Le risorse idroelettriche hanno un valore finito, sebbene siano considerate rinnovabili. Sono ricchezza nazionale, come petrolio, gas o altri minerali, e devono essere maneggiati con attenzione e premura.
Energia idraulica
Anche nei tempi antichi, le persone notavano che l'acqua che cade dall' alto verso il basso può svolgere determinati lavori, come girare una ruota. Questa proprietà della caduta dell'acqua iniziò ad essere utilizzata per mettere in moto le ruote del mulino. Così apparvero i primi mulini ad acqua, sopravvissuti fino ad oggi quasi nella loro forma originale. Il mulino ad acqua è la prima centrale idroelettrica.
La produzione manifatturiera, che ebbe origine nel XVII secolo, utilizzava anche ruote idrauliche e nel XVIII secolo, ad esempio, c'erano già circa tremila di queste manifatture in Russia. È noto che le installazioni più potenti di tali ruote sono state utilizzate nella manifattura di Krenholm (fiume Narova). Le ruote idrauliche avevano un diametro di 9,5 metri e sviluppavano fino a 500 cavalli.
Risorse idroelettriche: definizione, vantaggi e svantaggi
Nel 19°secolo dopo le ruote idrauliche, apparvero le idroturbine e, dopo di esse, le macchine elettriche. Ciò ha permesso di convertire l'energia dell'acqua in caduta in energia elettrica, per poi trasmetterla a una certa distanza. Nella Russia zarista, nel 1913, c'erano circa 50.000 unità dotate di turbine idroelettriche che generavano elettricità.
Quella parte dell'energia dei fiumi che può essere convertita in energia elettrica è chiamata risorsa idroelettrica e il dispositivo che converte l'energia dell'acqua in caduta in energia elettrica è chiamato centrale idroelettrica (HPP). Il dispositivo della centrale elettrica include necessariamente una turbina idraulica, che aziona in rotazione un generatore elettrico. Per ottenere il flusso delle acque in caduta, la costruzione di una centrale elettrica prevede la costruzione di dighe e bacini idrici.
Vantaggi dell'utilizzo dell'energia idroelettrica:
- L'energia del fiume è rinnovabile.
- Nessun inquinamento ambientale.
- Risulta elettricità a buon mercato.
- Le condizioni climatiche vicino al bacino stanno migliorando.
Svantaggi dell'utilizzo dell'energia idroelettrica:
- Inondazione di un'area di terra per costruire un bacino idrico.
- Cambiare molti ecosistemi lungo il letto del fiume, diminuire le popolazioni ittiche, disturbare i siti di nidificazione degli uccelli, inquinare i fiumi.
- Pericolo di costruzione in zona montuosa.
Il concetto di potenziale idroelettrico
Per valutare le risorse idroelettriche di un fiume, di un paese o dell'intero pianeta del mondoEnergy Conference (MIREC) ha definito il potenziale idroelettrico come la somma delle capacità di tutte le sezioni del territorio in esame che possono essere utilizzate per produrre energia elettrica. Esistono diverse varietà di potenziale idroelettrico:
- Potenziale lordo, che rappresenta le potenziali risorse idroelettriche.
- Il potenziale tecnico è quella parte del potenziale lordo che può essere utilizzato tecnicamente.
- Il potenziale economico è quella parte del potenziale tecnico il cui utilizzo è economicamente fattibile.
La potenza teorica di una certa corrente d'acqua è determinata dalla formula
N (kW)=9, 81QH, dove Q è la portata d'acqua (m3/sec); H è l' altezza della caduta d'acqua (m).
La centrale idroelettrica più potente del mondo
Il 14 dicembre 1994, in Cina, sul fiume Yangtze, iniziò la costruzione della più grande centrale idroelettrica, chiamata Le Tre Gole. Nel 2006 è stata completata la costruzione della diga ed è stata avviata la prima unità idroelettrica. Questa centrale idroelettrica doveva diventare la centrale idroelettrica della Cina.
La vista della diga di questa stazione ricorda il design della centrale idroelettrica di Krasnoyarsk. L' altezza della diga è di 185 metri e la lunghezza è di 2,3 km. Al centro della diga è presente uno sfioratore progettato per rilasciare 116.000 m3 di acqua al secondo, ovvero da un' altezza di circa 200 m cadono oltre 100 tonnellate d'acqua un secondo.
Il fiume Yangtze, su cui è costruita la centrale idroelettrica delle Tre Gole, è uno dei piùpotenti fiumi del mondo. La costruzione di una centrale idroelettrica su questo fiume permette di sfruttare le risorse idroelettriche naturali della zona. Partendo dal Tibet, a un' altitudine di 5600 m, il fiume acquisisce un notevole potenziale idroelettrico. Il luogo più attraente per la costruzione della diga si è rivelato essere la regione delle Tre Gole, dove il fiume sfocia dalle montagne nella pianura.
Design HPP
La centrale idroelettrica delle Tre Gole ha tre centrali elettriche contenenti 32 unità idroelettriche, ciascuna con una capacità di 700 MW, e due unità idroelettriche con una capacità di 50 MW. La capacità totale dell'HPP è di 22,5 GW.
Come risultato della costruzione della diga, si è formato un bacino con un volume di 39 km3. La costruzione della diga ha comportato il trasferimento dei residenti di due città con una popolazione totale di 1,24 milioni di persone in un nuovo luogo. Inoltre, 1.300 reperti archeologici sono stati rimossi dalla zona alluvionale. Per tutti i preparativi per la costruzione della diga sono stati spesi 11,25 miliardi di dollari. Il costo totale di costruzione della centrale idroelettrica delle Tre Gole è di 22,5 miliardi di dollari.
La costruzione di questa centrale idroelettrica prevede correttamente la navigazione, inoltre, dopo la costruzione del bacino, il flusso delle navi mercantili è aumentato di 5 volte.
Le navi passeggeri superano l'ascensore per navi, che consente il passaggio di navi di peso non superiore a 3.000 tonnellate. Furono costruite due linee di chiuse a cinque stadi per il passaggio delle navi mercantili. In questo caso, il peso delle navi deve essere inferiore a 10.000 tonnellate.
Yangtze HPP Cascade
Le risorse idriche e idroelettriche del fiume Yangtze consentono di costruire su questoil fiume ha più di una centrale idroelettrica, che è stata intrapresa in Cina. Sopra la centrale idroelettrica delle Tre Gole è stata costruita un'intera cascata di centrali idroelettriche. Questa è la cascata più potente di centrali idroelettriche con una capacità di oltre 80 GW.
La costruzione della cascata evita l'intasamento del bacino delle Tre Gole, in quanto riduce l'erosione nell'alveo del fiume a monte della centrale idroelettrica. Dopodiché, c'è meno fango da trasportare nell'acqua.
Inoltre, la cascata HPP ti consente di regolare il flusso d'acqua all'HPP delle Tre Gole e ottenere una generazione di energia uniforme.
Itaipu sul fiume Parana
Paraná significa "fiume d'argento", è il secondo fiume più grande del Sud America e ha una lunghezza di 4380 km. Questo fiume scorre su un terreno molto duro, quindi, superandolo, crea nel suo percorso rapide e cascate. Questa circostanza indica condizioni favorevoli per la costruzione di centrali idroelettriche qui.
L'Itaipu HPP è stato costruito sul fiume Parana, a 20 km dalla città di Foz do Iguacu in Sud America. In termini di potenza, questa centrale idroelettrica è seconda solo alla centrale idroelettrica delle Tre Gole. Situato al confine tra Brasile e Paraguay, l'HPP Itaipu fornisce elettricità completa al Paraguay e il 20% al Brasile.
La costruzione della centrale idroelettrica è iniziata nel 1970 e si è conclusa nel 2007. Dieci generatori da 700 MW sono stati installati sul versante paraguaiano e altrettanti sul versante brasiliano. Poiché intorno alla centrale idroelettrica era presente una foresta tropicale, soggetta ad inondazioni, gli animali da questi luoghi sono stati trasferiti in altri territori. La lunghezza della diga è di 7240 metri,e l' altezza è di 196 m, il costo di costruzione è stimato in 15,3 miliardi di dollari. La capacità HPP è di 14.000 GW.
Risorse idroelettriche russe
La Federazione Russa ha un grande potenziale idrico ed energetico, ma le risorse idroelettriche del paese sono distribuite in modo estremamente disomogeneo sul suo territorio. Il 25% di queste risorse si trova nella parte europea, il 40% - in Siberia e il 35% - in Estremo Oriente. Nella parte europea dello stato, secondo gli esperti, il potenziale idroelettrico è utilizzato dal 46% e l'intero potenziale idroelettrico dello stato è stimato a 2500 miliardi di kWh. Questo è il secondo risultato al mondo dopo la Cina.
Fonti di energia idroelettrica in Siberia
La Siberia ha enormi riserve di energia idroelettrica, la Siberia orientale è particolarmente ricca di risorse idroelettriche. Vi scorrono i fiumi Lena, Angara, Yenisei, Ob e Irtysh. Il potenziale idroelettrico di questa regione è stimato a 1.000 miliardi di kWh.
Sayano-Shushenskaya HPP intitolato a PS Neporozhny
La capacità di questa centrale idroelettrica è di 6400 MW. Questa è la centrale idroelettrica più potente della Federazione Russa e si colloca al 14° posto nella classifica mondiale.
Il tratto dello Yenisei, chiamato corridoio Sayan, è favorevole alla costruzione di centrali idroelettriche. Qui il fiume attraversa le montagne Sayan, formando molte rapide. Fu in questo luogo che fu costruito l'HPP Sayano-Shushenskaya, così come altri HPP che formano una cascata. L'HPP Sayano-Shushenskaya è il gradino più alto di questa cascata.
La costruzione è stata eseguita dal 1963 al 2000. Progettazione della stazioneè costituito da una diga con un' altezza di 245 metri e una lunghezza di 1075 metri, un edificio della centrale elettrica, un quadro e una struttura di sfioratore. Ci sono 10 unità idrauliche con una capacità di 640 MW ciascuna nell'edificio HPP.
Il bacino formatosi dopo la costruzione della diga ha un volume di oltre 30 km3, e la sua superficie totale è di 621 km2.
Grandi HPP della Federazione Russa
Le risorse idroelettriche della Siberia sono attualmente utilizzate per il 20%, sebbene qui siano state costruite molte centrali idroelettriche abbastanza grandi. La più grande tra queste è la centrale idroelettrica Sayano-Shushenskaya, seguita dalle seguenti centrali idroelettriche:
- Krasnoyarskaya HPP con una capacità di 6000 MW (su Yenisei). Ha un ascensore per navi, l'unico finora nella Federazione Russa.
- Bratskaya HPP con una capacità di 4500 MW (all'Angara).
- Ust-Ilimskaya HPP con una capacità di 3840 MW (all'Angara).
L'Estremo Oriente ha il potenziale meno sviluppato. Secondo gli esperti, il potenziale idroelettrico di questa regione è utilizzato dal 4%.
Fonti di energia idroelettrica in Europa occidentale
Nei paesi dell'Europa occidentale, il potenziale idroelettrico è quasi completamente utilizzato. Se è anche piuttosto alto, tali paesi si forniscono completamente elettricità dalle centrali idroelettriche. Questi sono paesi come Norvegia, Austria e Svizzera. La Norvegia è al primo posto al mondo per produzione di elettricità per abitante del paese. In Norvegia, questa cifra è di 24.000 kWh all'anno e il 99,6% di questa energia è prodotta da centrali idroelettriche.
Potenziali idroelettricidiversi paesi dell'Europa occidentale differiscono notevolmente l'uno dall' altro. Ciò è dovuto alle diverse condizioni del terreno e alla diversa formazione di deflusso. L'80% del potenziale idroelettrico totale dell'Europa è concentrato in montagne con portate elevate: la parte occidentale della Scandinavia, le Alpi, la penisola balcanica ei Pirenei. Il potenziale idroelettrico totale dell'Europa è di 460 miliardi di kWh all'anno.
Le riserve di carburante in Europa sono molto piccole, quindi le risorse energetiche dei fiumi sono sviluppate in modo molto significativo. Ad esempio, in Svizzera queste risorse sono sviluppate del 91%, in Francia - del 92%, in Italia - dell'86% e in Germania - del 76%.
Cascata HPP sul fiume Reno
Su questo fiume è stata costruita una cascata di centrali idroelettriche, composta da 27 centrali idroelettriche con una capacità totale di circa 3.000 MW.
Una delle stazioni fu costruita nel 1914. Questo è HPP Laufenburg. È stato ricostruito due volte, dopodiché la sua capacità è di 106 MW. Inoltre, la stazione fa parte dei monumenti architettonici ed è un tesoro nazionale della Svizzera.
HPP Rheinfelden è una moderna centrale idroelettrica. Il suo lancio è stato effettuato nel 2010 e la capacità è di 100 MW. Il progetto prevede 4 unità idrauliche da 25 MW ciascuna. Questa centrale idroelettrica è stata costruita per sostituire la vecchia stazione costruita nel 1898. La vecchia stazione è attualmente in fase di ristrutturazione.
Fonti di energia idroelettrica in Africa
Le risorse idroelettriche dell'Africa sono dovute ai fiumi che scorrono nel suo territorio: il Congo, il Nilo, il Limpopo, il Niger e lo Zambesi.
Fiume Congoha un notevole potenziale idroelettrico. Parte del corso di questo fiume ha una cascata di cascate conosciute come le rapide di Inga. Qui, il flusso d'acqua scende da un' altezza di 100 metri ad una velocità di 26.000 m3 al secondo. In quest'area sono state realizzate 2 centrali idroelettriche: "Inga-1" e "Inga-2".
Il Governo della Repubblica Democratica del Congo nel 2002 ha approvato il progetto per la realizzazione del complesso Big Inga, che prevedeva la ricostruzione delle esistenti centrali idroelettriche Inga-1 e Inga-2 e la realizzazione di il terzo - Inga-3. Dopo l'attuazione di questi piani, è stato deciso di costruire il più grande complesso di Bolshaya Inga al mondo.
Questo progetto è stato l'argomento di discussione alla Conferenza Internazionale sull'Energia. Tenuto conto dello stato delle risorse idriche e idroelettriche dell'Africa, rappresentanti delle imprese e dei governi del Centro e del Sud Africa, presenti alla conferenza, hanno approvato questo progetto e ne hanno fissato i parametri: la capacità della "Big Inga" è stata fissata a 40.000 MW, che è più della più potente centrale idroelettrica "Tre Gole" quasi 2 volte. La messa in servizio dell'HPP è prevista per il 2020 e i costi di costruzione dovrebbero essere di $ 80 miliardi.
Una volta completato il progetto, la RDC diventerà il più grande fornitore di elettricità al mondo.
Rete elettrica nordafricana
Il Nord Africa si trova lungo la costa del Mar Mediterraneo e dell'Oceano Atlantico. Questa regione dell'Africa è chiamata Maghreb, o Occidente arabo.
Le risorse idroelettriche in Africa sono distribuite in modo non uniforme. Nel nord del continente si trova il deserto più caldo del mondo: il Sahara. Questo territorio sta vivendo una carenza d'acqua, quindi fornire acqua a queste regioni è un compito importante. La sua soluzione è costruire serbatoi.
I primi bacini idrici apparvero nel Maghreb negli anni '30 del secolo scorso, poi molti di essi furono costruiti negli anni '60, ma la costruzione particolarmente intensiva iniziò nel 21° secolo.
Le risorse idroelettriche del Nord Africa sono determinate principalmente dal fiume Nilo. Questo è il fiume più lungo del mondo. Negli anni '60 del secolo scorso, su questo fiume fu costruita la diga di Assuan, dopo la cui costruzione si formò un enorme bacino idrico, lungo circa 500 km e largo circa 9 km. Il riempimento del serbatoio con acqua è avvenuto in 5 anni dal 1970 al 1975.
La diga di Assuan è stata costruita dall'Egitto in collaborazione con l'Unione Sovietica. Si trattava di un progetto internazionale, grazie al quale è possibile generare fino a 10 miliardi di kWh di elettricità all'anno, controllare il livello dell'acqua nel fiume Nilo durante le inondazioni e accumulare acqua nel bacino per lungo tempo. Una rete di canali che irrigano i campi diverge dal bacino e sul sito del deserto sono apparse oasi, sempre più aree sono utilizzate per l'agricoltura. Le risorse idriche e idroelettriche del Nord Africa sono utilizzate con la massima efficienza.
Condividere il potenziale idroelettrico mondiale
- Asia - 42%.
- Africa - 21%.
- Nord America - 12%.
- Sud America - 13%.
- Europa - 9%.
- Australia e Oceania – 3%
Potenziale idroelettrico globale stimato in 10 trilioni di kWh di elettricità.
Il 20° secolo può essere definito il secolo dell'energia idroelettrica. Il 21° secolo porta le sue aggiunte alla storia di questo settore. Il mondo ha accresciuto l'attenzione verso le centrali elettriche ad accumulo di pompaggio (PSPP) e le centrali di marea (TPP), che utilizzano la potenza delle maree per generare energia elettrica. Lo sviluppo dell'energia idroelettrica continua.
