Hidroelektroenerģija — kas tā ir un kā darbojas hidroelektrostacijas

Hidroelektroenerģija ir elektroenerģija, ko ražo ģeneratori, kurus virza ūdens kustība. To parasti ražo, izmantojot aizsprostus, kas aizsprosto upi, lai izveidotu ūdenskrātuvi, vai arī savāc ūdeni, kas tiek sūknēts. Kad ūdens tiek izlaists, spiediens aiz aizsprosta piespiež ūdeni pa cauruļvadiem, kas ved uz turbīnu. Tas liek turbīnai griezties, un tā griež ģeneratoru, kas ražo elektroenerģiju.

Kā hidroelektrostacija strādā — soļi īsumā

  • Ūdens tiek novirzīts vai uzkrāts rezervuārā aiz aizsprosta.
  • Atverot vārstus, ūdens plūst pa cauruļvadiem (penstock), pārvadot potenciālo enerģiju uz turbīnu.
  • Spiediena un ātruma ietekmē turbīna griežas — tiek pārveidota mehāniskā enerģija.
  • Turbīna griež ģeneratoru, kas pārvērš mehānisko enerģiju elektriskajā.
  • Sistēma var iekļaut arī transformatorus un sadales iekārtas, lai piegādātu elektroenerģiju tīklam.

Veidi un tehnoloģijas

  • Aizsprostveida (reservuāra) hidroelektrostacijas: ierīko lielu rezervuāru ūdens uzkrāšanai. Pieejamas gan lielas, gan mazākas stacijas.
  • Plūsmveida (run-of-river): mazāks rezervoārs, izmanto upes dabisko plūsmu; mazākas rezerves, bet parasti zemāks ietekmes līmenis.
  • Sūknēšanas rezerves (pumped storage): divi rezervoāri — augšējais un apakšējais. Kad elektroenerģijas pieprasījums ir zems, ūdeni sūknē augšējā rezervuārā; pie pieprasījuma pīķa ūdens tiek laists lejup, lai ražotu elektroenerģiju. Tas darbojas kā liela mēroga enerģijas uzglabāšana.
  • Turbīnu veidi: visbiežāk izmanto Francis, Kaplan un Pelton turbīnas atkarībā no krituma (head) un caurplūdes apstākļiem.

Galvenās sastāvdaļas

  • Aizsprosts un rezervuārs: kontrolē ūdens daudzumu un spiedienu.
  • Penstocks (cauruļvadi): vadīt ūdeni līdz turbīnai.
  • Turbīna: pārveido ūdens masu kustību mehāniskā rotācijā.
  • Ģenerators: ražo elektrību no turbīnas rotācijas.
  • Spillway (noplūdes kanāls): drošai ūdens novadīšanai pāri aizsprostam pārpildes gadījumā.
  • Transformatori un sadales iekārtas: pielāgo spriegumu un pieslēdz elektrotīklam.

Priekšrocības

  • Atjaunojams avots: izmanto ūdens kustību, kur ūdens cikls tiek pastāvīgi atsvaidzināts.
  • Zemas tiešās emisijas: salīdzinot ar fosilajiem kurināmajiem, elektroenerģijas ražošanai ir mazāks CO2 un citu piesārņotāju daudzums.
  • Regulējamība un rezerves: stacijas var ātri reaģēt uz pieprasījuma izmaiņām, īpaši sūknēšanas rezerves objektos, kas palīdz balansēt tīklu un integrēt mainīgos atjaunojamos avotus (piem., vēju, sauli).
  • Ilgmūžība un rentabilitāte: hidrostacijas bieži darbojas ļoti ilgi (vairākas dekādes) ar salīdzinoši zemām darbības izmaksām pēc izbūves.
  • Papildu labumi: rezervuāri var tikt izmantoti lauksaimniecības apūdeņošanai, plūdu kontrolei, ūdensapgādei un rekreācijai.

Trūkumi un vides ietekmes

  • Ekosistēmu traucējumi: aizsprosti maina upes plūsmu, temperatūru un ūdens kvalitāti, ietekmējot zivju un citu sugu dzīvesvietas.
  • Migrācijas problēmas: zivju ceļi var tikt pārtraukti; risinājumi — zivju trepes, tuneli vai pārvietošanas pasākumi — ne vienmēr ir pilnīgi efektīvi.
  • Sedimentācija: rezervuāros sakrājas piesārņojumi un nogulsnes, kas laika gaitā samazina krātuves kapacitāti un ietekmē ekosistēmas lejtecēs.
  • Sociālās sekas: lielu aizsprostprojektu dēļ var rasties iedzīvotāju pārvietošanās un zaudēta kultūras mantojuma problēmas.
  • Metāna emisijas: organiskā viela, kas iegūlās rezervuāros, var sadalīties un izdalīt metānu; īpaši nozīmīgi tropu reģionos.
  • Atkarība no klimata: sausuma periodi un klimata izmaiņas var samazināt ūdens pieejamību un ražošanas apjomu.

Samazināšanas pasākumi

  • Plānošana, izvērtējot sociālās un vides ietekmes pirms būvniecības.
  • Tehniskie risinājumi — zivju trepes, turbīnu dizaina uzlabojumi, sedimentu pārvaldība un noplūdes sistēmas.
  • Vides plūsmas (environmental flows) nodrošināšana, lai saglabātu upes ekosistēmas.
  • Sausuma un klimata risku iekļaušana ilgtermiņa ekspluatācijā un ūdens resursu pārvaldībā.

Globālais nozīme un piemēri

Hidroelektroenerģija ir nozīmīgs elektrības avots pasaulē — tā nodrošina aptuveni vienu sestdaļu no saražotās elektroenerģijas. Globālā uzstādītā jauda pārsniedz vairākus simtus gigavatu (vairāk nekā 1 000 GW), un daudzas valstis stipri paļaujas uz šo enerģiju. Piemēram, liela daļa elektroenerģijas Norvēģijā un Kvebekā tiek iegūta no hidroelektrostacijām.

Piemēri pasaulē

  • Ērta regulējamība padara hidrostacijas īpaši vērtīgas reģionos ar daudz mainīgu atjaunojamo enerģijas avotu.
  • Lielie projekti (piem., slavenākie aizsprostprojekti un stacijas) demonstrē gan tehniskos sasniegumus, gan arī izaicinājumus sociālajā un vides jomā.

Kopsavilkums: Hidroelektroenerģija ir efektīvs un ilgstošs atjaunojamais enerģijas avots ar lielu lomu daudzu valstu enerģijas bilancē. Tajā pašā laikā tās attīstība prasa rūpīgu vides un sociālo ietekmju vērtēšanu un atbilstošus samazināšanas pasākumus, lai nodrošinātu ilgtspējīgu un sabalansētu izmantošanu.

Hidroelektrostacija VācijāZoom
Hidroelektrostacija Vācijā

Cilvēki krītoša ūdens enerģiju ir izmantojuši jau tūkstošiem gadu.Zoom
Cilvēki krītoša ūdens enerģiju ir izmantojuši jau tūkstošiem gadu.

Hidroelektrostacijas

Rangs

Stacija

Valsts

Atrašanās vieta

Jauda (MW)

1

Trīs aizas

 Ķīna

30°49′15″N 111°00′08″E / 30.82083°N 111.00222°E / 30.82083; 111.00222 (Trīs aizsprostu dambis)

22,500

2

Itaipu

 Brazīlija
 Paragvaja

25°24′31″S 54°35′21″W / 25.40861°S 54.58917°W / -25.40861; -54.58917 (Itaipu dambis)

14,000

3

Xiluodu (būvniecības stadijā)

 Ķīna

28°15′52″N 103°38′47″E / 28.26444°N 103.64639°E / 28.26444; 103.64639 (Xiluodu dambis)

10,780

4

Guri

 Venecuēla

07°45′59″N 62°59′57″W / 7.76639°N 62.99917°W / 7.76639; -62.99917 (Guri dambis)

10,235

5

Tucuruí

 Brazīlija

03°49′53″S 49°38′36″W / 3.83139°S 49.64333°W / -3.83139; -49.64333 (Tucuruí Dam)

8,370

6

Lielā kūleja

 Amerikas Savienotās Valstis

47°57′23″N 118°58′56″W / 47.95639°N 118.98222°W / 47.95639; -118.98222 (Grand Coulee Dam)

6,809



Hidroelektroenerģijas priekšrocības

Elektroenerģijas ražošanas veids nekaitē videi tik ļoti kā fosilais kurināmais, piemēram, nafta vai ogles. Hidroelektroenerģija ir ļoti jaudīga un droša, un tā nerada atkritumus.

Svarīga hidroelektrostaciju dambju priekšrocība ir to spēja tikt izmantotām kā maksimuma spēkstacijām. Kad elektroenerģijas pieprasījums samazinās, aizsprostā vienkārši uzkrāj vairāk ūdens. Ūdeni, kas uzkrāts ūdenskrātuvē, var izlaist (izlaist), kad tas ir nepieciešams, tādējādi enerģiju var iegūt ātri. Daži hidroelektroenerģijas ģeneratori izmanto sūknētājkrātuves, lai uzkrātu enerģijas pārpalikumu (bieži vien nakts laikā), izmantojot elektroenerģiju ūdens sūknēšanai uz augšu baseinā. Elektroenerģiju var ražot, kad pieprasījums palielinās. Šī elastība arī padara hidroelektroenerģiju par labu risinājumu mazāk kontrolējamiem nepastāvīgiem enerģijas avotiem. Kad vējš nepūš vai nespīd saule, var ražot hidroenerģiju.

Praksē upju dambjos uzkrātā ūdens izmantošanu dažkārt apgrūtina apūdeņošanas pieprasījums, kas var notikt ārpus fāzes ar maksimālo elektroenerģijas pieprasījumu.

Vēl viena priekšrocība ir tā, ka hidroelektroenerģija nevar izsīkt, kamēr vien ir laba ūdens apgāde. Kad aizsprosts ir uzbūvēts, elektrība maksā ļoti maz, nerodas atkritumi vai piesārņojums, un elektroenerģiju var ražot, kad vien tas ir nepieciešams.

Dažām hidroturbīnām nav aizsprosta, bet tās izmanto upes straumi. Tās ražo mazāk elektrības un nevar uzglabāt enerģiju vēlākai izmantošanai.



Hidroelektroenerģijas trūkumi

Lielu aizsprostu būvniecība ūdens aizturēšanai var kaitēt videi. 1983. gadā Austrālijas valdība apturēja Tasmānijas štata valdības dambja būvniecību uz Gordona upes Tasmānijā pēc milzīga sabiedrības protesta. Aizsprosts būtu applūdinājis Franklinas upi. Trīs aizsprostu dambis Ķīnā ir pasaulē lielākais hidroelektrostacijas projekts un pasaulē lielākā jebkāda veida spēkstacija. Aizsprosts ir appludinājis milzīgu teritoriju, kas nozīmē, ka bija jāpārvieto 1,2 miljoni cilvēku. Zinātnieki ir nobažījušies par daudzām ar aizsprostu saistītām problēmām, piemēram, piesārņojumu, dūņām un aizsprosta sienas pārraušanas risku.



Jautājumi un atbildes

J: Kas ir hidroelektroenerģija?


A: Hidroelektroenerģija ir elektroenerģija, ko ražo ar ģeneratoru palīdzību, ko griež ūdens kustība.

Q: Kā parasti to ražo?


A: To parasti ražo, izmantojot aizsprostus, kas daļēji aizsprosto upi, lai izveidotu ūdens rezervuāru. Ūdens tiek izlaists, un aizsprosta spiediens liek ūdenim plūst pa caurulēm, kas ved uz turbīnu, kura griež ģeneratoru un ražo elektrību.

J: Kādu procentu no pasaules saražotās elektroenerģijas saražo?


A: Ar šo atjaunojamās enerģijas metodi saražo aptuveni sesto daļu no pasaules elektroenerģijas.

Vai tā rada mazāku piesārņojumu nekā citas metodes?


A: Jā, tā rada mazāku piesārņojumu nekā tvaika dzinēji.

Vai ir vietas, kur lielāko daļu elektroenerģijas iegūst no hidroelektrostacijām?


A: Jā, dažviet, piemēram, Norvēģijā un Kvebekā, lielākā daļa elektroenerģijas tiek iegūta šādā veidā.


Vai visās valstīs ir vairāki elektroenerģijas ražošanas veidi?


A: Jā, jo visām metodēm ir priekšrocības un trūkumi, tāpēc lielākajā daļā valstu ir vairāki elektroenerģijas ražošanas veidi.

J: Vai daudzās valstīs mūsdienās priekšroka parasti tiek dota hidroenerģijai?


A:Jā, vairumā valstu hidroelektroenerģija mūsdienās ir ieteicamā vai viena no ieteicamākajām metodēm.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2025 - License CC3