Omul din vremurile antice a atras atenția asupra râurilor ca sursă accesibilă de energie. Pentru a folosi această energie, oamenii au învățat să construiască roți de apă pe care apa le-a rotit; Aceste roți sunt așezate în muniții și alte instalații. Moara de apă este un exemplu viu al celei mai vechi plante hidroelectrice, păstrată în multe țări până astăzi aproape în forma sa originală. Înainte de inventarea motorului cu abur, energia apei a fost principala forță motrice în producție. Pe măsură ce roțile de apă s-au îmbunătățit, capacitatea unităților hidraulice, a mașinilor de comandă etc. a crescut. În prima jumătate a secolului al XIX-lea a fost inventată o turbină hidraulică care a deschis noi posibilități de utilizare a resurselor de energie hidroelectrică. Odată cu inventarea unei mașini electrice și a metodei de transmitere a energiei electrice pe distanțe considerabile, dezvoltarea energiei a început prin transformarea ei în energie electrică în centrale hidroelectrice.
Resursele hidroenergetice sunt rezervele de energie ale apei curente a cursurilor de apă și a corpurilor de apă situate deasupra nivelului mării (precum și energia apelor de mare).
O caracteristică semnificativă în evaluarea resurselor hidroenergetice este faptul că apa de suprafață este cea mai importantă componentă a echilibrului ecologic al planetei. În cazul în care toate celelalte tipuri de resurse energetice primare sunt utilizate în principal pentru generarea de energie, resursele hidraulice trebuie să fie evaluate în ceea ce privește capacitatea de a efectua alimentarea cu apă industrială și publice, dezvoltarea pescuitului, irigații, navigație, etc.
Tipic pentru resursele hidroenergetice și caracteristica faptului că conversia energiei mecanice a apei în energie electrică are loc la centrala hidroelectrică fără producția intermediară de căldură.
Energia râurilor este regenerabilă, iar ciclicitatea reproducerii acesteia este complet dependentă de debitul râului, prin urmare, resursele hidroelectrice sunt distribuite neuniform pe tot parcursul anului, în plus, amploarea acestora variază de la an la an. Într-o formă generalizată, resursele hidroenergetice se caracterizează printr-o valoare medie anuală (precum și resursele de apă).
În condiții naturale, energia râurilor este folosită pentru eroziunea fundului și a malurilor patului, transferul și prelucrarea materialului solid, scurgerea și transferul de săruri. Această activitate eroziv poate duce la efecte dăunătoare (tarmuri afectată de stabilitate, inundații, etc.)., Și au un efect benefic, cum ar fi, de exemplu, atunci când stabilește de minereu rocă și minerale, formarea, îndepărtarea și depozitarea diferitelor materiale (pietriș, nisip) . Prin urmare, utilizarea resurselor hidrice pentru generarea de energie este în detrimentul formării altor resurse importante.
Într-un număr de țări cu un grad ridicat de utilizare a resurselor hidroenergetice, există o scădere a ponderii specifice a energiei hidroelectrice în balanța electrică. Astfel, în ultimii 40 de ani, proporția energiei hidroelectrice a scăzut în Austria de la 80 la 70%, în Franța, de la 53 până la o valoare foarte mică (prin creșterea producției de energie electrică la fabrica), în Italia, de la 94 la 50% (acest lucru se datorează faptului că majoritatea resursele hidroenergetice utilizate în aceste țări sunt aproape epuizate). Una dintre cele mai mari scăderi a avut loc în SUA, unde producția de energie electrică la centrala hidroelectrică în 1938 a fost de 34%, iar deja în 1965 - doar 17%. În același timp, în sectorul energetic al Norvegiei, această cotă este de 99,6%, Elveția și Brazilia - 90%, Canada - 66%.
Potențialul hidroenergetic și distribuția acestuia pe continente și țări
În ciuda dezvoltării semnificative a hidrocentralelor în lume în contabilizarea resurselor hidroelectrice mondiale, nu există încă o uniformitate completă și nu există materiale care să ofere o evaluare comparabilă a resurselor hidrotehnice mondiale. Calculele cadastrale ale rezervelor hidroenergetice din diferite țări și specialiști individuali diferă una de cealaltă printr-un număr de indicatori: completitudinea acoperirii sistemului fluvial al unei singure țări și a cursurilor de apă individuale, metodologia de determinare a capacității; în unele țări sunt luate în considerare resursele hidroenergetice potențiale, în altele sunt introduse diferiți factori de corecție etc.
O încercare de a raționaliza contabilitatea și evaluarea puterii hidroelectrice mondiale a fost făcută la Conferințele mondiale în domeniul energiei (MIREC).
unde Q - debitul de apă, m3 / s; H - cădere, m.
Puterea este determinată pentru trei costuri caracteristice: Q = 95% - debit, siguranță 95% din timp; Q = 50% - securitate 50% din timp; Qsr este media aritmetică.
Un neajuns esențial al acestor propuneri a fost acela că acestea au prevăzut includerea de resurse hidroelectrice nu pe întregul curs de apă, ci numai pe acele secțiuni care prezintă interes energetic. Selecția acestor situri nu a putut fi strict reglementată, ceea ce, în practică, a dus la introducerea elementelor de subiectivism în calcule. În tabel. 1 prezintă datele privind resursele hidroenergetice ale țărilor individuale, calculate pentru a șasea sesiune a MIREK.
Problema raționalizării contabilității resurselor hidroenergetice a fost acordată o atenție deosebită în activitatea Comisiei pentru energie electrică a Comisiei Economice pentru Europa a Organizației Națiunilor Unite, care a stabilit anumite recomandări pe această temă. Aceste recomandări au stabilit următoarea clasificare în definiția potențialului:
Potențial hidroenergetic potențial brut (potențial) potențial (brut) (sau resurse hidrotehnice generale):
1. superficiale, ținând seama de energia apelor curgătoare din întreaga regiune sau dintr-un singur bazin hidrografic;
2. râul, ținând seama de energia cursului de apă.
Potențialul hidroenergetic net (sau net) operațional:
1. resursele tehnice (sau hidroenergetice tehnice) - o parte din potențialul teoretic brut al fluviului, care poate fi utilizat sau utilizat deja din punct de vedere tehnic (potențialul tehnic mondial este estimat la aproximativ 12.300 miliarde kilowați-oră);
2. Economice (sau resursele hidroenergetice economice) - o parte a potențialului tehnic, a cărui utilizare în condițiile actuale este justificată din punct de vedere economic (adică profitabil din punct de vedere economic); Resursele hidroenergetice economice în țările individuale sunt prezentate în Tabelul 4.
În concordanță cu aceasta, valoarea totală a resurselor hidroelectrice potențiale mondiale ale scurgerii fluviale este prezentată în Tabelul 2.
Tabelul 2. Resursele hidroenergetice (potențialul hidroenergetic total) al continentelor individuale
% din totalul de pe glob
Valoarea specifică a resurselor hidroelectrice, kW / km2
Total pentru glob
Calculele de mai sus au făcut odată schimbări semnificative ale înțelegerii anterioare a distribuției resurselor hidroelectrice de către continente. Au fost înregistrate schimbări majore în Africa și Asia. Aceste date arată că în continentul asiatic aproape 36% din rezervele hidroenergetice mondiale sunt concentrate, în timp ce în Africa, care a fost considerată cea mai bogată resursă hidroenergetică, aproximativ 19% sunt concentrate. În tabel. 3 oferă o comparație a datelor care caracterizează distribuția resurselor hidroenergetice de către continente, obținute prin estimări diferite. Tabelul 3. Saturarea prin resurse hidroelectrice a teritoriului continentului, mii kW-h pe 1 km Km. km
Tabelul 4. Comparația datelor privind distribuția potențialelor resurse hidroenergetice pe continente (% din totalul global)
conform studiului geologic american
conform Atlasului Oxford
potrivit delegatului iugoslav la IV MIREK
prin calcul, produs în URSS
Chiar dacă se consideră că vechea idee a distribuției energiei hidroelectrice pe baza datelor calculate de scurgere de 95% de securitate, dar este imposibil să nu atragă atenția asupra excepționalul supraestimate în observațiile anterioare de resurse potențiale în Africa, pe baza reprezentărilor exagerate ale fluxului râurilor de pe continent . Dacă debitul anual al bazinului râului Congo a fost anterior estimat la 500-570 mm din strat, în prezent este estimat la doar 370 mm. Pentru râul Niger, a fost luată o scurgere de 567 mm și, de fapt, este de aproximativ 300 mm. Același lucru se obține cu datele privind valoarea medie a stratului de scurgere, care sunt indicatori buni ai potențialului hidroenergetic al continentelor individuale (vezi Tabelul 7). Din acest tabel se poate observa că în ceea ce privește înălțimea continentului și cantitatea de scurgere, adică pe principalii indicatori energetici, Africa este mult în urma Asiei și aproape la egalitate cu America de Nord.
Înălțimea medie a continentului, m
înălțimea stratului de scurgere, cm
continentală, milioane km2
debitul capului, km3
astfel Distribuția resurselor hidroelectrice este mai strâns legată de caracteristicile geografice ale celor mai mari râuri și bazinele lor. Aproximativ 50% din drenajul mondial se încadrează în cele mai mari 50 de râuri, ale căror bazine acoperă aproximativ 40% din suprafața terenului. Cincisprezece râuri din acest număr au un debit de 10.000 km3 / s sau mai mult. Nouă dintre ele sunt în Asia, trei - în sud și două - în America de Nord, una - în Africa.
Porțiunea mare hidroelectrică mondială (aproximativ 60%) sunt în emisfera estică, care este superior indicatorului de securitate gidroresursnoy de vest și specifică (pe unitatea de suprafață) (17 și 15 kW / km 2.
Datorită nivelului înalt de dezvoltare industrială, țările din Europa de Vest și America de Nord sunt mult timp în fața tuturor celorlalte țări în ceea ce privește dezvoltarea resurselor hidroelectrice. Deja la mijlocul anilor 1920, potențialul hidrografic a fost dobândit în Europa de Vest cu aproximativ 6%, iar în America de Nord, care avea cea mai mare capacitate hidroelectrică la acel moment, cu 4%. O jumătate de secol mai târziu, cifrele corespunzătoare au fost de aproximativ 60% pentru Europa de Vest și aproximativ 35% pentru America de Nord. Deja la mijlocul anilor '70, capacitatea absolută a centralelor electrice din Europa de Vest a depășit cele din orice altă regiune a lumii.
În țările în curs de dezvoltare, ratele relativ ridicate de utilizare a energiei hidroelectrice se datorează, în mare parte, nivelului de bază extrem de scăzut. Cu creștere mai mult de 50 de ori într-o jumătate de secol, instalat posibilitatea hidroelectrică țărilor în curs de dezvoltare, la mijlocul anilor '70 mai mult de 4,5 ori mai rămas în urma țărilor dezvoltate și în centralele electrice, precum și de a le dezvolta electricitate. Și dacă în țările dezvoltate hidropotențialul de la mijlocul anilor 1970 a fost utilizat de aproximativ 45%, apoi în țările în curs de dezvoltare - doar 5%. Pentru întreaga lume, această cifră este de 18%. Astfel, pentru moment, doar o mică parte a potențialului hidroenergetic este caracteristică lumii.
Datorită epuizării resurselor hidroelectrice economice într-un număr de țări, interesul pentru construcția centralelor electrice de stocare pompate (PSP) a crescut semnificativ în aceste țări. În Europa, au început să construiască PSP-uri speciale în anii 1920 și 1930, dar au început să se dezvolte foarte mult de la mijlocul anilor '50. În prezent, mai mult de jumătate din PAP-urile mondiale sunt situate în țările UE. În Statele Unite și Canada, sistemele de stocare pompate în trecut au devenit mai puțin răspândite decât în Europa. aceste țări au avut rezerve mari de resurse hidroenergetice economice. Cu toate acestea, în ultimii ani, interesul pentru PSP a crescut și în SUA și Canada. De asemenea, de mare interes în lume recent este utilizarea energiei mareelor pentru generarea energiei electrice, aceasta este o zonă promițătoare în domeniul energiei hidroelectrice, energia mareelor este regenerabilă și aproape inepuizabilă - este o sursă imensă de energie. În multe țări, centralele electrice de maree (TEC) funcționează deja. În continuare, în această direcție, Franța a avansat.
Aspect ecologic în utilizarea resurselor hidroenergetice
Baburin V.N. "Hidroenergia și utilizarea integrată a resurselor de apă", M: Nauka, 1986.
Marea Enciclopedie Sovietică, M: Sov. Enciclopedia, 1971. - Vol.6.
Resursele hidroenergetice ale URSS, M: Nauka, 1967. Enciclopedii geografice scurte, M: Sov. Enciclopedia, 1959. - Vol. 2.
Obrezkov V.I. "Hidrocentrale", manual pentru licee, M: 1989.
Resursele de combustibil și de energie ale țărilor capitaliste și în curs de dezvoltare, M: Nauka, 1978.