Гидроэнергетика
| Часть серии о |
| Устойчивая энергия |
|---|
 |
|
Категория| Часть серии о |
| Возобновляемая энергия |
|---|
|
|
|
Производство электроэнергии в мире в 2019 г. по источникам (общее производство составило 27 петаватт-часов ) [1] [2]
 | Эта статья нуждается в обновлении . Причина указана: отчет IEA 2021 https://www.iea.org/reports/hydropower-special-market-report . ( январь 2022 г. ) |
Гидроэлектроэнергия или гидроэлектроэнергия – это электроэнергия, полученная из гидроэнергии . В 2020 году гидроэнергетика произвела одну шестую электроэнергии в мире, почти 4500 ТВтч , что больше, чем все другие возобновляемые источники энергии вместе взятые, а также больше, чем ядерная энергия . [3]
Гидроэнергетика может по запросу поставлять большое количество низкоуглеродной электроэнергии, что делает ее ключевой для многих безопасных и чистых электросетей. [3] Плотина и водохранилище также являются гибким источником электроэнергии, поскольку количество, производимое станцией, может увеличиваться или уменьшаться за секунды или минуты, чтобы адаптироваться к меняющимся потребностям в энергии. После того, как гидроэлектростанция построена, проект не производит прямых отходов, и он почти всегда имеет значительно более низкий уровень выбросов парниковых газов , чем электростанции, работающие на ископаемом топливе . [4] Однако при строительстве в низменных районах тропических лесов , где необходимо затопление части леса, они могут выделять значительное количество парниковых газов.
Строительство гидроузла может оказать значительное воздействие на окружающую среду, главным образом в виде потери пахотных земель и перемещения населения. Они также нарушают естественную экологию вовлеченной реки, влияя на среду обитания и экосистемы, а также на модели заиления и эрозии. В то время как плотины могут уменьшить риск наводнения, разрушение плотины может иметь катастрофические последствия.
История
Гидроэнергия использовалась с древних времен для измельчения муки и выполнения других задач. В конце 18 века гидравлическая энергия стала источником энергии, необходимой для начала промышленной революции . В середине 1770-х годов французский инженер Бернар Форест де Белидор опубликовал « Архитектуру гидравлики », в которой описывались гидравлические машины с вертикальной и горизонтальной осями, а в 1771 году Ричард Аркрайт совместил силу воды , водяную раму и непрерывное производство . в развитии фабричной системы с современной практикой занятости. [6] В 1840-х гг .была разработана для производства и передачи гидроэнергии конечным пользователям. К концу 19 века был разработан электрический генератор , который теперь можно было соединить с гидравликой. [7] Растущий спрос, возникший в результате промышленной революции , также будет стимулировать развитие. [8] В 1878 году первая в мире схема гидроэлектростанции была разработана в Крэгсайде в Нортумберленде , Англия, Уильямом Армстронгом . Он использовался для питания одной дуговой лампы в его художественной галерее. [9] Старая электростанция Шёлкопф № 1 , США, недалеко от Ниагарского водопада ., начала производить электроэнергию в 1881 году. Первая гидроэлектростанция Эдисона , Vulcan Street Plant , начала работать 30 сентября 1882 года в Эпплтоне, штат Висконсин , с выходной мощностью около 12,5 киловатт. [10] К 1886 г. в США и Канаде насчитывалось 45 гидроэлектростанций; а к 1889 году только в Соединенных Штатах их было 200. [7]
В начале 20 века многие малые гидроэлектростанции строились коммерческими компаниями в горах вблизи мегаполисов. В Гренобле , Франция, состоялась Международная выставка гидроэнергетики и туризма , которую посетило более миллиона человек. К 1920 году, когда 40% электроэнергии, производимой в Соединенных Штатах, приходилось на гидроэлектростанции, был принят Федеральный закон об энергетике . Закон создал Федеральную энергетическую комиссию для регулирования гидроэлектростанций на федеральной земле и воде. По мере того, как электростанции становились больше, связанные с ними плотины приобретали дополнительные функции, включая борьбу с наводнениями , ирригацию и судоходство.. Федеральное финансирование стало необходимым для крупномасштабного развития, и были созданы федеральные корпорации, такие как Tennessee Valley Authority (1933 г.) и Bonneville Power Administration (1937 г.). [8] Кроме того, Бюро мелиорации , которое начало серию ирригационных проектов на западе США в начале 20-го века, теперь строило крупные гидроэлектростанции, такие как плотина Гувера 1928 года . [11] Инженерный корпус армии США также участвовал в строительстве гидроэлектростанций, завершив строительство плотины Бонневиль в 1937 году и получив признание Закона о борьбе с наводнениями 1936 года.в качестве главного федерального агентства по борьбе с наводнениями. [12]
Гидроэлектростанции продолжали расти на протяжении всего 20 века. Гидроэнергетика называлась белым углем . [13] Первая электростанция плотины Гувера мощностью 1345 МВт была крупнейшей гидроэлектростанцией в мире в 1936 году; ее затмила плотина Гранд-Кули мощностью 6 809 МВт в 1942 году. [14] Плотина Итайпу открылась в 1984 году в Южной Америке как крупнейшая, производящая 14 ГВт , но в 2008 году ее превзошла плотина Три ущелья в Китае с мощностью 22,5 ГВт . В конечном итоге гидроэлектроэнергия будет снабжать некоторые страны, в том числе Норвегию .Демократическая Республика Конго , Парагвай и Бразилия , производящие более 85% электроэнергии.
Будущий потенциал
В 2021 году МЭА заявило, что необходимы дополнительные усилия, чтобы ограничить изменение климата . [15] Некоторые страны высокоразвили свой гидроэнергетический потенциал и имеют очень мало возможностей для роста: Швейцария производит 88% своего потенциала, а Мексика — 80%. [16]
Модернизация существующей инфраструктуры
В 2021 году МЭА заявило, что требуется серьезная модернизация. [3] : 67
Генерация методов
Обычный (плотины)
Большая часть гидроэлектроэнергии поступает из потенциальной энергии запрудной воды , приводящей в движение водяную турбину и генератор . Мощность, извлекаемая из воды, зависит от объема и от разницы высот между источником и оттоком воды. Эта разница высот называется головой . Большая труба (« затвор ») подает воду из резервуара к турбине. [17]
Гидроаккумулятор
Этот метод вырабатывает электроэнергию для удовлетворения высоких пиковых потребностей за счет перемещения воды между резервуарами на разных высотах. В периоды низкого спроса на электроэнергию избыточная генерирующая мощность используется для перекачки воды в более высокий резервуар, тем самым обеспечивая реакцию со стороны спроса . [3] Когда спрос становится больше, вода сбрасывается обратно в нижний резервуар через турбину. В 2021 году гидроаккумулирующие схемы обеспечили почти 85% мировых 190 ГВт накопления электроэнергии в сети [3] и улучшили дневной коэффициент мощности системы генерации. Насосное хранилище не является источником энергии и отображается в списках как отрицательное число. [18]
Русло реки
Русловые гидроэлектростанции - это гидроэлектростанции с небольшой емкостью водохранилища или без нее, так что в данный момент для выработки доступна только вода, поступающая вверх по течению, а любой избыток должен оставаться неиспользованным. Постоянная подача воды из озера или существующего водохранилища выше по течению является существенным преимуществом при выборе участков для русла. [19]
Прилив
Приливная электростанция использует ежедневный прилив и отлив океанской воды из-за приливов ; такие источники очень предсказуемы, и, если условия позволяют строительство резервуаров, их также можно использовать для выработки электроэнергии в периоды высокого спроса. Менее распространенные типы гидротехнических сооружений используют кинетическую энергию воды или незакрытые источники, такие как водяные колеса с недоливом . Приливная энергия жизнеспособна в относительно небольшом количестве мест по всему миру. [20]
Размеры, типы и мощность гидротехнических сооружений
Большие объекты
Крупнейшими производителями электроэнергии в мире являются гидроэлектростанции, причем некоторые гидроэлектростанции способны генерировать установленную мощность более чем в два раза больше, чем нынешние крупнейшие атомные электростанции .
Хотя официального определения диапазона мощности крупных гидроэлектростанций не существует, объекты мощностью более нескольких сотен мегаватт обычно считаются крупными гидроэлектростанциями.
В настоящее время во всем мире эксплуатируются только пять объектов мощностью более 10 ГВт ( 10 000 МВт ), см. таблицу ниже. [21]
| Классифицировать | Станция | Страна | Расположение | Мощность ( МВт ) |
|---|---|---|---|---|
| 1. | Плотина Три ущелья |  Китай | 30 ° 49'15 "с.ш. 111 ° 00'08" в.д. / 30,82083 ° с.ш. 111,00222 ° в.д. / 30.82083; 111.00222 ( Плотина Три ущелья ) | 22 500 |
| 2. | Плотина Итайпу |  Бразилия Парагвай | 25 ° 24'31 "ю.ш. 54 ° 35'21" з.д. / 25,40861 ° ю.ш. 54,58917 ° з.д. /-25.40861 ; -54,58917 ( плотина Итайпу ) | 14000 |
| 3. | Плотина Силуоду | Китай | 28 ° 15'35 "с.ш. 103 ° 38'58" в.д. / 28,25972 ° с.ш. 103,64944 ° в.д. / 28.25972; 103.64944 ( Плотина Силуоду ) | 13 860 |
| 4. | Плотина Белу Монте | Бразилия | 03 ° 06'57 "ю.ш. 51 ° 47'45" з.д. / 3,11583 ° ю.ш. 51,79583 ° з.д. / -3,11583; -51,79583 ( Плотина Белу Монте ) | 11 233 |
| 5. | Плотина Гури |  Венесуэла | 07 ° 45'59 "с.ш. 62 ° 59'57" з.д. / 7,76639 ° с.ш. 62,99917 ° з.д. / 7,76639; -62,99917 ( Гурийская плотина ) | 10 200 |
Маленький
Малая ГЭС — это гидроэлектростанция в масштабе, обслуживающая небольшой населенный пункт или промышленное предприятие. Определение малой гидроэлектростанции варьируется, но в качестве верхнего предела обычно принимается генерирующая мощность до 10 мегаватт (МВт). Это может быть увеличено до 25 МВт и 30 МВт в Канаде и США. [23] [24]
Малые гидростанции могут быть подключены к обычным электрическим распределительным сетям в качестве источника дешевой возобновляемой энергии. В качестве альтернативы, небольшие гидроэлектростанции могут быть построены в изолированных районах, где было бы нерентабельно обслуживать электроэнергию, или в районах, где нет национальной распределительной сети. Поскольку небольшие гидроэлектростанции обычно имеют минимальное количество водохранилищ и строительных работ, считается, что они оказывают относительно низкое воздействие на окружающую среду по сравнению с крупными гидроэлектростанциями. Это снижение воздействия на окружающую среду сильно зависит от баланса между речным стоком и производством электроэнергии. [ нужна ссылка ]
Микро
Микро-ГЭС означает гидроэлектростанции , которые обычно производят до 100 кВт электроэнергии. Эти установки могут обеспечивать электроэнергией изолированный дом или небольшой поселок или иногда подключаются к электрическим сетям. Таких установок много по всему миру, особенно в развивающихся странах, поскольку они могут обеспечить экономичный источник энергии без покупки топлива. [25] Микрогидросистемы дополняют фотоэлектрические солнечные энергетические системы, потому что во многих районах поток воды и, следовательно, доступная гидроэнергия максимальны зимой, когда солнечная энергия минимальна.
Пико
Пико гидро – это производство гидроэлектростанций мощностью менее 5 кВт . Это полезно в небольших отдаленных населенных пунктах, которым требуется лишь небольшое количество электроэнергии. Например, проект ITDG Pico Hydro мощностью 1,1 кВт в Кении снабжает 57 домов очень небольшими электрическими нагрузками (например, пара ламп и зарядное устройство для телефона или небольшой телевизор/радио). [26] Даже небольшие турбины мощностью 200-300 Вт могут питать несколько домов в развивающихся странах с перепадом высоты всего 1 м (3 фута). Пико - гидроустановка обычно является русловой , что означает, что плотины не используются, а трубы отводят часть потока, опускают его вниз по уклону и проходят через турбину, прежде чем вернуть его в поток.
Под землей
Подземная электростанция обычно используется на крупных объектах и использует большую естественную разницу высот между двумя водными путями, такими как водопад или горное озеро. Строится туннель для отвода воды из высокого резервуара в генераторный зал, построенный в пещере рядом с самой нижней точкой водяного туннеля, и горизонтальный отводящий водовод, отводящий воду в нижний выпускной канал.
Расчет доступной мощности
Простая формула для аппроксимации производства электроэнергии на гидроэлектростанции:
куда
- это мощность (в ваттах )
- ( eta ) - коэффициент эффективности (безразмерный скалярный коэффициент, варьирующийся от 0 для полностью неэффективного до 1 для полностью эффективного).
- ( ро ) – плотность воды (~1000 кг / м 3 )
- - объемный расход (в м 3 /с)
- массовый расход ( в кг/с)
- ( Дельта h) — изменение высоты (в метрах ) .
- ускорение свободного падения (9,8 м/с 2 )
Эффективность часто выше (то есть ближе к 1) с более крупными и современными турбинами. Годовое производство электроэнергии зависит от доступного водоснабжения. В некоторых установках расход воды может изменяться в 10 раз в течение года. [ нужна ссылка ]
Характеристики
Преимущества
Гибкость
Гидроэнергетика является гибким источником электроэнергии, поскольку станции можно очень быстро увеличивать и уменьшать, чтобы адаптироваться к меняющимся потребностям в энергии. [21] Гидротурбины имеют время запуска порядка нескольких минут. [27] Хотя питание от батареи быстрее, ее емкость крошечная по сравнению с гидроэлектростанциями. [3] Для приведения большинства гидроагрегатов из холодного пуска в режим полной нагрузки требуется менее 10 минут; это быстрее, чем ядерная энергия и почти вся энергия на ископаемом топливе. [28] Выработка электроэнергии также может быть быстро снижена при наличии избыточной выработки электроэнергии. [29]Следовательно, ограниченная мощность гидроэлектростанций, как правило, не используется для производства базовой энергии, за исключением опустошения паводкового бассейна или удовлетворения потребностей ниже по течению. [30] Вместо этого он может служить резервом для не гидрогенераторов. [29]
Высокая мощность
Основным преимуществом обычных плотин гидроэлектростанций с водохранилищами является их способность хранить воду с низкими затратами для последующей отправки в виде дорогостоящей чистой электроэнергии. В 2021 году МЭА подсчитало, что «водохранилища всех существующих обычных гидроэлектростанций вместе взятые могут хранить в общей сложности 1 500 тераватт-часов (ТВтч) электроэнергии за один полный цикл», что «примерно в 170 раз больше энергии, чем мировой парк ГАЭС». [3] Ожидается, что в 2020-х годах емкость аккумуляторных батарей не превысит емкость гидроаккумулирующих. [3] При использовании в качестве пиковой мощности для удовлетворения спроса гидроэлектроэнергия имеет более высокую ценность, чем мощность базовой нагрузки , и гораздо более высокую ценность по сравнению спрерывистые источники энергии, такие как ветер и солнце.
Гидроэлектростанции имеют длительный экономический срок службы, некоторые станции все еще находятся в эксплуатации через 50–100 лет. [31] Операционные затраты на рабочую силу также обычно низки, поскольку заводы автоматизированы, и во время нормальной работы на площадке присутствует мало персонала.
Там, где плотина служит нескольким целям, можно добавить гидроэлектростанцию с относительно низкой стоимостью строительства, что обеспечит полезный поток доходов для компенсации затрат на эксплуатацию плотины. Было подсчитано, что продажа электроэнергии с плотины « Три ущелья » покроет затраты на строительство через 5–8 лет полной выработки. [32] Тем не менее, некоторые данные показывают, что в большинстве стран крупные плотины гидроэлектростанций будут слишком дорогостоящими, и их строительство займет слишком много времени, чтобы обеспечить положительную прибыль с поправкой на риск, если не будут приняты надлежащие меры по управлению рисками. [33]
Пригодность для промышленного применения
В то время как многие гидроэлектростанции снабжают общественные электросети, некоторые из них создаются для обслуживания конкретных промышленных предприятий. Специализированные гидроэлектростанции часто строятся, например, для обеспечения значительного количества электроэнергии, необходимой для алюминиевых электролизных заводов. Плотина Гранд-Кули переключилась на поддержку алюминия Alcoa в Беллингеме, штат Вашингтон , США, для американских самолетов времен Второй мировой войны , прежде чем ей было разрешено обеспечивать орошение и электроэнергию граждан (в дополнение к алюминиевой энергии) после войны. В Суринаме было построено водохранилище Брокопондо для обеспечения электроэнергией компании Alcoa .алюминиевая промышленность. Электростанция Манапури в Новой Зеландии была построена для обеспечения электроэнергией алюминиевого завода в Тиваи Пойнт .
Снижение выбросов CO 2
Поскольку плотины гидроэлектростанций не используют топливо, при производстве электроэнергии не образуется углекислый газ . В то время как углекислый газ первоначально производится во время строительства проекта, а некоторое количество метана ежегодно выделяется из резервуаров, гидроэнергетика имеет один из самых низких выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла для производства электроэнергии. [34] Низкое воздействие парниковых газов гидроэлектроэнергии особенно заметно в умеренном климате . Большее воздействие выбросов парниковых газов наблюдается в тропических регионах, поскольку резервуары электростанций в тропических регионах производят большее количество метана , чем в районах с умеренным климатом. [35]
Как и другие неископаемые источники топлива, гидроэнергетика также не имеет выбросов диоксида серы, оксидов азота или других твердых частиц.
Другое использование водохранилища
Водохранилища, созданные гидроэлектростанциями, часто предоставляют возможности для занятий водными видами спорта и сами становятся достопримечательностями. В некоторых странах распространена аквакультура в водохранилищах. Многоцелевые плотины, установленные для ирригации , поддерживают сельское хозяйство с относительно постоянной подачей воды. Большие гидродамбы могут сдерживать наводнения, которые в противном случае затронули бы людей, живущих ниже по течению от проекта. [36] Управление плотинами, которые также используются для других целей, таких как ирригация , является сложной задачей. [3]
Недостатки
В 2021 году МЭА призвало к «жестким стандартам устойчивости для всего развития гидроэнергетики с упорядоченными правилами и положениями». [3]
Ущерб экосистеме и потеря земли
Крупные водохранилища, связанные с традиционными гидроэлектростанциями, приводят к затоплению обширных территорий вверх по течению от плотин, иногда уничтожая биологически богатые и продуктивные равнинные и речные долинные леса, болота и луга. Строительство плотин прерывает течение рек и может нанести ущерб местным экосистемам, а строительство крупных плотин и водохранилищ часто связано с перемещением людей и диких животных. [21] Потеря земель часто усугубляется фрагментацией среды обитания окружающих территорий, вызванной водохранилищем. [37]
Гидроэнергетические проекты могут быть разрушительными для окружающих водных экосистем как вверх, так и вниз по течению от площадки станции. Выработка гидроэлектроэнергии изменяет среду нижнего течения реки. Вода, выходящая из турбины, обычно содержит очень мало взвешенных частиц, что может привести к размыву русел рек и потере берегов рек. [38] Поскольку турбинные затворы часто открываются с перерывами, наблюдаются быстрые или даже ежедневные колебания речного стока.
Засуха и потеря воды за счет испарения
Засуха и сезонные изменения количества осадков могут серьезно ограничить гидроэнергетику. [3] Вода также может теряться при испарении. [39]
Заиление и нехватка стока
Когда вода течет, она может переносить частицы тяжелее себя вниз по течению. Это отрицательно сказывается на плотинах, а затем и на их электростанциях, особенно на реках или в водосборных бассейнах с высоким уровнем заиления. Заиление может заполнить водохранилище и снизить его способность сдерживать наводнения, а также вызвать дополнительное горизонтальное давление на верхнюю часть плотины. В конце концов, некоторые резервуары могут стать заполненными отложениями и стать бесполезными или переполниться во время наводнения и выйти из строя. [40] [41]
Изменения в количестве речного стока будут коррелировать с количеством энергии, производимой плотиной. Нижний речной сток уменьшит объем живого хранилища в водохранилище, что уменьшит количество воды, которую можно использовать для гидроэлектроэнергии. Результатом уменьшения речного стока может быть нехватка электроэнергии в районах, которые сильно зависят от гидроэлектроэнергии. Риск нехватки стока может увеличиться в результате изменения климата . [42] Одно исследование, проведенное на реке Колорадо в Соединенных Штатах, предполагает, что умеренные изменения климата, такие как повышение температуры на 2 градуса Цельсия, приводящее к уменьшению количества осадков на 10%, могут уменьшить речной сток на 40%. [42] Бразилияв частности, уязвим из-за сильной зависимости от гидроэлектроэнергии, поскольку повышение температуры, снижение расхода воды и изменение режима осадков могут к концу века сократить общее производство энергии на 7% в год. [42]
Выбросы метана (из водохранилищ)
Меньшие положительные воздействия обнаруживаются в тропических регионах. Было отмечено, что в равнинных районах тропических лесов , где необходимо затопление части леса, резервуары электростанций производят значительное количество метана . [43] Это связано с тем, что растительный материал в затопленных районах разлагается в анаэробной среде и образует метан, парниковый газ . Согласно отчету Всемирной комиссии по плотинам , [44]если водохранилище велико по сравнению с генерирующей мощностью (менее 100 ватт на квадратный метр площади поверхности) и не проводилась вырубка лесов в этом районе до заполнения водохранилища, выбросы парниковых газов из водохранилища могут быть выше, чем те же, что и у обычной тепловой электростанции, работающей на жидком топливе. [45]
Однако в бореальных водохранилищах Канады и Северной Европы выбросы парниковых газов обычно составляют всего от 2% до 8% от любого вида традиционной тепловой генерации на ископаемом топливе. Новый класс подводных лесозаготовок, предназначенный для затопленных лесов, может смягчить эффект гниения леса. [46]
Переезд
Еще одним недостатком плотин гидроэлектростанций является необходимость переселения людей, проживающих там, где запланировано строительство водохранилищ. В 2000 году Всемирная комиссия по плотинам подсчитала, что плотины физически вытеснили 40-80 миллионов человек во всем мире. [47]
Риски отказа
Поскольку крупные традиционные плотины ГЭС удерживают большие объемы воды, выход из строя из-за некачественного строительства, стихийных бедствий или саботажа может иметь катастрофические последствия для населенных пунктов и инфраструктуры ниже по течению.
Во время тайфуна Нина в 1975 году плотина Баньцяо в Южном Китае рухнула, когда за 24 часа выпало более года дождя (см. Разрушение плотины Баньцяо в 1975 году ). В результате наводнения погибло 26 000 человек и еще 145 000 от эпидемий. Миллионы остались без крова.
Создание плотины в неподходящем с геологической точки зрения месте может привести к таким бедствиям, как катастрофа 1963 года на плотине Ваджонт в Италии, в результате которой погибло почти 2000 человек. [48]
Прорыв плотины Мальпассе во Фрежюсе на Французской Ривьере (Лазурный Берег) на юге Франции рухнул 2 декабря 1959 года, в результате наводнения погибло 423 человека. [49]
Небольшие плотины и микрогидростанции создают меньший риск, но могут создавать постоянную опасность даже после вывода из эксплуатации. Например, небольшая земляная насыпь плотины Келли Барнс обрушилась в 1977 году, через двадцать лет после того, как ее электростанция была выведена из эксплуатации, в результате чего погибло 39 человек. [50]
Сравнение и взаимодействие с другими методами производства электроэнергии
| Этот раздел необходимо обновить . Причина указана: солнечные батареи на водохранилищах, а также связь с Тасманией. ( январь 2022 г. ) |
Гидроэнергетика устраняет выбросы дымовых газов от сжигания ископаемого топлива , включая такие загрязняющие вещества, как двуокись серы , окись азота , окись углерода , пыль и ртуть в угле . Гидроэнергетика также позволяет избежать опасностей, связанных с добычей угля , и косвенного воздействия выбросов угля на здоровье. В 2021 году МЭА заявило, что государственная энергетическая политика должна «оцениваться стоимостью многочисленных общественных благ, обеспечиваемых гидроэлектростанциями». [3]
Атомная энергия
Ядерная энергетика относительно негибкая; хотя он может достаточно быстро уменьшить свою производительность. Поскольку в стоимости ядерной энергетики преобладают высокие затраты на инфраструктуру, стоимость единицы энергии значительно возрастает при низком уровне производства. Из-за этого ядерная энергия в основном используется для базовой нагрузки . Напротив, гидроэлектроэнергия может обеспечить пиковую мощность при гораздо меньших затратах. Таким образом, гидроэлектроэнергия часто используется в дополнение к ядерным или другим источникам для отслеживания нагрузки . Примеры стран, в которых они составляют пару с долей, близкой к 50/50, включают электросеть в Швейцарии , электроэнергетический сектор в Швеции и, в меньшей степени, Украину и электроэнергетический сектор в Финляндии ..
Сила ветра
Энергия ветра подвержена предсказуемым колебаниям в зависимости от сезона, но носит периодический характер .на ежедневной основе. Максимальная выработка ветра мало связана с пиковым ежедневным потреблением электроэнергии, ветер может достигать пика ночью, когда электроэнергия не нужна, или стихать днем, когда спрос на электроэнергию самый высокий. Иногда погодные условия могут привести к слабому ветру в течение нескольких дней или недель, гидроэлектрический резервуар, способный хранить недельную выработку, полезен для балансировки выработки в сети. Пиковая мощность ветра может быть компенсирована минимальной гидроэнергией, а минимальная сила ветра может быть компенсирована максимальной гидроэнергией. Таким образом, легко регулируемый характер гидроэлектроэнергии используется для компенсации прерывистого характера энергии ветра. И наоборот, в некоторых случаях энергию ветра можно использовать для экономии воды для последующего использования в засушливые сезоны.
Примером этого является торговля Норвегии со Швецией, Данией, Нидерландами, Германией и Великобританией. [51] [52] Норвегия на 98% состоит из гидроэнергетики, в то время как ее равнинные соседи используют энергию ветра. В районах, где нет гидроэлектростанций, гидроаккумулирующие установки выполняют аналогичную роль, но с гораздо более высокой стоимостью и на 20% меньшей эффективностью. [ нужна ссылка ]
Мировая гидроэнергетическая мощность
| Этот раздел необходимо обновить . ( январь 2022 г. ) |
Рейтинг гидроэлектростанций осуществляется либо по фактическому годовому производству энергии, либо по номинальной мощности установленной мощности. В 2015 году на гидроэнергетике было произведено 16,6% мировой электроэнергии и 70% всей возобновляемой электроэнергии. [53] Гидроэлектроэнергия производится в 150 странах, [ править ] , при этом Азиатско-Тихоокеанский регион произвел 32 процента мировой гидроэнергетики в 2010 году. Китай является крупнейшим производителем гидроэлектроэнергии, выработав 721 тераватт-час в 2010 году, что составляет около 17 процентов. бытового потребления электроэнергии. Бразилия , Канада , Новая Зеландия , Норвегия , Парагвай , Австрия , Швейцария, Венесуэла и ряд других стран производят большую часть внутреннего производства электроэнергии за счет гидроэлектростанций. Парагвай производит 100% своей электроэнергии за счет гидроэлектростанций и экспортирует 90% своей продукции в Бразилию и Аргентину. Норвегия производит 96% своей электроэнергии из гидроэлектростанций. [54] Крупные заводы, как правило, строятся правительствами, поэтому, хотя в 2021 году почти 70% заводов принадлежали и управлялись частным сектором, 70% мощностей находились в государственной собственности. [3]
Гидроэлектростанция редко работает на полную мощность в течение всего года; отношение среднегодовой мощности к номинальной установленной мощности является коэффициентом мощности . Установленная мощность представляет собой сумму номинальных мощностей всех генераторов, указанных на паспортной табличке. [55]
| Страна | Годовая выработка гидроэлектроэнергии ( ТВтч ) | Установленная мощность ( ГВт ) | Коэффициент мощности | % мирового производства | % в отечественной выработке электроэнергии |
|---|---|---|---|---|---|
| Китай | 1232 | 352 | 0,37 | 28,5% | 17,2% |
| Бразилия | 389 | 105 | 0,56 | 9,0% | 64,7% |
 Канада | 386 | 81 | 0,59 | 8,9% | 59,0% |
 Соединенные Штаты | 317 | 103 | 0,42 | 7,3% | 7,1% |
 Россия | 193 | 51 | 0,42 | 4,5% | 17,3% |
 Индия | 151 | 49 | 0,43 | 3,5% | 9,6% |
 Норвегия | 140 | 33 | 0,49 | 3,2% | 95,0% |
 Япония | 88 | 50 | 0,37 | 2,0% | 8,4% |
 Вьетнам | 84 | 18 | 0,67 | 1,9% | 34,9% |
 Франция | 71 | 26 | 0,46 | 1,6% | 12,1% |
| # | Страна или территория | 2020 |
|---|---|---|
| 1 | Китай | 370 160 |
| 2 | Бразилия | 109 318 |
| 3 | Соединенные Штаты | 103 058 |
| 4 | Канада | 81 058 |
| 5 | Россия | 51 811 |
| 6 | Индия | 50 680 |
| 7 | Япония | 50 016 |
| 8 | Норвегия | 33 003 |
| 9 | Турция | 30 984 |
| 10 | Франция | 25 897 |
| 11 | Италия | 22 448 |
| 12 | Испания | 20 114 |
| 13 | Вьетнам | 18 165 |
| 14 | Венесуэла | 16 521 |
| 15 | Швеция | 16 479 |
| 16 | Швейцария | 15 571 |
| 17 | Австрия | 15 147 |
| 18 | Иран | 13 233 |
| 19 | Мексика | 12 671 |
| 20 | Колумбия | 12 611 |
| 21 | Аргентина | 11 348 |
| 22 | Германия | 10 720 |
| 23 | Пакистан | 10 002 |
| 24 | Парагвай | 8 810 |
| 25 | Австралия | 8 528 |
| 26 | Лаос | 7 376 |
| 27 | Португалия | 7 262 |
| 28 | Чили | 6 934 |
| 29 | Румыния | 6 684 |
| 30 | Южная Корея | 6 506 |
| 31 | Украина | 6 329 |
| 32 | Малайзия | 6 275 |
| 33 | Индонезия | 6 210 |
| 34 | Перу | 5 735 |
| 35 | Новая Зеландия | 5 389 |
| 36 | Таджикистан | 5 273 |
| 37 | Эквадор | 5 098 |
экономика
Этот раздел нуждается в расширении . Вы можете помочь, дополнив его . ( январь 2022 г. ) |
Важнейшим фактором является средневзвешенная стоимость капитала . [3]
Смотрите также
- Гидротехника
- Международные реки
- Список проектов по хранению энергии
- Список аварий гидроэлектростанций
- Список крупнейших электростанций
- Список тем по возобновляемым источникам энергии по странам
- Списки гидроэлектростанций
- Энергия морских течений - электричество от морских течений
- Переход к возобновляемым источникам энергии
использованная литература
- ^ «Данные и статистика» . Международное энергетическое агентство . Проверено 25 ноября 2021 г. .
- ^ «Мировое валовое производство электроэнергии по источникам, 2019 г. - Графики - Данные и статистика» . Международное энергетическое агентство . Проверено 25 ноября 2021 г. .
- ^ a b c d e f g h i j k l m n «Специальный отчет о рынке гидроэнергетики - анализ» . МЭА . Проверено 30 января 2022 г. .
- ^ Глобальный отчет о состоянии возобновляемых источников энергии за 2011 г., стр. 25, Гидроэнергетика , REN21 , опубликовано в 2011 г., по состоянию на 19 февраля 2016 г.
- ↑ Одна из старейших гидроэлектростанций в Европе, построенная по принципам Теслы , Исследования в истории машин и механизмов: материалы HMM2012, Теун Кетсер и Марко Чеккарелли, 2012.
- ^ Максин Берг, Эпоха мануфактур, 1700-1820: Промышленность, инновации и работа в Великобритании (Routledge, 2005).
- ^ а б "История гидроэнергетики" . Министерство энергетики США.
- ^ а б "Гидроэнергетика" . Водная энциклопедия.
- ^ Ассоциация промышленной археологии (1987). Обзор промышленной археологии, тома 10-11 . Издательство Оксфордского университета. п. 187.
- ^ "Гидроэлектроэнергия - энергия падающей воды" . Клара.нет.
- ^ "Закон о проекте Боулдер-Каньон" (PDF) . 21 декабря 1928 г. Архивировано из оригинала (PDF) 13 июня 2011 г.
- ↑ Эволюция Закона о борьбе с наводнениями 1936 г., Джозеф Л. Арнольд , Инженерный корпус армии США , 1988 г. Архивировано 23 августа 2007 г. в Wayback Machine .
- Викискладе есть медиафайлы по теме гидроэнергетики . Книга Знаний . Том. 9 (изд. 1945 г.). п. 3220.
- Викискладе есть медиафайлы по теме плотины Гувера и озера Мид . Бюро мелиорации США.
- ^ «Гидроэнергетика - Анализ» . МЭА . Проверено 30 января 2022 г. .
- ^ «Основы возобновляемых источников энергии: гидроэнергетика» (PDF) . IEA.org . Международное энергетическое агентство . Архивировано из оригинала (PDF) 29 марта 2017 г .. Проверено 16 января 2017 г. .
- ^ "Гидроэлектроэнергия - объяснил" .
- ↑ Насосное хранилище, объяснение . Архивировано 31 декабря 2012 г. в Wayback Machine .
- ^ «Русловая гидроэнергетика плывет по течению» . 31 января 2012 г.
- ^ «Энергетические ресурсы: приливная сила» .
- ^ a b c Хемант Кумар (март 2021 г.). «Крупнейшие в мире гидроэлектростанции» . Проверено 05 февраля 2022 г. .
{{cite web}}: CS1 maint: URL-статус ( ссылка ) - ↑ Папа, Грегори Т. (декабрь 1995 г.), «Семь чудес современного мира» , Popular Mechanics , стр. 48–56.
- ↑ Обновление глобального отчета о состоянии возобновляемых источников энергии за 2006 г. Архивировано 18 июля 2011 г. на Wayback Machine , REN21 , опубликовано в 2006 г.
- ↑ Обновление глобального отчета о состоянии возобновляемых источников энергии за 2009 г. Архивировано 18 июля 2011 г. на Wayback Machine , REN21 , опубликовано в 2009 г.
- ^ «МикроГидро в борьбе с бедностью» . ТВЭ.орг. Архивировано из оригинала 26 апреля 2012 г. Проверено 22 июля 2012 г. .
- ^ "Пико ГЭС" . T4cd.org. Архивировано из оригинала 31 июля 2009 г. Проверено 16 июля 2010 г. .
- ↑ Роберт А. Хаггинс (1 сентября 2010 г.). Хранение энергии . Спрингер. п. 60. ISBN 978-1-4419-1023-3.
- ^ «Около 25% электростанций США могут быть запущены в течение часа - Сегодня в энергетике - Управление энергетической информации США (EIA)» . www.eia.gov . Проверено 30 января 2022 г. .
- ^ б Бент Соренсен (2004) . Возобновляемая энергия: ее физика, инженерия, использование, воздействие на окружающую среду, экономика и аспекты планирования . Академическая пресса. стр. 556–. ISBN 978-0-12-656153-1.
- ^ Геологическая служба (США) (1980). Профессиональная геологическая служба . Типография правительства США. п. 10.
- ^ Гидроэнергетика - способ стать независимым от ископаемой энергии? Архивировано 28 мая 2008 г. в Wayback Machine .
- ^ "За тремя ущельями в Китае" . Журнал Waterpower.com. 10 января 2007 г. Архивировано из оригинала 14 июня 2011 г.
- ^ Ансар, Атиф; Фливбьерг, Бент; Будзиер, Александр; Ланн, Дэниел (март 2014 г.). «Должны ли мы строить больше крупных плотин? Фактические затраты на развитие гидроэнергетического мегапроекта». Энергетическая политика . 69 : 43–56. архив : 1409.0002 . doi : 10.1016/j.enpol.2013.10.069 . S2CID 55722535 . ССРН 2406852 .
- ^ «Отчет о состоянии гидроэнергетики за 2018 г.: отраслевые тенденции и выводы» (PDF) . Международная гидроэнергетическая ассоциация. 2018. с. 16 . Проверено 19 марта 2022 г.
- ↑ Верли, Бернхард (1 сентября 2011 г.). «Климатология: возобновляемые, но не безуглеродные». Природоведение . 4 (9): 585–586. Бибкод : 2011NatGe...4..585W . дои : 10.1038/ngeo1226 .
- ^ Аткинс, Уильям (2003). «Гидроэнергетика». Вода: наука и проблемы . 2 : 187–191.
- ^ Роббинс, Пол (2007). «Гидроэнергетика». Энциклопедия окружающей среды и общества . 3 .
- ^ "Проблемы отложений с плотинами" . Internationalrivers.org. Архивировано из оригинала 01.10.2010 . Проверено 16 июля 2010 г. .
- ^ Джон Макник и другие, Обзор эксплуатационного водопотребления и коэффициентов водозабора для технологий производства электроэнергии , Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, Технический отчет NREL/TP-6A20-50900.
- ^ Патрик Джеймс, Х Чансен (1998). «Учебные примеры заиления водохранилищ и эрозии водосбора» (PDF) . Великобритания: публикации TEMPUS. стр. 265–275. Архивировано из оригинала (PDF) 02 сентября 2009 г.
- ^ Шентюрк, Фуат (1994). Гидравлика плотин и водохранилищ (справ. изд.). Ранчо Хайлендс, Колорадо: Публикации по водным ресурсам. п. 375. ИСБН 0-918334-80-2.
- ^ a b c Фрауке Урбан и Том Митчелл, 2011 г. Изменение климата, стихийные бедствия и выработка электроэнергии . Архивировано 20 сентября 2012 г. в Wayback Machine . Лондон: Институт зарубежного развития и Институт исследований в области развития.
- ^ «Преднамеренное затопление тропических лесов Бразилии усугубляет изменение климата» , Дэниел Гроссман, 18 сентября 2019 г., New Scientist ; получено 30 сентября 2020 г.
- Викискладе есть медиафайлы по теме WCD . Дамс.орг. 2000-11-16. Архивировано из оригинала 21 августа 2013 г.
- ↑ Грэм-Роу, Дункан (24 февраля 2005 г.). «Раскрыта грязная тайна гидроэнергетики» . NewScientist.com .
- ^ ""Вновь открытый" лес и рыба-пила-тритон " . Inhabitat. 16 ноября 2006 г.
- ^ "Брифинг Всемирной комиссии по плотинам" . Internationalrivers.org. 2008-02-29. Архивировано из оригинала 13 сентября 2008 г. Проверено 3 сентября 2008 г. .
- ^ Ссылки можно найти в списке отказов плотины .
- ^ Брюэль, Франк. «Катастрофа де Мальпассе в 1959 году» . Проверено 2 сентября 2015 г.
- ↑ Историческое место USGS Toccoa Flood , получено 02 сентября 2009 г.
- ^ "Норвегия - самая дешевая "батарея" в Европе"" .SINTEF.no . 18 декабря 2014.
- ^ «Силовой кабель NordLink комиссии Германии и Норвегии» . Энергетическая технология . 2021-05-28 . Проверено 29 января 2022 г. .
- ^ Зервос, Артурос (2016). Глобальный отчет о состоянии возобновляемых источников энергии за 2016 г. (PDF) . ISBN 978-3-9818107-0-7. Архивировано из оригинала (PDF) 24 января 2019 г.
- ^ "Выпивка и чистка" . Экономист . 22 января 2009 г. . Проверено 30 января 2009 г. .
98-99% электроэнергии в Норвегии вырабатывается гидроэлектростанциями.
- ^ Потребление BP.com [ мертвая ссылка ]
- ^ «Ключевая статистика мировой энергетики за 2020 год» . отчет . Международное энергетическое агентство (МЭА) . Проверено 24 мая 2021 г.
- ^ «СТАТИСТИКА ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ МОЩНОСТИ 2021, стр. 17» (PDF) . Проверено 24 мая 2021 г.
внешние ссылки
- Международная гидроэнергетическая ассоциация
- Гидроэлектростанция в Керли
- Национальная ассоциация гидроэнергетики , США
- Коалиция за реформу гидроэнергетики
- Интерактивная демонстрация влияния плотин на реки . Архивировано 25 июля 2019 г. в Wayback Machine .
- Европейская ассоциация малой гидроэнергетики
- ТК 4 МЭК: Гидравлические турбины (Международная электротехническая комиссия - Технический комитет 4) Портал ТК 4 МЭК с доступом к области применения, документам и веб- сайту ТК 4. Архивировано 27 апреля 2015 г. на Wayback Machine .
- Ярко-зеленый энвайронментализм
- Гидроэнергетика
- Пейзаж
- Устойчивые технологии
