Sumber kuasa hidro mempunyai nilai terhingga, walaupun ia dianggap boleh diperbaharui. Ia adalah kekayaan negara, seperti minyak, gas atau mineral lain, dan perlu dikendalikan dengan teliti dan bertimbang rasa.
Kuasa Air
Malah pada zaman dahulu, orang menyedari bahawa air yang jatuh dari atas ke bawah boleh melakukan kerja tertentu, seperti memutar roda. Sifat air yang jatuh ini mula digunakan untuk menggerakkan roda kilang. Oleh itu, kilang air pertama muncul, yang bertahan hingga ke hari ini hampir dalam bentuk asalnya. Kilang air ialah loji kuasa hidroelektrik pertama.
Pengeluaran kilang, yang berasal dari abad ke-17, juga menggunakan roda air, dan pada abad ke-18, sebagai contoh, sudah ada kira-kira tiga ribu kilang sedemikian di Rusia. Adalah diketahui bahawa pemasangan roda yang paling berkuasa digunakan di kilang Krenholm (Sungai Narova). Roda air berdiameter 9.5 meter dan menghasilkan sehingga 500 kuasa kuda.
Sumber kuasa hidro: definisi, kelebihan dan kekurangan
Pada 19hbabad selepas roda air, hidroturbin muncul, dan selepas mereka - mesin elektrik. Ini memungkinkan untuk menukar tenaga air yang jatuh kepada tenaga elektrik, dan kemudian menghantarnya pada jarak tertentu. Di Rusia tsarist, menjelang 1913, terdapat kira-kira 50,000 unit yang dilengkapi dengan turbin hidro yang menjana elektrik.
Bahagian tenaga sungai yang boleh ditukar menjadi tenaga elektrik dipanggil sumber kuasa hidro, dan peranti yang menukar tenaga air yang jatuh kepada tenaga elektrik dipanggil stesen janakuasa hidroelektrik (HPP). Peranti loji kuasa semestinya termasuk turbin hidraulik, yang memacu penjana elektrik dalam putaran. Untuk mendapatkan aliran air yang jatuh, pembinaan loji janakuasa melibatkan pembinaan empangan dan takungan.
Faedah menggunakan kuasa hidro:
- Tenaga sungai boleh diperbaharui.
- Tiada pencemaran alam sekitar.
- Ternyata elektrik murah.
- Keadaan iklim berhampiran takungan semakin baik.
Keburukan menggunakan kuasa hidro:
- Membanjiri beberapa kawasan tanah untuk membina takungan.
- Mengubah banyak ekosistem di sepanjang dasar sungai, mengurangkan populasi ikan, mengganggu tapak sarang burung, mencemarkan sungai.
- Bahaya bangunan di kawasan pergunungan.
Konsep potensi kuasa hidro
Untuk menilai sumber kuasa hidro sungai, negara atau seluruh planet di DuniaPersidangan Tenaga (MIREC) mentakrifkan potensi kuasa hidro sebagai jumlah kapasiti semua bahagian wilayah yang sedang dipertimbangkan yang boleh digunakan untuk menjana elektrik. Terdapat beberapa jenis potensi kuasa hidro:
- Potensi Kasar, yang mewakili potensi sumber kuasa hidro.
- Potensi teknikal ialah sebahagian daripada potensi kasar yang boleh digunakan secara teknikal.
- Potensi ekonomi ialah sebahagian daripada potensi teknikal, yang penggunaannya boleh dilaksanakan dari segi ekonomi.
Kuasa teori bagi sesetengah arus air ditentukan oleh formula
N (kW)=9, 81QH, di mana Q ialah kadar aliran air (m3/saat); H ialah ketinggian air terjun (m).
Loji kuasa hidroelektrik paling berkuasa di dunia
Pada 14 Disember 1994, di China, di Sungai Yangtze, pembinaan stesen janakuasa hidroelektrik terbesar, yang dipanggil Three Gorges, bermula. Pada tahun 2006, pembinaan empangan telah siap, dan unit hidroelektrik pertama telah dilancarkan. Loji kuasa hidroelektrik ini akan menjadi loji kuasa hidroelektrik pusat di China.
Pemandangan empangan stesen ini menyerupai reka bentuk stesen janakuasa hidroelektrik Krasnoyarsk. Ketinggian empangan ialah 185 meter, dan panjangnya ialah 2.3 km. Di tengah-tengah empangan terdapat saluran tumpahan yang direka untuk melepaskan 116,000 m3 air sesaat, iaitu, dari ketinggian kira-kira 200 m, lebih daripada 100 tan air jatuh ke dalam satu saat.
Sungai Yangtze, di mana Loji Kuasa Hidroelektrik Three Gorges dibina, adalah salah satu yang palingsungai yang kuat di dunia. Pembinaan stesen janakuasa hidroelektrik di sungai ini memungkinkan untuk menggunakan sumber tenaga hidro semula jadi kawasan tersebut. Bermula di Tibet, pada ketinggian 5600 m, sungai itu memperoleh potensi kuasa hidro yang ketara. Tempat yang paling menarik untuk pembinaan empangan ternyata adalah kawasan Three Gorges, di mana sungai mengalir keluar dari pergunungan ke dataran.
Reka bentuk HPP
Loji Tenaga Hidro Three Gorges mempunyai tiga buah kuasa yang mengandungi 32 unit hidroelektrik, setiap satu dengan kapasiti 700 MW, dan dua unit hidroelektrik dengan kapasiti 50 MW. Jumlah kapasiti HPP ialah 22.5 GW.
Hasil pembinaan empangan, sebuah takungan dengan isipadu 39 km telah terbentuk3. Pembinaan empangan itu mengakibatkan penempatan penduduk dua bandar dengan jumlah penduduk 1.24 juta orang ke tempat baharu. Selain itu, 1,300 objek arkeologi telah dikeluarkan dari zon banjir. 11.25 bilion dolar telah dibelanjakan untuk semua persiapan untuk pembinaan empangan. Jumlah kos pembinaan loji kuasa hidroelektrik Three Gorges ialah $22.5 bilion.
Pembinaan stesen janakuasa hidroelektrik ini dengan betul menyediakan navigasi, tambahan pula, selepas pembinaan takungan, aliran kapal kargo meningkat 5 kali ganda.
Kapal penumpang melepasi lif kapal, yang membolehkan kapal seberat tidak lebih daripada 3,000 tan melepasi. Dua baris kunci lima peringkat dibina untuk laluan kapal kargo. Dalam kes ini, berat kapal mestilah kurang daripada 10,000 tan.
Yangtze HPP Cascade
Sumber air dan kuasa hidro Sungai Yangtze memungkinkan untuk membinanyasungai itu mempunyai lebih daripada satu stesen janakuasa hidroelektrik, yang dijalankan di China. Di atas stesen janakuasa hidroelektrik Three Gorges, seluruh lata stesen janakuasa hidroelektrik telah dibina. Ini adalah lata loji kuasa hidroelektrik paling berkuasa dengan kapasiti lebih 80 GW.
Pembinaan lata mengelakkan penyumbatan takungan Three Gorges, kerana ia mengurangkan hakisan di dasar sungai di hulu stesen janakuasa hidroelektrik. Selepas itu, kurang enap cemar untuk dibawa ke dalam air.
Selain itu, lata HPP membolehkan anda mengawal aliran air ke Three Gorges HPP dan mendapatkan penjanaan kuasa yang seragam padanya.
Itaipu di Sungai Parana
Paraná bermaksud "sungai perak", ia adalah sungai kedua terbesar di Amerika Selatan dan mempunyai panjang 4380 km. Sungai ini mengalir melalui tanah yang sangat keras, oleh itu, mengatasinya, ia mewujudkan jeram dan air terjun dalam perjalanannya. Keadaan ini menunjukkan keadaan yang menggalakkan untuk pembinaan loji kuasa hidroelektrik di sini.
HPP Itaipu dibina di Sungai Parana, 20 km dari bandar Foz do Iguacu di Amerika Selatan. Dari segi kuasa, loji kuasa hidroelektrik ini adalah yang kedua selepas HPP Three Gorges. Terletak di sempadan Brazil dan Paraguay, Itaipu HPP membekalkan elektrik penuh ke Paraguay dan 20% ke Brazil.
Pembinaan loji kuasa hidroelektrik bermula pada tahun 1970 dan berakhir pada tahun 2007. Sepuluh penjana 700 MW telah dipasang di sebelah Paraguay dan jumlah yang sama di sebelah Brazil. Memandangkan terdapat hutan tropika di sekitar stesen janakuasa hidroelektrik, yang mengalami banjir, haiwan dari tempat-tempat ini telah dipindahkan ke wilayah lain. Panjang empangan ialah 7240 meter,dan ketinggiannya ialah 196 m, kos pembinaan dianggarkan 15.3 bilion dolar. Kapasiti HPP ialah 14,000 GW.
Sumber kuasa hidro Rusia
Persekutuan Rusia mempunyai potensi air dan tenaga yang besar, tetapi sumber kuasa hidro negara diagihkan dengan sangat tidak sekata di seluruh wilayahnya. 25% daripada sumber ini terletak di bahagian Eropah, 40% - di Siberia dan 35% - di Timur Jauh. Di bahagian Eropah di negeri itu, menurut pakar, potensi tenaga hidro digunakan sebanyak 46%, dan keseluruhan potensi tenaga hidro negeri dianggarkan pada 2500 bilion kWh. Ini adalah keputusan kedua di dunia selepas China.
Sumber kuasa hidro di Siberia
Siberia mempunyai rizab kuasa hidro yang besar, Siberia Timur terutamanya kaya dengan sumber kuasa hidro. Sungai Lena, Angara, Yenisei, Ob dan Irtysh mengalir ke sana. Potensi hidro wilayah ini dianggarkan pada 1,000 bilion kWj.
Sayano-Shushenskaya HPP dinamakan sempena P. S. Neporozhny
Kapasiti loji kuasa hidroelektrik ini ialah 6400 MW. Ini adalah loji kuasa hidroelektrik yang paling berkuasa di Persekutuan Rusia, dan ia berada di kedudukan ke-14 dalam ranking dunia.
Bahagian Yenisei, yang dipanggil koridor Sayan, adalah sesuai untuk pembinaan loji kuasa hidroelektrik. Di sini sungai itu melalui Pergunungan Sayan, membentuk banyak jeram. Di tempat inilah HPP Sayano-Shushenskaya dibina, serta HPP lain yang membentuk lata. Sayano-Shushenskaya HPP ialah langkah tertinggi dalam lata ini.
Pembinaan telah dijalankan dari tahun 1963 hingga 2000. Reka bentuk stesenterdiri daripada sebuah empangan dengan ketinggian 245 meter dan panjang 1075 meter, bangunan loji janakuasa, alat suis dan struktur alur tumpahan. Terdapat 10 unit hidraulik dengan kapasiti 640 MW setiap satu di bangunan HPP.
Takungan yang terbentuk selepas pembinaan empangan mempunyai isipadu lebih daripada 30 km3, dan jumlah keluasannya ialah 621 km2.
HPP besar Persekutuan Rusia
Sumber kuasa hidro Siberia kini digunakan sebanyak 20%, walaupun banyak stesen janakuasa hidroelektrik yang agak besar telah dibina di sini. Yang terbesar di antara mereka ialah Sayano-Shushenskaya HPP, diikuti oleh loji kuasa hidroelektrik berikut:
- Krasnoyarskaya HPP dengan kapasiti 6000 MW (di Yenisei). Ia mempunyai lif kapal, satu-satunya lif di Persekutuan Rusia setakat ini.
- Bratskaya HPP dengan kapasiti 4500 MW (di Angara).
- Ust-Ilimskaya HPP dengan kapasiti 3840 MW (di Angara).
Timur Jauh mempunyai potensi yang paling kurang berkembang. Menurut pakar, potensi hidro wilayah ini digunakan sebanyak 4%.
Sumber kuasa hidro di Eropah Barat
Di negara Eropah Barat, potensi kuasa hidro hampir digunakan sepenuhnya. Jika ia juga agak tinggi, maka negara-negara tersebut menyediakan sepenuhnya tenaga elektrik daripada loji kuasa hidroelektrik. Ini adalah negara seperti Norway, Austria dan Switzerland. Norway menduduki tempat pertama di dunia dalam pengeluaran tenaga elektrik bagi setiap penduduk negara itu. Di Norway, angka ini ialah 24,000 kWj setahun, dan 99.6% daripada tenaga ini dihasilkan oleh loji kuasa hidroelektrik.
Potensi kuasa hidronegara Eropah Barat berbeza dengan ketara antara satu sama lain. Ini disebabkan oleh keadaan muka bumi yang berbeza dan pembentukan larian yang berbeza. 80% daripada jumlah potensi kuasa hidro Eropah tertumpu di pergunungan dengan kadar aliran tinggi: bahagian barat Scandinavia, Alps, Semenanjung Balkan dan Pyrenees. Jumlah potensi kuasa hidro Eropah ialah 460 bilion kWj setahun.
Rizab bahan api di Eropah adalah sangat kecil, jadi sumber tenaga sungai dibangunkan dengan sangat ketara. Sebagai contoh, di Switzerland sumber ini dibangunkan sebanyak 91%, di Perancis - sebanyak 92%, di Itali - sebanyak 86%, dan di Jerman - sebanyak 76%.
HPP Lata di Sungai Rhine
Lata loji janakuasa hidroelektrik telah dibina di sungai ini, terdiri daripada 27 loji janakuasa hidroelektrik dengan jumlah kapasiti kira-kira 3,000 MW.
Salah satu stesen telah dibina pada tahun 1914. Ini ialah HPP Laufenburg. Ia menjalani pembinaan semula dua kali, selepas itu kapasitinya ialah 106 MW. Selain itu, stesen itu adalah milik monumen seni bina dan merupakan khazanah negara Switzerland.
HPP Rheinfelden ialah loji kuasa hidroelektrik moden. Pelancarannya telah dijalankan pada tahun 2010, dan kapasitinya ialah 100 MW. Reka bentuk termasuk 4 unit hidraulik 25 MW setiap satu. Stesen janakuasa hidroelektrik ini dibina bagi menggantikan stesen lama yang dibina pada tahun 1898. Stesen lama sedang dalam pengubahsuaian.
Sumber kuasa hidro di Afrika
Sumber kuasa hidro Afrika adalah disebabkan oleh sungai yang mengalir melalui wilayahnya: Congo, Sungai Nil, Limpopo, Niger dan Zambezi.
Sungai Congomempunyai potensi hidroelektrik yang ketara. Sebahagian daripada aliran sungai ini mempunyai lata air terjun yang dikenali sebagai Jeram Inga. Di sini, aliran air turun dari ketinggian 100 meter pada kelajuan 26,000 m3 sesaat. Di kawasan ini, 2 loji kuasa hidroelektrik telah dibina: "Inga-1" dan "Inga-2".
Kerajaan Republik Demokratik Congo pada tahun 2002 meluluskan projek pembinaan kompleks Big Inga, yang menyediakan pembinaan semula stesen janakuasa hidroelektrik Inga-1 dan Inga-2 sedia ada serta pembinaan yang ketiga - Inga-3. Selepas pelaksanaan rancangan ini, telah diputuskan untuk membina kompleks Bolshaya Inga terbesar di dunia.
Projek ini menjadi topik perbincangan di Persidangan Tenaga Antarabangsa. Dengan mengambil kira keadaan sumber air dan hidro Afrika, wakil perniagaan dan kerajaan dari Afrika Tengah dan Selatan, yang hadir pada persidangan itu, meluluskan projek ini dan menetapkan parameternya: kapasiti "Big Inga" ditetapkan pada 40,000 MW, yang lebih daripada stesen janakuasa hidroelektrik paling berkuasa " Three Gorges "hampir 2 kali ganda. Pentauliahan HPP dijadualkan pada 2020, dan kos pembinaan dijangka $80 bilion.
Setelah projek selesai, DRC akan menjadi pembekal elektrik terbesar di dunia.
Grid kuasa Afrika Utara
Afrika Utara terletak di sepanjang pantai Laut Mediterranean dan Lautan Atlantik. Wilayah Afrika ini dipanggil Maghreb, atau Arab Barat.
Sumber kuasa hidro di Afrika diagihkan secara tidak sekata. Di utara benua adalah padang pasir yang paling panas di dunia - Sahara. Wilayah ini mengalami kekurangan air, jadi menyediakan kawasan ini dengan air adalah tugas utama. Penyelesaiannya ialah membina takungan.
Takungan pertama muncul di Maghreb pada tahun 30-an abad yang lalu, kemudian banyak daripadanya telah dibina pada tahun 60-an, tetapi terutamanya pembinaan intensif bermula pada abad ke-21.
Sumber kuasa hidro Afrika Utara ditentukan terutamanya oleh Sungai Nil. Ini adalah sungai terpanjang di dunia. Pada 60-an abad yang lalu, Empangan Aswan telah dibina di sungai ini, selepas pembinaan sebuah takungan besar terbentuk, kira-kira 500 km panjang dan kira-kira 9 km lebar. Pengisian takungan dengan air berlaku selama 5 tahun dari 1970 hingga 1975.
Empangan Aswan dibina oleh Mesir dengan kerjasama Kesatuan Soviet. Ini adalah projek antarabangsa, hasilnya adalah mungkin untuk menjana sehingga 10 bilion kWj elektrik setahun, mengawal paras air di Sungai Nil semasa banjir, dan mengumpul air dalam takungan untuk masa yang lama. Rangkaian terusan yang mengairi ladang menyimpang dari takungan, dan oasis muncul di tapak padang pasir, semakin banyak kawasan digunakan untuk pertanian. Sumber air dan kuasa hidro Afrika Utara digunakan dengan kecekapan maksimum.
Berkongsi potensi kuasa hidro dunia
- Asia - 42%.
- Afrika - 21%.
- Amerika Utara - 12%.
- Amerika Selatan - 13%.
- Eropah - 9%.
- Australia dan Oceania – 3%
Potensi kuasa hidro global dianggarkan 10 trilion kWj tenaga elektrik.
Abad ke-20 boleh dipanggil abad kuasa hidro. Abad ke-21 membawa tambahan tersendiri kepada sejarah industri ini. Dunia telah meningkatkan perhatian kepada loji kuasa simpanan pam (PSPP) dan loji kuasa pasang surut (TPP), yang menggunakan kuasa pasang surut laut untuk menjana tenaga elektrik. Pembangunan tenaga hidro diteruskan.
