Vízerőművek – a vízenergia működése, előnyei és felhasználása
Vízerőművek: hogyan működik a vízenergia, előnyei és felhasználása — megújuló, tiszta áramtermelés, gazdasági és környezeti előnyök egy helyen.
A vízenergia a víz mozgása által hajtott generátorok által termelt villamos energia. Általában olyan gátakkal készül, amelyek elzárják a folyót, hogy tározótározót (tározót) hozzanak létre, vagy összegyűjtik a vizet, amelyet oda szivattyúznak. Amikor a vizet kiengedik, a gát mögötti nyomás lefelé kényszeríti a vizet, amely egy turbinához vezet. Ennek hatására a turbina megfordul, ami megforgat egy generátort, amely villamos energiát termel.
Ez a megújuló energiaforrás a világ villamosenergia-termelésének mintegy hatodát adja (közel 16%). Kevesebb légszennyezést és üvegházhatású gázt bocsát ki üzem közben, mint a fosszilis erőforrások, például a gőzgépek tüze. Néhány helyen, például Norvégiában és Québecben az áram nagy részét így nyerik.
Hogyan működik egy vízerőmű?
Alapegységei általában:
- Gát és tározó: a víz felhalmozására és potenciális energia tárolására szolgál.
- Beömlő (intake) és vezeték (vezetősor/nyomóvezeték): a vizet a turbinához vezetik.
- Turbinák: a vízáramlás forgatja őket; többféle típus létezik (pl. Francis, Kaplan, Pelton) különböző vízhozam és zuhatag esetén.
- Generátor: a turbina forgását elektromos energiává alakítja.
- Transzformátor és hálózati csatlakozás: az előállított feszültséget a hálózati követelményeknek megfelelően alakítják.
Típusok
- Gátas (tározós) erőművek: nagy tározóval rendelkeznek, jól alkalmasak csúcsterhelés-követésre és vízkezelésre.
- Folyóból táplálkozó (run-of-river) erőművek: nincs vagy csak kis tározójuk van; alacsonyabb környezeti lábnyom, de kevésbé rugalmasak, mert a termelés függ a folyó pillanatnyi vízhozamától.
- Szivattyús-tározós (pumped-storage): két, különböző magasságú tározót használ — olcsóbb árammal vizet pumpálnak fel a felső tározóba, majd csúcsidőben leengedik és áramot termelnek. Ez a technológia a legelterjedtebb módszer az energiatárolásra hálózati szinten.
- Kis- és mikrovízerőművek: helyi közösségek vagy ipari létesítmények számára; egyszerűbbek és kisebb környezeti hatásúak.
Előnyök
- Megújuló és folyamatosan rendelkezésre álló energia: a folyóvíz vagy tározott víz újrahasznosítható energiaforrás.
- Alacsony üzem közbeni kibocsátás: működés közben jóval kevesebb CO2-t bocsátanak ki, mint fosszilis tüzelésű erőművek.
- Rugalmas termelés: gyorsan be- és kikapcsolhatók, így alkalmasak a hálózati ingadozások kiegyenlítésére és csúcsterhelés fedezésére.
- Energiatárolás: különösen a szivattyús-tározós rendszerek fontos szerepet játszanak megújulók integrálásában.
- Hosszú élettartam és alacsony üzemeltetési költség: egy jól karbantartott erőmű évtizedekig működhet.
- További előnyök: öntözés, árvízvédelem, hajózhatóság és helyi fejlesztések támogatása.
Hátrányok és környezeti hatások
- Ökológiai hatások: a gátak megváltoztatják a folyók természetes folyását, hatnak a halvándorlásra, a vízi élőhelyekre és a vízminőségre.
- Üledékfelhalmozódás: a tározók elnyelik az üledéket, ami hosszú távon csökkentheti a tározó élettartamát és befolyásolhatja a folyó alsóbb szakaszait.
- Társadalmi hatások: nagy gátak építése lakosságkiváltással, mezőgazdasági területek elárasztásával járhat.
- Üvegházhatású gázok bizonyos esetekben: trópusi tározókban a növényi anyag bomlása metánt termelhet.
- Magas beruházási költség: az építkezés jelentős tőkeigényű, hosszú megtérülési idővel.
Környezetvédelmi intézkedések
A hatások mérséklésére alkalmazott módszerek közé tartozik a haljárók és halvetők építése, a környezeti vízhozamok biztosítása, üledékkezelési technikák, valamint kompenzációs élőhely-rekonstrukciók. Tervezéskor egyre nagyobb hangsúlyt kap a fenntarthatóság és az érintett közösségek bevonása.
Alkalmazások és példák
Vízerőműveket használnak villamosenergia-termelésre, vízgazdálkodásra, öntözésre és hajózhatóság javítására. A régiók, amelyekben a vízerőművek dominálnak (például Norvégia vagy Québec), stabil, alacsony karbonintenzitású villamosenergia-ellátást tudnak biztosítani. A szivattyús-tározós rendszerek pedig kulcsszerepet játszanak a megújuló források kiszámítható integrálásában.
Összefoglalás
A vízenergia hatékony és rugalmas módja az elektromos energia előállításának: megújuló, alacsony üzem közbeni kibocsátású és jól használható hálózati szolgáltatásokra. Ugyanakkor jelentős környezeti és társadalmi kihívásokat is felvet, amelyeket körültekintő tervezéssel és mérséklő intézkedésekkel kell kezelni. A jövőben a kisebb, helyi rendszerek és a tárolókapacitások (különösen a szivattyús-tározós technológiák) még fontosabbá válhatnak az energiarendszerek fenntartható átalakításában.
Egy vízerőmű Németországban
A vízesés energiáját az emberek évezredek óta használják.
Vízerőművek
| Rangsor | Állomás | Ország | Helyszín | Kapacitás (MW) |
| 1 | 30°49′15″N 111°00′08″E / 30.82083°N 111.00222°E / 30.82083; 111.00222 (Három-szurdok gát) | 22,500 | ||
| 2 | Itaipu | 25°24′31″S 54°35′21″W / 25.40861°S 54.58917°W / -25.40861; -54.58917 (Itaipu gát) | 14,000 | |
| 3 | Xiluodu (építés alatt) | 28°15′52″N 103°38′47″E / 28.26444°N 103.64639°E / 28.26444; 103.64639 (Xiluodu gát) | 10,780 | |
| 4 | Guri | 07°45′59″N 62°59′57″W / 7.76639°N 62.99917°W / 7.76639; -62.99917 (Guri gát) | 10,235 | |
| 5 | Tucuruí | 03°49′53″S 49°38′36″W / 3.83139°S 49.64333°W / -3.83139; -49.64333 (Tucuruí gát) | 8,370 | |
| 6 | 47°57′23″N 118°58′56″W / 47.95639°N 118.98222°W / 47.95639; -118.98222 (Grand Coulee Dam) | 6,809 |
A vízenergia előnyei
A villamos energia előállításának módja nem károsítja annyira a környezetet, mint a fosszilis tüzelőanyagok, például az olaj vagy a szén. A vízenergia nagyon erős és biztonságos, és nem termel hulladékot.A vízerőművek fontos előnye, hogy csúcserőműként is használhatók. Amikor a villamosenergia-igény csökken, a gát egyszerűen több vizet tárol. A tározóban tárolt vizet szükség esetén fel lehet engedni (kiengedni), így az energia gyorsan előállítható. Egyes vízerőművek szivattyús tárolást használnak a felesleges energia tárolására (gyakran az éjszaka folyamán), azáltal, hogy a villamos energiát a víz felszivattyúzására használják egy medencébe. Az áramot akkor lehet előállítani, amikor a kereslet megnő. Ez a rugalmasság a vízenergiát a kevésbé szabályozható, időszakos energiaforrásokhoz is jól illeszthetővé teszi. Amikor nem fúj a szél vagy nem süt a nap, akkor is lehet vízenergiát termelni.
A gyakorlatban a folyami gátakban tárolt víz felhasználását néha megnehezítik az öntözési igények, amelyek az elektromos csúcsigényekkel nem egy időben jelentkezhetnek.
További előnye, hogy a vízenergia nem fogyhat el, amíg van vízellátás. Ha a gát megépült, az áram nagyon keveset kerül, nem keletkezik hulladék vagy szennyezés, és az áramot akkor lehet előállítani, amikor csak szükség van rá.
Néhány vízturbinának nincs gátja, hanem a folyó sodrását használja. Ezek kevesebb villamos energiát termelnek, és nem tudják tárolni az energiát későbbi felhasználásra.
A vízenergia hátrányai
A nagy gátak építése a víz visszatartására károsíthatja a környezetet. 1983-ban az ausztrál kormány hatalmas lakossági tiltakozást követően megakadályozta, hogy a tasmániai Gordon folyón gátat építsen a tasmániai kormány. A gát elárasztotta volna a Franklin folyót. A kínai Három-szurdok gát a világ legnagyobb vízenergia-projektje, és a világ legnagyobb erőműve. A gát hatalmas területet öntött el, ami azt jelenti, hogy 1,2 millió embert kellett elköltöztetni. A tudósokat számos probléma aggasztja a gát kapcsán, mint például a szennyezés, az iszap, és a gátfal áttörésének veszélye.
Kérdések és válaszok
K: Mi az a vízerőmű?
V: A vízenergia olyan generátorok által termelt villamos energia, amelyeket a víz mozgása forgat.
K: Hogyan készül általában?
V: Általában olyan gátakkal, amelyek részben elzárnak egy folyót, hogy egy víztározót hozzanak létre. A vizet kiengedik, és a gát nyomása a vizet csövekbe kényszeríti, amelyek egy turbinához vezetnek, amely megforgat egy generátort és áramot termel.
K: A világ villamos energiájának hány százalékát állítja elő?
V: Ez a megújuló energiát hasznosító módszer a világ villamos energiájának körülbelül egyhatodát állítja elő.
K: Kevesebb szennyezést okoz, mint más módszerek?
V: Igen, kevesebb szennyezést termel, mint a gőzgépek.
K: Vannak olyan helyek, ahol a villamos energia nagy része vízerőművekből származik?
V: Igen, néhány helyen, például Norvégiában és Québecben az áram nagy részét így nyerik.
K: Minden országban többféle módon állítják elő az áramot?
V: Igen, mivel minden módszernek vannak előnyei és hátrányai, a legtöbb országban többféle módon állítják elő a villamos energiát.
K: A vízenergiát ma jellemzően sok országban előnyben részesítik?
V: Igen, ma a legtöbb országban a vízenergia az előnyben részesített vagy az egyik előnyben részesített módszer.
Keres