Els recursos hidroelèctrics tenen un valor finit, tot i que es consideren renovables. Són riquesa nacional, com el petroli, el gas o altres minerals, i cal manejar-los amb cura i reflexió.
Energia de l'aigua
Fins i tot en l'antiguitat, la gent es va adonar que l'aigua que cau de d alt a baix pot fer una feina determinada, com ara girar una roda. Aquesta propietat de caure aigua es va començar a utilitzar per posar en marxa les rodes del molí. Així, van aparèixer els primers molins d'aigua, que han arribat fins als nostres dies quasi en la seva forma original. El molí d'aigua és la primera central hidroelèctrica.
La producció manufacturera, que es va originar al segle XVII, també utilitzava rodes d'aigua, i al segle XVIII, per exemple, ja hi havia unes tres mil fàbriques d'aquest tipus a Rússia. Se sap que les instal·lacions més potents d'aquestes rodes es van utilitzar a la fàbrica de Krenholm (riu Narova). Les rodes d'aigua feien 9,5 metres de diàmetre i desenvolupaven fins a 500 cavalls de força.
Recursos hidràulics: definició, avantatges i desavantatges
El dia 19segle després de les rodes d'aigua, van aparèixer les hidroturbines, i després d'elles, les màquines elèctriques. Això va permetre convertir l'energia de l'aigua que cau en energia elèctrica, i després transmetre-la a una certa distància. A la Rússia tsarista, el 1913, hi havia unes 50.000 unitats equipades amb turbines hidràuliques que generaven electricitat.
Aquesta part de l'energia dels rius que es pot convertir en energia elèctrica s'anomena recursos hidroelèctrics, i el dispositiu que converteix l'energia de l'aigua que cau en energia elèctrica s'anomena central hidroelèctrica (HPP). El dispositiu de la central elèctrica inclou necessàriament una turbina hidràulica, que acciona un generador elèctric en rotació. Per obtenir el cabal de l'aigua que cau, la construcció d'una central elèctrica implica la construcció de preses i embassaments.
Avantatges de l'ús de l'energia hidràulica:
- L'energia del riu és renovable.
- Sense contaminació ambiental.
- Resulta electricitat barata.
- Les condicions climàtiques prop de l'embassament estan millorant.
Inconvenients d'utilitzar l'energia hidràulica:
- Inundació d'una zona de terra per construir un embassament.
- Canviar molts ecosistemes al llarg del llit del riu, disminuir les poblacions de peixos, pertorbar els llocs de nidificació d'ocells, contaminant els rius.
- Perill de construcció en zones muntanyoses.
El concepte de potencial hidroelèctric
Per avaluar els recursos hidroelèctrics d'un riu, país o tot el planeta al mónLa Conferència de l'Energia (MIREC) va definir el potencial hidroelèctric com la suma de les capacitats de tots els trams del territori considerats que es poden utilitzar per generar electricitat. Hi ha diverses varietats de potencial hidroelèctric:
- Potencial brut, que representa recursos hidroelèctrics potencials.
- El potencial tècnic és aquella part del potencial brut que es pot utilitzar tècnicament.
- El potencial econòmic és aquella part del potencial tècnic, l'ús de la qual és econòmicament viable.
La potència teòrica d'algun corrent d'aigua està determinada per la fórmula
N (kW)=9, 81QH, on Q és el cabal d'aigua (m3/s); H és l'alçada de la caiguda d'aigua (m).
La central hidroelèctrica més potent del món
El 14 de desembre de 1994, a la Xina, al riu Yangtze, va començar la construcció de la central hidroelèctrica més gran, anomenada les Tres Gorges. L'any 2006 es va acabar la construcció de la presa i es va posar en marxa la primera central hidroelèctrica. Aquesta central hidroelèctrica s'havia de convertir en la central hidroelèctrica de la Xina.
La vista de la presa d'aquesta estació s'assembla al disseny de la central hidroelèctrica de Krasnoyarsk. L'alçada de la presa és de 185 metres, i la longitud és de 2,3 km. Al centre de la presa hi ha un sobreeixidor dissenyat per alliberar 116.000 m3 d'aigua per segon, és a dir, des d'una alçada d'uns 200 m hi cauen més de 100 tones d'aigua. un segon.
El riu Yangtze, sobre el qual es construeix la central hidroelèctrica de les Tres Gorges, és un dels méspoderosos rius del món. La construcció d'una central hidroelèctrica en aquest riu permet aprofitar els recursos hidroelèctrics naturals de la zona. A partir del Tibet, a una altitud de 5600 m, el riu adquireix un important potencial hidroelèctric. El lloc més atractiu per a la construcció de la presa va resultar ser la regió de les Tres Gorges, on el riu surt de les muntanyes a la plana.
Disseny HPP
La central hidroelèctrica de les Tres Gorges té tres centrals que contenen 32 unitats hidroelèctriques, cadascuna amb una capacitat de 700 MW, i dues unitats hidroelèctriques amb una capacitat de 50 MW. La capacitat total de l'HPP és de 22,5 GW.
Com a conseqüència de la construcció de la presa, es va formar un embassament amb un volum de 39 km3. La construcció de la presa va suposar la reubicació dels residents de dues ciutats amb una població total d'1,24 milions de persones a un nou lloc. A més, es van retirar 1.300 objectes arqueològics de la zona inundable. Es van gastar 11.250 milions de dòlars en tots els preparatius per a la construcció de la presa. El cost total de la construcció de la central hidroelèctrica de les Tres Gorges és de 22.500 milions de dòlars.
La construcció d'aquesta central hidroelèctrica preveu correctament la navegació, a més, després de la construcció de l'embassament, el flux de vaixells de càrrega va augmentar 5 vegades.
Els vaixells de passatgers passen per l'ascensor de vaixells, que permet passar els vaixells que pesin no més de 3.000 tones. Es van construir dues línies de panys de cinc etapes per al pas de vaixells de càrrega. En aquest cas, el pes dels vaixells ha de ser inferior a 10.000 tones.
Yangtze HPP Cascade
Els recursos hídrics i hidroelèctrics del riu Yangtze permeten construir-hiel riu té més d'una central hidroelèctrica, que es va dur a terme a la Xina. Per sobre de la central hidroelèctrica de les Tres Gorges es va construir tota una cascada de centrals hidroelèctriques. Aquesta és la cascada més potent de centrals hidroelèctriques amb una capacitat de més de 80 GW.
La construcció de la cascada evita l'obstrucció de l'embassament de les Tres Gorges, ja que redueix l'erosió a la llera del riu aigües amunt de la central hidroelèctrica. Després d'això, hi ha menys fangs per portar a l'aigua.
A més, la cascada HPP us permet regular el cabal d'aigua a la HPP Three Gorges i obtenir-hi una generació d'energia uniforme.
Itaipú al riu Paraná
Paraná significa "riu de plata", és el segon riu més gran d'Amèrica del Sud i té una longitud de 4380 km. Aquest riu travessa un terreny molt dur, per tant, superant-lo, crea ràpids i s alts d'aigua al seu pas. Aquesta circumstància indica condicions favorables per a la construcció de centrals hidroelèctriques aquí.
La central d'Itaipú es va construir al riu Paraná, a 20 km de la ciutat de Foz do Iguaçu, a Amèrica del Sud. Pel que fa a la potència, aquesta central hidroelèctrica és la segona només per darrere de la central de les Tres Gorges. Situada a la frontera del Brasil i el Paraguai, la central d'Itaipu proporciona electricitat completa al Paraguai i un 20% al Brasil.
La construcció de la central hidroelèctrica va començar l'any 1970 i va acabar l'any 2007. S'han instal·lat deu generadors de 700 MW al costat del Paraguai i el mateix nombre al costat brasiler. Com que al voltant de la central hidroelèctrica hi havia un bosc tropical, que estava objecte d'inundació, els animals d'aquests llocs van ser traslladats a altres territoris. La longitud de la presa és de 7240 metres,i l'alçada és de 196 m, el cost de la construcció s'estima en 15.300 milions de dòlars. La capacitat HPP és de 14.000 GW.
Recursos hidroelèctrics russos
La Federació Russa té un gran potencial hídric i energètic, però els recursos hidroelèctrics del país es distribueixen de manera extremadament desigual pel seu territori. El 25% d'aquests recursos es troben a la part europea, el 40% -a Sibèria i el 35%- a l'Extrem Orient. A la part europea de l'estat, segons els experts, el potencial hidroelèctric s'utilitza en un 46%, i tot el potencial hidroelèctric de l'estat s'estima en 2500 mil milions de kWh. Aquest és el segon resultat al món després de la Xina.
Fonts d'energia hidroelèctrica a Sibèria
Sibèria té grans reserves d'energia hidroelèctrica, la Sibèria oriental és especialment rica en recursos hidroelèctrics. Hi desemboquen els rius Lena, Angara, Yenisei, Ob i Irtysh. El potencial hidroelèctric d'aquesta regió s'estima en 1.000 mil milions de kWh.
Sayano-Shushenskaya HPP que porta el nom de P. S. Neporozhny
La capacitat d'aquesta central hidroelèctrica és de 6400 MW. Aquesta és la central hidroelèctrica més potent de la Federació Russa i ocupa el lloc 14 del rànquing mundial.
La secció del Yenisei, que s'anomena corredor Sayan, és favorable per a la construcció de centrals hidroelèctriques. Aquí el riu passa per les muntanyes Sayan, formant molts ràpids. Va ser en aquest lloc on es va construir la central de Sayano-Shushenskaya, així com altres centrals que formen una cascada. L'HPP de Sayano-Shushenskaya és el pas més alt d'aquesta cascada.
La construcció es va dur a terme entre 1963 i 2000. Disseny de l'estacióconsta d'una presa amb una alçada de 245 metres i una longitud de 1075 metres, un edifici de central elèctrica, un aparell de commutació i una estructura d'abocador. Hi ha 10 unitats hidràuliques amb una capacitat de 640 MW cadascuna a l'edifici HPP.
L'embassament format després de la construcció de la presa té un volum de més de 30 km3 i la seva superfície total és de 621 km2.
Grans HPP de la Federació Russa
Els recursos hidroelèctrics de Sibèria s'utilitzen actualment en un 20%, tot i que aquí s'han construït moltes centrals hidroelèctriques força grans. La més gran d'elles és la central hidroelèctrica Sayano-Shushenskaya, seguida de les següents centrals hidroelèctriques:
- HP de Krasnoyarskaya amb una capacitat de 6.000 MW (a Yenisei). Té un ascensor per a vaixells, l'únic a la Federació Russa fins ara.
- HP de Bratskaya amb una capacitat de 4500 MW (a l'Angara).
- Ust-Ilimskaya HPP amb una capacitat de 3840 MW (a l'Angara).
L'Extrem Orient té el potencial menys desenvolupat. Segons els experts, el potencial hidroelèctric d'aquesta regió s'utilitza en un 4%.
Fonts d'energia hidroelèctrica a Europa occidental
Als països d'Europa occidental, el potencial hidroelèctric s'utilitza gairebé completament. Si també és bastant alt, aquests països es proveeixen totalment d'electricitat de les centrals hidroelèctriques. Es tracta de països com Noruega, Àustria i Suïssa. Noruega ocupa el primer lloc del món en producció d'electricitat per habitant del país. A Noruega, aquesta xifra és de 24.000 kWh anuals i el 99,6% d'aquesta energia la produeixen centrals hidroelèctriques.
Potencials hidroelèctricsdiferents països d'Europa occidental difereixen notablement entre si. Això es deu a les diferents condicions del terreny i a la formació d'escorrentia diferent. El 80% del potencial hidroelèctric total d'Europa es concentra a les muntanyes amb cabals elevats: la part occidental d'Escandinàvia, els Alps, la península balcànica i els Pirineus. El potencial hidroelèctric total d'Europa és de 460.000 milions de kWh anuals.
Les reserves de combustible a Europa són molt petites, per la qual cosa els recursos energètics dels rius es desenvolupen de manera molt significativa. Per exemple, a Suïssa aquests recursos es desenvolupen un 91%, a França, un 92%, a Itàlia, un 86%, i a Alemanya, un 76%.
HPP Cascade al riu Rin
En aquest riu s'ha construït una cascada de centrals hidroelèctriques, que consta de 27 centrals hidroelèctriques amb una capacitat total d'uns 3.000 MW.
Una de les estacions es va construir l'any 1914. Aquest és HPP Laufenburg. Va ser reconstruït dues vegades, després de la qual cosa la seva capacitat és de 106 MW. A més, l'estació pertany als monuments arquitectònics i és un tresor nacional de Suïssa.
HPP Rheinfelden és una moderna central hidroelèctrica. El seu llançament es va dur a terme l'any 2010, i la capacitat és de 100 MW. El disseny inclou 4 unitats hidràuliques de 25 MW cadascuna. Aquesta central hidroelèctrica es va construir en substitució de l'antiga central construïda l'any 1898. L'antiga estació està actualment en renovació.
Fonts d'energia hidroelèctrica a l'Àfrica
Els recursos hidroelèctrics d'Àfrica es deuen als rius que travessen el seu territori: el Congo, el Nil, el Limpopo, el Níger i el Zambezi.
Riu Congoté un important potencial hidroelèctric. Part del curs d'aquest riu té una cascada de cascades conegudes com els ràpids d'Inga. Aquí, el corrent d'aigua baixa des d'una alçada de 100 metres a una velocitat de 26.000 m3 per segon. En aquesta zona es van construir 2 centrals hidroelèctriques: "Inga-1" i "Inga-2".
El Govern de la República Democràtica del Congo va aprovar l'any 2002 el projecte de construcció del complex Big Inga, que preveia la reconstrucció de les centrals hidroelèctriques Inga-1 i Inga-2 existents i la construcció de el tercer - Inga-3. Després de la implementació d'aquests plans, es va decidir construir el complex de Bolshaya Inga més gran del món.
Aquest projecte va ser el tema de discussió a la Conferència Internacional de l'Energia. Tenint en compte l'estat dels recursos hídrics i hidroelèctrics d'Àfrica, representants d'empreses i governs de Centre i Sud-àfrica, presents a la conferència, van aprovar aquest projecte i van fixar-ne els paràmetres: la capacitat del "Big Inga" es va fixar en 40.000 MW, que és més que la central hidroelèctrica més potent " Tres Gorges ", gairebé 2 vegades. La posada en funcionament de l'HPP està prevista per al 2020 i s'espera que els costos de construcció siguin de 80.000 milions de dòlars.
Un cop finalitzat el projecte, la RDC es convertirà en el proveïdor d'electricitat més gran del món.
Xarxa elèctrica nord-africana
El nord d'Àfrica es troba al llarg de la costa del mar Mediterrani i l'oceà Atlàntic. Aquesta regió d'Àfrica s'anomena Magrib, o Occident àrab.
Els recursos hidroelèctrics a l'Àfrica estan distribuïts de manera desigual. Al nord del continent hi ha el desert més calent del món: el Sàhara. Aquest territori pateix una escassetat d'aigua, per la qual cosa dotar d'aigua aquestes regions és una tasca important. La seva solució és construir embassaments.
Els primers embassaments van aparèixer al Magrib als anys 30 del segle passat, després molts d'ells es van construir als anys 60, però la construcció especialment intensiva va començar al segle XXI.
Els recursos hidroelèctrics del Nord d'Àfrica estan determinats principalment pel riu Nil. Aquest és el riu més llarg del món. A la dècada dels 60 del segle passat, en aquest riu es va construir la presa d'Assuan, després de la construcció del qual es va formar un enorme embassament, d'uns 500 km de llargada i uns 9 km d'ample. L'ompliment de l'embassament amb aigua es va dur a terme durant 5 anys, des del 1970 fins al 1975.
La presa d'Assuan va ser construïda per Egipte en cooperació amb la Unió Soviètica. Aquest va ser un projecte internacional, com a resultat del qual és possible generar fins a 10.000 milions de kWh d'electricitat a l'any, controlar el nivell d'aigua al riu Nil durant les inundacions i acumular aigua a l'embassament durant molt de temps. Una xarxa de canals que regaguen camps divergeix de l'embassament, i van aparèixer oasis al lloc del desert, cada cop més zones s'utilitzen per a l'agricultura. Els recursos hídrics i hidroelèctrics del nord d'Àfrica s'utilitzen amb la màxima eficiència.
Compartint el potencial hidroelèctric del món
- Àsia - 42%.
- Àfrica - 21%.
- Amèrica del Nord - 12%.
- Amèrica del Sud - 13%.
- Europa - 9%.
- Austràlia i Oceania – 3%
Potencial hidroelèctric global estimat en 10 bilions de kWh d'electricitat.
El segle XX es pot anomenar el segle de l'energia hidràulica. El segle XXI aporta les seves pròpies addicions a la història d'aquesta indústria. El món ha augmentat l'atenció a les centrals elèctriques d'emmagatzematge per bombeig (PSPP) i les centrals mareomotrius (TPP), que utilitzen la potència de les marees marines per generar energia elèctrica. El desenvolupament hidroelèctric continua.
