hidroelektrik -Hydroelectricity

Orta Çin'deki Three Gorges Barajı , herhangi bir türde dünyanın en büyük enerji üretim tesisidir .

2019 kaynağa göre dünya elektrik üretimi (toplam üretim 27 petawatt-saat idi )

  Kömür (%37)
  Doğalgaz (%24)
  Hidro (%16)
  Nükleer (%10)
  Rüzgar (%5)
  Güneş (%3)
  Diğer (%5)

Hidroelektrik veya hidroelektrik güç , hidroelektrikten (su gücü) üretilen elektriktir . Hidroelektrik, dünyadaki elektriğin altıda birini , yani 2020'de neredeyse 4500 TWh'yi sağlıyor ve bu, diğer tüm yenilenebilir kaynakların toplamından ve ayrıca nükleer enerjiden daha fazla .

Hidroelektrik, talep üzerine büyük miktarlarda düşük karbonlu elektrik sağlayabilir , bu da onu güvenli ve temiz elektrik tedarik sistemleri oluşturmak için kilit bir unsur haline getirir. Barajı ve rezervuarı olan bir hidroelektrik santrali esnek bir kaynaktır, çünkü üretilen elektrik miktarı değişen elektrik talebine göre saniyeler veya dakikalar içinde artırılabilir veya azaltılabilir. Bir hidroelektrik kompleksi inşa edildiğinde, doğrudan atık üretmez ve neredeyse her zaman fosil yakıtla çalışan enerji santrallerinden çok daha az sera gazı yayar. Bununla birlikte, ormanın bir kısmının sular altında kaldığı ova yağmur ormanı alanlarında inşa edildiğinde , önemli miktarda sera gazı yayılabilir.

Bir hidroelektrik kompleksinin inşası, esas olarak ekilebilir arazilerin kaybı ve nüfusun yerinden edilmesi gibi önemli çevresel etkilere sahip olabilir. Ayrıca, ilgili nehrin doğal ekolojisini bozarak habitatları ve ekosistemleri ve siltasyon ve erozyon modellerini etkiler. Barajlar sel riskini azaltabilirken, barajın yıkılması felaket olabilir.

Tarih

1900'de inşa edilen Sırbistan'daki "Kasabanın Altında" Hidroelektrik Santrali Müzesi .

Hidroelektrik, eski zamanlardan beri un öğütmek ve diğer görevleri yerine getirmek için kullanılmıştır. 18. yüzyılın sonlarında hidrolik güç, Sanayi Devrimi'nin başlaması için gerekli olan enerji kaynağını sağladı . 1770'lerin ortalarında, Fransız mühendis Bernard Forest de Bélidor , dikey ve yatay eksenli hidrolik makineleri tanımlayan Architecture Hydraulique'i yayınladı ve 1771'de Richard Arkwright'ın su gücü , su çerçevesi ve sürekli üretim kombinasyonu önemli bir rol oynadı. modern istihdam uygulamaları ile fabrika sisteminin geliştirilmesinde. 1840'larda hidrolik güç ağı , hidro gücü üretmek ve son kullanıcılara iletmek için geliştirildi.

19. yüzyılın sonlarında, elektrik jeneratörü geliştirildi ve artık hidrolik ile birleştirilebilirdi. Sanayi Devrimi'nden kaynaklanan artan talep, kalkınmayı da yönlendirecektir. 1878'de, dünyanın ilk hidroelektrik enerji planı, William Armstrong tarafından İngiltere'nin Northumberland kentindeki Cragside'da geliştirildi . Sanat galerisinde tek bir ark lambasına güç sağlamak için kullanıldı. Niagara Şelalesi yakınlarındaki ABD'deki eski Schoelkopf Elektrik Santrali No. 1 , 1881'de elektrik üretmeye başladı. İlk Edison hidroelektrik santrali, Vulcan Street Plant , 30 Eylül 1882'de Wisconsin , Appleton'da faaliyete başladı. yaklaşık 12,5 kilovat. 1886'da Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada'da 45 hidroelektrik santrali vardı; ve 1889'da yalnızca Amerika Birleşik Devletleri'nde 200 tane vardı.

1894'ten 1940'a kadar kale için elektrik üretimi için kullanılan Warwick Kalesi su ile çalışan jeneratör evi

20. yüzyılın başlarında, metropollere yakın dağlarda ticari şirketler tarafından birçok küçük hidroelektrik santrali inşa ediliyordu. Grenoble , Fransa , bir milyondan fazla ziyaretçiyle Uluslararası Hidroelektrik ve Turizm Fuarı'nı düzenledi. 1920'de, Amerika Birleşik Devletleri'nde üretilen gücün %40'ı hidroelektrik olduğunda, Federal Güç Yasası yasalaştı. Yasa , federal toprak ve su üzerindeki hidroelektrik santrallerini düzenlemek için Federal Güç Komisyonunu oluşturdu. Elektrik santralleri büyüdükçe, ilgili barajlar taşkın kontrolü , sulama ve navigasyon dahil olmak üzere ek amaçlar geliştirdi . Büyük ölçekli kalkınma için federal fon gerekli hale geldi ve Tennessee Valley Authority (1933) ve Bonneville Power Administration (1937) gibi federal sermayeli şirketler kuruldu. Ek olarak, 20. yüzyılın başlarında bir dizi batı ABD sulama projesine başlayan Islah Bürosu , şimdi 1928 Hoover Barajı gibi büyük hidroelektrik projeleri inşa ediyordu . Amerika Birleşik Devletleri Ordusu Mühendisler Birliği de hidroelektrik geliştirmeye dahil oldu, 1937'de Bonneville Barajı'nı tamamladı ve 1936 Taşkın Kontrol Yasası tarafından önde gelen federal taşkın kontrol kurumu olarak tanındı.

Hidroelektrik santralleri 20. yüzyıl boyunca daha da büyümeye devam etti. Hidroelektrik "beyaz kömür" olarak adlandırıldı. Hoover Barajı'nın ilk 1.345 MW'lık elektrik santrali, 1936'da dünyanın en büyük hidroelektrik santraliydi; 1942'de 6.809 MW'lık Grand Coulee Barajı tarafından gölgede bırakıldı . Itaipu Barajı 1984'te Güney Amerika'da en büyüğü olarak açıldı ve 14 GW üretti , ancak 2008'de Çin'deki Three Gorges Barajı tarafından 22.5 GW ile aşıldı . Hidroelektrik, sonunda, Norveç , Kongo Demokratik Cumhuriyeti , Paraguay ve Brezilya dahil olmak üzere bazı ülkelere elektriğinin %85'inden fazlasını sağlayacaktı.

Gelecek potansiyeli

2021'de IEA, iklim değişikliğini sınırlamaya yardımcı olmak için daha fazla çabaya ihtiyaç olduğunu söyledi . Bazı ülkeler hidroelektrik potansiyellerini oldukça geliştirdiler ve büyüme için çok az alana sahipler: İsviçre, potansiyelinin %88'ini ve Meksika %80'ini üretiyor.

Mevcut altyapının modernizasyonu

2021'de IEA, büyük modernizasyon yenilemelerinin gerekli olduğunu söyledi.

oluşturma yöntemleri

Geleneksel bir hidroelektrik barajın kesiti
pompalı-depolama
nehir akıntısı
gelgit

Geleneksel (barajlar)

Çoğu hidroelektrik güç, bir su türbini ve jeneratörü çalıştıran barajlı suyun potansiyel enerjisinden gelir . Sudan çıkarılan güç, kaynak ile suyun çıkışı arasındaki hacme ve yükseklik farkına bağlıdır. Bu yükseklik farkına kafa denir . Büyük bir boru (" cebri boru ") rezervuardan türbine su sağlar.

pompalı-depolama

Bu yöntem, suyu farklı kotlardaki rezervuarlar arasında hareket ettirerek yüksek tepe taleplerini karşılamak için elektrik üretir . Elektrik talebinin düşük olduğu zamanlarda, fazla üretim kapasitesi suyu daha yüksek rezervuara pompalamak için kullanılır, böylece talep tarafı tepkisi sağlanır . Talep arttığında, su bir türbin vasıtasıyla alt hazneye geri verilir. 2021'de pompalı depolama planları, dünyanın 190 GW'lık şebeke enerji depolamasının neredeyse %85'ini sağladı ve üretim sisteminin günlük kapasite faktörünü iyileştirdi . Pompalanan depolama bir enerji kaynağı değildir ve listelerde negatif bir sayı olarak görünür.

nehir akıntısı

Nehir akışındaki hidroelektrik santraller, rezervuar kapasitesi olmayan veya küçük olanlardır, bu nedenle o anda yalnızca yukarı akıştan gelen su üretim için kullanılabilir ve herhangi bir fazlalık kullanılmadan geçmelidir. Bir gölden veya membadaki mevcut rezervuardan sürekli su temini, nehir akışı için yer seçiminde önemli bir avantajdır.

Gelgit

Bir gelgit elektrik santrali, gelgitler nedeniyle okyanus suyunun günlük yükselişini ve düşüşünü kullanır; bu tür kaynaklar oldukça öngörülebilirdir ve koşullar rezervuarların inşasına izin verirse, yüksek talep dönemlerinde güç üretmek için de gönderilebilir . Daha az yaygın olan hidro şema türleri, suyun kinetik enerjisini veya altından çekilmiş su çarkları gibi hasarsız kaynakları kullanır . Gelgit gücü, dünya çapında nispeten az sayıda yerde uygulanabilir.

Hidroelektrik tesislerin boyutları, çeşitleri ve kapasiteleri

Büyük tesisler

Dünyadaki en büyük enerji üreticileri, mevcut en büyük nükleer enerji santrallerinin kurulu kapasitelerinin iki katından fazlasını üretebilen bazı hidroelektrik tesisleri ile hidroelektrik santralleridir .

Büyük hidroelektrik santrallerinin kapasite aralığı için resmi bir tanım olmamasına rağmen, birkaç yüz megavattan büyük tesisler genellikle büyük hidroelektrik tesisler olarak kabul edilir.

Şu anda dünya çapında 10 GW ( 10.000 MW ) üzerinde sadece beş tesis çalışıyor, aşağıdaki tabloya bakın.

Rütbe istasyon Ülke Konum Kapasite ( MW )
1. Üç Boğaz Barajı  Çin 30°49′15″K 111°00′08″D / 30.82083°K 111.00222°D / 30.82083; 111.00222 ( Üç Boğaz Barajı ) 22.500
2. Itaipu Barajı  Brezilya Paraguay
 
25°24′31″G 54°35′21″G / 25.40861°G 54.58917°B / -25.40861; -54.58917 ( İtaipu Barajı ) 14.000
3. Xiluodu Barajı  Çin 28°15′35″K 103°38′58″D / 28.25972°K 103.64944°D / 28.25972; 103.64944 ( Xiluodu Barajı ) 13.860
4. Belo Monte Barajı  Brezilya 03°06′57″G 51°47′45″G / 3.11583°G 51.79583°B / -3.11583; -51.79583 ( Belo Monte Barajı ) 11.233
5. Güri Barajı  Venezuela 07°45′59″K 62°59′57″G / 7.76639°K 62.99917°B / 7.76639; -62.99917 ( Guri Barajı ) 10.200


Solda dolusavaklar (fotoğrafın çekildiği sırada kapalı) ile Itaipu Barajı'nın panoramik görünümü . 1994 yılında Amerikan İnşaat Mühendisleri Derneği , Itaipu Barajı'nı Modern Dünyanın Yedi Harikasından biri olarak seçti .

Küçük

Küçük hidro, küçük bir topluluğa veya endüstriyel tesise hizmet eden bir ölçekte hidroelektrik güçtür . Küçük bir hidro projenin tanımı değişir, ancak 10 megawatt'a (MW) kadar bir üretim kapasitesi genellikle üst sınır olarak kabul edilir. Bu , Kanada ve Amerika Birleşik Devletleri'nde 25 MW ve 30 MW'a kadar uzatılabilir .

Vietnam'da bir mikro hidro tesisi
Mondulkiri , Kamboçya'da Pico hidroelektrik

Küçük hidro istasyonlar, düşük maliyetli yenilenebilir enerji kaynağı olarak geleneksel elektrik dağıtım şebekelerine bağlanabilir. Alternatif olarak, bir şebekeden hizmet vermenin ekonomik olmayacağı yalıtılmış alanlarda veya ulusal elektrik dağıtım şebekesinin olmadığı alanlarda küçük hidroelektrik projeleri inşa edilebilir. Küçük hidroelektrik projeleri genellikle minimum rezervuarlara ve inşaat işlerine sahip olduğundan, büyük hidroelektrik santrallerine kıyasla nispeten düşük çevresel etkiye sahip oldukları görülmektedir. Bu azalan çevresel etki, büyük ölçüde akış akışı ve güç üretimi arasındaki dengeye bağlıdır.

Mikro

Mikro hidro , tipik olarak 100 kW'a kadar güç üreten hidroelektrik santralleri anlamına gelir . Bu tesisler, izole edilmiş bir eve veya küçük bir topluluğa güç sağlayabilir veya bazen elektrik güç şebekelerine bağlanır. Yakıt satın almadan ekonomik bir enerji kaynağı sağlayabildiklerinden, özellikle gelişmekte olan ülkelerde bu tesislerin birçoğu dünya çapında bulunmaktadır. Mikro hidro sistemler , fotovoltaik güneş enerjisi sistemlerini tamamlar çünkü birçok alanda su akışı ve dolayısıyla mevcut hidro güç, güneş enerjisinin minimumda olduğu kış aylarında en yüksektir.

Pico

Pico hidro, 5 kW'ın altında hidroelektrik enerji üretimidir . Sadece az miktarda elektrik gerektiren küçük, uzak topluluklarda faydalıdır. Örneğin, Kenya'daki 1,1 kW ITDG Pico Hydro Projesi, 57 eve çok küçük elektrik yükleri sağlıyor (örneğin, birkaç ışık ve bir telefon şarj cihazı veya küçük bir TV/radyo). 200-300 W'lık daha küçük türbinler bile gelişmekte olan bir ülkede sadece 1 m (3 ft) düşüşle birkaç eve güç sağlayabilir. Bir Pico-hidro kurulumu tipik olarak nehir kenarındadır , yani barajlar kullanılmaz, bunun yerine borular akışın bir kısmını yönlendirir, bunu bir eğimden aşağı düşürür ve akıntıya geri döndürmeden önce türbinden geçer.

yeraltı

Bir yeraltı elektrik santrali genellikle büyük tesislerde kullanılır ve şelale veya dağ gölü gibi iki su yolu arasındaki büyük doğal yükseklik farkından yararlanır. Yüksek rezervuardan su tünelinin en alt noktasına yakın bir mağarada inşa edilen jeneratör salonuna su almak için bir tünel ve suyu alt çıkış su yoluna götüren yatay bir kuyruk yolu inşa edilmiştir.

Manitoba , Kanada'daki Kireçtaşı Üretim İstasyonunda kuyruk ve yükleme deposu oranlarının ölçümü .

Kullanılabilir gücün hesaplanması

Bir hidroelektrik istasyonunda elektrik enerjisi üretimine yaklaşmak için basit bir formül:

nerede

  • güçtür ( watt cinsinden )
  • ( eta ) verimlilik katsayısıdır (tamamen verimsiz için 0 ile tamamen verimli için 1 arasında değişen, birimsiz, skaler bir katsayı).
  • ( rho ) suyun yoğunluğudur (~1000  kg / m 3 )
  • hacimsel akış hızıdır (m 3 /s cinsinden )
  • kütle akış hızıdır ( kg/s olarak)
  • ( Delta h) yükseklikteki değişimdir ( metre cinsinden )
  • yerçekimine bağlı ivmedir ( 9,8 m/s 2 )

Daha büyük ve daha modern türbinlerde verimlilik genellikle daha yüksektir (yani 1'e yakındır). Yıllık elektrik enerjisi üretimi, mevcut su kaynağına bağlıdır. Bazı kurulumlarda, su akış hızı bir yıl boyunca 10:1 oranında değişebilir.

Özellikleri

Avantajlar

Ffestiniog Elektrik Santrali , talebin ortaya çıkmasından itibaren 60 saniye içinde 360 ​​MW elektrik üretebilir .

Esneklik

Hidroelektrik, esnek bir elektrik kaynağıdır, çünkü istasyonlar değişen enerji taleplerine uyum sağlamak için çok hızlı bir şekilde artırılabilir ve azaltılabilir. Hidro türbinlerin başlama süresi birkaç dakikadır. Pil gücü daha hızlı olmasına rağmen kapasitesi hidro ile karşılaştırıldığında küçüktür. Çoğu hidro üniteyi soğuk çalıştırmadan tam yüke getirmek 10 dakikadan az sürer; bu, nükleerden ve neredeyse tüm fosil yakıt gücünden daha hızlıdır. Güç üretimi, fazla güç üretimi olduğunda da hızla azaltılabilir. Bu nedenle, hidroelektrik ünitelerinin sınırlı kapasitesi, taşkın havuzunu boşaltmak veya mansap ihtiyaçlarını karşılamak dışında genellikle temel güç üretmek için kullanılmaz. Bunun yerine, hidroelektrik olmayan jeneratörler için yedek olarak hizmet edebilir.

Yüksek değerli güç

Rezervuarlı geleneksel hidroelektrik barajların en büyük avantajı, suyu daha sonra yüksek değerli temiz elektrik olarak sevk edilmek üzere düşük maliyetle depolayabilmeleridir. 2021'de IEA, "mevcut tüm konvansiyonel hidroelektrik santrallerinin rezervuarlarının bir tam döngüde toplam 1.500 terawatt-saat (TWh) elektrik enerjisi depolayabileceğini" ve bunun "küresel denizcilik filosundan yaklaşık 170 kat daha fazla enerji" olduğunu tahmin ediyor. pompalanan depolama hidroelektrik santralleri". Pil depolama kapasitesinin 2020'lerde pompalanan depolamayı geçmesi beklenmiyor. Talebi karşılamak için tepe güç olarak kullanıldığında , hidroelektrik, temel yük gücünden daha yüksek bir değere ve rüzgar ve güneş gibi kesintili enerji kaynaklarına kıyasla çok daha yüksek bir değere sahiptir.

Hidroelektrik santrallerin ekonomik ömrü uzundur ve bazı santraller 50-100 yıl sonra hala hizmet vermektedir. Tesisler otomatik olduğundan ve normal çalışma sırasında sahada az sayıda personel bulunduğundan, işletme işgücü maliyeti de genellikle düşüktür.

Bir barajın birden fazla amaca hizmet ettiği durumlarda, nispeten düşük inşaat maliyeti ile bir hidroelektrik istasyonu eklenebilir, bu da baraj işletme maliyetlerini dengelemek için faydalı bir gelir akışı sağlar. Three Gorges Barajı'ndan elde edilen elektriğin satışının, 5 ila 8 yıllık tam üretimden sonra inşaat maliyetlerini karşılayacağı hesaplanmıştır. Bununla birlikte, bazı veriler, uygun risk yönetimi önlemleri alınmadıkça, çoğu ülkede büyük hidroelektrik barajlarının çok maliyetli olacağını ve pozitif bir riske göre ayarlanmış getiri sağlamak için inşa edilmesinin çok uzun süreceğini göstermektedir.

Endüstriyel uygulamalar için uygunluk

Birçok hidroelektrik projesi kamu elektrik şebekeleri sağlarken, bazıları belirli endüstriyel işletmelere hizmet etmek için oluşturulmuştur. Özel hidroelektrik projeleri, örneğin, alüminyum elektrolitik tesisler için gereken önemli miktarda elektriği sağlamak için genellikle inşa edilir . Grand Coulee Barajı , savaştan sonra vatandaşlara sulama ve güç (alüminyum gücüne ek olarak) sağlamasına izin verilmeden önce , Amerika Birleşik Devletleri Bellingham, Washington , Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Alcoa alüminyumu desteklemek için geçiş yaptı . Surinam'da , Brokopondo Rezervuarı , Alcoa alüminyum endüstrisine elektrik sağlamak üzere inşa edildi . Yeni Zelanda'nın Manapouri Elektrik Santrali , Tiwai Point'teki alüminyum izabe tesisine elektrik sağlamak için inşa edildi .

Azaltılmış CO 2 emisyonları

Hidroelektrik barajlar yakıt kullanmadığından, elektrik üretimi karbondioksit üretmez . Projenin inşaatı sırasında başlangıçta karbondioksit üretilir ve rezervuarlar tarafından yıllık olarak bir miktar metan açığa çıkarken, hidro elektrik üretimi için en düşük yaşam döngüsü sera gazı emisyonlarından birine sahiptir. Hidroelektriğin düşük sera gazı etkisi özellikle ılıman iklimlerde görülür . Tropik bölgelerdeki elektrik santrallerinin rezervuarları ılıman bölgelerdekilerden daha fazla miktarda metan ürettiğinden, tropik bölgelerde daha büyük sera gazı emisyonu etkileri bulunur .

Diğer fosil olmayan yakıt kaynakları gibi, hidroelektrik de kükürt dioksit, nitrojen oksit veya diğer partikül emisyonlarına sahip değildir.

Rezervuarın diğer kullanımları

Hidroelektrik şemaları tarafından oluşturulan rezervuarlar genellikle su sporları için tesisler sağlar ve kendileri de turistik yerler haline gelir. Bazı ülkelerde rezervuarlarda su ürünleri yetiştiriciliği yaygındır. Sulama için kurulan çok amaçlı barajlar , nispeten sabit bir su kaynağı ile tarımı destekler . Büyük hidro barajlar, aksi takdirde projenin akış aşağısında yaşayan insanları etkileyecek olan taşkınları kontrol edebilir. Sulama gibi başka amaçlarla da kullanılan barajların yönetimi karmaşıktır.

Dezavantajları

2021'de IEA, "aerodinamik kurallar ve düzenlemelerle birlikte tüm hidroelektrik gelişimi için sağlam sürdürülebilirlik standartları" çağrısında bulundu.

Ekosistem hasarı ve arazi kaybı

Sudan'daki Merowe Barajı . Baraj kullanan hidroelektrik santraller, rezervuar ihtiyacı nedeniyle geniş arazileri sular altında bırakmaktadır . Toprak rengindeki veya albedodaki bu değişiklikler , aynı anda yağmur ormanlarını sular altında bırakan belirli projelerin yanı sıra, bu özel durumlarda, küresel ısınma etkisine veya hidroelektrik projelerinin eşdeğer yaşam döngüsü sera gazlarının potansiyel olarak kömür santrallerininkini aşmasına neden olabilir.

Geleneksel hidroelektrik santralleriyle ilişkili büyük rezervuarlar, barajların akış yukarısındaki geniş alanların sular altında kalmasına neden olarak bazen biyolojik olarak zengin ve üretken ovaları ve nehir vadisi ormanlarını, bataklıkları ve otlakları yok eder. Baraj, nehirlerin akışını kesintiye uğratır ve yerel ekosistemlere zarar verebilir ve büyük barajlar ve rezervuarlar inşa etmek genellikle insanların ve vahşi yaşamın yerinden edilmesini içerir. Arazi kaybı, genellikle rezervuarın neden olduğu çevredeki alanların habitat parçalanmasıyla daha da kötüleşir.

Hidroelektrik projeleri , tesis sahasının hem yukarısında hem de aşağısında çevreleyen su ekosistemleri için yıkıcı olabilir. Hidroelektrik enerji üretimi, nehir akış aşağı çevresini değiştirir. Türbinden çıkan su genellikle çok az asılı tortu içerir, bu da nehir yataklarının temizlenmesine ve nehir kıyılarının kaybolmasına neden olabilir. Türbin kapıları genellikle aralıklı olarak açıldığından, nehir akışında hızlı ve hatta günlük dalgalanmalar gözlemlenir.

Buharlaşma ile kuraklık ve su kaybı

Yağışlardaki kuraklık ve mevsimsel değişiklikler hidroelektrik enerjiyi ciddi şekilde sınırlayabilir. Su buharlaşma yoluyla da kaybolabilir.

Siltasyon ve akış sıkıntısı

Su akarken, kendisinden daha ağır parçacıkları aşağı akış yönünde taşıma yeteneğine sahiptir. Bu, özellikle nehirlerdeki veya yüksek siltasyonlu su toplama alanlarındaki barajlar ve daha sonra bunların elektrik santralleri üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir. Siltasyon , bir rezervuarı doldurabilir ve barajın memba kısmında ilave yatay basınca neden olarak taşkınları kontrol etme kapasitesini azaltabilir. Sonunda, bazı rezervuarlar bir sel sırasında tortu ile dolabilir ve işe yaramaz veya aşırı yüklenebilir ve başarısız olabilir.

Nehir akış miktarındaki değişiklikler, bir baraj tarafından üretilen enerji miktarı ile ilişkili olacaktır. Daha düşük nehir akışları, bir rezervuardaki canlı depolama miktarını azaltacak ve dolayısıyla hidroelektrik için kullanılabilecek su miktarını azaltacaktır. Azalan nehir akışının sonucu, büyük ölçüde hidroelektrik gücüne bağlı olan bölgelerde elektrik kesintileri olabilir. İklim değişikliğinin bir sonucu olarak akış sıkıntısı riski artabilir . Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Colorado Nehri'nden yapılan bir araştırma, yağışta %10'luk bir düşüşle sonuçlanan 2 santigrat derece sıcaklıktaki artış gibi ılımlı iklim değişikliklerinin nehir akışını %40'a kadar azaltabileceğini öne sürüyor. Artan sıcaklıklar, daha düşük su akışı ve yağış rejimindeki değişiklikler, yüzyılın sonuna kadar toplam enerji üretimini yıllık %7 oranında azaltabileceğinden, özellikle Brezilya hidroelektriğe olan yoğun bağımlılığı nedeniyle savunmasız durumda.

Metan emisyonları (rezervuarlardan)

Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Hoover Barajı , 2.080 MW kurulu güce sahip büyük bir geleneksel barajlı hidro tesisidir .

Tropikal bölgelerde daha düşük pozitif etkiler bulunur. Ormanın bir bölümünün su altında kalması gereken ova yağmur ormanı alanlarında, elektrik santrallerinin rezervuarlarının önemli miktarda metan ürettiği kaydedilmiştir . Bunun nedeni, su basmış alanlarda anaerobik bir ortamda çürüyen ve bir sera gazı olan metan oluşturan bitki materyalidir . Dünya Barajlar Komisyonu raporuna göre , rezervuarın üretim kapasitesine kıyasla büyük olduğu (yüzey alanı metrekaresi başına 100 watt'tan az) ve rezervuarın su tutulmasından önce bölgedeki ormanların temizlenmesinin yapılmadığı durumlarda, sera rezervuardan çıkan gaz emisyonları, geleneksel bir petrol yakıtlı termik üretim tesisinden daha yüksek olabilir.

Bununla birlikte, Kanada ve Kuzey Avrupa'nın kuzey rezervuarlarında, sera gazı emisyonları tipik olarak herhangi bir tür geleneksel fosil yakıtlı termal üretimin sadece %2 ila %8'i kadardır. Boğulan ormanları hedef alan yeni bir sualtı günlüğü operasyonu sınıfı, orman çürümesinin etkisini azaltabilir.

yer değiştirme

Hidroelektrik barajların bir diğer dezavantajı, rezervuarların planlandığı yerde yaşayan insanları yeniden yerleştirme ihtiyacıdır. 2000 yılında, Dünya Barajlar Komisyonu, barajların dünya çapında 40-80 milyon insanı fiziksel olarak yerinden ettiğini tahmin ediyor.

Arıza riskleri

Büyük konvansiyonel barajlı hidroelektrik tesisleri büyük miktarda suyu tuttuğundan, yetersiz inşaat, doğal afetler veya sabotajdan kaynaklanan bir arıza, nehrin aşağısındaki yerleşimler ve altyapı için felaket olabilir.

1975'te Nina Tayfunu sırasında Güney Çin'deki Banqiao Barajı , 24 saat içinde bir yıldan fazla yağmur yağdığında başarısız oldu (bkz . 1975 Banqiao Barajı başarısızlığı ). Ortaya çıkan sel, 26.000 kişinin ölümüne ve salgın hastalıklardan 145.000 kişinin ölümüne neden oldu. Milyonlarca kişi evsiz kaldı.

Jeolojik olarak uygun olmayan bir yerde baraj yapılması, 1963'te İtalya'da Vajont Barajı'nda meydana gelen ve yaklaşık 2.000 kişinin öldüğü felaket gibi felaketlere neden olabilir .

Fransa'nın güneyindeki Fransız Rivierası'ndaki ( Côte d'Azur) Fréjus'taki Malpasset Barajı başarısızlığı, 2 Aralık 1959'da çöktü ve ortaya çıkan selde 423 kişi öldü.

Daha küçük barajlar ve mikro hidro tesisler daha az risk oluşturur, ancak hizmetten çıkarıldıktan sonra bile devam eden tehlikeler oluşturabilir. Örneğin, küçük toprak set Kelly Barnes Barajı , elektrik santralinin hizmet dışı bırakılmasından yirmi yıl sonra, 1977'de başarısız oldu ve 39 kişinin ölümüne neden oldu.

Diğer güç üretim yöntemleriyle karşılaştırma ve etkileşimler

Hidroelektrik , kömürdeki kükürt dioksit , nitrik oksit , karbon monoksit , toz ve cıva gibi kirleticiler dahil olmak üzere fosil yakıtların yanmasından kaynaklanan baca gazı emisyonlarını ortadan kaldırır . Hidroelektrik ayrıca kömür madenciliğinin tehlikelerini ve kömür emisyonlarının dolaylı sağlık etkilerini de önler. 2021'de IEA, hükümetin enerji politikasının "hidroelektrik santralleri tarafından sağlanan çoklu kamu yararlarının değerinde fiyatlandırılması" gerektiğini söyledi.

Nükleer güç

Nükleer enerji nispeten esnek değildir; çıktısını oldukça hızlı bir şekilde azaltabilmesine rağmen. Nükleer enerjinin maliyetine yüksek altyapı maliyetleri hakim olduğundan, düşük üretimle birim enerji başına maliyet önemli ölçüde artmaktadır. Bu nedenle, nükleer güç çoğunlukla temel yük için kullanılır . Aksine, hidroelektrik çok daha düşük maliyetle en yüksek gücü sağlayabilir. Bu nedenle hidroelektrik, yük takibi için nükleer veya diğer kaynakları tamamlamak için sıklıkla kullanılır . 50/50'ye yakın bir payda eşleştirildikleri ülke örnekleri arasında İsviçre'deki elektrik şebekesi, İsveç'teki Elektrik sektörü ve daha az ölçüde Ukrayna ve Finlandiya'daki Elektrik sektörü yer almaktadır .

Rüzgar gücü

Rüzgar enerjisi , mevsime göre tahmin edilebilir değişikliklerden geçer , ancak günlük olarak kesintilidir . Maksimum rüzgar üretiminin günlük en yüksek elektrik tüketimi ile çok az ilişkisi vardır, rüzgar, güce ihtiyaç duyulmadığında gece zirve yapabilir veya elektrik talebinin en yüksek olduğu gün boyunca hareketsiz olabilir. Bazen hava koşulları, günler veya haftalar boyunca düşük rüzgarla sonuçlanabilir, haftalarca çıktıyı depolayabilen bir hidroelektrik rezervuar, şebekedeki üretimi dengelemek için yararlıdır. En yüksek rüzgar gücü, minimum hidroelektrik ile dengelenebilir ve minimum rüzgar, maksimum hidroelektrik ile dengelenebilir. Bu şekilde, rüzgar gücünün kesintili doğasını telafi etmek için hidroelektriğin kolayca düzenlenebilen karakteri kullanılır. Tersine, bazı durumlarda rüzgar enerjisi, kuru mevsimlerde daha sonra kullanılmak üzere su ayırmak için kullanılabilir.

Bunun bir örneği Norveç'in İsveç, Danimarka, Hollanda, Almanya ve İngiltere ile yaptığı ticarettir . Norveç'in %98'i hidroelektrik, düz komşuları ise rüzgar enerjisine sahip. Hidroelektrik gücü olmayan alanlarda, pompalı depolama benzer bir rol oynar, ancak çok daha yüksek bir maliyet ve %20 daha düşük verimlilikle.

Dünya hidroelektrik kapasitesi

Dünya yenilenebilir enerji payı (2008)
İlk beş hidroelektrik üreten ülkedeki eğilimler
Hidroelektrikten elektrik üretiminin payı, 2020

Hidroelektrik kapasitesinin sıralaması, ya fiili yıllık enerji üretimine ya da kurulu kapasite güç derecesine göre yapılır. 2015 yılında hidroelektrik, dünyadaki toplam elektriğin %16,6'sını ve tüm yenilenebilir elektriğin %70'ini üretti. Hidroelektrik 150 ülkede üretiliyor ve Asya-Pasifik bölgesi 2010 yılında küresel hidroelektrik gücünün yüzde 32'sini üretti. Çin, 2010'daki 721 terawatt-saatlik üretimle, yerel elektrik kullanımının yaklaşık yüzde 17'sini temsil eden en büyük hidroelektrik üreticisidir. Brezilya , Kanada , Yeni Zelanda , Norveç , Paraguay , Avusturya , İsviçre , Venezuela ve diğer bazı ülkeler iç elektrik enerjisi üretiminin çoğunluğunu hidroelektrik enerjiden sağlıyor. Paraguay , elektriğinin %100'ünü hidroelektrik barajlarından üretiyor ve üretiminin %90'ını Brezilya ve Arjantin'e ihraç ediyor. Norveç , elektriğinin %96'sını hidroelektrik kaynaklarından üretmektedir. Büyük tesisler hükümetler tarafından inşa edilme eğiliminde olduğundan, 2021 itibariyle çoğu tesisin (yaklaşık %70) özel sektöre ait olmasına ve işletilmesine rağmen, kapasitenin çoğu (%70) kamuya aittir.

Bir hidroelektrik santrali tam bir yıl boyunca nadiren tam güçte çalışır; yıllık ortalama güç ile kurulu kapasite oranı arasındaki oran, kapasite faktörüdür . Kurulu kapasite, tüm jeneratör isim plakası güç değerlerinin toplamıdır.

2020 itibariyle en büyük on hidroelektrik üreticisi
Ülke Yıllık hidroelektrik
üretimi ( TWh )
Kurulu
kapasite ( GW )
Kapasite
faktörü
dünya
üretiminin yüzdesi
yerli
elektrik
üretiminde %
 Çin 1232 352 0.37 %28.5 %17.2
 Brezilya 389 105 0,56 %9.0 %64,7
 Kanada 386 81 0,59 %8,9 %59,0
 Amerika Birleşik Devletleri 317 103 0.42 %7.3 %7.1
 Rusya 193 51 0.42 %4,5 %17.3
 Hindistan 151 49 0,43 %3,5 %9,6
 Norveç 140 33 0.49 %3.2 %95,0
 Japonya 88 50 0.37 %2,0 %8.4
 Vietnam 84 18 0.67 %1,9 %34.9
 Fransa 71 26 0.46 %1,6 %12.1
Kurulu hidroelektrik güç kapasitesi (MW)
# ülke veya bölge 2020
1 ÇinÇin 370 160
2 BrezilyaBrezilya 109 318
3 Amerika Birleşik DevletleriAmerika Birleşik Devletleri 103 058
4 KanadaKanada 81 058
5 RusyaRusya 51 811
6 HindistanHindistan 50 680
7 JaponyaJaponya 50 016
8 NorveçNorveç 33 003
9 TürkiyeTürkiye 30 984
10 FransaFransa 25 897
11 İtalyaİtalya 22 448
12 ispanyaispanya 20 114
13 VietnamVietnam 18 165
14 VenezuelaVenezuela 16 521
15 İsveçİsveç 16 479
16 İsviçreİsviçre 15 571
17 AvusturyaAvusturya 15 147
18 İranİran 13 233
19 MeksikaMeksika 12 671
20 KolombiyaKolombiya 12 611
21 ArjantinArjantin 11 348
22 AlmanyaAlmanya 10 720
23 PakistanPakistan 10 002
24 ParaguayParaguay 8 810
25 AvustralyaAvustralya 8 528
26 LaosLaos 7 376
27 PortekizPortekiz 7 262
28 ŞiliŞili 6 934
29 RomanyaRomanya 6 684
30 Güney KoreGüney Kore 6 506
31 UkraynaUkrayna 6 329
32 MalezyaMalezya 6 275
33 EndonezyaEndonezya 6 210
34 PeruPeru 5 735
35 Yeni ZelandaYeni Zelanda 5 389
36 TacikistanTacikistan 5 273
37 EkvadorEkvador 5 098

ekonomi

Ağırlıklı ortalama sermaye maliyeti önemli bir faktördür .

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar