Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Hoover Dam , когда завершена в 1936 году, был самая большая как в мире электрической энергии газогенераторной станции и крупнейшая в мире структура бетона.

Гидроэнергетика в Соединенных Штатах по состоянию на 2019 год является вторым по величине возобновляемым источником энергии как по генерации, так и по номинальной мощности (после энергии ветра ). [1] В 2019 году гидроэлектроэнергия произвела 38% всей возобновляемой электроэнергии и 6,6% всей электроэнергии США. [2]

По данным Международной гидроэнергетической ассоциации , Соединенные Штаты были третьим по величине производителем гидроэлектроэнергии в мире в 2020 году после Бразилии и Китая . Общая установленная мощность на 2020 год составила 102,8 ГВт. Установленная мощность в 2015 году составила 80 ГВт. На количество вырабатываемой гидроэлектроэнергии сильно влияют изменения количества осадков и поверхностного стока. [3]

Гидроэлектростанции существуют как минимум в 34 штатах США. Самая большая концентрация гидроэлектроэнергии в США находится в бассейне реки Колумбия , который в 2012 году был источником 44% гидроэлектроэнергии страны. [4] проекты гидроэлектроэнергии , такие как плотины Гувер , Гранд - Кули плотина , и Tennessee Valley Authority стали знаковыми крупными строительными проектами.

Однако следует отметить, что Калифорния не считает, что энергия, вырабатываемая крупными гидроэлектростанциями (мощностью более 30 мегаватт), соответствует своему самому строгому определению «возобновляемая энергия» из-за опасений по поводу воздействия на окружающую среду крупных гидроэлектрических проектов. Таким образом, электроэнергия, вырабатываемая на крупных гидроэлектростанциях, не учитывается в строгих Калифорнийских стандартах портфеля возобновляемых источников энергии . Примерно от 10 до 15 процентов энергии, производимой в Калифорнии, вырабатывается крупными гидроэлектростанциями, на которые не распространяется RPS. [5]

Значительное влияние плотин на энергетический сектор, водопользование, речной сток и экологические проблемы требует значительной политики, специфичной для гидроэнергетики .

История [ править ]

Гидроэнергетика США произвела 1949-2008 годы (синий цвет), а гидроэнергетика в процентах от общего объема электроэнергии США (красный цвет).
Ежемесячная выработка гидроэлектроэнергии в США, 2008-2012 гг. Гидроэнергетика меняется в зависимости от сезонного стока.

Самая ранняя гидроэлектростанция в США использовалась для освещения и использовала более понятную систему постоянного тока (DC) для обеспечения электрического потока . Однако он протекал недалеко: десять миль были пределом системы; решение проблем с передачей электроэнергии придет позже и станет самым большим стимулом для новых гидроэнергетических разработок гидроэлектростанций. [6]

Первая электростанция постоянного тока была в Гранд-Рапидс, штат Мичиган, где водяная турбина на заводе Wolverine Chair была прикреплена к динамо-машине с помощью механического ременного привода для освещения шестнадцати уличных фонарей. [7] [8] Это произошло в 1880 году, когда Томас Эдисон произвел долговечные лампы накаливания , которые были безопаснее и удобнее существующих свечей, ламп с китовым маслом и керосиновых ламп внутри зданий. В 1881 году, также используя постоянный ток для освещения Ниагарского водопада , Джейкоб Ф. Шёллькопфперенаправил часть продукции, производимой его мукомольными мельницами с водяным колесом, чтобы привести в действие один из усовершенствованных генераторов Чарльза Браша, обеспечивающий ночное освещение для туристов. Раньше аттракцион освещался яркими кальциевыми факелами, но дуговые лампы оказались лучшей и более дешевой альтернативой. В 1882 году первая в мире коммерческая центральная гидроэлектростанция постоянного тока обеспечила электроэнергией бумажную фабрику в Аплтоне, штат Висконсин; [9] всего лишь несколько месяцев спустя первого инвестор принадлежит электроэнергетический, Edison Illuminating Company , завершил первую ископаемый подпитывается электрическая силовая установкав Нью-Йорке, чтобы конкурировать с гидроэнергетикой, близкой к области высокого спроса. К 1886 году в Соединенных Штатах и ​​Канаде работало от 40 до 50 гидроэлектростанций, а к 1888 году около 200 электрических компаний полагались на гидроэнергетику, по крайней мере, в части выработки электроэнергии. [8]

Признавая, что огромный гидроэнергетический потенциал водопада превышает местный спрос на электроэнергию, тем не менее, большая энергетическая компания была создана в идеальном месте для развития; он ожидал перспектив создания эффективной системы передачи электроэнергии на большие расстояния. Компания Westinghouse Electric победила в конкурсе, разработав свои планы относительно системы переменного тока . Станция была завершена в 1895 году, а в 1896 году началась передача электроэнергии в 20 милях от Буффало, штат Нью-Йорк . Это событие также положило начало преобладанию системы переменного тока над методами постоянного тока Томаса Эдисона . Множественные постоянные гидроэлектростанции все еще существуют как на американской, так и на канадской сторонах водопада, в том числе наЭлектростанция Роберта Мозеса Ниагара , третья по величине в США.

Необходимость обеспечить сельское развитие в начале 20-го века часто была связана с наличием электроэнергии и приводила к крупномасштабным проектам, таким как Управление долины Теннесси, которое создало многочисленные плотины и, что иногда вызывает споры, затопило большие территории. В 1930-х годах потребность в электроэнергии на Юго-Западе привела к строительству крупнейшего бетонного сооружения в мире на тот момент - плотины Гувера . Гранд-Кули был как сила и ирригационный проект 1930 - х годов , который был расширен для военно - промышленных причинам во время Второй мировой войны , которые также видели другие дамбы , такие , как TVA в Fontana Dam построен.

Пик строительства плотин пришелся на 1960-е годы, а в 1970-е было построено несколько плотин. Растущее осознание экологических проблем, связанных с плотинами, привело к удалению одних старых и меньших плотин и установке рыбных трапов на других. Огромная плотина Rampart была отменена в 1967 году из-за экологических и экономических проблем. Вместо новых дамб, переоборудование старых станций увеличило мощность нескольких объектов. Например, плотина Гувера заменила свои генераторы в период с 1986 по 1993 год. Необходимость изменить сток воды вниз по течению по экологическим причинам (устранение инвазивных видов, осаждение и т. Д.) Привела к регулируемым сезонным сбросам воды на некоторых плотинах, что изменило доступность воды для выработки электроэнергии. . Засуха и увеличение использования воды в сельском хозяйстве также могут привести к ограничению выработки электроэнергии.

Согласно отчету Министерства энергетики США [10], существует более 12 000 МВт потенциальной мощности гидроэлектроэнергии в США, существующих в 80 000 плотин без электропитания. Использование плотин, которые в настоящее время не имеют электропитания, может генерировать 45 ТВт / год, что эквивалентно 16 процентам выработки гидроэлектроэнергии в 2008 году.

Насосное хранилище [ править ]

Еще одно применение гидроэлектроэнергии - гидроаккумулирующая гидроэлектроэнергия, которая не дает чистого прироста мощности, но позволяет уравновешивать пиковое потребление. Вода перекачивается из более низкого источника в более высокий и выпускается через генераторы только при высоком потреблении электроэнергии. В 2009 г. в Соединенных Штатах было 21,5 ГВт генерирующих мощностей с гидроаккумулятором, что составляет 2,5% от генерирующих мощностей базовой нагрузки. [11] В 2019 году эта цифра увеличилась до 22 878 МВт. [12] Насосная гидроаккумулирующая станция округа Бат является крупнейшим подобным сооружением в мире. Другие станции этого типа включают гидроаккумулирующую станцию Raccoon Mountain , гидроэлектростанцию ​​Bear Swamp иЛудингтонская гидроаккумулирующая электростанция на озере Мичиган и ранее была крупнейшей в мире.

Приливная сила [ править ]

В Соединенных Штатах не существует значительных приливных электростанций. Проект был предложен и реализован PUD округа Снохомиш в Вашингтоне, но был завершен, когда возникли проблемы с получением достаточного финансирования. [13]

Крупнейшие гидроэлектростанции [ править ]

Карта производства гидроэлектроэнергии в США, 2016 г.
Основная статья: Список гидроэлектростанций в США

Это список десяти крупнейших гидроэлектростанций США по установленной мощности .

КлассифицироватьИмяИзображениеМощность
( МВт )		СостояниеКоординатыГод открытияТипСсылка
1Grand Coulee6 809 Вашингтон47 ° 57′21 ″ с.ш. 118 ° 58′54 ″ з.д. / 47,95583 ° с. Ш. 118,98167 ° з. / 47.95583; -118,98167 ( Плотина Гранд-Кули )1942 г.Резервуар (95,4%)
Накопитель (4,6%)		[14]
2Округ Бат3 003 Вирджиния38 ° 13′50 ″ с.ш. 79 ° 49′10 ″ з.д. / 38,23056 ° с.ш. 79,81944 ° з.д. / 38.23056; -79.81944 (Bath County Pumped Storage)1985 г.Накачка-хранилище[15]
3Роберт Мозес Ниагара2,675 Нью-Йорк43 ° 08′35 ​​″ с.ш., 79 ° 02′23 ″ з.д. / 43.14306°N 79.03972°W / 43.14306; -79.03972 (Robert Moses Niagara)1961 г.Резервуар
4Вождь Джозеф2 614 Вашингтон47 ° 59′43 ″ с.ш., 119 ° 38′00 ″ з.д. / 47.99528°N 119.63333°W / 47.99528; -119.63333 (Chief Joseph Dam)1979 г.Русло реки[16]
5Джон Дэй2,485 Орегон Вашингтон
 		45 ° 42′59 ″ с.ш., 120 ° 41′40 ″ з.д. / 45.71639°N 120.69444°W / 45.71639; -120.69444 (John Day Dam)1971 г.Русло реки[17]
6Лудингтон2 172 Мичиган43 ° 53′37 ″ с.ш., 86 ° 26′43 ″ з.д. / 43.89361°N 86.44528°W / 43.89361; -86.44528 (Ludington Pumped Storage)1973Накачка-хранилище[18]
7Пылесос2,080 Аризона Невада
 		36 ° 0′56 ″ с.ш. 114 ° 44′16 ″ з.д. / 36.01556°N 114.73778°W / 36.01556; -114.73778 (Hoover Dam)1936 г.Резервуар[19]
8Даллес1813 Орегон Вашингтон
 		45 ° 36′44 ″ с.ш. 121 ° 08′04 ″ з.д. / 45.61222°N 121.13444°W / 45.61222; -121.13444 (The Dalles Dam)1957 г.Русло реки[20]
9Енот-гора1,616 Теннесси35 ° 2′54 ″ с.ш. 85 ° 23′48 ″ з.д. / 35.04833°N 85.39667°W / 35.04833; -85.39667 (Raccoon Mountain Pumped Storage)1978 г.Накачка-хранилище[21]
10Castaic1,500 Калифорния34 ° 35′14 ″ с.ш. 118 ° 39′24 ″ з.д. / 34.58722°N 118.65667°W / 34.58722; -118.65667 (Castaic Pumped Storage)1973Накачка-хранилище[22]

Статистика [ править ]

Мощность гидроэлектростанций в США по годам
Установленная мощность обычных гидроэлектростанций с 2000 г. (МВт) [23] [12]
Производство гидроэлектроэнергии в США [24] [25] [26] [27]
ГодЛетняя мощность
(ГВт)		Производство электроэнергии
(ТВтч)		Коэффициент мощностиГодовой рост
генерирующих мощностей		Годовой рост
произведенной энергии		Доля
возобновляемой электроэнергии		Доля от
общего количества электроэнергии
2019 г.79,85273,7
2018 г.79,89291,720,4170,12%-2,7%40,9%7,0%
2017 г.79,79300,050,430-0,2%12%43,7%7,44%
2016 г.79,92267,810,3830,3%7,50%43,9%6,57%
2015 г.79,66249,080,3570,56%-4,0%45,77%6,11%
2014 г.79,24258,750,3730,05%-3,66%47,93%6,32%
201379,22268,570,3870,64%-2,78%51,44%6,61%
2012 г.78,7276,240,4010,06%-13,50%55,85%6,82%
2011 г.78,65319,360,464-0,23%22,74%62,21%7,79%
2010 г.78,83260,20,3770,39%-4,85%60,88%6,31%
2009 г.78,52273,450,3980,76%7,31%65,47%6,92%
2008 г.77,93254,830,3730,05%2,96%66,90%6,19%
2007 г.77,89247,510,3630,09%-14,43%70,18%5,95%
2006 г.77,82289,250,4240,36%7,00%74,97%7,12%
2005 г.77,54270,320,398-0,13%0,71%75,57%6,67%
2004 г.77,64268,420,395-1,33%-2,68%76,36%6,76%
2003 г.275,8
2002 г.264,33
2001 г.216,96
2000 г.275,57

См. Также [ править ]

  • Возобновляемая энергия в США
  • Список водохранилищ и плотин в США
  • Список самых высоких плотин в США
  • Список плотин в водоразделе реки Колумбия
  • Власть долины Теннесси
  • Электроэнергетика США
  • Энергия ветра в США
  • Солнечная энергия в США
  • Геотермальная энергия в США
  • Биотопливо в США
  • Список тем о возобновляемых источниках энергии по странам

Ссылки [ править ]

  1. ^ Возобновляемый вторник: ветер в США превосходит гидроэнергетику
  2. ^ «Объяснение гидроэнергетики - Управление энергетической информации США (EIA)» . www.eia.gov . Проверено 24 октября 2020 .
  3. ^ Управление энергетической информации США (январь 2010 г.) Electric Power Annual 2008 , DOE / EIA-0348 (2008), стр. 2-3, PDF-файл, загружен 24 января 2010 г.
  4. ^ Управление энергетической информации США, «Бассейн реки Колумбия обеспечивает более 40% общей выработки гидроэлектроэнергии в США» , «Сегодня в энергетике», 27 июня 2014 г.
  5. ^ http://www.energy.ca.gov/renewables/tracking_progress/documents/renewable.pdf
  6. ^ Engr. У. Э. Херринг, Лесная служба США, Применение гидроэнергетики . Включен в предварительный отчет Комиссии по внутренним водным путям , представленный Конгрессу Теодором Рузвельтом., 26 февраля 1908 г. «Применение великих водных сил для промышленных нужд отдаленных городов началось менее десяти лет и все еще находится в зачаточном состоянии, но за этот короткий промежуток времени станции снабжают большое количество городов в Соединенных Штатах. Были установлены государства с общей мощностью в сотни тысяч лошадиных сил. Для достижения этих промышленных центров гидроэнергия передается электрически, и во многих случаях расстояние составляет более 100 миль. Этот метод использования гидроэнергии стал возможным только благодаря Передача на большие расстояния. Пятнадцать лет назад 10 миль были пределом, до которого могла передаваться электроэнергия, но в настоящее время 150 миль - это очень распространенное явление, а в одном случае используется линия на 200 миль. Этот факт был самым большим стимулом к таким гидроэнергетическим разработкам ».
  7. ^ Энергетические хронологии Гидроэнергетика , Министерство энергетики
  8. ^ a b История гидроэнергетики Архивировано 26 января 2010 г. в программе Wayback Machine Wind and Water Power, Министерство энергетики.
  9. ^ Гидроэлектростанция "Первая коммерческая гидроэлектростанция была построена в 1882 году на реке Фокс в Аплтоне, штат Висконсин, чтобы обеспечить мощность 12,5 киловатт для освещения двух бумажных фабрик и жилого дома. Производитель бумаги HF Rogers разработал станцию ​​после того, как увидел Томаса. Планы Эдисона относительно электростанции в Нью-Йорке ».
  10. ^ https://www.energy.gov/articles/energy-dept-report-finds-major-potential-grow-clean-sustainable-us-hydropower
  11. ^ http://www.eia.doe.gov/oiaf/servicerpt/stimulus/excel/aeostimtab_9.xls
  12. ^ a b «Где вырабатывается гидроэлектроэнергия» . Управление энергетической информации США . Проверено 9 марта 2021 .
  13. ^ "Исследование приливной энергии | Электроснабжение | PUD округа Снохомиш" . www.snopud.com . Проверено 6 декабря 2017 .
  14. ^ "Плотина Гранд-Кули - Информация о гидроэлектрическом проекте | Исследования бассейна Колумбии" . www.cbr.washington.edu . Проверено 30 января 2020 .
  15. ^ "Насосная станция хранения округа Бат | Энергия Доминиона" . www.dominionenergy.com . Проверено 30 января 2020 .
  16. ^ "Главный Джозеф Плотина - Информация о гидроэлектрическом проекте | Исследования бассейна Колумбии" . www.cbr.washington.edu . Проверено 30 января 2020 .
  17. ^ "Плотина Джона Дея - Информация о гидроэлектрическом проекте | Исследования бассейна Колумбии" . www.cbr.washington.edu . Проверено 30 января 2020 .
  18. ^ Сеть, Майкл МакКласки / Новости энергетики. «Коммунальные предприятия штата Мичиган модернизируют гидроаккумулирующую станцию, опережая рост возобновляемой энергетики» . Сеть новостей энергетики . Проверено 30 января 2020 .
  19. ^ "Плотина Гувера | Бюро мелиорации" . www.usbr.gov . Проверено 1 февраля 2020 .
  20. ^ "Плотина Даллес - Информация о гидроэнергетическом проекте | Исследования бассейна Колумбии" . www.cbr.washington.edu . Проверено 30 января 2020 .
  21. ^ "TVA - Енотовидная гора" . www.tva.gov . Проверено 31 января 2020 .
  22. ^ «План развития системы хранения энергии Департамента водных ресурсов и электроэнергии Лос-Анджелеса: Описание существующей и приемлемой системы хранения энергии» (PDF) . LADWP . 2 сентября 2014 г. с. 7-8 . Проверено 12 декабря 2019 .
  23. ^ "Мощность гидроэнергетики США" . Statista. Февраль 2020 . Проверено 9 марта 2021 года .
  24. ^ «Электроэнергия ежемесячно» . Управление энергетической информации США.
  25. ^ «Годовая электроэнергия» . Управление энергетической информации США . Проверено 5 марта 2019 .
  26. ^ «EIA - Данные по электроэнергии» . Управление энергетической информации США . Проверено 20 мая 2020 .
  27. ^ Возобновляемые источники энергии: производство гидроэлектроэнергии в США, 2019 г.

Внешние ссылки [ править ]

  • "Отходы или прогресс" " Популярная механика" , январь 1935 г., стр. 34–39.
  • Возобновляемая энергия по странам