lovesouthernsocial.com

Unawain kung paano binabago ng hydropower ang enerhiya ng tubig sa kuryente, ang mga pakinabang at disadvantage nito

Larawan: Itaipu Dam, Paraguay/Brazil ng International Hydropower Association (IHA) ay lisensyado sa ilalim ng CC BY 2.0

Ano ang haydroliko (hydroelectric) na enerhiya?

Ang hydroelectric energy ay ang paggamit ng kinetic energy na nakapaloob sa daloy ng mga anyong tubig. Ang kinetic energy ay nagtataguyod ng pag-ikot ng mga turbine blades na bumubuo sa hydroelectric power plant system, na sa kalaunan ay gagawing elektrikal na enerhiya ng generator ng system.

Ano ang hydroelectric plant (o hydroelectric plant)?

Ang hydroelectric plant ay isang hanay ng mga gawa at kagamitan na ginagamit upang makagawa ng kuryente mula sa paggamit ng haydroliko na potensyal ng isang ilog. Ang haydroliko na potensyal ay ibinibigay ng haydroliko na daloy at ang konsentrasyon ng umiiral na hindi pagkakapantay-pantay sa daanan ng ilog. Ang mga puwang ay maaaring natural (mga talon) o itinayo sa anyo ng mga dam o sa pamamagitan ng paglihis ng ilog mula sa natural na kama nito hanggang sa pagbuo ng mga reservoir. Mayroong dalawang uri ng mga reservoir: accumulation at run-of-river reservoirs. Ang mga akumulasyon ay karaniwang nabuo sa mga punong-tubig ng mga ilog, sa mga lugar kung saan may matataas na talon at binubuo ng malalaking reservoir na may malaking akumulasyon ng tubig. Sinasamantala ng mga run-of-river reservoir ang bilis ng tubig ng ilog upang makabuo ng kuryente, kaya nagdudulot ng minimal o walang akumulasyon ng tubig.

Ang mga halaman, sa turn, ay inuri ayon sa mga sumusunod na kadahilanan: taas ng talon, daloy, naka-install na kapasidad o kapangyarihan, uri ng turbine na ginagamit sa sistema, dam at reservoir. Ang lugar ng konstruksiyon ay nagbibigay ng taas ng pagkahulog at daloy, at ang dalawang salik na ito ay tumutukoy sa kapasidad o naka-install na kapangyarihan ng isang hydroelectric plant. Tinutukoy ng naka-install na kapasidad ang uri ng turbine, dam at reservoir.

Ayon sa ulat ng National Electric Energy Agency (Aneel), ang National Reference Center for Small Hydroelectric Plants (Cerpch, mula sa Federal University of Itajubá – Unifei) ay tumutukoy sa taas ng talon bilang mababa (hanggang 15 metro), medium ( 15 hanggang 150 metro) at mataas (higit sa 150 metro). Gayunpaman, ang mga hakbang na ito ay hindi pinagkasunduan. Tinutukoy din ng laki ng planta ang laki ng distribution network na magdadala ng nabuong kuryente sa mga mamimili. Kung mas malaki ang halaman, mas malaki ang posibilidad na malayo sa mga sentro ng lunsod. Nangangailangan ito ng pagtatayo ng malalaking linya ng transmission na kadalasang tumatawid sa mga estado at nagdudulot ng pagkawala ng enerhiya.

Paano gumagana ang isang hydroelectric plant?

Para sa produksyon ng hydroelectric energy kinakailangan na magkaroon ng integration ng daloy ng ilog, ang hindi pantay ng lupain (natural o hindi) at ang dami ng magagamit na tubig.

Ang sistema ng isang hydroelectric plant ay binubuo ng:

Dam

Ang layunin ng dam ay upang matakpan ang natural na cycle ng ilog, na lumikha ng isang reservoir ng tubig. Ang reservoir ay may iba pang mga function bilang karagdagan sa pag-iimbak ng tubig, tulad ng paglikha ng isang puwang ng tubig, pagkuha ng tubig sa isang sapat na dami para sa produksyon ng enerhiya at pag-regulate ng daloy ng mga ilog sa mga panahon ng pag-ulan at tagtuyot.

Sistema ng pagkolekta ng tubig (adduction).

Binubuo ng mga tunnel, channel at metal na conduit na nagdadala ng tubig sa powerhouse.

Powerhouse

Sa bahaging ito ng sistema ay ang mga turbine na konektado sa isang generator. Kino-convert ng paggalaw ng turbine ang kinetic energy ng paggalaw ng tubig sa elektrikal na enerhiya sa pamamagitan ng mga generator.

Mayroong ilang mga uri ng turbine, pagiging pelton, kaplan, francis at bulb ang mga pangunahing. Ang pinaka-angkop na turbine para sa bawat hydroelectric plant ay nakasalalay sa ulo at daloy. Isang halimbawa: ang bulb ay ginagamit sa run-of-river na mga halaman dahil hindi ito nangangailangan ng pagkakaroon ng mga reservoir at ipinahiwatig para sa mababang talon at mataas na daloy.

channel ng pagtakas

Matapos dumaan sa mga turbine, ang tubig ay ibinalik sa natural na kama ng ilog sa pamamagitan ng tailrace.

Ang escape channel ay matatagpuan sa pagitan ng powerhouse at ng ilog at ang sukat nito ay depende sa laki ng powerhouse at ng ilog.

Spillway

Ang spillway ay nagbibigay-daan sa pag-agos ng tubig sa tuwing ang antas sa reservoir ay lumampas sa inirerekomendang mga limitasyon. Ito ay karaniwang nangyayari sa mga panahon ng pag-ulan.

Ang spillway ay binubuksan kapag ang produksyon ng kuryente ay nasira dahil ang lebel ng tubig ay nasa itaas ng ideal na antas; o upang maiwasan ang pag-apaw at dahil dito ay pagbaha sa paligid ng halaman, na malamang na mangyari sa mga tag-ulan.

Mga epekto sa lipunan at kapaligiran na dulot ng pagpapatupad ng mga hydroelectric plant

Ang unang hydroelectric plant ay itinayo noong huling bahagi ng ika-19 na siglo sa isang kahabaan ng Niagara Falls, sa pagitan ng Estados Unidos at Canada, noong ang karbon ang pangunahing panggatong at langis ay hindi pa gaanong ginagamit. Bago ito, ang haydroliko na enerhiya ay ginamit lamang bilang mekanikal na enerhiya.

Sa kabila ng pagiging isang renewable energy source ng hydroelectric energy, itinuturo ng ulat ng Aneel na ang partisipasyon nito sa world electric matrix ay maliit at nagiging mas maliit pa. Ang lumalagong kawalang-interes ay resulta ng mga negatibong panlabas na nagmumula sa pagpapatupad ng mga proyekto ng ganitong laki.

Ang isang negatibong epekto ng pagpapatupad ng malalaking hydroelectric na proyekto ay ang pagbabago sa paraan ng pamumuhay ng mga populasyon na naninirahan sa rehiyon, o sa paligid ng lokasyon, kung saan ipapatupad ang planta. Mahalaga rin na bigyang-diin na ang mga komunidad na ito ay kadalasang mga pangkat ng tao na kinilala bilang mga tradisyunal na populasyon (mga katutubo, quilombola, Amazonian riverside community at iba pa), na ang kaligtasan ay nakasalalay sa paggamit ng mga mapagkukunan mula sa lugar kung saan sila nakatira, at may mga link. kasama ang teritoryo ng kaayusan ng kultura.

Malinis ba ang hydroelectric power?

Sa kabila ng itinuturing ng marami bilang isang "malinis" na mapagkukunan ng enerhiya dahil hindi ito nauugnay sa nasusunog na fossil fuels, ang hydroelectric power generation ay nag-aambag sa paglabas ng carbon dioxide at methane, dalawang gas na posibleng magdulot ng global warming.

Ang paglabas ng carbon dioxide (CO2) ay dahil sa pagkabulok ng mga puno na nananatili sa itaas ng antas ng tubig ng mga reservoir, at ang paglabas ng methane (CH4) ay nangyayari sa pamamagitan ng pagkabulok ng mga organikong bagay na nasa ilalim ng reservoir. Habang tumataas ang column ng tubig, tumataas din ang konsentrasyon ng methane (CH4). Kapag ang tubig ay tumama sa mga turbine ng halaman, ang pagkakaiba sa presyon ay nagiging sanhi ng paglabas ng methane sa atmospera. Ang methane ay inilalabas din sa daanan ng tubig sa pamamagitan ng spillway ng halaman, kapag, bilang karagdagan sa pagbabago sa presyon at temperatura, ang tubig ay na-spray sa mga droplet.

Ang CO2 ay inilalabas sa pamamagitan ng pagkabulok ng mga patay na puno sa ibabaw ng tubig. Hindi tulad ng methane, bahagi lamang ng CO2 na ibinubuga ang itinuturing na may epekto, dahil ang malaking bahagi ng CO2 ay kinansela sa pamamagitan ng mga pagsipsip na nangyayari sa reservoir. Dahil ang methane ay hindi isinasama sa mga proseso ng photosynthesis (bagaman maaari itong dahan-dahang mabago sa carbon dioxide) ito ay itinuturing na may mas malaking epekto sa greenhouse effect, sa kasong ito.

Ang Balcar Project (Greenhouse Gas Emissions mula sa Reservoirs of Hydroelectric Power Plants) ay nilikha upang siyasatin ang kontribusyon ng mga artipisyal na reservoir sa pagtindi ng greenhouse effect sa pamamagitan ng paglabas ng carbon dioxide at methane. Ang mga unang pag-aaral ng proyekto ay isinagawa noong 1990s, sa mga reservoir sa rehiyon ng Amazon: Balbina, Tucuruí at Samuel. Ang rehiyon ng Amazon ay nakatuon sa pag-aaral dahil ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng napakalaking takip ng mga halaman, at samakatuwid, mas malaking potensyal para sa paglabas ng mga gas sa pamamagitan ng agnas ng organikong bagay. Nang maglaon, sa huling bahagi ng 1990s, kasama rin sa proyekto sina Miranda, Três Marias, Segredo, Xingo at Barra Bonita.

Ayon sa artikulo na inilathala ni Dr. Philip M. Fearnside, mula sa Amazon Research Institute, tungkol sa mga gas emissions sa Tucuruí Plant, noong 1990, ang mga greenhouse gas emissions ng planta (CO2 at CH4) ay nag-iba sa pagitan ng 7 milyon at 10 milyong tonelada sa taong iyon. . Ang may-akda ay gumawa ng paghahambing sa lungsod ng São Paulo, na naglabas ng 53 milyong tonelada ng CO2 mula sa fossil fuels sa parehong taon. Sa madaling salita, tanging ang Tucuruí lamang ang mananagot sa pagpapalabas ng katumbas ng 13% hanggang 18% ng emission ng greenhouse gases sa lungsod ng São Paulo, isang makabuluhang halaga para sa isang mapagkukunan ng enerhiya na itinuturing sa mahabang panahon bilang "walang paglabas" . Ito ay pinaniniwalaan na, sa paglipas ng panahon, ang organikong bagay ay sasailalim sa kumpletong pagkabulok at, bilang isang resulta, ay hindi na maglalabas ng mga gas na ito. Gayunpaman, ipinakita ng mga pag-aaral ng grupong Balcar na ang proseso ng paggawa ng gas ay pinapakain sa pamamagitan ng pagdating ng mga bagong organikong materyales na dinadala ng mga ilog at ulan.

Pagkawala ng mga species ng halaman at hayop

Lalo na sa rehiyon ng Amazon, na may mataas na biodiversity, mayroong hindi maiiwasang pagkamatay ng mga organismo ng flora sa lugar kung saan nabuo ang reservoir. Tulad ng para sa mga hayop, kahit na ang maingat na pagpaplano ay ginawa sa isang pagtatangka na alisin ang mga organismo, hindi ito magagarantiyahan na ang lahat ng mga organismo na bumubuo sa ecosystem ay maliligtas. Higit pa rito, ang damming ay nagpapataw ng mga pagbabago sa mga nakapaligid na tirahan.

pagkawala ng lupa

Ang lupa sa binahang lugar ay tiyak na magiging hindi magagamit para sa iba pang mga layunin. Nagiging pangunahing isyu ito lalo na sa mga patag na rehiyon, gaya ng rehiyon mismo ng Amazon. Dahil ang kapangyarihan ng halaman ay ibinibigay sa pamamagitan ng ugnayan sa pagitan ng daloy ng ilog at ang hindi pagkakapantay-pantay ng lupain, kung ang lupain ay may mababang hindi pagkakapantay-pantay, ang isang mas malaking dami ng tubig ay dapat na naka-imbak, na nagpapahiwatig ng isang malawak na lugar ng reservoir.

Mga pagbabago sa hydraulic geometry ng ilog

Ang mga ilog ay may posibilidad na magkaroon ng dynamic na balanse sa pagitan ng discharge, average na bilis ng tubig, sediment load at bed morphology. Ang pagtatayo ng mga reservoir ay nakakaapekto sa balanseng ito at, dahil dito, nagiging sanhi ng mga pagbabago ng isang hydrological at sedimentary order, hindi lamang sa impoundment site, kundi pati na rin sa nakapalibot na lugar at sa kama sa ibaba ng reservoir.

Nominal na kapasidad x aktwal na dami ng ginawa

Ang isa pang isyu na itataas ay mayroong pagkakaiba sa pagitan ng nominal na naka-install na kapasidad at ang aktwal na dami ng kuryente na ginawa ng planta. Ang dami ng enerhiya na ginawa ay depende sa daloy ng ilog.

Kaya, walang silbi ang pag-install ng isang sistema na may potensyal na makagawa ng mas maraming enerhiya kaysa sa maibibigay ng daloy ng ilog, tulad ng nangyari sa kaso ng Balbina hydroelectric plant, na naka-install sa Uatumã River.

Matibay na kapangyarihan ng halaman

Ang isa pang mahalagang punto na dapat isaalang-alang ay ang konsepto ng matatag na kapangyarihan ng planta. Ayon kay Aneel, ang matatag na kapangyarihan ng planta ay ang pinakamataas na tuluy-tuloy na produksyon ng enerhiya na maaaring makuha, batay sa pinakatuyong pagkakasunod-sunod na naitala sa makasaysayang daloy ng ilog kung saan ito naka-install. Ang isyung ito ay may posibilidad na maging lalong sentral sa harap ng lalong madalas at matinding tagtuyot.

Hydroelectric power sa Brazil

Ang Brazil ay ang bansang may pinakamalaking potensyal na hydroelectric sa mundo. Kaya, 70% nito ay puro sa Amazon at Tocantins/Araguaia basins. Ang unang malakihang Brazilian hydroelectric plant na itinayo ay ang Paulo Afonso I, noong 1949, sa Bahia, na may kapangyarihan na katumbas ng 180 MW. Sa kasalukuyan, ang Paulo Afonso I ay bahagi ng Paulo Afonso hydroelectric complex, na binubuo ng kabuuang apat na halaman.

balbine

Ang Balbina hydroelectric plant ay itinayo sa Uatumã River, sa Amazonas. Ang Balbina ay itinayo upang matustusan ang pangangailangan ng enerhiya ni Manaus. Ang pagtataya ay para sa pag-install ng 250 MW ng kapasidad, sa pamamagitan ng limang generator, na may kapangyarihan na 50 MW bawat isa. Gayunpaman, ang daloy ng Uatumã River ay nagbibigay ng mas mababang average na taunang produksyon ng enerhiya, isang bagay na humigit-kumulang 112.2 MW, kung saan 64 MW lamang ang maaaring ituring na matatag na kapangyarihan. Isinasaalang-alang na mayroong humigit-kumulang 2.5% na pagkawala sa panahon ng paghahatid ng kuryente mula sa planta patungo sa sentro ng consumer, 109.4 MW lamang (62.4 MW sa matatag na kapangyarihan). Mas mababa ang halaga kaysa sa nominal na kapasidad na 250 MW.

Itaipu

Ang Itaipu hydroelectric plant ay itinuturing na pangalawang pinakamalaking planta sa mundo, na may 14 na libong MW ng naka-install na kapasidad, at pangalawa lamang sa Três Gorges, sa China, na may 18,200 MW. Itinayo sa Paraná River at matatagpuan sa hangganan sa pagitan ng Brazil at Paraguay, ito ay isang binational na halaman, dahil kabilang ito sa parehong bansa. Ang enerhiyang nabuo ni Itaipu na nagsusuplay sa Brazil ay katumbas ng kalahati ng kabuuang kapangyarihan nito (7,000 MW) na katumbas ng 16.8% ng enerhiya na natupok sa Brazil, at ang kalahati ng kuryente ay ginagamit ng Paraguay at katumbas ng 75% ng Paraguayan pagkonsumo ng enerhiya.

Tucuruí

Ang planta ng Tucuruí ay itinayo sa Tocantins River, sa Pará, at may naka-install na kapasidad na katumbas ng 8,370 MW.

Belo Monte

Ang Belo Monte hydroelectric plant, na matatagpuan sa munisipalidad ng Altamira, timog-kanluran ng Pará at pinasinayaan ni Pangulong Dilma Roussef, ay itinayo sa Xingu River. Ang planta ay ang pinakamalaking hydroelectric plant 100% sa buong bansa at ang pangatlo sa pinakamalaking sa mundo. May naka-install na kapasidad na 11,233.1 Megawatts (MW). Nangangahulugan ito ng sapat na load para makapagsilbi sa 60 milyong tao sa 17 estado, na kumakatawan sa humigit-kumulang 40% ng konsumo sa tirahan sa buong bansa. Ang katumbas na naka-install na kapasidad ng produksyon ay 11 libong MW, sa madaling salita, ang pinakamalaking planta sa mga tuntunin ng naka-install na kapasidad ng bansa , pumalit sa planta ng Tucuruí bilang pinakamalaking 100% pambansang halaman. Ang Belo Monte ay ang ikatlong pinakamalaking hydroelectric power plant sa mundo, sa likod ng Três Gargantas at Itaipu, ayon sa pagkakabanggit.

Maraming isyu ang umiikot sa pagtatayo ng Belo Monte power plant. Sa kabila ng pagkakaroon ng naka-install na kapasidad na 11,000 MW, ayon sa Ministry of the Environment, ang matatag na kapangyarihan ng planta ay tumutugma sa 4,500 MW, iyon ay, 40% lamang ng kabuuang kapangyarihan. Dahil ito ay itinayo sa isang rehiyon ng Amazon, ang Belo Monte ay may potensyal na maglabas ng malalaking konsentrasyon ng methane at carbon dioxide. Ang lahat ng ito nang hindi binibilang ang malaking epekto sa buhay ng mga tradisyonal na populasyon at ang malaking epekto sa fauna at flora. Ang isa pang kadahilanan ay ang pagtatayo nito ay nakikinabang sa karamihan ng mga kumpanya, hindi ang populasyon. Humigit-kumulang 80% ng kuryente ay nakalaan sa mga kumpanya sa Center-South ng bansa.

Applicability

Sa kabila ng mga negatibong epekto sa lipunan at kapaligiran na nabanggit, ang hydroelectric na enerhiya ay may mga pakinabang kumpara sa mga hindi nababagong mapagkukunan ng enerhiya tulad ng mga fossil fuel. Sa kabila ng pag-aambag sa paglabas ng methane at sulfur dioxide, ang mga hydroelectric na halaman ay hindi naglalabas o naglalabas ng iba pang uri ng mga nakakalason na gas, tulad ng mga ibinubuga ng mga thermoelectric na halaman - lubhang nakakapinsala sa kapaligiran at kalusugan ng tao.

Gayunpaman, ang mga disadvantages ng hydroelectric plants kumpara sa iba pang renewable energy sources tulad ng solar at wind, na nakabawas sa mga epekto sa kapaligiran kumpara sa mga epekto na dulot ng hydroelectric plants, ay mas maliwanag. Ang problema ay ang posibilidad pa rin ng mga bagong teknolohiya. Ang isang alternatibo upang mabawasan ang mga epekto na nauugnay sa produksyon ng hydroelectric na enerhiya ay ang pagtatayo ng mga maliliit na hydroelectric plant, na hindi nangangailangan ng pagtatayo ng malalaking reservoir.

• Ano ang solar energy, mga pakinabang at disadvantages
• Ano ang enerhiya ng hangin?

Higit pa rito, ang mga dam ay may kapaki-pakinabang na buhay na humigit-kumulang 30 taon, na nagtatanong sa kanilang pangmatagalang posibilidad.

Ang pag-aaral na "Sustainable Hydropower in the 21st Century", na isinagawa ng Michigan State University, ay tumatawag ng pansin sa katotohanan na ang malalaking hydroelectric dam ay maaaring maging isang hindi gaanong napapanatiling mapagkukunan ng enerhiya sa harap ng pagbabago ng klima.

Kinakailangang isaalang-alang ang tunay na gastos ng hydroelectric energy, hindi lamang ang mga gastos sa ekonomiya at imprastraktura, kundi pati na rin ang mga gastos sa lipunan, kapaligiran at kultura.