Domov » Okolje in energija » Obnovljivi viri energije (ove) » Energija vode

Energija vode

Za premogom, ki predstavlja 40 % električne energije, in nafto/plinom (24 %) je vodna energija tretji največji vir električne energije v svetu (18,5 %).

Po podatkih Združenih narodov je vodna energija najpomembnejši obnovljivi vir energije, ki se uporablja po svetu. Predvidevajo, da zmanjšuje vodna energija emisije tako imenovanih plinov tople grede za 10 %, s tem ko nadomešča ostale načine proizvodnje električne energije. Zaradi tega je vodna energija eden glavnih načinov zmanjševanja učinkov tople grede, prav tako prispeva k bolj koristni rabi energije in njenemu ohranjanju. Za nadaljnji razvoj izkoriščanja vodne energije obstajajo znatne možnosti tako v obnovi in nadgradnji obstoječih sistemov, kakor tudi v izgradnji novih. Dodatno pomembno vlogo predstavljajo prečrpovalne elektrarne kot shranjevalke energije.

Hidroelektrarne (vodne elektrarne) so postroji, v katerih se potencialna energija vode pretvarja v električno energijo. Mednje običajno prištevamo tudi elektrarne, ki izkoriščajo plimo in oseko.

Potencialno energijo vode je mogoče pretvoriti v uporabne oblike zaradi njenega gibanja, ki je posledica gravitacije. Reke predstavljajo naravne možnosti za relativno lahko izkoriščanje vodne energije. Zanimive so ugotovitve, da v celotni količini vode v svetu, ki je ocenjena na 1,4×1018 m3, predstavlja pitna voda samo 2,665 %, samo okoli 0,0001 % pa je je v rekah. Vodne energije izkoriščamo največ v tej zadnji obliki.

S pomočjo padca vode in njenega prostorninskega pretoka je mogoče na mestu samem neposredno določati, koliko energije je mogoče proizvesti. Iz tega razloga so za postavitev vodnih elektrarn zanimivi kraji, kjer je praktično možno doseči ali velik padec, ali velik pretok (najboljše oboje).

Danes predstavlja v svetu voda kot energija enega najpomembnejših virov za proizvodnjo električne energije, vendar moramo sprejeti pomembne odločitve, kako jo izkoriščati; v  današnjem času namreč obravnavamo vodo kot ekonomsko dobrino. Namakanje predstavlja okoli 70 % vse svetovne porabe vode (kakšnih 40 % vse razpoložljive vode). Zaradi tega je treba količino vode, predvideno za pretvorbo v električno energijo, uravnotežiti z le-tem in, kjer je le mogoče, združiti njeno izkoriščanje z izkoriščanjem v druge namene. Pričakujejo, da se bodo velike naložbe v jezove in zbiralnike nadaljevale v mnogih državah, kar zagotavlja pogoje za bodoči razvoj izkoriščanja vodnih virov.

Vodno energijo običajno uvrščamo med “čiste obnovljive vire” (skupaj z vetrom, bibavico, valovi, sončno in geotermalno energijo), za razliko od gorljivih obnovljivih virov (kot so biomasa, odpadki v mestih, lesni odpadki itd).

Vodno energijo uvrščamo med obnovljive vire, ker je voda, ki  teče skozi vodno elektrarno, del vodnega cikla, ki ga poganja sonce. Čista je v tem pomenu, ker njena pretvorba v električno energijo ne onesnažuje okolja in skrbi za zmanjševanje emisij plinov tople grede, saj zamenjuje ostale načine pretvorbe energije. Če je elektrarna skrbno načrtovana je možno vodno energijo označiti kot “obnovljivo” in “trajno”. Zaradi naplavin v nekaterih zajezitvah so kritiki označili hidroelektrarne kot “začasne”.

Nekatere organizacije obravnavajo samo male hidroelektrarne kot obnovljive, več pozornosti je včasih namenjeno združevanju z  novimi obnovljivimi viri, čemur je včasih posvečeno veliko truda. Male hidroelektrarne kot takšne ne predstavljajo nove tehnologije. Običajne srednje in velike hidroelektrarne, ki so veliko pomembnejše v svetovni proizvodnji električne energije, pogosto spregledajo.
 
Energija vode ima naslednje značilnosti:
 
  • je zanesljiva, preizkušena, zrela tehnologija z znanimi pozitivnimi in negativnimi vplivi;
  • hidroelektrarne imajo dolgo obratovalno dobo - do 100 in več let;
  • hidroelektrarne so bolj učinkovite kot vse ostale vrste elektrarn, ki uporabljajo neobnovljive in obnovljive vire; izjema so mogoče geotermalne elektrarne;
  • stroški vzdrževanja in obratovanja so nizki, nadzor obratovanja je razmeroma enostaven;
  • ne nastajajo nobeni plini tople grede kot posledica obratovanja (vendar pa plini lahko nastajajo v zajezitvah);
  • olajšan je hiter odziv na spremembe pretoka, zelo učinkovita je izhodna regulacija;
  • vodne elektrarne so lahko razvite v sklopu večnamenske uporabe vode in upravljanja z vodnimi viri;
  • vodni viri so zelo porazdeljeni in so funkcija področja, topografije in padavin.
Obstajajo obsežne možnosti za bodoči razvoj izkoriščanja vodnih virov, še posebej v deželah v razvoju, v katerih so neizkoriščeni viri najobsežnejši. Vendar lahko ekonomski, območni okoljevarstveni in socialno-ekonomski dejavniki občutno zmanjšajo te možnosti. V zadnjih letih se je tempo izgradnje novih vodnih elektrarn občutno zmanjšal, ne samo ker so najboljša mesta že izkoriščena, ampak tudi zaradi prej naštetih dejavnikov.

Obstaja več podatkov za vrednotenje vodnih potencialov države: teoretične, tehnično izvedljive in ekonomsko izvedljive možnosti. Prvi podatki so odvisni od področja države, topografije in letnih vrednosti padavin. Ostala dva podatka sta običajno določena z analizo določenega kraja. Ocenjevanje ekonomsko izvedljivih možnosti lahko izloči tiste ekonomske predele, kjer bi bil razvoj projekta vodne elektrarne nesprejemljiv zaradi socialnih ali okoljevarstvenih razlogov.

Po svetu je izkoriščenih samo okoli 15 % tehnično izvedljivih možnosti izkoriščanja vodnih virov in 25 % ekonomsko izvedljivih možnosti.

Izkoristek, s katerim pretvarjajo vodne turbine energijo vode v mehansko, je na splošno med 85 in 95 %, kar je precej več, kot so vrednosti za vse ostale vrste elektrarn. Zaradi relativno velikih začetnih investicijskih stroškov in dolgega časa izgradnje so vodne elektrarne nizko rentabilne, kadar se odloča samo na podlagi kratkoročnih ekonomskih premislekov (ki temeljijo na obdobju od 10 do 20 let). Če pa vzamemo v ozir dolgo obratovalno dobo vodne elektrarne, zanesljivost in zmanjšane emisije CO2, postane vodna elektrarna pogosto najzanimivejša možnost na območjih z zadostnimi viri. Bilanca vseh stroškov alternativnih možnosti pridobivanja električne energije, večnamensko oblikovanje projekta s primerno razporeditvijo stroškov na funkcije, ki niso neposredno povezane z vodno silo, in razumna postavitev razvoja pa lahko še olajša to odločitev.

Proizvodni stroški električne energije (po enoti) iz vodne energije so v času celotne obratovalne dobe občutno nižji kot za katerokoli sedanjo tehnologijo pridobivanja iz novih in obnovljivih virov energije, kar odseva dejstvo, da so ostale tehnologije še v zgodnjih stopnjah razvoja.