Wasserkraftressourcen haben einen endlichen Wert, obwohl sie als erneuerbar gelten. Sie sind nationaler Reichtum, wie Öl, Gas oder andere Mineralien, und müssen sorgfältig und umsichtig behandelt werden.
Wasserkraft
Schon in der Antike bemerkten die Menschen, dass Wasser, das von oben nach unten fällt, bestimmte Arbeiten ausführen kann, z. B. das Drehen eines Rades. Diese Eigenschaft des fallenden Wassers begann man zu nutzen, um die Räder der Mühle in Bewegung zu setzen. So entstanden die ersten Wassermühlen, die bis heute fast in ihrer ursprünglichen Form erh alten sind. Die Wassermühle ist das erste Wasserkraftwerk.
Manufakturproduktion, die im 17. Jahrhundert entstand, verwendete auch Wasserräder, und im 18. Jahrhundert gab es beispielsweise in Russland bereits etwa dreitausend solcher Manufakturen. Es ist bekannt, dass die leistungsstärksten Installationen solcher Räder in der Krenholm-Manufaktur (Narova-Fluss) verwendet wurden. Die Wasserräder hatten einen Durchmesser von 9,5 Metern und entwickelten bis zu 500 PS.
Wasserkraftressourcen: Definition, Vor- und Nachteile
Im 19Jahrhundert nach den Wasserrädern erschienen Wasserturbinen und nach ihnen elektrische Maschinen. Damit war es möglich, die Energie von fallendem Wasser in elektrische Energie umzuwandeln und diese dann über eine bestimmte Distanz zu übertragen. Im zaristischen Russland gab es 1913 etwa 50.000 Einheiten, die mit Wasserturbinen ausgestattet waren, die Strom erzeugten.
Der Teil der Energie von Flüssen, der in elektrische Energie umgewandelt werden kann, wird als Wasserkraftquelle bezeichnet, und das Gerät, das die Energie von fallendem Wasser in elektrische Energie umwandelt, wird als Wasserkraftwerk (HPP) bezeichnet. Die Vorrichtung des Kraftwerks umfasst notwendigerweise eine hydraulische Turbine, die einen elektrischen Generator in Drehung versetzt. Um den Fluss von fallendem Wasser zu erh alten, beinh altet der Bau eines Kraftwerks den Bau von Dämmen und Stauseen.
Vorteile der Nutzung von Wasserkraft:
- Die Energie des Flusses ist erneuerbar.
- Keine Umweltbelastung.
- Es stellt sich heraus, dass der Strom billig ist.
- Die klimatischen Bedingungen in der Nähe des Stausees verbessern sich.
Nachteile der Wasserkraftnutzung:
- Eine Landfläche überschwemmen, um einen Stausee zu bauen.
- Änderung vieler Ökosysteme entlang des Flussbettes, Abnahme der Fischpopulationen, Störung von Vogelnistplätzen, Verschmutzung von Flüssen.
- Bebauungsgefahr in Berggebieten.
Das Konzept des Wasserkraftpotenzials
Um die Wasserkraftressourcen eines Flusses, eines Landes oder des gesamten Planeten auf der Welt zu bewertenEnergy Conference (MIREC) definierte das Wasserkraftpotenzial als Summe der Kapazitäten aller betrachteten Gebietsteile, die zur Stromerzeugung genutzt werden können. Es gibt mehrere Arten von Wasserkraftpotenzial:
- Bruttopotenzial, das potenzielle Wasserkraftressourcen darstellt.
- Technisches Potenzial ist der Teil des Bruttopotenzials, der technisch genutzt werden kann.
- Wirtschaftliches Potenzial ist der Teil des technischen Potenzials, dessen Nutzung wirtschaftlich sinnvoll ist.
Die theoretische Leistung einiger Wasserströmungen wird durch die Formel bestimmt
N (kW)=9, 81QH, wobei Q die Wasserdurchflussrate ist (m3/sec); H ist die Höhe des Wasserfalls (m).
Das stärkste Wasserkraftwerk der Welt
Am 14. Dezember 1994 begann in China am Jangtse-Fluss der Bau des größten Wasserkraftwerks namens Drei Schluchten. Im Jahr 2006 wurde der Bau des Staudamms abgeschlossen und das erste Wasserkraftwerk in Betrieb genommen. Dieses Wasserkraftwerk sollte das zentrale Wasserkraftwerk in China werden.
Der Blick auf den Damm dieser Station ähnelt dem Design des Krasnojarsker Wasserkraftwerks. Die Höhe des Staudamms beträgt 185 Meter und die Länge 2,3 km. In der Mitte des Damms befindet sich ein Überlauf, der 116.000 m³ Wasser pro Sekunde freisetzen soll, d. h. aus einer Höhe von etwa 200 m stürzen mehr als 100 Tonnen Wasser hinein eine Sekunde.
Der Jangtsekiang, an dem das Drei-Schluchten-Wasserkraftwerk gebaut ist, ist einer der größtenmächtige Flüsse der Welt. Der Bau eines Wasserkraftwerks an diesem Fluss ermöglicht die Nutzung der natürlichen Wasserkraftressourcen des Gebiets. Beginnend in Tibet, auf einer Höhe von 5600 m, erwirbt der Fluss ein bedeutendes Wasserkraftpotential. Als attraktivster Ort für den Bau des Staudamms erwies sich das Drei-Schluchten-Gebiet, wo der Fluss aus den Bergen in die Ebene bricht.
HPP-Design
Das Drei-Schluchten-Wasserkraftwerk verfügt über drei Kraftwerke mit 32 Wasserkrafteinheiten mit einer Kapazität von jeweils 700 MW und zwei Wasserkrafteinheiten mit einer Kapazität von 50 MW. Die Gesamtkapazität des HPP beträgt 22,5 GW.
Durch den Bau des Staudamms entstand ein Stausee mit einem Volumen von 39 km3. Der Bau des Staudamms führte zur Umsiedlung von Einwohnern zweier Städte mit einer Gesamtbevölkerung von 1,24 Millionen Menschen an einen neuen Ort. Außerdem wurden 1.300 archäologische Objekte aus dem Überschwemmungsgebiet entfernt. 11,25 Milliarden Dollar wurden für alle Vorbereitungen zum Bau des Staudamms ausgegeben. Die Gesamtkosten für den Bau des Drei-Schluchten-Wasserkraftwerks belaufen sich auf 22,5 Milliarden US-Dollar.
Der Bau dieses Wasserkraftwerks sorgt korrekt für die Navigation, außerdem hat sich nach dem Bau des Stausees der Fluss der Frachtschiffe um das Fünffache erhöht.
Passagierschiffe passieren das Schiffshebewerk, das Schiffe mit einem Gewicht von nicht mehr als 3.000 Tonnen passieren lässt. Für die Passage von Frachtschiffen wurden zwei Linien mit fünfstufigen Schleusen gebaut. In diesem Fall muss das Gewicht der Schiffe weniger als 10.000 Tonnen betragen.
Yangtze HPP Cascade
Die Wasser- und Wasserkraftressourcen des Jangtse machen es möglich, darauf aufzubauenDer Fluss hat mehr als ein Wasserkraftwerk, das in China durchgeführt wurde. Oberhalb des Drei-Schluchten-Wasserkraftwerks wurde eine ganze Kaskade von Wasserkraftwerken errichtet. Dies ist die leistungsstärkste Kaskade von Wasserkraftwerken mit einer Kapazität von über 80 GW.
Der Bau der Kaskade vermeidet eine Verstopfung des Drei-Schluchten-Stausees, da er die Erosion im Flussbett vor dem Wasserkraftwerk reduziert. Danach ist weniger Schlamm im Wasser zu tragen.
Außerdem ermöglicht Ihnen die HPP-Kaskade, den Wasserfluss zum Drei-Schluchten-HPP zu regulieren und eine gleichmäßige Stromerzeugung zu erreichen.
Itaipu am Fluss Parana
Paraná bedeutet "Silberfluss", er ist der zweitgrößte Fluss Südamerikas und hat eine Länge von 4380 km. Dieser Fluss fließt durch sehr harten Boden, daher schafft er, wenn er ihn überwindet, Stromschnellen und Wasserfälle auf seinem Weg. Dieser Umstand weist auf günstige Bedingungen für den Bau von Wasserkraftwerken hier hin.
Das Wasserkraftwerk Itaipu wurde am Fluss Parana, 20 km von der Stadt Foz do Iguacu in Südamerika entfernt, errichtet. In Bezug auf die Leistung steht dieses Wasserkraftwerk nur noch hinter dem Drei-Schluchten-KWK. Das Kraftwerk Itaipu liegt an der Grenze zwischen Brasilien und Paraguay und versorgt Paraguay vollständig mit Strom und 20 % nach Brasilien.
Der Bau des Wasserkraftwerks begann 1970 und endete 2007. Zehn 700-MW-Generatoren wurden auf der paraguayischen Seite und die gleiche Anzahl auf der brasilianischen Seite installiert. Da sich rund um das Wasserkraftwerk ein tropischer Wald befand, der von Überschwemmungen betroffen war, wurden die Tiere von diesen Orten in andere Gebiete umgesiedelt. Die Länge des Damms beträgt 7240 Meter,und die Höhe beträgt 196 m, die Baukosten werden auf 15,3 Milliarden Dollar geschätzt. Die HPP-Kapazität beträgt 14.000 GW.
Russische Wasserkraftressourcen
Die Russische Föderation verfügt über ein großes Wasser- und Energiepotenzial, aber die Wasserkraftressourcen des Landes sind äußerst ungleichmäßig über das Territorium verteilt. 25 % dieser Ressourcen befinden sich im europäischen Teil, 40 % – in Sibirien und 35 % – im Fernen Osten. Im europäischen Teil des Landes wird das Wasserkraftpotential laut Experten zu 46 % genutzt, und das gesamte Wasserkraftpotential des Landes wird auf 2500 Mrd. kWh geschätzt. Dies ist das zweite Ergebnis weltweit nach China.
Quellen der Wasserkraft in Sibirien
Sibirien verfügt über riesige Wasserkraftreserven, Ostsibirien ist besonders reich an Wasserkraftressourcen. Dort fließen die Flüsse Lena, Angara, Jenissei, Ob und Irtysch. Das Wasserkraftpotenzial dieser Region wird auf 1.000 Milliarden kWh geschätzt.
Sayano-Shushenskaya HPP benannt nach P. S. Neporozhny
Die Leistung dieses Wasserkraftwerks beträgt 6400 MW. Dies ist das leistungsstärkste Wasserkraftwerk in der Russischen Föderation und belegt den 14. Platz in der Weltrangliste.
Der Abschnitt des Jenissei, der Sajan-Korridor genannt wird, ist günstig für den Bau von Wasserkraftwerken. Hier fließt der Fluss durch das Sayan-Gebirge und bildet viele Stromschnellen. An dieser Stelle wurde das HPP Sayano-Shushenskaya sowie andere HPPs gebaut, die eine Kaskade bilden. Das Sayano-Shushenskaya HPP ist die höchste Stufe in dieser Kaskade.
Bauzeit war 1963 bis 2000. Stationsdesignbesteht aus einem Damm mit einer Höhe von 245 Metern und einer Länge von 1075 Metern, einem Kraftwerksgebäude, einer Sch altanlage und einem Hochwasserentlastungsbauwerk. Im HPP-Gebäude befinden sich 10 Hydraulikaggregate mit einer Leistung von je 640 MW.
Der nach dem Bau des Damms entstandene Stausee hat ein Volumen von mehr als 30 km3 und seine Gesamtfläche beträgt 621 km2.
Große WKW der Russischen Föderation
Die Wasserkraftressourcen Sibiriens werden derzeit zu 20% genutzt, obwohl hier viele ziemlich große Wasserkraftwerke gebaut wurden. Das größte unter ihnen ist das Wasserkraftwerk Sayano-Shushenskaya, gefolgt von den folgenden Wasserkraftwerken:
- Kraftwerk Krasnojarskaja mit einer Leistung von 6000 MW (am Jenissei). Es hat ein Schiffshebewerk, das bisher einzige in der Russischen Föderation.
- Bratskaya HPP mit einer Leistung von 4500 MW (an der Angara).
- Ust-Ilimskaya HPP mit einer Leistung von 3840 MW (an der Angara).
Der Ferne Osten hat das am wenigsten entwickelte Potenzial. Experten zufolge wird das Wasserkraftpotenzial dieser Region zu 4 % genutzt.
Quellen der Wasserkraft in Westeuropa
In den westeuropäischen Ländern wird das Wasserkraftpotenzial fast vollständig genutzt. Ist sie auch recht hoch, dann versorgen sich solche Länder vollumfänglich mit Strom aus Wasserkraftwerken. Das sind Länder wie Norwegen, Österreich und die Schweiz. Norwegen steht weltweit an erster Stelle bei der Stromerzeugung pro Einwohner des Landes. In Norwegen sind es 24.000 kWh pro Jahr, und 99,6 % dieser Energie wird von Wasserkraftwerken erzeugt.
Wasserkraftpotenzialeverschiedene Länder Westeuropas unterscheiden sich deutlich voneinander. Dies liegt an unterschiedlichen Geländeverhältnissen und unterschiedlicher Abflussbildung. 80 % des gesamten europäischen Wasserkraftpotenzials konzentriert sich auf Berge mit hohen Durchflussraten: den westlichen Teil Skandinaviens, die Alpen, die Balkanhalbinsel und die Pyrenäen. Das gesamte Wasserkraftpotenzial Europas beträgt 460 Milliarden kWh pro Jahr.
Brennstoffreserven in Europa sind sehr gering, daher werden die Energieressourcen der Flüsse sehr stark erschlossen. In der Schweiz werden diese Ressourcen beispielsweise zu 91 % erschlossen, in Frankreich zu 92 %, in Italien zu 86 % und in Deutschland zu 76 %.
Wasserkraftwerk Kaskade am Rhein
An diesem Fluss wurde eine Kaskade von Wasserkraftwerken gebaut, bestehend aus 27 Wasserkraftwerken mit einer Gesamtleistung von etwa 3.000 MW.
Einer der Bahnhöfe wurde 1914 gebaut. Das ist das HPP Laufenburg. Es wurde zweimal umgebaut, danach beträgt seine Kapazität 106 MW. Zudem gehört der Bahnhof zu den Baudenkmälern und ist ein Nationaldenkmal der Schweiz.
KW Rheinfelden ist ein modernes Wasserkraftwerk. Der Start erfolgte im Jahr 2010 und die Kapazität beträgt 100 MW. Das Design umfasst 4 Hydraulikeinheiten mit jeweils 25 MW. Dieses Wasserkraftwerk wurde gebaut, um das alte Kraftwerk aus dem Jahr 1898 zu ersetzen. Der alte Bahnhof wird derzeit renoviert.
Wasserkraftquellen in Afrika
Afrikas Wasserkraftressourcen sind auf die Flüsse zurückzuführen, die durch sein Territorium fließen: der Kongo, der Nil, der Limpopo, der Niger und der Sambesi.
Kongoverfügt über ein erhebliches Wasserkraftpotenzial. Ein Teil des Flusslaufs hat eine Kaskade von Wasserfällen, die als Inga Rapids bekannt sind. Hier stürzt der Wasserstrom aus 100 Metern Höhe mit einer Geschwindigkeit von 26.000 m3 pro Sekunde herab. In diesem Gebiet wurden 2 Wasserkraftwerke gebaut: "Inga-1" und "Inga-2".
Die Regierung der Demokratischen Republik Kongo hat 2002 das Projekt für den Bau des Big Inga-Komplexes genehmigt, das den Wiederaufbau der bestehenden Wasserkraftwerke Inga-1 und Inga-2 sowie den Bau von der dritte - Inga-3. Nach der Umsetzung dieser Pläne wurde beschlossen, den größten Bolshaya Inga-Komplex der Welt zu bauen.
Dieses Projekt war Gegenstand der Diskussion auf der International Energy Conference. Unter Berücksichtigung des Zustands der afrikanischen Wasser- und Wasserkraftressourcen stimmten die auf der Konferenz anwesenden Wirtschafts- und Regierungsvertreter aus Zentral- und Südafrika diesem Projekt zu und legten seine Parameter fest: Die Kapazität der „Big Inga“wurde auf 40.000 festgelegt MW, das ist fast 2 mal mehr als das leistungsstärkste Wasserkraftwerk „Drei Schluchten“. Die Inbetriebnahme des HPP ist für 2020 geplant, und die Baukosten werden voraussichtlich 80 Milliarden US-Dollar betragen.
Sobald das Projekt abgeschlossen ist, wird die Demokratische Republik Kongo zum größten Stromversorger der Welt.
Nordafrikanisches Stromnetz
Nordafrika liegt an der Küste des Mittelmeers und des Atlantischen Ozeans. Diese Region Afrikas wird Maghreb oder arabischer Westen genannt.
Wasserkraftressourcen in Afrika sind ungleich verteilt. Im Norden des Kontinents befindet sich die heißeste Wüste der Welt - die Sahara. Dieses Gebiet leidet unter Wasserknappheit, daher ist die Versorgung dieser Regionen mit Wasser eine große Aufgabe. Seine Lösung ist der Bau von Stauseen.
Die ersten Stauseen tauchten im Maghreb bereits in den 30er Jahren des letzten Jahrhunderts auf, dann wurden viele von ihnen in den 60er Jahren gebaut, aber besonders intensiver Bau begann im 21. Jahrhundert.
Nordafrikas Wasserkraftressourcen werden hauptsächlich durch den Nil bestimmt. Dies ist der längste Fluss der Welt. In den 60er Jahren des letzten Jahrhunderts wurde an diesem Fluss der Assuan-Staudamm gebaut, nach dessen Bau ein riesiger Stausee mit einer Länge von etwa 500 km und einer Breite von etwa 9 km entstand. Die Befüllung des Reservoirs mit Wasser erfolgte über 5 Jahre von 1970 bis 1975.
Der Assuan-Staudamm wurde von Ägypten in Zusammenarbeit mit der Sowjetunion gebaut. Dies war ein internationales Projekt, mit dem es möglich ist, bis zu 10 Milliarden kWh Strom pro Jahr zu erzeugen, den Wasserstand im Nil bei Überschwemmungen zu kontrollieren und Wasser im Stausee für lange Zeit zu speichern. Ein Netz von Kanälen, die Felder bewässern, zweigt vom Stausee ab, und an der Stelle der Wüste entstanden Oasen, immer mehr Flächen werden landwirtschaftlich genutzt. Die Wasser- und Wasserkraftressourcen Nordafrikas werden mit maximaler Effizienz genutzt.
Das Wasserkraftpotenzial der Welt teilen
- Asien - 42 %.
- Afrika - 21 %.
- Nordamerika - 12 %.
- Südamerika - 13 %.
- Europa - 9 %.
- Australien und Ozeanien – 3%
Das weltweite Wasserkraftpotenzial wird auf 10 Billionen kWh Strom geschätzt.
Das 20. Jahrhundert kann als das Jahrhundert der Wasserkraft bezeichnet werden. Das 21. Jahrhundert bringt seine eigenen Ergänzungen zur Geschichte dieser Branche. Die Aufmerksamkeit der Welt richtet sich auf Pumpspeicherkraftwerke (PSPPs) und Gezeitenkraftwerke (TPPs), die die Kraft der Meeresgezeiten zur Erzeugung elektrischer Energie nutzen. Die Entwicklung der Wasserkraft geht weiter.
