Et vannkraftverk (også vannkraftverk ) er et anlegg som bruker vannkraft til produksjon av elektrisk kraft . Det er et resultat av utviklingen av de gamle hydrauliske møllene , som utnyttet strømmen i elvene til å generere energi . Generelt utnytter disse plantene den gravitasjonspotensiale energien som er i besittelse av vannmassen i en naturlig kanal i kraft av en nivåforskjell, også kjent som et geodesisk hopp . I fallet mellom to nivåer av kanalen, føres vannet gjennom en hydraulisk turbinsom overfører energi til en elektrisk generator , hvor den vil bli omdannet til elektrisk energi.
På slutten av 1800-tallet ble vannkraft en av kildene til å generere elektrisitet. Den første vannkraftstasjonen ble bygget ved Niagara Falls i 1879 . I 1881 ble gatelysene i byen Niagara Falls drevet av vannkraft.
Et klassisk vannkraftverk er et system som består av tre deler: et kraftverk hvor det produseres elektrisitet; en demning som kan åpnes og lukkes for å kontrollere passasjen av vann; og et reservoar der vann kan lagres. Vann bak demningen strømmer gjennom et innløp og presser mot turbinbladene , og får dem til å bevege seg. Turbinen spinner en generator for å produsere elektrisitet. Mengden elektrisitet som kan genereres avhenger av hvor langt vannet når og hvor mye av det som beveger seg gjennom systemet. Elektrisitet kan transporteres gjennom lange elektriske kabler til boliger, fabrikker og bedrifter.
Vannkraft gir nesten en femtedel av verdens elektrisitet. Kina , Canada , Brasil , Paraguay , USA og Russland var de fem største produsentene av denne typen energi i 2004 . Et av de største vannkraftverkene i verden ligger i Three Canyons ved Yangtze -elven i Kina. Fyllingen av reservoaret for disse anleggene startet i 2003, men anlegget forventes ikke å være fullt operativt før i 2009. Dammen er 2,3 kilometer bred og 185 meter høy.
Det største vannkraftverket i USA ligger ved siden av Grand Coulee Dam ved Columbia River i den nordlige delstaten Washington . Mer enn 70 prosent av elektrisiteten som produseres i denne tilstanden kommer fra vannkraftverk.
Vannkraft er i dag den billigste måten å generere strøm på. Dette er fordi når dammen er bygget og det tekniske materialet installert, er energikilden (vann i bevegelse) gratis. Denne energikilden er ren og fornyes hvert år gjennom smelting av is og nedbør.
I tillegg er denne typen energi lett tilgjengelig, siden ingeniører kan kontrollere mengden vann som passerer gjennom turbinene for å produsere strøm etter behov. I tillegg kan magasiner tilby rekreasjonsmuligheter, som bade- og båtområder.
Bygging av demninger i elver kan imidlertid ødelegge eller påvirke flora og fauna og andre naturressurser. Noen fisk , som laks , kan finne det umulig å svømme oppstrøms for å gyte. De nyeste teknologiene, som fisketrapper, hjelper laksen å klatre over demninger og komme inn i gyteområder mot strømmen, men tilstedeværelsen av vannkraftdammer endrer deres vandringsmønster og skader fiskebestander. Vannkraftverk kan også føre til at nivået av oppløst oksygen i vannet går ned, noe som er skadelig for elvehabitater.
De to hovedkarakteristikkene til et vannkraftverk, sett fra dets kraftproduksjonskapasitet, er:
Kraften til et anlegg kan variere fra noen få megawatt , som i tilfellet med mini- vannkraftverk , til titusenvis, som i tilfellene med Itaipú-dammen , mellom Brasil og Paraguay , som har en kapasitet på 14 000 MW, eller Three Gorges Dam , i Kina , med en kapasitet på 22 500 MW.
Vannkraftverk og termiske kraftverk — som bruker fossilt brensel — produserer elektrisitet på samme måte. I begge tilfeller brukes energikilden til å drive en turbin som slår en elektrisk generator , som er det som produserer elektrisitet. Et termisk kraftverk bruker varme til å produsere damp fra vann for å drive turbinbladene, i motsetning til et vannkraftverk, som direkte bruker kraften fra vannet til å drive turbinen.
Vannkraftverk lar også land redusere utgifter til fossilt brensel. For eksempel vil Palomino Hydroelectric Project , [ 1 ] lokalisert i Den dominikanske republikk , spare landet for rundt 400 000 fat olje per år.
Turbintypene som finnes for transformasjon av mekanisk energi til elektrisk energi er Francis , Turgo , Kaplan og Pelton .
Kraften til et vannkraftverk måles vanligvis i megawatt (MW) og beregnes ved hjelp av følgende formel:
hvor:
I et vannkraftverk er det definert:
Driftstypen til et vannkraftverk kan variere gjennom levetiden . Anleggene kan operere under:
Etterspørselen etter elektrisk energi i en by, region eller land varierer i løpet av dagen. Denne variasjonen er en funksjon av mange faktorer, hvorav følgende skiller seg ut:
Elektrisk kraftproduksjon må følge etterspørselskurven; Når den etterspurte effekten øker, må turbinstrømmen økes, eller produksjonen må startes med flere enheter i samme anlegg, og jevn produksjon må startes i anlegg som er reservert for disse periodene.
De potensielle miljøpåvirkningene av vannkraftprosjekter er alltid betydelige. Det er imidlertid mange faktorer som påvirker behovet for å bruke forebyggende tiltak i alt. Demninger og reservoarer kan ha flere formål: hvis nedbørkarakteristikker i vannskillet og elvestrømmen, og vann- og energibruksmønstre tillater det, kan vannkraftmagasiner gi en eller flere av følgende tjenester: vanning , flomkontroll, vannkilde, rekreasjon, fiske, båtliv , sedimentkontroll , isstoppkontroll og brebruddkontroll. Hver av disse komponentene i seg selv har positive og negative miljøpåvirkninger som må analyseres og evalueres for å foreslå avbøtende tiltak, hvis det er aktuelt.
Byggingen og driften av demningen og reservoaret utgjør hovedkilden til påvirkningene av vannkraftprosjektet. [ 3 ] Kraftige damprosjekter kan forårsake irreversible miljøendringer over et veldig stort geografisk område. I løpet av det siste tiåret har kritikken mot disse prosjektene økt. De hardeste kritikerne hevder at de sosiale, miljømessige og økonomiske kostnadene ved disse demningene oppveier fordelene deres, og derfor er bygging av store demninger ikke rettferdiggjort. Andre nevner at de miljømessige og sosiale kostnadene i noen tilfeller kan unngås eller reduseres til et akseptabelt nivå dersom potensielle problemer vurderes nøye og korrigerende tiltak iverksettes, som er kostbare.
Noen demninger viser feil eller konstruksjonsfeil, som tilfellet er med Sabaneta-dammen , [ 4 ] som ligger i provinsen San Juan , Den dominikanske republikk . Denne demningen har gitt store ulemper i tidligere orkansesonger, som et resultat av dens lave dreneringskapasitet og også fordi dens to overløp begynner å fungere etter at reservoaret er fullt.
Innflytelsesområdet til en demning strekker seg fra de øvre grensene av reservoaret til elvemunninger, kyst- og offshoreområder, og inkluderer reservoaret, demningen og nedstrøms elvebasseng. Det er direkte miljøpåvirkninger knyttet til byggingen av demningen (for eksempel støv, erosjon , problemer med lånemateriale og med avfall), men de viktigste konsekvensene er oversvømmelsen av bassenget for å danne reservoaret, og endring av strømmen av vann nedstrøms. Disse effektene har direkte innvirkning på jordsmonnet, vegetasjonen, faunaen, fisket, klimaet og den menneskelige befolkningen i området.
Indirekte effekter av demningen inkluderer de som er knyttet til bygging, vedlikehold og drift av demningen (for eksempel adkomstveier, konstruksjonsleirer eller kraftoverføringslinjer) og utviklingsaktiviteter, landbruks-, industri- eller kommunale områder som demningen muliggjør.
I tillegg til de direkte og indirekte virkningene av byggingen av dammen på miljøet, må miljøets virkninger på dammen vurderes. De viktigste miljøfaktorene som påvirker driften og levetiden til demningen er de som er knyttet til bruk av land, vann og andre ressurser i nedbørfeltene oppstrøms reservoaret (for eksempel jordbruk, kolonisering eller avskoging ) som kan forårsake ytterligere akkumulering av silt, og endringer i mengde og kvalitet på vann i reservoaret og elven.
Det er et vanlig fenomen å se økningen i trykket på de høye områdene over demningen, som følge av gjenbosetting av mennesker fra de oversvømte områdene og ukontrollert tilstrømning av nykommere til området. Områdets miljø forringes, vannkvaliteten forringes og reservoarsedimentasjonshastigheten øker, som et resultat av avskoging for landbruket, press på beitemarker, bruk av landbrukskjemikalier og rydding av trær, trær for å skaffe ved eller ved. Likeledes påvirker bruken av arealet i det øvre bassenget kvaliteten og mengden på vannet som kommer inn i elva. Derfor er det essensielt at damprosjekter planlegges og forvaltes med tanke på den globale konteksten til elvebassenget og regionale utviklingsplaner, inkludert både de øvre nedbørfeltene, oppstrøms dammen og flomsletten, som vannskilleområder, nedstrøms.
Vannkraftprosjekter innebærer nødvendigvis bygging av overføringslinjer for å transportere energi til forbrukssentra.
Den åpenbare fordelen med vannkraftprosjektet er elektrisk energi, som kan støtte økonomisk utvikling og forbedre livskvaliteten i området som betjenes. Vannkraftprosjekter er arbeidskrevende og tilbyr sysselsettingsmuligheter. Veier og annen infrastruktur kan gi landsbybeboere større tilgang til markeder for sine produkter, skoler for barna, helsetjenester og andre sosiale tjenester.
I tillegg gir vannkraftproduksjon et alternativ til forbrenning av fossilt brensel , eller atomkraft , som gjør at energibehovet kan dekkes uten å produsere varmt vann, atmosfæriske utslipp, aske, radioaktivt avfall eller CO 2 -utslipp .
Hvis reservoaret virkelig er et flerbruksanlegg – det vil si hvis de forskjellige formålene som er angitt i den økonomiske analysen ikke er gjensidig inkonsistente – kan de andre fordelene inkludere flomkontroll og tilveiebringelse av en mer pålitelig og pålitelig vannforsyning. kvalitet for vanning og til husholdnings- og industribruk.
Å intensivere landbruket lokalt gjennom bruk av vanning kan i sin tur redusere presset på primærskog, intakte dyrelivshabitater og områder andre steder som ikke er egnet for jordbruk. Likeledes kan demninger skape reservoarfiske og muligheter for jordbruksproduksjon i reservoarområdet som mer enn kan kompensere for tapene som disse sektorene lider på grunn av byggingen.