{h1}
άρθρα

υδροηλεκτρική ενέργεια

Anonim

Τι είναι η υδροηλεκτρική ενέργεια;

Για χιλιάδες χρόνια, η ανθρωπότητα χρησιμοποίησε μικρή ισχύ, για παράδειγμα, σε ελαιοτριβεία για την άλεση του καλαμποκιού, και αυτή η χρήση συνεχίζεται σε πολλά μέρη του κόσμου σήμερα, αν και έχει σταματήσει σε μεγάλο βαθμό στο Ηνωμένο Βασίλειο. Η υδροηλεκτρική ενέργεια, ο όρος που χρησιμοποιείται γενικά για την παραγωγή ηλεκτρισμού από την υδροηλεκτρική ενέργεια, αναπτύχθηκε στα τέλη του 19ου αιώνα. Ο πρώτος υδροηλεκτρικός σταθμός θεωρείται ότι κατασκευάστηκε από τον βιομήχανο William Armstrong στο Cragside, Northumberland, Ηνωμένο Βασίλειο, το 1870.

Μπορεί να δημιουργηθεί ισχύς όπου το νερό πέφτει σε ένα ύψος, γνωστό ως «κεφάλι» (μετρημένο κάθετα). Η ισχύς P που παράγεται σε kW υπολογίζεται ως εξής:

Ρ = hQgρ

Οπου:

  • h = κεφάλι σε μέτρα.
  • Q = ρυθμός ροής σε m3 / s.
  • g = σταθερά βαρύτητας.
  • ρ = συνολική απόδοση της εγκατάστασης.

Ως εκ τούτου, μια ροή 1 m3 / s που πέφτει σε κατακόρυφη απόσταση 1 m μπορεί θεωρητικά να παράγει μόλις κάτω από 10 kW ηλεκτρικής ενέργειας. Η υψηλότερη απόδοση που επιτυγχάνεται με το σύγχρονο εργοστάσιο είναι περισσότερο από το 90%.

Ένας χρήσιμος κανόνας για την εκτίμηση του δυναμικού ενός τόπου, σε MW, είναι P = hQ / 120, ενσωματώνοντας g και απόδοση 0, 85.

Ως πηγή ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, η υδροηλεκτρική ενέργεια έχει μεγάλη έκκληση, ειδικά όταν αποτελεί μέρος ενός συστήματος πολλαπλών χρήσεων. Ωστόσο, το κόστος κεφαλαίου τείνει να είναι αρκετές φορές το κόστος του φθηνότερου θερμοηλεκτρικού σταθμού. Ο πολυεπιστημονικός του χαρακτήρας (π.χ. υδρολογία, υδραυλική, γεωλογία και γεωτεχνική, αστική, δομική, ηλεκτρική και μηχανολογία) σημαίνει ότι η υδροηλεκτρική ενέργεια αποτελεί μερικές από τις μεγαλύτερες προκλήσεις κάθε έργου μηχανικής. Τα μεγάλα προγράμματα μπορούν επίσης να έχουν σημαντικές κοινωνιολογικές και περιβαλλοντικές επιπτώσεις που μπορεί να είναι δύσκολο να προβλεφθούν. Λόγω των πιθανών επιπτώσεών τους, τα μεγάλα προγράμματα είναι συχνά αμφιλεγόμενα. Όλες οι πτυχές, ακόμη και για μικρά σχήματα, απαιτούν προσεκτικές μελέτες σκοπιμότητας.

Τρέχουσα περίσταση

Κόσμος

Η εγκατεστημένη ισχύς της υδροηλεκτρικής ενέργειας παγκοσμίως παρατίθεται από τη Διεθνή Ένωση Υδροηλεκτρικών Ενεργειών να ανέρχεται σε 1.036 GW το 2014 (IHA, 2015). Σύμφωνα με τον Διεθνή Οργανισμό Ενέργειας, η παγκόσμια ετήσια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από υδροηλεκτρική ενέργεια ανήλθε σε 3.756 TWh το 2012, ήτοι 2, 3% του συνολικού ενεργειακού εφοδιασμού (IEA, 2014).

Τα συγκρίσιμα στοιχεία δημοσιεύονται από το Παγκόσμιο Συμβούλιο Ενέργειας (WEC). Η WEC αναφέρει την αναζωπύρωση της ανάπτυξης από το 2004, μετά από μια σχεδόν παύση το 1999 στην έναρξη της αναθεώρησης της αποτελεσματικότητας των μεγάλων φραγμάτων από την Παγκόσμια Επιτροπή για τα Φράγματα (WEC, 2015). Στα τέλη του 2014, το εκτιμώμενο μερίδιο της παγκόσμιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ήταν 16, 6% (REN21, 2015).

Το ποσοστό της συνολικής παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας μιας χώρας από την υδροηλεκτρική ενέργεια εξαρτάται από τα γεωγραφικά χαρακτηριστικά της και από το βαθμό στον οποίο έχει αναπτυχθεί το δυναμικό της. Για παράδειγμα, η Παραγουάη παράγει σχεδόν το 100% της ενέργειας της από υδροηλεκτρική ενέργεια, αλλά δώδεκα ή περισσότερες χώρες χαμηλού κόστους παράγουν λιγότερο από το 1% της ενέργειας τους από υδροηλεκτρική ενέργεια . Ο συνδυασμός υδροηλεκτρικής ενέργειας με τον έλεγχο των πλημμυρών, η άρδευση, η παροχή νερού, η πλοήγηση και η αναψυχή μπορούν να καταστήσουν αυτά τα συστήματα οικονομικά εφικτά.

Ηνωμένο Βασίλειο

Στο Ηνωμένο Βασίλειο, η συνολική εγκατεστημένη ισχύς στα τέλη του 2011 ήταν 1.676 GW, ήτοι το 1, 9% της συνολικής παραγωγικής ικανότητας του Ηνωμένου Βασιλείου, τα περισσότερα από τα οποία βρίσκονται σε μεγάλα σχήματα στη Σκωτία (DECC, 2013). Η ενέργεια που παράγεται κατά μέσο όρο είναι περίπου 5, 7 TWh, ήτοι περίπου 1, 5% της συνολικής παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας του Ηνωμένου Βασιλείου.

Συγκριτικά, οι μεγάλοι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί στο Ηνωμένο Βασίλειο είναι συνήθως 2.0 GW και παράγουν περίπου 10 TWh ανά έτος ενέργειας. Το μεγαλύτερο μέρος της υδροηλεκτρικής ισχύος κατασκευάστηκε στη δεκαετία του 1950 και του 1960, απορροφώντας μεγάλο μέρος των ευκαιριών μεγαλύτερης κλίμακας στο Ηνωμένο Βασίλειο.

Τα κίνητρα για την ανάπτυξη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας συνέβαλαν στην αναζωπύρωση του ενδιαφέροντος για νέα έργα και στην ανακαίνιση παλαιών σχεδίων, ακόμη και μερικούς παλιούς νερόμυλους. Οι αριθμοί που αναφέρθηκαν παραπάνω (παγκόσμιο και βρετανικό) είναι μόνο για την «πρωτογενή» ισχύ. Δεν περιλαμβάνουν τα συστήματα άντλησης με αντλία, όπως το Dinorwig και το Ffestiniog στη Βόρεια Ουαλία με χωρητικότητα 1.728 MW και 360 MW αντίστοιχα, και Foyers (300 MW) και Cruachan (400 MW) στη Σκωτία.

Γιατί το ΗΒ δεν παράγει περισσότερη υδροηλεκτρική ενέργεια;

Η γη στα δυτικά και στα βόρεια του Ηνωμένου Βασιλείου βρίσκεται σε σχετικά ψηλά υψόμετρα και λαμβάνει μεγάλη ποσότητα βροχής, αλλά το υπόλοιπο είναι γενικά χαμηλό και έχει λιγότερες βροχοπτώσεις. Αυτός είναι ο λόγος που η πλειοψηφία της υδροηλεκτρικής ενέργειας της χώρας παράγεται στο βόρειο τμήμα της Σκωτίας.

Ακόμη και εκεί, η μέση υψόμετρο είναι χαμηλή και οι λεκάνες απορροής μικρές σε σύγκριση με τις ηπειρωτικές ορεινές περιοχές, οπότε το δυναμικό για την οικονομική ανάπτυξη της υδροηλεκτρικής ενέργειας είναι σχετικά μικρό. Συγκριτικά, η Νορβηγία και η Ελβετία παράγουν 95% και 56% της ηλεκτρικής τους ενέργειας από υδροηλεκτρική ενέργεια αντίστοιχα και οι εγκατεστημένες ικανότητες των μεγαλύτερων συστημάτων στην Κίνα και την Παραγουάη μετριούνται σε χιλιάδες μεγαβάτ.

Ωστόσο, το Ηνωμένο Βασίλειο διαθέτει σημαντικούς αναξιοποίητους πιθανούς παλιρροϊκούς και κυματικούς ενεργειακούς πόρους, εάν μπορούν να υπερνικηθούν οι τεχνολογικές, οικονομικές και περιβαλλοντικές προκλήσεις.

Τύποι συστημάτων υδροηλεκτρικής ενέργειας

Τα συστήματα υδροηλεκτρικής ενέργειας μπορούν να ταξινομηθούν ως: διαχείρηση ποταμών, αποθήκευσης ή κατασχέσεων ή αντλιοστασίων. Οι παλίρροιες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για να παραγάγουν ενέργεια, είτε με το σχηματισμό ενός φράγματος πέρα ​​από έναν κόλπο ή εκβολές με μια σημαντική παλιρροιακή περιοχή είτε με τη χρήση της κινητικής ενέργειας της ροής όπου η ταχύτητα είναι υψηλή.

Τα μεγέθη των συστημάτων διαφέρουν σημαντικά. Η μικρότερη ροή των ποταμών (στην οποία υπάρχουν πολλές στις αγροτικές κοινότητες σε όλο τον κόσμο ή που ανήκουν στην ιδιοκτησία τους) κυμαίνεται από λίγα κιλοβάτ. Στο άλλο άκρο της κλίμακας, το Φράγμα Τριών Φαραγγιών στην Κίνα έχει εγκατεστημένη ισχύ 22.500 MW.

Υπάρχουν επίσης διάφοροι τύποι φυτών, σε δύο κύριες γενικές ομάδες, αντίδραση και ώθηση, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μετατροπή της κεφαλής (δυνητικής ενέργειας) του νερού σε ηλεκτρική ενέργεια. Τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα μηχανήματα είναι οι turbines Francis (τύπου αντίδρασης) που λειτουργούν σε ένα ευρύ φάσμα κεφαλών και μπορούν να έχουν απόδοση μεγαλύτερη από 90%.

Οι τροχοί Pelton (τύπος παλμών) τείνουν να χρησιμοποιούνται για τα υψηλότερα σχήματα κεφαλής. Χρησιμοποιούνται διάφοροι άλλοι τύποι μηχανημάτων, πολλοί από τους οποίους μπορεί να είναι φθηνότεροι στην κατασκευή αλλά είναι λιγότερο αποδοτικοί. Για παράδειγμα, μερικά σχέδια χαμηλής κεφαλής χρησιμοποιούν βίδες Archimedean. Τα έργα παλιρροιακής δημιουργίας μπορεί να είναι εξοπλισμένα με στρόβιλους Francis. Τα κινητικά παλιρροιακά σχήματα μπορούν να έχουν έναν τύπο έλικα ή έναν κάθετο ή οριζόντιο στρόβιλο ή παλινδρομικά υδροπτέρυγα.

Τα προγράμματα "run-of-river" αφηγούνται τη ροή ή ένα ποσοστό από αυτά που διατίθενται στον ποταμό σε μια εισαγωγή, μεταφέροντάς τα με κανάλι ή σήραγγα (γνωστή ως headrace) με απαλή κλίση έως ότου χρησιμοποιηθεί ένα ικανό κεφάλι (από λίγα μέτρα σε μερικές εκατοντάδες μέτρα) είναι διαθέσιμη πάνω από τον ποταμό. Για να είναι οικονομικό, η κλίση του ποταμού μπορεί να είναι της τάξης του 5%, ενώ η κλίση του ποταμού μπορεί να είναι της τάξεως του 1/1000 ή μικρότερη. Χρησιμοποιείται ένας αγωγός ή ένας άξονας για την παροχή της ροής στον σταθμό παραγωγής ενέργειας.

Τα προγράμματα run-of-river έχουν το πλεονέκτημα ότι δεν αλλάζουν τις ροές του ποταμού εκτός από το μήκος του σχεδίου. Αντίθετα, η παραγωγή τους ποικίλλει και περιορίζεται από τη διαθέσιμη ροή ανά πάσα στιγμή. Η απόδοση των στροβίλων πέφτει καθώς η ροή μειώνεται κάτω από την ικανότητα σχεδιασμού και η γενιά σταματά εντελώς σε χαμηλές ροές. τα οικονομικά μπορεί να είναι πολύ ευαίσθητα στις διακυμάνσεις της βροχόπτωσης και η διακοπή είναι ένα ζήτημα για τα φυτά που δεν συνδέονται με ένα δίκτυο.

Σε ένα σύστημα αποθήκευσης ή κατακράτησης, η κεφαλή δημιουργείται ή αυξάνεται με την κατασκευή ενός φράγματος. Το νερό στη δεξαμενή που δημιουργείται από το φράγμα μπορεί να απελευθερωθεί για να ταιριάζει με τις ημερήσιες ή εποχιακές διακυμάνσεις της ζήτησης, που εξακολουθούν να περιορίζονται φυσικά από τη συνολική εισροή. Η παραγωγή ενέργειας μπορεί να περιοριστεί στα ξηρά χρόνια λόγω της έλλειψης εισροής και επειδή, καθώς το επίπεδο του νερού στη δεξαμενή τραβιέται προς τα κάτω, η κεφαλή και συνεπώς η παραγωγή ηλεκτρισμού μειώνεται.

Τα συστήματα άντλησης αποβλήτων εκμεταλλεύονται πλεονάζουσα ηλεκτρική ενέργεια σε ώρες εκτός αιχμής από σταθμούς βασικού φορτίου (ιδίως πυρηνικές) ή όλο και περισσότερο από ανανεώσιμες πηγές όπως οι ανεμογεννήτριες. Οι περισσότεροι τύποι στροβίλων τύπου Francis που εκτελούν τον διπλό ρόλο ως αντλίες με μικρή μόνο απώλεια απόδοσης για να αντλούν νερό από μια χαμηλότερη δεξαμενή σε μια ανώτερη δεξαμενή.

Στη λειτουργία παραγωγής, το νερό εκκενώνεται μέσω των στροβίλων πίσω στην κάτω δεξαμενή. Το νερό χρησιμοποιείται επανειλημμένα απαιτώντας μια σχετικά μικρή τροφοδοσία για να αντισταθμίσει την εξάτμιση και τυχόν διαρροές.

Παρόλο που το κόστος κεφαλαίου τείνει να είναι υψηλό και η συνολική αποτελεσματικότητα ενός συστήματος δεν υπερβαίνει το 70%, τα συστήματα αντληθέντων αποθεμάτων παραμένουν (το 2015) ο κυρίαρχος τρόπος αποθήκευσης σημαντικών ποσών ενέργειας υπό μορφή που μετατρέπεται εύκολα σε ηλεκτρική ενέργεια (αν και άλλες τεχνολογίες όπως η αποθήκευση ενέργειας πεπιεσμένου αέρα και οι μπαταρίες αρχίζουν να προσφέρουν εναλλακτικές λύσεις).

Εκτελούν μια πολύτιμη λειτουργία στην εξισορρόπηση της προσφοράς και της ζήτησης, παρέχοντας ένα αποθεματικό δημιουργίας ικανότητας για να ανταποκρίνεται στις μεταβολές του φορτίου ή την αιφνίδια διακοπή άλλων συνδέσμων παραγωγής ή μεταφοράς και για έλεγχο συχνότητας. Ειδικά εάν κρατιέται σε "αποστειρωτικό αποθεματικό ", που περιστρέφεται στον αέρα και συγχρονίζεται με το δίκτυο, οι στρόβιλοι μπορούν να φέρονται σε φορτίο μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα.

Τα συστήματα άντλησης αποθήκευσης απαιτούν ιδανικά μεγάλες άνω και κάτω δεξαμενές που χωρίζονται από όσο το δυνατόν περισσότερη κατακόρυφη αλλά μικρή οριζόντια απόσταση. Πολύ λίγες τοποθεσίες παρέχουν αυτά τα χαρακτηριστικά φυσικά. συνήθως η ανώτερη δεξαμενή είναι ουσιαστικά τεχνητή με μικρή ή καθόλου φυσική λεκάνη απορροής, τείνει να είναι μικρή και συνεπώς υπόκειται σε σημαντική μεταβολή της στάθμης του νερού.

Η χαμηλότερη δεξαμενή είναι συνήθως μεγαλύτερη και οι αλλαγές στο επίπεδο είναι συνεπώς λιγότερες. Περιστασιακά, η κάτω 'δεξαμενή ' μπορεί να είναι ένας μεγάλος ποταμός ή η θάλασσα. Η κάτω δεξαμενή μπορεί να απομονωθεί από το ευρύτερο περιβάλλον για να αποφευχθούν επιβλαβείς επιδράσεις. Για παράδειγμα, ο ποταμός που προηγουμένως έπεφτε στο Llyn Peris, ο οποίος προσαρμόστηκε για να σχηματίσει τη χαμηλότερη δεξαμενή για το σχέδιο Dinorwig, τώρα εκτρέπεται γύρω του σε μια σήραγγα για να αποφευχθεί η φυσική ροή του να επηρεάζεται από το σχέδιο.

Η παλιρροϊκή δύναμη βρίσκεται ακόμη σε φάση ανάπτυξης, με εξαίρεση μερικά έργα όπως το La Rance (240 MW) κοντά στο St Malo στη Γαλλία που χτίστηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1960, ο κόλπος Fundy στον Καναδά (20 MW, 1984) και το Sihwa Λίμνη παλιρροϊκού σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στην Κορέα (254 MW, 2011), τα οποία είναι όλα τα συστήματα φράγματος. Τα συστήματα παλιρροιακών φραγμάτων είναι δυνητικά οικονομικά σε σχετικά λίγες περιοχές παγκοσμίως όπου τα παλιρροϊκά εύρη είναι τα υψηλότερα.

Παραδείγματος χάριν, τα εμβαδόν της ελάτης είναι 14, 5 m και 13, 5 m στον κόλπο του Fundy και του La Rance αντίστοιχα. Ένα φράγμα κατά μήκος των εκβολών του ποταμού Severn, όπου η εαρινή ροή κυμαίνεται στα 11 μέτρα είναι επίσης εξαιρετικά μεγάλη, έχει μελετηθεί και προταθεί για πολλά χρόνια. θα μπορούσε να προσφέρει έως και περίπου το 5% της ενέργειας του Ηνωμένου Βασιλείου, αλλά παραμένει εξαιρετικά αμφισβητούμενο, τόσο από περιβαλλοντική όσο και από οικονομική άποψη. Μια παραλιακή λιμνοθάλασσα 320 MW στον κόλπο Swansea έλαβε έγκριση από την κυβέρνηση τον Ιούνιο του 2015.

Κινητικά ή δυναμικά συστήματα παραγωγής λειτουργούν όπου οι ταχύτητες παλιρροιακών ρευμάτων είναι οι υψηλότερες που τείνουν να είναι εκεί όπου υπάρχουν συστολές μεταξύ των χερσαίων μαζών όπως στις εκβολές (π.χ. The Humber) ή μεταξύ νησιών (π.χ. γύρω από τα νησιά Orkney). Οι μεγαλύτερες παλιρροιακές ταχύτητες είναι συχνά στις ίδιες περιοχές με τις μεγαλύτερες παλιρροιακές κλίμακες, επειδή παράγονται από τη γενική εξέλιξη των παλίρροιων γύρω από τη Γη που παρεμποδίζονται από τις μάζες της γης, αλλά δεν συμπίπτουν ακριβώς. Η τεχνολογία κινητικής παλιρροϊκής παραγωγής εξακολουθεί να βρίσκεται σε αναπτυξιακό στάδιο, με περιορισμένο αριθμό πρωτοτύπων ή προγραμμάτων επίδειξης σε ολόκληρο τον κόσμο.

Έχουν το πλεονέκτημα των ελάχιστων περιβαλλοντικών επιπτώσεων, αν και ενδεχομένως παρουσιάζουν κίνδυνο για τη ναυτιλία, αλλά βεβαίως λειτουργούν αναγκαστικά στα πιο εχθρικά θαλάσσια περιβάλλοντα, είναι τόσο δαπανηρά και δύσκολα εγκατεστημένα και διατηρούνται και είναι δύσκολο να επιτευχθεί επαρκής αξιοπιστία. Στις αρχές του 2015 ξεκίνησε η κατασκευή της φάσης 1α (6 MW) του έργου MeyGen των 398 MW στο Pentland Firth, στη βόρεια ακτή της Σκωτίας.

Μια άλλη σχετική τεχνολογία, αν και όχι αυστηρά υδροηλεκτρική με τον τρόπο που καθορίστηκε στην αρχή αυτής της ενημέρωσης, είναι η ενέργεια κύματος. Αυτή η τεχνολογία βρίσκεται επίσης στο αναπτυξιακό στάδιο με μια ποικιλία συσκευών που δοκιμάζονται σε ακτές που εκτίθενται σε κύματα ωκεανών με την υψηλότερη ενεργειακή ένταση.

Η ισχύς των παλιρροϊκών και των κυμάτων εκτιμάται ότι μπορεί να καλύψει μέχρι και το 20% των αναγκών ηλεκτρικής ενέργειας του Ηνωμένου Βασιλείου (DECC, 2013). Προς το παρόν δεν υπάρχει εφικτή και οικονομική πορεία προς την ανάπτυξη μιας τέτοιας σημαντικής συμβολής, αν και κάποια ανάπτυξη είναι πιθανή καθώς η τεχνολογία βελτιώνεται και η κινητήρια δύναμη για ανανεώσιμες πηγές αυξάνεται.

Προβλεπόμενη περίσταση

Κόσμος

Το Παγκόσμιο Συμβούλιο Ενέργειας εκτιμά ότι το παγκόσμιο μη αναπτυχθεί δυναμικό υδροηλεκτρικής ενέργειας είναι περίπου 10.000 TWh ετησίως (WEC, 2015). Περίπου 424 GW ήταν υπό κατασκευή το 2011 (WEC, 2013). Ένα μεγαλύτερο ποσό βρίσκεται υπό προγραμματισμό αλλά, ενώ το δυναμικό παραμένει σημαντικό, οι περιβαλλοντικές ανησυχίες και οι δυσκολίες χρηματοδότησης καθιστούν αβέβαιο το χρονοδιάγραμμα των μελλοντικών εξελίξεων.

Η πίεση για μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, οι αυξανόμενες τιμές ενέργειας και τα κίνητρα, όπως οι τιμές των ζωοτροφών, καθιστούν τη συνεχή ανάπτυξη της υδροηλεκτρικής ενέργειας ελκυστική. Οι μικρές ποτάμιες διαδρομές μπορούν να αναπτυχθούν σχετικά εύκολα. είναι πιθανότερο να αναπτυχθούν μεγαλύτερα συστήματα κατασχέσεων όπου υπάρχει επαρκής ικανότητα για κάλυψη της ζήτησης βασικού φορτίου, όπως στον Καναδά ή όπου τα οφέλη από την άρδευση και την παροχή νερού καθώς και από την υδροηλεκτρική ενέργεια συνδυάζονται για να είναι οικονομικά ελκυστικά, όπως μπορεί να συμβαίνει σε θερμότερα κλίματα. Τα συστήματα αποθήκευσης με αντλία είναι ελκυστικά όταν υπάρχει υψηλό ασφάλιστρο για την ηλεκτρική ενέργεια αιχμής, όπως στο Ηνωμένο Βασίλειο.

Ηνωμένο Βασίλειο

Το μεγαλύτερο νέο σχέδιο υπό κατασκευή το 2014, το Cia Aig στη Σκωτία, θα έχει δυναμικότητα 3 MW. Η πλειοψηφία των νέων προγραμμάτων που σχεδιάζονται και εντοπίζονται στο Ηνωμένο Βασίλειο είναι μικρότερα, αλλά προγραμματισμένο σύστημα αποθήκευσης με αντλία 600 MW σχεδιάζεται στο Coire Glas με ένα εναλλακτικό πρόγραμμα παρόμοιας μορφής στο Balmacaan, και στη Σκωτία.

Η τεχνικά εκμεταλλεύσιμη ικανότητα των υδροηλεκτρικών σταθμών στο Ηνωμένο Βασίλειο είναι περίπου 14 TWh ετησίως. Η ανάπτυξη μεγαλύτερων σχεδίων είναι απίθανο, επειδή έχουν ήδη αναπτυχθεί οι καλύτεροι χώροι. Λόγω της τοπογραφίας του Ηνωμένου Βασιλείου, η υδροηλεκτρική ενέργεια δεν μπορεί να συμβάλλει σημαντικά στην εθνική απαίτηση για πρωτογενή ενέργεια, αλλά υπάρχει ένα βιώσιμο δυναμικό 850-1.550 MW σε πόρους μικρής κλίμακας (DECC, 2013). Τα υπάρχοντα κανάλια που οδηγούν σε εγκαταλελειμμένους μύλους, ή φράγματα που υπάρχουν για να επιτρέψουν τη ναυσιπλοΐα σε ποτάμια, παρέχουν μερικές ευκαιρίες για μικρά σχήματα στις χαμηλότερες περιοχές.

Πιθανές εξαιρέσεις από αυτούς τους περιορισμούς περιλαμβάνουν:

  • Σχέδια άντλησης αποθήκευσης (όπως προαναφέρθηκαν) λόγω της αξίας τους στην εξισορρόπηση της προσφοράς και της ζήτησης. η διακοπτόμενη παραγωγή θα γίνει πιο σημαντική καθώς οι μεγάλοι σταθμοί παραγωγής βάσης φορτίου πλησιάζουν και οι περισσότερες μεταβλητές πηγές ενέργειας όπως η αιολική, η ηλιακή και η παλίρροια έρχονται σε απευθείας σύνδεση.
  • Ενεργειακή παλιρροϊκή ενέργεια (όπως τα συστήματα Severn, Swansea και MayGen που αναφέρονται παραπάνω), η οποία έχει δυναμικό μεταξύ 25 και 30GW (DECC, 2013).

Ανησυχίες

Τα έργα υδροηλεκτρικής ενέργειας, ιδίως τα συστήματα κατακρατήσεως, έχουν ένα ευρύ φάσμα πιθανών επιπτώσεων. Τα έργα που δημιουργήθηκαν πριν από την παρούσα έμφαση στις περιβαλλοντικές και κοινωνικές επιπτώσεις δεν θα μπορούσαν να προωθηθούν σήμερα ή θα μπορούσαν να έχουν σχεδιαστεί καλύτερα για τον μετριασμό των επιβλαβών συνεπειών. Οι επιπτώσεις μπορεί να περιλαμβάνουν την εκτόπιση των ανθρώπων, την καταστροφή των οικοτόπων και την εύφορη γη, τις οχληρές τράπεζες λάσπης σε χαμηλή στάθμη των υδάτινων αποθεμάτων, την αποξήρανση (μείωση του αποτελεσματικού όγκου αποθήκευσης) και την απώλεια νερού μέσω της εξάτμισης από τη μεγάλη επιφάνεια της δεξαμενής.

Στο Ηνωμένο Βασίλειο, η λιπασματοποίηση είναι λιγότερο σημαντική όταν η βλάστηση περιορίζει τα φορτία των ιζημάτων και οι απώλειες εξάτμισης δεν είναι υψηλές. Η συσσώρευση είναι σημαντική στις «νεαρές» οροσειρές με υψηλά ποσοστά διάβρωσης. η εξάτμιση είναι σημαντική σε ζεστά κλίματα.

Εάν η βλάστηση δεν απομακρυνθεί πριν από την πλημμύρα, μπορεί να υπάρξει σημαντική έκλυση μεθανίου, ένα πολύ πιο ισχυρό αέριο θερμοκηπίου από το διοξείδιο του άνθρακα. Μπορεί να υπάρξουν ταχείες αλλαγές στη ροή στον ποταμό κατάντη όταν ξεκινά η παύει η παραγωγή, εκτός εάν η δεξαμενή εκφορτώνεται απευθείας σε άλλη δεξαμενή ή στη θάλασσα. Τα φράγματα αποτελούν εμπόδιο στη μετανάστευση των ψαριών. Για πολύ μεγάλα προγράμματα ενδέχεται να υπάρξουν απρόβλεπτες μικροκλιματικές μεταβολές.

Τουλάχιστον ορισμένα από τα μειονεκτήματα μπορούν να μετριαστούν. Ο περιορισμός της ανάληψης μιας δεξαμενής εξακολουθεί να επιτρέπει την παραγωγή πολλών διαθέσιμων ενεργειών, καθώς η πλειονότητα του όγκου του νερού βρίσκεται στην ανώτερη περιοχή της δεξαμενής όπου η επιφάνεια της επιφάνειας του νερού είναι μεγαλύτερη και η κεφαλή είναι η μέγιστη.

"Το νερό αποζημίωσης " απελευθερώνεται για να αποτρέψει την πλήρη στέγνωμα των ροών σε ποτάμια και μερικές φορές απελευθερώνονται "φρέσκα " αυξημένης ροής νερού για να προσομοιώσουν μια πιο φυσική παραλλαγή ροής στον ποταμό. Τα περάσματα των ψαριών είναι κατασκευασμένα για να επιτρέπουν στα μεταναστευτικά ψάρια να περνούν φράγματα και να φτάνουν στους χώρους αναπαραγωγής τους στα ποτάμια πριν από τις δεξαμενές.

Από τη θετική πλευρά, πολλές δεξαμενές έχουν αποκτήσει σημαντική αξία αναψυχής, σε ορισμένες περιπτώσεις ορίζονται ως SSSI λόγω του οικοτόπου που προβλέπεται για τα άγρια ​​πτηνά, ενώ άλλα παρέχουν προστασία από πλημμύρες για τις κοινότητες κατάντη. Πολλοί χρησιμοποιούνται για ψυχαγωγικές εγκαταστάσεις και για την ανάπτυξη του τουρισμού.

Η φήμη των καθεστώτων που θεωρήθηκε επιβλαβής μπορεί να έχει ενισχύσει την αντίθεση σε νέα έργα, ενδεχομένως να εμποδίσει την επίτευξη λογικής προόδου στις αναπτυσσόμενες χώρες που επιδιώκουν να βελτιώσουν την υγεία και το βιοτικό επίπεδο του πληθυσμού τους. Στο Ηνωμένο Βασίλειο υπάρχει ο ίδιος κίνδυνος ότι ο βαθμός στον οποίο μπορούν να αντιμετωπιστούν οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις δεν θα αναγνωριστεί και ότι τα συστήματα που θα είχαν ευεργετική επίδραση συνολικά θα αντιμετωπίσουν σημαντική αντίθεση.

Η υδροηλεκτρική ενέργεια μπορεί και πρέπει να αποτελέσει σημαντικό μέρος των στρατηγικών για τη μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Ωστόσο, για τους λόγους που περιγράφηκαν παραπάνω, όλα τα υδροηλεκτρικά έργα απαιτούν διεξοδική μελέτη και σχεδιασμό, προκειμένου να αξιολογηθεί η τεχνική και οικονομική σκοπιμότητά τους, καθώς και οι περιβαλλοντικές και κοινωνικές επιπτώσεις.

Για παράδειγμα, είναι απαραίτητες προσεκτικές υδρολογικές, γεωτεχνικές, περιβαλλοντικές και άλλες μελέτες. το μέγεθος (εγκατεστημένη ισχύς) του καθεστώτος πρέπει να βελτιστοποιηθεί και να προσδιοριστεί η πιθανή παραγωγή ενέργειας.

Οι δαπάνες, συμπεριλαμβανομένου του χρέους, και τα οικονομικά οφέλη πρέπει να αναλυθούν προσεκτικά. Πρέπει να δοκιμαστούν ευαισθησίες σε ανακρίβειες σε όλες τις παραδοχές, ιδιαίτερα οι προβλέψεις βροχοπτώσεων και ροών, καθώς και το κόστος. Έχει προταθεί ότι τα μεγάλα υδροηλεκτρικά φράγματα θα είναι υπερβολικά δαπανηρά σε απόλυτους όρους και θα χρειαστούν πολύ χρόνο για να δοθεί μια θετική απόδοση προσαρμοσμένη στον κίνδυνο (Ansar et al, 2014), αν και αμφισβητήθηκε από την ICOLD (ICOLD, 2014) . Η διεξοδική αξιολόγηση και διαχείριση των κινδύνων είναι απαραίτητη για την αντιμετώπιση του ευρέος φάσματος των μεταβλητών στις οποίες μπορούν να υποβάλλονται τα έργα.


Μπορείτε να δείτε περισσότερα άρθρα από τον ICE εδώ.


--Το ίδρυμα πολιτικών μηχανικών

βιβλιογραφικές αναφορές

  • Ansar et al (2014), Θα πρέπει να οικοδομήσουμε περισσότερα μεγάλα φράγματα; Το πραγματικό κόστος της ανάπτυξης υδροηλεκτρικής ενέργειας. Ενεργειακή Πολιτική, Elsevier 69: 43-65.
  • DECC (Τμήμα Ενέργειας & Κλιματικής Αλλαγής) (2013i) Αξιοποίηση Υδροηλεκτρικής Ενέργειας. DECC, Λονδίνο, Ηνωμένο Βασίλειο. Βλέπε www.gov.uk/harnessing-hydroelectric-power (πρόσβαση 05/10/2015).
  • DECC (Τμήμα Ενέργειας & Κλιματικής Αλλαγής) (2013ii) Κυματική και παλιρροιακή ενέργεια: μέρος του ενεργειακού μίγματος του Ηνωμένου Βασιλείου. DECC, Λονδίνο, Ηνωμένο Βασίλειο. Βλ. Www.gov.uk/wave-and-tidal-energy-part-of-the-uks-energy-mix (πρόσβαση στις 05/10/2015).
  • ICOLD (Διεθνής Επιτροπή για μεγάλα φράγματα) (2014) Ναι, πρέπει να οικοδομήσουμε περισσότερα μεγάλα φράγματα για αποθήκευση νερού και ενέργεια για βιώσιμη ανάπτυξη! ICOLD, Παρίσι, Γαλλία. Δείτε //www.icold-cigb.org/share/article/6/icold-president-answers-oxford-misleading-study (πρόσβαση στις 05/10/2015).
  • IEA (Διεθνής Ενωση Ενέργειας) (2014) 2014 Κύριες Παγκόσμιες Ενεργειακές Στατιστικές. IEA, Παρίσι, Γαλλία, (πρόσβαση στις 05/10/2015)
  • IHA (Διεθνής Ένωση Υδροηλεκτρικής Ενέργειας ) (2015) 2015 Έκθεση Κατάστασης Υδροηλεκτρικής Ενέργειας IHA. Κεντρικό Γραφείο IHA, Λονδίνο, Ηνωμένο Βασίλειο (προσήλθε στις 05/10/2015)
  • REN21 (Δίκτυο πολιτικής για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας για τον 21ο αιώνα) (2015) Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας 2015 Έκθεση για την παγκόσμια κατάσταση. REN21 c / o UNEP, Παρίσι, Γαλλία (βλ. Www.ren21.net/status-of-renewables/global-status-report/, πρόσβαση στις 05/10/2015)
  • RWE Innogy UK Cia Aig, πρόσβαση στις 05/10/2015).
  • WEC (Παγκόσμιο Συμβούλιο Ενέργειας) (2013) Παγκόσμια ενεργειακές πηγές 2103 Έρευνα. Λονδίνο, Ηνωμένο Βασίλειο (βλ. Www.worldenergy.org/publications/2013/world-energy-resources-2013-survey, προσπελάστηκε στις 05/10/2015).
  • WEC (Παγκόσμιο Συμβούλιο Ενέργειας) (2015) Σχεδιάζοντας την εξέλιξη της ανάπτυξης της υδροηλεκτρικής ενέργειας 2015. Λονδίνο, Ηνωμένο Βασίλειο (βλ. Www.worldenergy.org/publications/2015/2015-hydropower-status, πρόσβαση στις 05/10/2015).

Συνιστάται

Συνέντευξη με τον Simon Hesketh - Διευθυντή Αναγέννησης της UandI

Συνέντευξη με τον Kevin McCloud 2017

Βρετανικό Μουσείο