Waterkragbronne het 'n eindige waarde, hoewel dit as hernubaar beskou word. Hulle is nasionale rykdom, soos olie, gas of ander minerale, en moet versigtig en bedagsaam gehanteer word.
Waterkrag
Selfs in antieke tye het mense opgemerk dat water wat van bo na onder val, sekere werk kan doen, soos om 'n wiel te draai. Hierdie eienskap van vallende water het begin gebruik word om die wiele van die meule aan die gang te sit. So het die eerste watermeulens verskyn, wat tot vandag toe amper in hul oorspronklike vorm oorleef het. Die watermeul is die eerste hidro-elektriese kragsentrale.
Manufakturproduksie, wat in die 17de eeu ontstaan het, het ook waterwiele gebruik, en in die 18de eeu was daar byvoorbeeld reeds sowat drieduisend sulke fabrieke in Rusland. Dit is bekend dat die kragtigste installasies van sulke wiele by die Krenholm-fabriek (Narova-rivier) gebruik is. Die waterwiele was 9,5 meter in deursnee en het tot 500 perdekrag ontwikkel.
Waterkragbronne: definisie, voordele en nadele
In die 19deeeu na die waterwiele het hidroturbines verskyn, en daarna - elektriese masjiene. Dit het dit moontlik gemaak om die energie van vallende water in elektriese energie om te skakel, en dit dan oor 'n sekere afstand oor te dra. In tsaristiese Rusland was daar teen 1913 ongeveer 50 000 eenhede toegerus met hidroturbines wat elektrisiteit opgewek het.
Daardie deel van die energie van riviere wat in elektriese energie omgeskakel kan word, word hidrokragbronne genoem, en die toestel wat die energie van vallende water in elektriese energie omskakel, word 'n hidro-elektriese kragstasie (HPP) genoem. Die toestel van die kragsentrale sluit noodwendig 'n hidrouliese turbine in, wat 'n elektriese kragopwekker in rotasie dryf. Om die vloei van vallende water te verkry, behels die bou van 'n kragsentrale die bou van damme en reservoirs.
Voordele van die gebruik van hidrokrag:
- Die rivier se energie is hernubaar.
- Geen omgewingsbesoedeling nie.
- Dit blyk goedkoop elektrisiteit.
- Klimaatstoestande naby die reservoir is besig om te verbeter.
Nadele van die gebruik van hidrokrag:
- Oorstroom 'n deel van die grond om 'n reservoir te bou.
- Verandering van baie ekosisteme langs die rivierbedding, vermindering van visbevolkings, steurende voëlnesplekke, besoedelende riviere.
- Gevaar van bou in bergagtige gebied.
Die konsep van hidrokragpotensiaal
Om die hidrokragbronne van 'n rivier, land of die hele planeet op die wêreld te evalueerEnergiekonferensie (MIREC) het die hidrokragpotensiaal gedefinieer as die som van die vermoëns van alle dele van die gebied onder oorweging wat gebruik kan word om elektrisiteit op te wek. Daar is verskeie variëteite van hidrokragpotensiaal:
- Bruto Potensiaal, wat potensiële hidrokragbronne verteenwoordig.
- Tegniese potensiaal is daardie deel van die bruto potensiaal wat tegnies gebruik kan word.
- Ekonomiese potensiaal is daardie deel van die tegniese potensiaal waarvan die gebruik ekonomies haalbaar is.
Die teoretiese drywing van een of ander waterstroom word bepaal deur die formule
N (kW)=9, 81QH, waar Q die watervloeitempo is (m3/sek); H is die hoogte van die waterval (m).
Die wêreld se kragtigste hidro-elektriese kragsentrale
Op 14 Desember 1994, in China, aan die Yangtze-rivier, het die bou van die grootste hidro-elektriese kragstasie, genaamd die Three Gorges, begin. In 2006 is die konstruksie van die dam voltooi, en die eerste hidro-elektriese eenheid is van stapel gestuur. Hierdie hidroëlektriese kragsentrale sou die sentrale hidroëlektriese kragsentrale in China word.
Die uitsig oor die dam van hierdie stasie lyk soos die ontwerp van die Krasnoyarsk hidro-elektriese kragstasie. Die hoogte van die dam is 185 meter, en die lengte is 2,3 km. In die middel van die dam is daar 'n oorloop wat ontwerp is om 116 000 m3 water per sekonde vry te laat, dit wil sê vanaf 'n hoogte van ongeveer 200 m val meer as 100 ton water in een sekonde.
Die Yangtze-rivier, waarop die Three Gorges hidro-elektriese kragsentrale gebou is, is een van die meeskragtige riviere van die wêreld. Die bou van 'n hidro-elektriese kragstasie op hierdie rivier maak dit moontlik om die natuurlike hidrokragbronne van die gebied te gebruik. Begin in Tibet, op 'n hoogte van 5600 m, verkry die rivier 'n aansienlike hidrokragpotensiaal. Die aantreklikste plek vir die bou van die dam was die Three Gorges-streek, waar die rivier uit die berge in die vlakte breek.
HPP-ontwerp
Die Three Gorges-waterkragaanleg het drie kragstasies wat 32 hidro-elektriese eenhede bevat, elk met 'n kapasiteit van 700 MW, en twee hidro-elektriese eenhede met 'n kapasiteit van 50 MW. Die totale kapasiteit van die HPP is 22,5 GW.
As gevolg van die konstruksie van die dam, is 'n reservoir met 'n volume van 39 km gevorm3. Die bou van die dam het gelei tot die verskuiwing van inwoners van twee stede met 'n totale bevolking van 1,24 miljoen mense na 'n nuwe plek. Daarbenewens is 1 300 argeologiese voorwerpe uit die vloedsone verwyder. 11,25 miljard dollar is bestee aan al die voorbereidings vir die bou van die dam. Die totale koste van die bou van die Three Gorges hidro-elektriese kragsentrale is $22,5 miljard.
Die konstruksie van hierdie hidroëlektriese kragstasie maak korrek voorsiening vir navigasie, en na die bou van die reservoir het die vloei van vragskepe 5 keer toegeneem.
Passasierskepe verby die skeepshysbak, wat skepe wat nie meer as 3 000 ton weeg, toelaat om verby te gaan nie. Twee lyne van vyf-stadium slotte is gebou vir die deurgang van vragskepe. In hierdie geval moet die gewig van die vaartuie minder as 10 000 ton wees.
Yangtze HPP Cascade
Die water- en hidrokragbronne van die Yangtze-rivier maak dit moontlik om hierop te boudie rivier het meer as een hidro-elektriese kragstasie, wat in China onderneem is. Bo die Three Gorges hidro-elektriese kragstasie is 'n hele waterval van hidroëlektriese kragstasies gebou. Dit is die kragtigste waterval van hidroëlektriese kragsentrales met 'n kapasiteit van meer as 80 GW.
Die konstruksie van die kaskade vermy verstopping van die Three Gorges-reservoir, aangesien dit erosie in die rivierbedding stroomop van die hidro-elektriese kragstasie verminder. Daarna is daar minder slyk om in die water te dra.
Daarbenewens laat die HPP-kaskade jou die vloei van water na die Three Gorges HPP reguleer en 'n eenvormige kragopwekking daarby kry.
Itaipu op die Parana-rivier
Paraná beteken "silwer rivier", dit is die tweede grootste rivier in Suid-Amerika en het 'n lengte van 4380 km. Hierdie rivier vloei deur baie harde grond, daarom skep dit stroomversnellings en watervalle as hulle dit oorkom. Hierdie omstandigheid dui op gunstige toestande vir die bou van hidro-elektriese kragsentrales hier.
Die Itaipu HPP is gebou op die Parana-rivier, 20 km vanaf die stad Foz do Iguacu in Suid-Amerika. Wat krag betref, is hierdie hidroëlektriese kragsentrale net tweede na die Three Gorges HPP. Geleë op die grens van Brasilië en Paraguay, verskaf die Itaipu HPP volle elektrisiteit aan Paraguay en 20% aan Brasilië.
Die bou van die hidro-elektriese kragsentrale het in 1970 begin en in 2007 geëindig. Tien kragopwekkers van 700 MW is aan die Paraguay-kant geïnstalleer en dieselfde aantal aan die Brasiliaanse kant. Aangesien daar 'n tropiese woud rondom die hidro-elektriese kragstasie was, wat onderhewig was aan oorstromings, is die diere van hierdie plekke na ander gebiede verplaas. Die lengte van die dam is 7240 meter,en die hoogte is 196 m, word die koste van konstruksie op 15,3 miljard dollar geraam. HPP-kapasiteit is 14 000 GW.
Russiese hidrokragbronne
Die Russiese Federasie het 'n groot water- en energiepotensiaal, maar die land se hidrokragbronne is uiters oneweredig oor sy grondgebied versprei. 25% van hierdie hulpbronne is in die Europese deel geleë, 40% - in Siberië en 35% - in die Verre Ooste. In die Europese deel van die staat word die hidrokragpotensiaal volgens kenners deur 46% gebruik, en die hele hidrokragpotensiaal van die staat word op 2500 miljard kWh geraam. Dit is die tweede resultaat in die wêreld ná China.
Bronne van hidrokrag in Siberië
Siberië het groot reserwes waterkrag, Oos-Siberië is veral ryk aan waterkragbronne. Die riviere Lena, Angara, Yenisei, Ob en Irtysh vloei daarheen. Die hidropotensiaal van hierdie streek word geskat op 1 000 miljard kWh.
Sayano-Shushenskaya HPP vernoem na P. S. Neporozhny
Die kapasiteit van hierdie hidro-elektriese kragsentrale is 6400 MW. Dit is die kragtigste hidro-elektriese kragsentrale in die Russiese Federasie, en dit beklee die 14de plek op die wêreldranglys.
Die gedeelte van die Yenisei, wat die Sayan-korridor genoem word, is gunstig vir die bou van hidroëlektriese kragsentrales. Hier gaan die rivier deur die Sayan-berge en vorm baie stroomversnellings. Dit was op hierdie plek dat die Sayano-Shushenskaya HPP gebou is, asook ander HPP's wat 'n waterval vorm. Die Sayano-Shushenskaya HPP is die hoogste stap in hierdie kaskade.
Konstruksie is van 1963 tot 2000 uitgevoer. Stasie ontwerpbestaan uit 'n dam met 'n hoogte van 245 meter en 'n lengte van 1075 meter, 'n kragsentralegebou, 'n skakeltuig en 'n oorloopstruktuur. Daar is 10 hidrouliese eenhede met 'n kapasiteit van 640 MW elk in die HPP-gebou.
Die reservoir wat na die bou van die dam gevorm is, het 'n volume van meer as 30 km3, en sy totale oppervlakte is 621 km2.
Groot HPPs van die Russiese Federasie
Die hidrokragbronne van Siberië word tans deur 20% gebruik, hoewel baie redelik groot hidro-elektriese kragstasies hier gebou is. Die grootste onder hulle is die Sayano-Shushenskaya HPP, gevolg deur die volgende hidroëlektriese kragsentrales:
- Krasnoyarskaya HPP met 'n kapasiteit van 6000 MW (op die Yenisei). Dit het 'n skeepshysbak, die enigste een in die Russiese Federasie tot dusver.
- Bratskaya HPP met 'n kapasiteit van 4500 MW (by die Angara).
- Ust-Ilimskaya HPP met 'n kapasiteit van 3840 MW (by die Angara).
Die Verre Ooste het die minste ontwikkelde potensiaal. Volgens kenners word die hidropotensiaal van hierdie streek deur 4% gebruik.
Bronne van hidrokrag in Wes-Europa
In Wes-Europese lande word die hidrokragpotensiaal byna heeltemal gebruik. As dit ook redelik hoog is, voorsien sulke lande hulself ten volle van elektrisiteit van hidro-elektriese kragsentrales. Dit is lande soos Noorweë, Oostenryk en Switserland. Noorweë is eerste in die wêreld in die produksie van elektrisiteit per inwoner van die land. In Noorweë is hierdie syfer 24 000 kWh per jaar, en 99,6% van hierdie energie word deur hidroëlektriese kragsentrales geproduseer.
Waterkragpotensialeverskillende lande van Wes-Europa verskil merkbaar van mekaar. Dit is as gevolg van verskillende terreintoestande en verskillende afloopformasie. 80% van Europa se totale hidrokragpotensiaal is gekonsentreer in berge met hoë vloeitempo's: die westelike deel van Skandinawië, die Alpe, die Balkan-skiereiland en die Pireneë. Die totale hidrokragpotensiaal van Europa is 460 miljard kWh per jaar.
Brandstofreserwes in Europa is baie klein, so die energiebronne van die riviere word baie aansienlik ontwikkel. Byvoorbeeld, in Switserland word hierdie hulpbronne met 91% ontwikkel, in Frankryk - met 92%, in Italië - met 86%, en in Duitsland - met 76%.
HPP Cascade op die Rynrivier
'n Waterval van hidroëlektriese kragsentrales is op hierdie rivier gebou, bestaande uit 27 hidroëlektriese kragsentrales met 'n totale kapasiteit van sowat 3 000 MW.
Een van die stasies is in 1914 gebou. Dit is HPP Laufenburg. Dit het twee keer heropbou ondergaan, waarna sy kapasiteit 106 MW is. Boonop behoort die stasie aan die argitektoniese monumente en is dit 'n nasionale skat van Switserland.
HPP Rheinfelden is 'n moderne hidro-elektriese kragsentrale. Die bekendstelling daarvan is in 2010 uitgevoer, en die kapasiteit is 100 MW. Die ontwerp sluit 4 hidrouliese eenhede van 25 MW elk in. Hierdie hidroëlektriese kragstasie is gebou om die ou stasie wat in 1898 gebou is, te vervang. Die ou stasie word tans opgeknap.
Bronne van hidrokrag in Afrika
Afrika se hidrokragbronne is te danke aan die riviere wat deur sy grondgebied vloei: die Kongo, die Nyl, die Limpopo, die Niger en die Zambezi.
Kongorivierhet aansienlike hidro-elektriese potensiaal. 'n Deel van die loop van hierdie rivier het 'n waterval van watervalle bekend as die Inga stroomversnellings. Hier daal die waterstroom vanaf 'n hoogte van 100 meter teen 'n spoed van 26 000 m3 per sekonde. In hierdie area is 2 hidroëlektriese kragsentrales gebou: "Inga-1" en "Inga-2".
Die regering van die Demokratiese Republiek van die Kongo het in 2002 die projek vir die bou van die Big Inga-kompleks goedgekeur, wat voorsiening gemaak het vir die heropbou van die bestaande Inga-1 en Inga-2 hidro-elektriese kragstasies en die bou van die derde - Inga-3. Na die implementering van hierdie planne is besluit om die grootste Bolshaya Inga-kompleks in die wêreld te bou.
Hierdie projek was die onderwerp van bespreking by die Internasionale Energiekonferensie. Met inagneming van die stand van Afrika se water- en hidrokragbronne, het verteenwoordigers van sakeondernemings en regerings van Sentraal- en Suid-Afrika, wat by die konferensie teenwoordig was, hierdie projek goedgekeur en sy parameters gestel: die kapasiteit van die "Groot Inga" is op 40 000 gestel. MW, wat meer as die mees kragtige hidro-elektriese kragstasie " Three Gorges "byna 2 keer. Ingebruikneming van die HPP is geskeduleer vir 2020, en konstruksiekoste sal na verwagting $80 miljard beloop.
Sodra die projek voltooi is, sal die DRK die grootste elektrisiteitsverskaffer in die wêreld word.
Noord-Afrikaanse kragnetwerk
Noord-Afrika is langs die kus van die Middellandse See en die Atlantiese Oseaan geleë. Hierdie streek van Afrika word die Maghreb, of die Arabiese Weste, genoem.
Waterkragbronne in Afrika is oneweredig versprei. In die noorde van die vasteland is die warmste woestyn ter wêreld – die Sahara. Hierdie gebied ervaar 'n tekort aan water, dus is dit 'n groot taak om hierdie streke van water te voorsien. Die oplossing daarvan is om reservoirs te bou.
Die eerste reservoirs het in die 30's van die vorige eeu in die Maghreb verskyn, toe is baie van hulle in die 60's gebou, maar veral intensiewe konstruksie het in die 21ste eeu begin.
Noord-Afrika se hidrokragbronne word hoofsaaklik deur die Nylrivier bepaal. Dit is die langste rivier in die wêreld. In die 60's van die vorige eeu is die Aswandam op hierdie rivier gebou, na die bou daarvan 'n groot reservoir gevorm is, sowat 500 km lank en sowat 9 km breed. Die vul van die reservoir met water het oor 5 jaar vanaf 1970 tot 1975 plaasgevind.
Die Aswan-dam is deur Egipte in samewerking met die Sowjetunie gebou. Dit was 'n internasionale projek, waardeur dit moontlik is om tot 10 miljard kWh elektrisiteit per jaar op te wek, die watervlak in die Nylrivier tydens vloede te beheer en vir 'n lang tyd water in die reservoir te versamel. 'n Netwerk van kanale wat velde besproei, divergeer van die reservoir, en oases het op die terrein van die woestyn verskyn, meer en meer gebiede word vir landbou gebruik. Die water- en hidrokragbronne van Noord-Afrika word met maksimum doeltreffendheid gebruik.
Deling van die wêreld se hidrokragpotensiaal
- Asië - 42%.
- Afrika - 21%.
- Noord-Amerika - 12%.
- Suid-Amerika - 13%.
- Europa - 9%.
- Australië en Oseanië – 3%
Globale hidrokragpotensiaal wat op 10 biljoen kWh elektrisiteit geskat word.
Die 20ste eeu kan die eeu van hidrokrag genoem word. Die 21ste eeu bring sy eie toevoegings tot die geskiedenis van hierdie bedryf. Die wêreld het meer aandag gegee aan pompopgaarkragsentrales (PSPPs) en gety-kragsentrales (TPPs), wat die krag van seegetye gebruik om elektriese energie op te wek. Waterkragontwikkeling gaan voort.
