Czy energia wodna jest odnawialna czy nieodnawialna

Ostatnio, gdy szedłeś wzdłuż rzeki lub pływałeś w jeziorze, prawdopodobnie nie myślałeś o tym, że jest to jedno z najstarszych źródeł wytwarzania energii elektrycznej na świecie. Wytwarzanie energii wodnej – energii wytwarzanej przez płynącą wodę – datuje się na IV wiek p.n.e. i stanowi największą na świecie część produkcji energii ze źródeł odnawialnych.

Jednakże jest ona często pomijana w rozmowach politycznych i wezwaniach do działania w celu zwiększenia zależności od czystych źródeł energii w odpowiedzi na zmiany klimatyczne. Przyjrzeliśmy się temu, co odróżnia hydroenergetykę od innych źródeł czystej energii, takich jak energia słoneczna czy wiatrowa, jakie są jej zalety i wady oraz jakie technologie są obecnie stosowane do wytwarzania energii wodnej.

Czym jest hydroenergetyka?

Jak wspomniano wcześniej, hydroenergetyka odnosi się do procesu przechwytywania przepływu wody w dole rzeki i przekształcania go w energię elektryczną. Ponieważ energia wytwarzana jest z wody, elektrownie wodne znajdują się zwykle w pobliżu źródła wody, takiego jak rzeka. Naturalnie, im szybciej płynie woda i im większa jest jej objętość, tym więcej energii elektrycznej jest w stanie wyprodukować elektrownia wodna.

Chociaż elektrownie wodne różnią się typem, rozmiarem i technologią, większość energii wodnej powstaje według mniej więcej tej samej procedury:

1. Przepływ wody jest koordynowany do turbiny wodnej.
2. Objętość przepływu wody i zmiana wysokości wpływają na turbinę, aby się obracała
3. Jak turbina się obraca, związany z nią generator wytwarza energię

Ponieważ samoodnawiająca się, obfita natura wód powierzchniowych, hydroenergia mieści się w wiadrze czystych źródeł energii, wraz z energią wytwarzaną z energii słonecznej lub wiatrowej. W Kanadzie, jest to powód, dla którego systemy energetyczne tego kraju są często określane jako jedne z najczystszych na świecie.

Jednakże istnieją minusy generowania energii wodnej, co częściowo wyjaśnia, dlaczego hydroenergetyka wywołuje pewne kontrowersje w odniesieniu do jej statusu czystego źródła energii. Im większa zapora wodna, tym więcej energii elektrycznej produkuje, ale wiąże się to z kosztami. Zapora na rzece zakłóca siedliska dzikich zwierząt, blokuje migrację ryb i przez lata może zmniejszyć populacje ryb. W rezultacie większość stanów USA niechętnie zalicza energię wodną do stanowych mandatów w zakresie energii odnawialnej, pozostawiając hydroenergetykę na uboczu rozmów o zmianach klimatycznych, mimo że jest ona produkowana ze źródła odnawialnego.

Globalnie, hydroenergetyka jest wiodącym źródłem odnawialnym do produkcji energii elektrycznej, dostarczając prawie trzy czwarte całej energii odnawialnej. W samych Stanach Zjednoczonych odpowiada ona za 6,6% produkcji energii na skalę przemysłową i jest drugim co do wielkości źródłem energii odnawialnej (dopiero niedawno wyprzedzona przez energię elektryczną wytwarzaną z wiatru).

Największa amerykańska elektrownia wodna znajduje się w Grand Coulee Dam na rzece Columbia w Waszyngtonie, stanie, który uzyskuje około dwóch trzecich swojej energii elektrycznej z hydroenergii.

Skąd pochodzi energia elektryczna?

Wróćmy trochę do tyłu i spróbujmy zrozumieć „twierdzenie o odnawialności” stojące za generowaniem energii wodnej. Czy wody powierzchniowe na Ziemi są samoodnawiające się? Skąd ona pochodzi i czy jest jej nieskończona ilość?

Aby zrozumieć hydroenergię, musimy (na krótko) powrócić do lekcji geografii z piątej klasy, by przypomnieć sobie o czymś, co nazywa się cyklem wodnym:

1. Gdy słońce świeci na powierzchnię ziemi, powoduje, że woda w rzekach, jeziorach i oceanach wyparowuje.
2. Woda odparowana (para wodna) skrapla się w chmury i spada jako deszcz i śnieg.
3. Krople deszczu i płatki śniegu są przechwytywane w strumieniach i rzekach, które opróżniają się do oceanów i jezior i w ten sposób cykl zaczyna się od nowa

Z uwagi na samopowtarzalny charakter, wody powierzchniowe są uważane za jedno z odnawialnych źródeł energii na Ziemi. Im więcej opadów (deszczu i śniegu) jest gromadzonych w rzekach i strumieniach, tym więcej wody jest dostępne do wytwarzania energii wodnej.

Jakie istnieją rodzaje technologii hydroenergetycznych?

Podstawową ideą wytwarzania energii wodnej jest wykorzystanie siły płynącej wody do wytworzenia energii kinetycznej, ale istnieje więcej niż jeden sposób na osiągnięcie tego efektu. Większość elektrowni wodnych opiera się na budowaniu zapór, które zatrzymują wodę i uwalniają ją poprzez otwarcie wrót.

Spójrzmy na najbardziej powszechne typy technologii, które istnieją obecnie:

Impoundment – Technologia, którą najprawdopodobniej widziałeś to obiekty impoundment. Te duże systemy wykorzystują zaporę do przechowywania wody rzecznej w zbiorniku i uwalniania jej (w zależności od zapotrzebowania na energię), aby przepłynęła przez turbinę i obracała się. Turbina jest połączona z generatorem, przez który energia jest następnie wprowadzana do sieci elektrycznej.

Pompownia – Ta technologia składa się z dwóch zbiorników, jednego na wyższej wysokości od drugiego. Woda jest pompowana i utrzymywana w zbiorniku położonym wyżej, a gdy zapotrzebowanie na energię elektryczną (i jej cena) jest wysokie, woda jest wypuszczana w dół rzeki, obracając turbiny znajdujące się w zbiorniku położonym niżej.

Urządzenia przepływowe – Najbardziej naturalne z elektrowni wodnych, urządzenia przepływowe wytwarzają energię elektryczną z naturalnie płynącej wody (takiej jak rzeka) bez tamy. Wadą tego systemu jest brak możliwości magazynowania energii oraz nieregularność generowanej energii, ponieważ system musi polegać na sezonowych przepływach wody w rzekach. Istnieje jednak wiele korzyści – brak dużych zapór sprawia, że elektrownie przepływowe są tańsze, szybsze w budowie i bardziej przyjazne dla środowiska.

Wady & Wady energetyki wodnej

Czy wytwarzanie energii wodnej jest dobre czy złe dla środowiska? Filozoficzna odpowiedź brzmi: to zależy. Chociaż powszechnie uważane za odnawialne źródło energii, które zapewnia światu tanie niezawodne zasilanie i przechowywanie, może nie być wiele powodów do świętowania systemów hydroenergetycznych, jeśli chodzi o ochronę środowiska. Przeanalizujmy to.

Zalety energetyki wodnej