Hidroelektrik kaynakları, yenilenebilir olarak kabul edilmelerine rağmen sınırlı bir değere sahiptir. Petrol, gaz veya diğer mineraller gibi ulusal zenginliklerdir ve dikkatli ve düşünceli bir şekilde ele alınmaları gerekir.
Su Gücü
Eski zamanlarda bile insanlar yukarıdan aşağıya düşen suyun çarkı döndürmek gibi belirli işleri yapabildiğini fark ettiler. Değirmenin çarklarını harekete geçirmek için düşen suyun bu özelliği kullanılmaya başlandı. Böylece, neredeyse orijinal halleriyle günümüze ulaşan ilk su değirmenleri ortaya çıktı. Su değirmeni ilk hidroelektrik santralidir.
17. yüzyılda ortaya çıkan fabrikada üretim de su çarkları kullandı ve örneğin 18. yüzyılda Rusya'da bu tür yaklaşık üç bin fabrika vardı. Bu tür tekerleklerin en güçlü kurulumlarının Krenholm fabrikasında (Narova Nehri) kullanıldığı bilinmektedir. Su çarkları 9,5 metre çapındaydı ve 500 beygir gücüne kadar geliştirildi.
Hidroelektrik kaynakları: tanımı, avantajları ve dezavantajları
19'undasu çarklarından yüzyıl sonra, hidrotürbinler ortaya çıktı ve onlardan sonra - elektrikli makineler. Bu, düşen suyun enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmeyi ve daha sonra belirli bir mesafeye iletmeyi mümkün kıldı. Çarlık Rusyası'nda, 1913 itibariyle, elektrik üreten hidro türbinlerle donatılmış yaklaşık 50.000 ünite vardı.
Akarsuların enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürülebilen kısmına hidroelektrik kaynakları, düşen suyun enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren cihaza ise hidroelektrik santrali (HES) denir. Santralin cihazı mutlaka bir elektrik jeneratörünü rotasyonda çalıştıran bir hidrolik türbin içerir. Düşen suyun akışını elde etmek için, bir elektrik santralinin inşası, barajların ve rezervuarların inşasını içerir.
Hidroelektrik kullanmanın faydaları:
- Nehrin enerjisi yenilenebilir.
- Çevre kirliliği yok.
- Ucuz elektrik çıkıyor.
- Rezervuarın yakınındaki iklim koşulları iyileşiyor.
Hidroelektrik kullanmanın dezavantajları:
- Bir rezervuar inşa etmek için bir arazi alanını sular altında bırakmak.
- Nehir yatağı boyunca birçok ekosistemi değiştirmek, balık popülasyonlarını az altmak, kuş yuvalama alanlarını rahatsız etmek, nehirleri kirletmek.
- Dağlık alanda bina tehlikesi.
Hidroelektrik potansiyeli kavramı
Dünyadaki bir nehrin, ülkenin veya tüm gezegenin hidroelektrik kaynaklarını değerlendirmekEnerji Konferansı (MIREC), hidroelektrik potansiyelini, ele alınan bölgenin tüm bölümlerinin elektrik üretmek için kullanılabilecek kapasitelerinin toplamı olarak tanımladı. Birkaç çeşit hidroelektrik potansiyeli vardır:
- Potansiyel hidroelektrik kaynaklarını temsil eden Brüt Potansiyel.
- Teknik potansiyel, brüt potansiyelin teknik olarak kullanılabilen kısmıdır.
- Ekonomik potansiyel, kullanımı ekonomik olarak mümkün olan teknik potansiyelin bir parçasıdır.
Bir miktar su akımının teorik gücü şu formülle belirlenir
N (kW)=9, 81QH, burada Q su akış hızıdır (m3/sn); H, şelalenin yüksekliğidir (m).
Dünyanın en güçlü hidroelektrik santrali
14 Aralık 1994'te Çin'de Yangtze Nehri üzerinde Three Gorges adı verilen en büyük hidroelektrik santralinin inşaatı başladı. 2006 yılında baraj inşaatı tamamlanmış ve ilk hidroelektrik ünitesi devreye alınmıştır. Bu hidroelektrik santrali, Çin'deki merkezi hidroelektrik santrali olacaktı.
Bu istasyonun barajının görünümü Krasnoyarsk hidroelektrik santralinin tasarımını andırıyor. Barajın yüksekliği 185 metre, uzunluğu ise 2,3 km'dir. Barajın merkezinde saniyede 116.000 m33 su salacak şekilde tasarlanmış bir dolusavak var, yani yaklaşık 200 m yükseklikten 100 tondan fazla su düşüyor. bir saniye.
Üç Boğaz Hidroelektrik Santrali'nin üzerine inşa edildiği Yangtze Nehri, dünyanın en büyük nehirlerinden biridir.dünyanın güçlü nehirleri. Bu nehir üzerinde bir hidroelektrik santralinin yapılması, bölgenin doğal hidroelektrik kaynaklarının kullanılmasını mümkün kılmaktadır. Tibet'te 5600 m yükseklikte başlayan nehir, önemli bir hidroelektrik potansiyeli kazanır. Barajın inşası için en çekici yer, nehrin dağlardan ovaya döküldüğü Üç Boğaz bölgesi oldu.
HES tasarımı
Üç Boğaz Hidroelektrik Santrali, her biri 700 MW kapasiteli 32 hidroelektrik ünite ve 50 MW kapasiteli iki hidroelektrik ünite içeren üç santrale sahiptir. HES'in toplam kapasitesi 22,5 GW'dir.
Barajın inşası sonucunda 39 km hacimli bir rezervuar oluşmuştur3. Barajın inşası, toplam nüfusu 1.24 milyon olan iki şehrin sakinlerinin yeni bir yere taşınmasıyla sonuçlandı. Ayrıca, sel bölgesinden 1.300 arkeolojik eser çıkarıldı. Barajın tüm hazırlıkları için 11,25 milyar dolar harcandı. Three Gorges hidroelektrik santralinin toplam inşaat maliyeti 22,5 milyar dolar.
Bu hidroelektrik santralinin inşası, navigasyonu doğru bir şekilde sağlar, ayrıca rezervuarın inşasından sonra kargo gemilerinin akışı 5 kat arttı.
Yolcu gemileri, 3.000 tondan daha ağır olmayan gemilerin geçmesine izin veren gemi asansöründen geçer. Kargo gemilerinin geçişi için iki sıra beş aşamalı kilit inşa edildi. Bu durumda gemilerin ağırlığı 10.000 tondan az olmalıdır.
Yangtze HES Çağlayan
Yangtze Nehri'nin su ve hidroelektrik kaynakları, bunun üzerine inşa etmeyi mümkün kılıyornehir, Çin'de üstlenilen birden fazla hidroelektrik santraline sahiptir. Three Gorges hidroelektrik santralinin üzerinde, bir dizi hidroelektrik santral inşa edildi. Bu, 80 GW'ın üzerinde kapasiteye sahip en güçlü hidroelektrik santral dizisidir.
Kademeli yapı, hidroelektrik santralinin nehir yatağındaki erozyonu az alttığı için Three Gorges rezervuarının tıkanmasını önler. Bundan sonra suda taşınacak daha az çamur olur.
Ayrıca, HES kademeli, Three Gorges HES'e giden su akışını düzenlemenize ve burada tek tip bir güç üretimi elde etmenize olanak tanır.
Parana Nehri üzerinde Itaipu
Paraná "gümüş nehir" anlamına gelir, Güney Amerika'nın en büyük ikinci nehridir ve 4380 km uzunluğa sahiptir. Bu nehir çok sert bir zeminden akar, bu nedenle onu aşarak yolunda akarsular ve şelaleler oluşturur. Bu durum burada hidroelektrik santrallerin inşası için uygun koşulları göstermektedir.
Itaipu HES, Güney Amerika'daki Foz do Iguacu şehrine 20 km uzaklıktaki Parana Nehri üzerinde inşa edilmiştir. Güç açısından, bu hidroelektrik santrali Three Gorges HES'ten sonra ikinci sıradadır. Brezilya ve Paraguay sınırında bulunan Itaipu HES, Paraguay'a tam, Brezilya'ya %20 elektrik sağlıyor.
Hidroelektrik santralin inşaatı 1970 yılında başlamış ve 2007 yılında tamamlanmıştır. Paraguay tarafında on, Brezilya tarafında ise aynı sayıda 700 MW'lık jeneratör kuruldu. Sular altında kalan hidroelektrik santralinin çevresinde tropikal bir orman olduğu için bu yerlerden gelen hayvanlar başka bölgelere taşındı. Barajın uzunluğu 7240 metre,ve yüksekliği 196 m, inşaat maliyetinin 15,3 milyar dolar olduğu tahmin ediliyor. HES kapasitesi 14.000 GW.
Rus hidroelektrik kaynakları
Rusya Federasyonu büyük bir su ve enerji potansiyeline sahiptir, ancak ülkenin hidroelektrik kaynakları kendi topraklarında son derece dengesiz bir şekilde dağılmıştır. Bu kaynakların %25'i Avrupa yakasında, %40'ı - Sibirya'da ve %35'i - Uzak Doğu'da bulunmaktadır. Devletin Avrupa kısmında, uzmanlara göre, hidroelektrik potansiyeli %46 oranında kullanılıyor ve devletin tüm hidroelektrik potansiyelinin 2500 milyar kWh olduğu tahmin ediliyor. Bu Çin'den sonra dünyada ikinci sonuç.
Sibirya'daki hidroelektrik kaynakları
Sibirya büyük hidroelektrik rezervlerine sahiptir, Doğu Sibirya özellikle hidroelektrik kaynakları açısından zengindir. Lena, Angara, Yenisey, Ob ve Irtysh nehirleri orada akar. Bu bölgenin hidro potansiyelinin 1.000 milyar kWh olduğu tahmin ediliyor.
Sayano-Shushenskaya HES, adını P. S. Neporozhny'den almıştır
Bu hidroelektrik santralin kapasitesi 6400 MW. Bu, Rusya Federasyonu'ndaki en güçlü hidroelektrik santralidir ve dünya sıralamasında 14. sıradadır.
Yenisey'in Sayan koridoru olarak adlandırılan bölümü hidroelektrik santrallerin yapımına elverişlidir. Burada nehir Sayan Dağları'ndan geçerek birçok akarsu oluşturur. Sayano-Shushenskaya HES'in yanı sıra bir basamak oluşturan diğer HES'lerin inşa edildiği yer burasıydı. Sayano-Shushenskaya HES, bu basamaktaki en yüksek adımdır.
İnşaat 1963'ten 2000'e kadar yapılmıştır. İstasyon tasarımı245 metre yüksekliğinde ve 1075 metre uzunluğunda baraj, santral binası, ş alt ve dolusavak yapısından oluşmaktadır. HES binasında her biri 640 MW kapasiteli 10 adet hidrolik ünite bulunmaktadır.
Barajın inşasından sonra oluşan rezervuarın hacmi 30 km'den fazla3 ve toplam alanı 621 km2.
Rusya Federasyonu'nun Büyük HES'leri
Sibirya'nın hidroelektrik kaynakları şu anda %20 oranında kullanılıyor, ancak burada oldukça büyük birçok hidroelektrik santrali inşa edildi. Bunların en büyüğü Sayano-Shushenskaya HES'dir ve onu aşağıdaki hidroelektrik santralleri takip eder:
6000 MW kapasiteli
Uzak Doğu en az gelişmiş potansiyele sahiptir. Uzmanlara göre bu bölgenin hidro potansiyeli %4 oranında kullanılıyor.
Batı Avrupa'daki hidroelektrik kaynakları
Batı Avrupa ülkelerinde hidroelektrik potansiyeli neredeyse tamamen kullanılmaktadır. Aynı zamanda oldukça yüksekse, bu tür ülkeler kendilerine tamamen hidroelektrik santrallerinden elektrik sağlarlar. Bunlar Norveç, Avusturya ve İsviçre gibi ülkelerdir. Norveç, ülkede kişi başına elektrik üretiminde dünyada ilk sırada yer almaktadır. Norveç'te bu rakam yılda 24.000 kWh ve bu enerjinin %99,6'sı hidroelektrik santrallerde üretiliyor.
Hidrogüç potansiyelleriBatı Avrupa'nın farklı ülkeleri birbirinden önemli ölçüde farklıdır. Bunun nedeni, farklı arazi koşulları ve farklı akış oluşumudur. Avrupa'nın toplam hidroelektrik potansiyelinin %80'i yüksek akış hızlarına sahip dağlarda yoğunlaşmıştır: İskandinavya'nın batı kısmı, Alpler, Balkan Yarımadası ve Pireneler. Avrupa'nın toplam hidroelektrik potansiyeli yılda 460 milyar kWh'dir.
Avrupa'daki yakıt rezervleri çok küçüktür, bu nedenle nehirlerin enerji kaynakları çok önemli ölçüde gelişmiştir. Örneğin, İsviçre'de bu kaynaklar %91, Fransa'da %92, İtalya'da %86 ve Almanya'da %76 oranında geliştirilmektedir.
Ren Nehri üzerinde HES Çağlayanı
Toplam kapasitesi yaklaşık 3.000 MW olan 27 hidroelektrik santralden oluşan bu nehir üzerinde bir dizi hidroelektrik santrali inşa edilmiştir.
İstasyonlardan biri 1914 yılında inşa edilmiştir. Bu, HPP Laufenburg. İki kez yeniden inşa edildi, ardından kapasitesi 106 MW'a ulaştı. Ayrıca istasyon mimari anıtlara aittir ve İsviçre'nin ulusal bir hazinesidir.
HPP Rheinfelden modern bir hidroelektrik santralidir. Lansmanı 2010 yılında gerçekleştirilmiş olup, kapasitesi 100 MW'dır. Tasarım, her biri 25 MW'lık 4 hidrolik ünite içerir. Bu hidroelektrik santral, 1898'de inşa edilen eski istasyonun yerini almak üzere inşa edildi. Eski istasyon şu anda tadilatta.
Afrika'daki hidroelektrik kaynakları
Afrika'nın hidroelektrik kaynakları, topraklarından geçen nehirlerden kaynaklanmaktadır: Kongo, Nil, Limpopo, Nijer ve Zambezi.
Kongo Nehriönemli hidroelektrik potansiyele sahiptir. Bu nehrin seyrinin bir kısmı, Inga Rapids olarak bilinen bir şelale şelalesine sahiptir. Burada su akışı saniyede 26.000 m3 hızla 100 metre yükseklikten alçalmaktadır. Bu alanda 2 adet hidroelektrik santrali inşa edildi: "Inga-1" ve "Inga-2".
Kongo Demokratik Cumhuriyeti Hükümeti 2002 yılında, mevcut Inga-1 ve Inga-2 hidroelektrik santrallerinin yeniden inşasını ve hidroelektrik santrallerinin inşasını sağlayan Big Inga kompleksinin inşası projesini onayladı. üçüncü - Inga-3. Bu planların uygulanmasının ardından dünyanın en büyük Bolshaya Inga kompleksinin inşa edilmesine karar verildi.
Bu proje Uluslararası Enerji Konferansı'nda tartışıldı. Afrika'nın su ve hidroelektrik kaynaklarının durumunu dikkate alarak, konferansta hazır bulunan Orta ve Güney Afrika'dan iş ve hükümet temsilcileri bu projeyi onayladı ve parametrelerini belirledi: "Big Inga" nın kapasitesi 40.000 olarak belirlendi. En güçlü hidroelektrik santralinden daha fazla olan MW " Three Gorges "neredeyse 2 kat. HES'in 2020 yılında devreye alınması planlanıyor ve inşaat maliyetlerinin 80 milyar dolar olması bekleniyor.
Proje tamamlandığında, DRC dünyanın en büyük elektrik tedarikçisi olacak.
Kuzey Afrika elektrik şebekesi
Kuzey Afrika, Akdeniz ve Atlantik Okyanusu kıyılarında yer alır. Afrika'nın bu bölgesine Mağrip veya Arap Batısı denir.
Afrika'daki hidroelektrik kaynakları eşit olmayan bir şekilde dağılmıştır. Kıtanın kuzeyinde dünyanın en sıcak çölü - Sahra. Bu bölge su sıkıntısı çekiyor, bu nedenle bu bölgelere su sağlamak büyük bir görev. Çözümü, rezervuarlar inşa etmektir.
İlk rezervuarlar geçen yüzyılın 30'larında Mağrip'te ortaya çıktı, daha sonra birçoğu 60'larda inşa edildi, ancak özellikle 21. yüzyılda yoğun inşaat başladı.
Kuzey Afrika'nın hidroelektrik kaynakları öncelikle Nil Nehri tarafından belirlenir. Bu, dünyanın en uzun nehridir. Geçen yüzyılın 60'larında, inşaatından sonra yaklaşık 500 km uzunluğunda ve yaklaşık 9 km genişliğinde büyük bir rezervuarın oluştuğu bu nehir üzerine Aswan Barajı inşa edildi. Rezervuarın suyla doldurulması 1970'den 1975'e kadar 5 yılda gerçekleşti.
Aswan Barajı, Mısır tarafından Sovyetler Birliği ile işbirliği içinde inşa edildi. Bu, uluslararası bir projeydi ve bunun sonucunda yılda 10 milyar kWh'ye kadar elektrik üretilmesi, taşkınlar sırasında Nil Nehri'ndeki su seviyesinin kontrol edilmesi ve rezervuarda uzun süre su biriktirilmesi mümkün oldu. Tarlaları sulayan bir kanal ağı rezervuardan uzaklaşıyor ve çöl bölgesinde vahalar ortaya çıktı, giderek daha fazla alan tarım için kullanılıyor. Kuzey Afrika'nın su ve hidroelektrik kaynakları maksimum verimle kullanılmaktadır.
Dünyanın hidroelektrik potansiyelini paylaşmak
- Asya - %42.
- Afrika - %21.
- Kuzey Amerika - %12.
- Güney Amerika - %13.
- Avrupa - %9.
- Avustralya ve Okyanusya – %3
Küresel hidroelektrik potansiyelinin 10 trilyon kWh elektrik olduğu tahmin ediliyor.
20. yüzyıl, hidroelektrik yüzyılı olarak adlandırılabilir. 21. yüzyıl, bu endüstrinin tarihine kendi eklemelerini getiriyor. Dünya, elektrik enerjisi üretmek için deniz gelgitlerinin gücünü kullanan pompalı depolamalı enerji santrallerine (PSPP'ler) ve gelgit enerji santrallerine (TPP'ler) olan ilgiyi artırdı. Hidroelektrik geliştirme devam ediyor.
