Tài nguyên thủy điện có giá trị hữu hạn, mặc dù chúng được coi là có thể tái tạo. Chúng là của cải quốc gia, như dầu, khí đốt hoặc các khoáng sản khác, và cần được xử lý cẩn thận và chu đáo.
ĐiệnNước
Ngay cả trong thời cổ đại, mọi người đã nhận thấy rằng nước rơi từ trên xuống có thể làm một số công việc, chẳng hạn như quay bánh xe. Tính chất này của nước rơi bắt đầu được sử dụng để đặt các bánh xe của máy nghiền chuyển động. Như vậy, những nhà máy nước đầu tiên đã xuất hiện, tồn tại cho đến ngày nay gần như ở dạng nguyên thủy. Nhà máy nước là nhà máy thủy điện đầu tiên.
Xưởng sản xuất có nguồn gốc từ thế kỷ 17 cũng sử dụng guồng nước, và vào thế kỷ 18, chẳng hạn, đã có khoảng ba nghìn nhà máy như vậy ở Nga. Được biết, những công trình lắp đặt bánh xe mạnh mẽ nhất như vậy đã được sử dụng tại nhà máy sản xuất Krenholm (sông Narova). Các bánh xe nước có đường kính 9,5 mét và phát triển lên đến 500 mã lực.
Tài nguyên thủy điện: định nghĩa, ưu nhược điểm
Trong ngày 19thế kỷ sau guồng nước, hydroturbines xuất hiện, và sau chúng - máy điện. Điều này làm cho nó có thể chuyển đổi năng lượng của nước rơi xuống thành năng lượng điện, và sau đó truyền nó trong một khoảng cách nhất định. Ở Nga hoàng, vào năm 1913, có khoảng 50.000 đơn vị được trang bị tua-bin thủy lực tạo ra điện.
Phần năng lượng của các con sông có thể chuyển hóa thành năng lượng điện được gọi là nguồn thủy điện, và thiết bị chuyển hóa năng lượng của nước rơi thành năng lượng điện được gọi là trạm thủy điện (HPP). Thiết bị của nhà máy điện nhất thiết phải bao gồm một tuabin thủy lực, dẫn động quay máy phát điện. Để có được dòng nước đổ xuống, việc xây dựng một nhà máy điện liên quan đến việc xây dựng các đập và hồ chứa.
Lợi ích của việc sử dụng thủy điện:
- Năng lượng của dòng sông có thể tái tạo.
- Không ô nhiễm môi trường.
- Hóa ra điện rẻ.
- Điều kiện khí hậu gần hồ chứa đang được cải thiện.
Nhược điểm của việc sử dụng thủy điện:
- Làm ngập một số diện tích đất để xây dựng hồ chứa nước.
- Thay đổi nhiều hệ sinh thái dọc theo lòng sông, giảm số lượng cá, xáo trộn các điểm làm tổ của chim, ô nhiễm sông.
- Nguy hiểm khi xây dựng ở khu vực miền núi.
Khái niệm về tiềm năng thủy điện
Để đánh giá tài nguyên thủy điện của một dòng sông, quốc gia hoặc toàn bộ hành tinh trên Thế giớiHội nghị Năng lượng (MIREC) đã định nghĩa tiềm năng thủy điện là tổng công suất của tất cả các khu vực trên lãnh thổ đang được xem xét có thể được sử dụng để tạo ra điện. Có một số loại tiềm năng thủy điện:
- Tổng Tiềm năng, đại diện cho các nguồn thủy điện tiềm năng.
- Tiềm năng kỹ thuật là một phần của tiềm năng tổng thể có thể được sử dụng về mặt kỹ thuật.
- Tiềm năng kinh tế là một phần của tiềm năng kỹ thuật, việc sử dụng tiềm năng đó là khả thi về mặt kinh tế.
Công suất lý thuyết của một số dòng nước được xác định theo công thức
N (kW)=9, 81QH, trong đó Q là tốc độ dòng nước (m3/ giây); H là độ cao của nước rơi (m).
Nhà máy thủy điện mạnh nhất thế giới
Ngày 14 tháng 12 năm 1994, tại Trung Quốc, trên sông Dương Tử, công trình xây dựng nhà máy thủy điện lớn nhất, được gọi là Tam Hiệp, đã bắt đầu. Năm 2006, việc xây dựng đập được hoàn thành và tổ máy thủy điện đầu tiên được đưa vào hoạt động. Nhà máy thủy điện này đã trở thành nhà máy thủy điện trung tâm ở Trung Quốc.
Khung cảnh của đập của trạm này giống với thiết kế của nhà máy thủy điện Krasnoyarsk. Chiều cao của đập là 185 mét, và chiều dài là 2,3 km. Ở trung tâm của đập có một đập tràn được thiết kế để xả 116.000 m3nước mỗi giây, tức là từ độ cao khoảng 200 m, hơn 100 tấn nước đổ vào một giây.
Sông Dương Tử, nơi xây dựng Nhà máy Thủy điện Tam Hiệp, là một trong nhữngnhững dòng sông hùng mạnh của thế giới. Việc xây dựng nhà máy thủy điện trên dòng sông này giúp sử dụng nguồn thủy điện tự nhiên của khu vực. Bắt đầu từ Tây Tạng, ở độ cao 5600 m, con sông có được một tiềm năng thủy điện đáng kể. Địa điểm hấp dẫn nhất để xây dựng con đập hóa ra là vùng Tam Hiệp, nơi con sông tách khỏi núi vào đồng bằng.
thiết kế HPP
Nhà máy Thủy điện Tam Hiệp có ba nhà máy chứa 32 tổ máy thủy điện, mỗi tổ máy có công suất 700 MW và hai tổ máy thủy điện có công suất 50 MW. Tổng công suất của HPP là 22,5 GW.
Kết quả của việc xây dựng con đập, một hồ chứa có dung tích 39 km được hình thành3. Việc xây dựng con đập dẫn đến việc di dời cư dân của hai thành phố với tổng dân số 1,24 triệu người đến một nơi ở mới. Ngoài ra, 1.300 đối tượng khảo cổ đã được di dời khỏi vùng lũ lụt. 11,25 tỷ đô la đã được chi cho tất cả các công việc chuẩn bị cho việc xây dựng con đập. Tổng chi phí xây dựng nhà máy thủy điện Tam Hiệp là 22,5 tỷ USD.
Việc xây dựng nhà máy thủy điện này chính xác cung cấp cho việc giao thông thủy, hơn nữa, sau khi xây dựng hồ chứa, lưu lượng tàu hàng tăng gấp 5 lần.
Tàu khách vượt qua cầu nâng tàu, cho phép tàu có trọng lượng không quá 3.000 tấn đi qua. Hai dòng âu thuyền 5 tầng được xây dựng để tàu chở hàng qua lại. Trong trường hợp này, trọng lượng của tàu phải dưới 10.000 tấn.
Yangtze HPP Cascade
Nguồn nước và thủy điện của sông Dương Tử giúp nó có thể xây dựng trênsông có nhiều hơn một nhà máy thủy điện, được thực hiện ở Trung Quốc. Phía trên nhà máy thủy điện Tam Hiệp xây dựng cả một dãy nhà máy thủy điện. Đây là dòng thác mạnh nhất trong số các nhà máy thủy điện có công suất trên 80 GW.
Việc xây dựng dòng thác này tránh làm tắc nghẽn hồ chứa Tam Hiệp, vì nó làm giảm xói mòn ở lòng sông ở thượng nguồn của nhà máy thủy điện. Sau đó, có ít bùn hơn để mang theo trong nước.
Ngoài ra, tầng HPP cho phép bạn điều chỉnh dòng chảy của nước đến HPP Tam Hiệp và tạo ra nguồn điện đồng nhất tại đó.
Itaipu trên sông Parana
Paraná có nghĩa là "sông bạc", nó là con sông lớn thứ hai ở Nam Mỹ và có chiều dài 4380 km. Con sông này chảy qua nền đất rất cứng, do đó, khi vượt qua nó, nó sẽ tạo ra các ghềnh và thác nước trên đường đi. Tình huống này cho thấy điều kiện thuận lợi cho việc xây dựng các nhà máy thủy điện ở đây.
Itaipu HPP được xây dựng trên sông Parana, cách thành phố Foz do Iguacu ở Nam Mỹ 20 km. Về công suất, nhà máy thủy điện này chỉ đứng sau HPP Tam Hiệp. Nằm ở biên giới Brazil và Paraguay, Itaipu HPP cung cấp toàn bộ điện cho Paraguay và 20% cho Brazil.
Việc xây dựng nhà máy thủy điện bắt đầu vào năm 1970 và kết thúc vào năm 2007. Mười máy phát điện 700 MW đã được lắp đặt ở phía Paraguay và con số tương tự ở phía Brazil. Vì xung quanh nhà máy thủy điện có một khu rừng nhiệt đới, nơi bị ngập lụt, nên các loài động vật từ những nơi này được di dời đến các vùng lãnh thổ khác. Chiều dài của đập là 7240 mét,và chiều cao là 196 m, chi phí xây dựng ước tính khoảng 15,3 tỷ đô la. Công suất HPP là 14.000 GW.
Nguồn thủy điện của Nga
Liên bang Nga có tiềm năng nước và năng lượng lớn, nhưng nguồn thủy điện của đất nước này phân bố rất không đồng đều trên lãnh thổ. 25% nguồn tài nguyên này nằm ở phần châu Âu, 40% - ở Siberia và 35% - ở Viễn Đông. Theo các chuyên gia, ở phần châu Âu của bang, theo các chuyên gia, tiềm năng thủy điện được sử dụng tới 46%, và toàn bộ tiềm năng thủy điện của bang ước tính khoảng 2500 tỷ kWh. Đây là kết quả thứ hai trên thế giới sau Trung Quốc.
Nguồn thủy điện ở Siberia
Siberia có trữ lượng thủy điện rất lớn, Đông Siberia đặc biệt giàu tài nguyên thủy điện. Các sông Lena, Angara, Yenisei, Ob và Irtysh chảy ở đó. Tiềm năng thủy điện của khu vực này ước tính khoảng 1.000 tỷ kWh.
Sayano-Shushenskaya HPP được đặt tên theo P. S. Neporozhny
Công suất của nhà máy thủy điện này là 6400 MW. Đây là nhà máy thủy điện mạnh nhất ở Liên bang Nga, và nó đứng thứ 14 trong bảng xếp hạng thế giới.
Đoạn Yenisei, được gọi là hành lang Sayan, rất thuận lợi cho việc xây dựng các nhà máy thủy điện. Tại đây sông đi qua dãy núi Sayan tạo thành nhiều thác ghềnh. Chính tại nơi này, Sayano-Shushenskaya HPP đã được xây dựng, cũng như các HPP khác tạo thành một tầng. Sayano-Shushenskaya HPP là bậc cao nhất trong dòng thác này.
Việc xây dựng được thực hiện từ năm 1963 đến năm 2000. Thiết kế nhà gabao gồm một đập cao 245 mét và dài 1075 mét, một nhà máy điện, một thiết bị đóng cắt và một kết cấu đập tràn. Có 10 tổ máy thủy lực với công suất mỗi tổ máy là 640 MW trong tòa nhà HPP.
Hồ chứa được hình thành sau khi xây dựng đập có thể tích hơn 30 km3, và tổng diện tích của nó là 621 km2.
HPPs lớn của Liên bang Nga
Nguồn thủy điện của Siberia hiện đã được sử dụng tới 20%, mặc dù nhiều nhà máy thủy điện khá lớn đã được xây dựng ở đây. Lớn nhất trong số đó là Sayano-Shushenskaya HPP, tiếp theo là các nhà máy thủy điện sau:
- Krasnoyarskaya HPP với công suất 6000 MW (trên Yenisei). Nó có thang máy tàu, là chiếc duy nhất ở Liên bang Nga cho đến nay.
- Bratskaya HPP với công suất 4500 MW (tại Angara).
- Ust-Ilimskaya HPP với công suất 3840 MW (tại Angara).
Viễn Đông có tiềm năng kém phát triển nhất. Theo các chuyên gia, tiềm năng thủy điện của khu vực này được sử dụng 4%.
Nguồn thủy điện ở Tây Âu
Ở các nước Tây Âu hầu như đã sử dụng hết tiềm năng thủy điện. Nếu nó cũng khá cao, thì những nước như vậy hoàn toàn tự cung cấp điện từ các nhà máy thủy điện. Đó là các quốc gia như Na Uy, Áo và Thụy Sĩ. Na Uy đứng đầu thế giới về sản xuất điện cho mỗi người dân của đất nước. Ở Na Uy, con số này là 24.000 kWh mỗi năm và 99,6% năng lượng này được sản xuất bởi các nhà máy thủy điện.
Tiềm năng thủy điệncác nước Tây Âu khác nhau rõ rệt. Điều này là do điều kiện địa hình khác nhau và sự hình thành dòng chảy khác nhau. 80% tổng tiềm năng thủy điện của châu Âu tập trung ở các vùng núi có tốc độ dòng chảy cao: phần phía tây của Scandinavia, dãy Alps, bán đảo Balkan và dãy núi Pyrenees. Tổng tiềm năng thủy điện của châu Âu là 460 tỷ kWh mỗi năm.
Trữ lượng nhiên liệu ở Châu Âu rất ít, vì vậy nguồn năng lượng của các con sông được phát triển rất đáng kể. Ví dụ: ở Thụy Sĩ, các nguồn tài nguyên này được phát triển 91%, ở Pháp - 92%, ở Ý - 86% và ở Đức - 76%.
HPP Cascade trên sông Rhine
Một dòng thác thủy điện đã được xây dựng trên dòng sông này, bao gồm 27 nhà máy thủy điện với tổng công suất khoảng 3.000 MW.
Một trong những nhà ga được xây dựng vào năm 1914. Đây là HPP Laufenburg. Nó đã trải qua hai lần tái thiết, sau đó công suất của nó là 106 MW. Ngoài ra, nhà ga còn thuộc quần thể di tích kiến trúc và là quốc bảo của Thụy Sĩ.
HPP Rheinfelden là nhà máy thủy điện hiện đại. Khởi động của nó được thực hiện vào năm 2010, và công suất là 100 MW. Thiết kế bao gồm 4 tổ máy thủy lực, mỗi tổ máy 25 MW. Thủy điện này được xây dựng để thay thế nhà ga cũ được xây dựng từ năm 1898. Nhà ga cũ hiện đang được cải tạo.
Nguồn thủy điện ở Châu Phi
Nguồn thủy điện của Châu Phi là do các con sông chảy qua lãnh thổ của nó: Congo, Nile, Limpopo, Niger và Zambezi.
Sông Congocó tiềm năng thủy điện đáng kể. Một phần của dòng sông này có một dòng thác được gọi là Inga Rapids. Tại đây, dòng nước đổ xuống từ độ cao 100 mét với tốc độ 26.000 m3trên giây. Tại khu vực này, 2 nhà máy thủy điện đã được xây dựng: "Inga-1" và "Inga-2".
Chính phủ Cộng hòa Dân chủ Congo năm 2002 đã phê duyệt dự án xây dựng khu phức hợp Big Inga, cung cấp cho việc tái thiết các nhà máy thủy điện Inga-1 và Inga-2 hiện có và xây dựng thứ ba - Inga-3. Sau khi thực hiện các kế hoạch này, nó đã được quyết định xây dựng khu phức hợp Bolshaya Inga lớn nhất trên thế giới.
Dự án này là chủ đề thảo luận tại Hội nghị Năng lượng Quốc tế. Cân nhắc đến tình trạng tài nguyên nước và thủy điện của Châu Phi, đại diện của các doanh nghiệp và chính phủ từ Trung và Nam Phi, những người có mặt tại hội nghị, đã phê duyệt dự án này và đưa ra các thông số của nó: công suất của "Big Inga" được đặt ở mức 40.000 MW, hơn thủy điện mạnh nhất "Tam Hiệp" gần 2 lần. Dự kiến vận hành HPP vào năm 2020 và chi phí xây dựng dự kiến là 80 tỷ đô la.
Sau khi dự án hoàn thành, DRC sẽ trở thành nhà cung cấp điện lớn nhất thế giới.
Lưới điện Bắc Phi
Bắc Phi nằm dọc theo bờ biển Địa Trung Hải và Đại Tây Dương. Khu vực này của Châu Phi được gọi là Maghreb, hay Phương Tây Ả Rập.
Tài nguyên thủy điện ở Châu Phi phân bố không đồng đều. Ở phía bắc của lục địa là sa mạc nóng nhất trên thế giới - Sahara. Vùng lãnh thổ này đang bị thiếu nước, vì vậy việc cung cấp nước cho những vùng này là một nhiệm vụ chính. Giải pháp của nó là xây dựng các hồ chứa.
Các hồ chứa đầu tiên xuất hiện ở Maghreb vào những năm 30 của thế kỷ trước, sau đó rất nhiều trong số đó được xây dựng vào những năm 60, nhưng đặc biệt là việc xây dựng chuyên sâu bắt đầu vào thế kỷ 21.
Nguồn thủy điện của Bắc Phi được xác định chủ yếu bởi sông Nile. Đây là con sông dài nhất thế giới. Vào những năm 60 của thế kỷ trước, đập Aswan được xây dựng trên con sông này, sau khi xây dựng đã hình thành một hồ chứa nước khổng lồ dài khoảng 500 km, rộng khoảng 9 km. Việc tích nước vào hồ chứa đã diễn ra trong 5 năm từ 1970 đến 1975.
Đập Aswan do Ai Cập hợp tác với Liên Xô xây dựng. Đây là một dự án quốc tế, nhờ đó có thể tạo ra tới 10 tỷ kWh điện mỗi năm, kiểm soát mực nước sông Nile khi có lũ và tích nước trong hồ chứa trong thời gian dài. Một mạng lưới kênh rạch tưới tiêu cho các cánh đồng khác nhau từ hồ chứa, và các ốc đảo đã xuất hiện trên địa bàn của sa mạc, ngày càng có nhiều diện tích được sử dụng cho nông nghiệp. Nguồn nước và thủy điện của Bắc Phi được sử dụng với hiệu quả tối đa.
Chia sẻ tiềm năng thủy điện của thế giới
- Châu Á - 42%.
- Châu Phi - 21%.
- Bắc Mỹ - 12%.
- Nam Mỹ - 13%.
- Châu Âu - 9%.
- Úc và Châu Đại Dương - 3%
Tiềm năng thủy điện toàn cầu ước tính khoảng 10 nghìn tỷ kWh điện.
Thế kỷ 20 có thể gọi là thế kỷ của thủy điện. Thế kỷ 21 mang lại những bổ sung riêng cho lịch sử của ngành này. Thế giới đã tăng cường chú ý đến các nhà máy điện tích trữ có bơm (PSPP) và nhà máy điện thủy triều (TPP), sử dụng sức mạnh của thủy triều để tạo ra năng lượng điện. Tiếp tục phát triển thủy điện.
