Energia spadku wody
Elektrownia wodna to zakład przemysłowy zamieniający energię spadku wody na elektryczną. Elektrownie wodne dzieli się na: "duże" i "małe", przyjmując, że małe elektrownie wodne (określane skrótem MEW) to te o mocy poniżej 5 MW. Podział ten jest dość umowny (w Skandynawii i Szwajcarii granicą są 2 MW, a w USA 15 MW), ale dość ważny, gdyż MEW są zaliczane do niekonwencjonalnych, odnawialnych i ekologicznych źródeł energii, natomiast duże elektrownie wodne są tak na świecie rozpowszechnione (20% światowej produkcji energii elektrycznej), że traktowane są często jako konwencjonalne źródło energii, a duży stopień ingerencji w środowisko naturalne powstrzymuje wielu badaczy od nazywania dużych elektrowni wodnych ekologicznymi.
Zasoby hydroenergetyczne Polski szacuje się na 13,7 TWh rocznie, z czego 45,3% przypada na Wisłę, 43,6% na dorzecza Wisły i Odry, 9,8% na Odrę i 1,8% na rzeki Pomorza, przy czym same elektrownie na rzekach pomorskich zapewniały przed II wojną światową energię elektryczną portowi morskiemu w Gdyni, Kartuzom oraz Gdańskowi i jego okolicom, co daje wyobrażenie jak duży potencjał mają elektrownie wodne. Obecnie Polska wykorzystuje swoje zasoby hydroenergetyczne jedynie w 12%, co stanowi 7,3% mocy zainstalowanej w krajowym systemie energetycznym (dla porównania Norwegowie, rekordziści w tej dziedzinie, uzyskują z energii spadku wody 98% energii elektrycznej).
Elektrownie wodne mozna podzielić umownie na elektrownie przepływowe produkujace energie elektryczna oraz elektrownie szczytowo-pompowe które służą tylko magazynowaniu energii elektrycznej wyprodukowanej w inny sposób.
Większe elektrownie wodne na świecie
elektrownia na rzece Parana
elektrownia na rzece Colorado (tama Hoovera)
Większe elektrownie wodne w Polsce
elektrownia przepływowa w Porąbce (pierwsza zbudowana w Polsce)
Elektrownia Porąbka-Żar
elektrownia przepływowa Myczkowcach
elektrownia szczytowo-pompowa w Solinie
Energia prądów morskich, pływów i falowania
Z Wikipedii
Energia kinetyczna prądów morskich.
Moc prądów morskich jest oceniana na 7 TW (to prawie dwa razy więcej niż moc możliwa do otrzymania ze spadku wód śródlądowych). Jednak jej wykorzystanie jest bliskie zeru z powodu problemów technicznych i obawy przed zaburzeniem naturalnej równowagi. Wielu badaczy uważa, że prądy morskie mają fundamentalne znaczenie dla klimatu i uszczuplenie ich energii, choćby niewielkie, mogłoby doprowadzić do nieobliczalnych zmian klimatycznych.
Energia pływów. Pływy są źródłem energii o mniejszym potencjale (szacuje się, że możliwe do wykorzystania jest 200 GW) niż prądy morskie, ale za to bezpieczniejszym i lepiej poznanym. Pierwsza wzmianka na temat ich wykorzystania pochodzi z 1086 r. z Dover, gdzie podobno pracował młyn napędzany energią pływów. Pierwszą elektrownię pływową zbudowali w roku 1967 Francuzi w Saint-Malo. Elektrownia ta ma moc maksymalną 550 MW i pracuje od 4 do 8 godzin dziennie, wytwarzając średnio 600 GWh energii elektrycznej rocznie. Obecnie takie elektrownie są również w Rosji i Wielkiej Brytanii, jednak żadna z nich obecnie (styczeń 2007 r.) nie pracuje na skalę przemysłową z powodu problemów technicznych oraz niebezpieczeństwa sztormów i huraganów.
Energia falowania. Moc fal ocenia się na 3 TW, jednak wykorzystanie tej energii sprawia pewne trudności, pomimo iż opracowano wiele teoretycznych metod konwersji energii falowania na energię elektryczną. Największym problemem jest zmienność wysokości fal i wytrzymałość elektrowni. Najważniejsze sposoby konwersji energii fal na elektryczną:
elektrownie pneumatyczne - fale wymuszają w nich ruch powietrza, które napędza turbinę
elektrownie mechaniczne - wykorzystują siłę wyporu do poruszania się prostopadle do dna, co powoduje obracanie się wirnika połączonego z prądnicą
elektrownie indukcyjne - wykorzystują ruch pływaków do wytwarzania energii elektrycznej poprzez zastosowanie poruszających się wraz z pływakami cewek w polu magnetycznym
elektrownie hydrauliczne - w których przez ścianki nieruchomego zbiornika przelewają się jedynie szczyty fal, a woda wypływająca ze zbiornika napędza turbinę.
Elektrownia wodna to zakład przemysłowy zamieniający energię spadku wody na elektryczną.
Elektrownie wodne dzieli się na: "duże" i "małe", przyjmując, że małe elektrownie wodne (określane skrótem MEW) to te o mocy poniżej 5 MW. Podział ten jest dość umowny (w Skandynawii i Szwajcarii granicą są 2 MW, a w USA 15 MW), ale dość ważny, gdyż MEW są zaliczane do niekonwencjonalnych, odnawialnych i ekologicznych źródeł energii. Natomiast duże elektrownie wodne są tak na świecie rozpowszechnione (20% światowej produkcji energii elektrycznej), że traktowane są często jako konwencjonalne źródło energii, a duży stopień ingerencji w środowisko naturalne powstrzymuje wielu badaczy od nazywania dużych elektrowni wodnych ekologicznymi. Wątpliwości te nie dotyczą małych elektrowni wodnych, których wpływ na środowisko jest znikomy.
Elektrownie wodne można podzielić na elektrownie przepływowe produkujące energię elektryczną oraz elektrownie szczytowo-pompowe, które służą głównie do magazynowania energii elektrycznej wyprodukowanej w inny sposób.
Pierwsza elektrownia wodna została zbudowana w 1882 roku w Appleton (Wisconsin) (USA) na rzece Fox. Dostarczała ona energię do fabryki produkującej papier. Było to dwa lata po pokazie, na którym Thomas Edison po raz pierwszy zademonstrował publicznie wytwarzanie światła elektrycznego.
Największą elektrownią wodną na świecie jest wybudowana w 1983 roku elektrownia na tamie Itaipu na Paranie na granicy państw Brazylii i Paragwaju. Elektrownia ma maksymalną moc 12,6 GW a produkuje rocznie 93,4 TWh energii. Nieco mniejsze są: Grand Coulee na rzece Kolumbia w USA (10,08 GW) i Guri, Raul Leoni na rzece Coroni w Wenezueli (10,06 GW).
Największą budowaną tamą z hydroelektrownią jest budowana w Chinach Zapora Trzech Przełomów. Budowę zapory ukończono 20 maja 2006 r., elektrownia już częściowo pracuje, ale trwa jeszcze napełnianie zbiornika i wyposażanie elektrowni. Ukończenie jest planowane na rok 2009. Po ukończeniu 26 generatorów o łącznej mocy 18,2 GW ma produkować rocznie około 84,7 TWh (terawatogodzin) energii.
Zasoby hydroenergetyczne Polski szacuje się na 13,7 TWh rocznie, z czego 45,3% przypada na Wisłę, 43,6% na dorzecza Wisły i Odry, 9,8% na Odrę i 1,8% na rzeki Pomorza, przy czym same elektrownie na rzekach pomorskich zapewniały przed II wojną światową energię elektryczną portowi morskiemu w Gdyni, Kartuzom oraz Gdańskowi i jego okolicom, co daje wyobrażenie jak duży potencjał mają elektrownie wodne. Obecnie Polska wykorzystuje swoje zasoby hydroenergetyczne jedynie w 12%, co stanowi 7,3% mocy zainstalowanej w krajowym systemie energetycznym (dla porównania Norwegowie, rekordziści w tej dziedzinie, uzyskują z energii spadku wody 98% energii elektrycznej).
Elektrownia wodna na Odrze Południowej we Wrocławiu - moc łączna 1,6 MW
A - zbiornik wodny, B - elektrownia, C - turbina, D - generator, E - pobór wody, F - korytarz wodny, G - linie wysokiego napięcia, H - rzeka
Elektrownia przepływowa w Porąbce (pierwsza zbudowana w Polsce)
Do lat 80. ubiegłego wieku panował powszechny pogląd, że elektrownie wodne są źródłem "czystszej" energii, to znaczy, że są najmniej szkodliwe dla środowiska naturalnego. Podczas wytwarzania energii przez elektrownię wodną do atmosfery nie dostają się żadne zanieczyszczenia, a poziom emitowanego hałasu (ze względu na małą prędkość obrotową turbin) jest niski. Jednak budowa elektrowni znacząco zmienia ekosystem i krajobraz otoczenia. Aby uzyskać wysoki poziom wody, często trzeba zalać ogromne obszary dolin rzek. Wiąże się to z przesiedleniem ludzi mieszkających dotychczas w tym miejscu oraz prawdopodobną zagładą żyjących zwierząt i roślin. Powstały w miejsce szybkiej, wartkiej rzeki zbiornik zawiera wodę stojącą, co sprawia, że rozwijają się tam zupełnie inne organizmy niż przed powstaniem zapory. Jednocześnie duży zbiornik charakteryzuje się znacznie większym parowaniem i zmienia wilgotność powietrza na stosunkowo dużym obszarze. Wartka dotychczas rzeka po wyjściu z zapory zwykle płynie już bardzo wolno. Zmniejsza się napowietrzanie wody, brak okresowych powodzi prowadzi do zamulenia dna. Przykładowo, po wybudowaniu tamy w Asuanie (Egipt) na Nilu osady z górnego biegu rzeki (stanowiące od tysięcy lat istotny czynnik umożliwiający uprawę rolną w delcie Nilu) przestały przepływać przez tamę. Wiąże się to z koniecznością nieustannego pogłębiania zbiornika.
Powyższe uwagi nie odnoszą się do małych elektrowni wodnych, które piętrzą wodę w rzekach na niewielkie wysokości. Dlatego też nie powodują powstania zbiorników wodnych, a jeśli takie powstają, mają niewielkie rozmiary. Małe elektrownie wodne wpływają korzystnie na poziom wód gruntowych i retencję wód, uspokajają nurt rzeki i zatrzymują zjawiska erozji dennej i bocznej. Wyposażone w odpowiednie urządzenia ochrony ryb nie powodują szkód dla środowiska