stor oppgave å gi disse regionene vann. Løsningen er å bygge reservoarer.
De første reservoarene dukket opp i Maghreb tilbake på 30-tallet av forrige århundre, så ble mange av dem bygget på 60-tallet, men spesielt intensiv bygging startet på 2000-tallet.
Nord-Afrikas vannkraftressurser bestemmes først og fremst av Nilen. Dette er den lengste elven i verden. På 60-tallet av forrige århundre ble Aswan-demningen bygget på denne elven, etter konstruksjonen av den ble det dannet et stort reservoar, omtrent 500 km langt og omtrent 9 km bredt. Fyllingen av reservoaret med vann foregikk over 5 år fra 1970 til 1975.
Aswan-demningen ble bygget av Egypt i samarbeid med Sovjetunionen. Dette var et internasjon alt prosjekt, som et resultat av at det er mulig å generere opptil 10 milliarder kWh elektrisitet per år, kontrollere vannstanden i Nilen under flom og akkumulere vann i reservoaret i lang tid. Et nettverk av kanaler som irrigerer åkre divergerer fra reservoaret, og oaser dukket opp på stedet for ørkenen, flere og flere områder brukes til jordbruk. Vann- og vannkraftressursene i Nord-Afrika brukes med maksimal effektivitet.
Deling av verdens vannkraftpotensial
- Asia - 42%.
- Afrika - 21%.
- Nord-Amerika - 12%.
- Sør-Amerika - 13%.
- Europa - 9%.
- Australia og Oceania – 3 %
Glob alt vannkraftpotensial anslått til 10 billioner kWh elektrisitet.
Det 20. århundre kan kalles vannkraftens århundre. Det 21. århundre bringer sine egne tillegg til historien til denne industrien. Verden har økt oppmerksomheten mot pumpekraftverk (PSPP) og tidevannskraftverk (TPP), som bruker kraften fra tidevann til å generere elektrisk energi. Vannkraftutbyggingen fortsetter.
