Uusiutuvan energian maailma koostuu useista lähteistä, joilla kaikilla on sama tavoite: tuottaa puhdasta energiaa ilman kasvihuonekaasupäästöjä ehtymättömillä luonnonvaroilla. Tässä artikkelissa tutkimme vesivoima, yksi tehokkaimmista uusiutuvan energian lähteistä.
Selitämme yksityiskohtaisesti, mitä vesivoima on, miten se toimii, mitkä ovat sen tärkeimmät ominaisuudet, mitä etuja ja haittoja se tarjoaa ja minkä tyyppisiä vesivoimaloita on olemassa.
Mikä on vesivoima
La vesivoima on energiaa, joka saadaan hyödyntämällä veden liikettä putoamalla korkealta, mikä tuottaa sähköä aktivoimalla turbiinia. Tämä prosessi käyttää säiliössä tai joessa olevan veden potentiaalista energiaa muuntaen sen ensin mekaaniseksi energiaksi turbiinin kautta ja sitten sähköenergiaksi generaattorin kautta.
Tämän energian valjastamiseksi tarvitaan tyypillisesti huomattava infrastruktuuri, kuten pato, joka varastoi vettä ja päästää sen sitten pylväiden kautta turbiineihin. On kuitenkin olemassa erilaisia kasveja, jotka vaihtelevat sen mukaan, miten niitä käytetään.
Vesivoimalla tuotettua sähköä tuotetaan ilman saastuttavien kaasujen päästöjä, mikä tekee siitä erittäin houkuttelevan vaihtoehdon vähentää ympäristövaikutuksia ja siirtyä kohti paljon kestävämpää energiajärjestelmää. Lisäksi keskeinen etu on, että tämä energia on uusiutuva, koska veden kierto on jatkuvaa.
Vesivoimalaitoksen osat
Vesivoimalan moitteettoman toiminnan perusedellytys on, että se on hyvin rakennettu. Vesivoimalan pääosat ovat siis:
- Pato: Se on perusrakenne varastoi vettä ja tuottaa potentiaalienergian saamiseksi tarvittavan gradientin. Pato voidaan tehdä betonista tai maasta, mutta sen päätehtävänä on pitää vettä.
- Spillways: Nämä pitävät huolen päästää vettä ylimäärän tapauksessa estämään säiliötä ylittämästä sen kapasiteettia. Ne sijaitsevat yleensä padon huipulla ja niiden tehtävänä on suojella infrastruktuuria.
- Veden otto: Kanavat vettä turbiinit. Portti säätelee läpi kulkevan veden määrää ja on suojattu suodattimilla jätteen pääsyn estämiseksi.
- Voimalaitos: Tässä ovat turbiinit ja generaattorit jotka muuttavat veden mekaanisen energian sähköksi. Se on kasvin sydän.
- Hydrauliset turbiinit: Muuntaa veden kineettisen energian pyörimisenergiaksi. Yleisimmät ovat Pelton, Francis ja Kaplan, jokainen eri virtaustasoille ja korkeudelle.
- Sähkögeneraattori: Turbiineihin kytketty generaattori muuttaa niiden pyörimisen sähkö.
- Muuntaja: Lisää sähköinen jännitys luotu helpottamaan sen kuljettamista pitkiä matkoja.
- Lähetyslinjat: Kaapelit, jotka kuljettavat sähköä jakeluverkkoihin.
Vesivoimaloiden tyypit
Vesivoimalan suunnittelutapa vaihtelee ympäristön, käytettävissä olevan vesivirran ja energiantarpeen mukaan. Tällä tavalla löydämme kolme päätyyppiä kasveja:
- Läpikulkukasvit: Tämän tyyppisessä kasveissa ei ole säiliötä veden varastointia varten, vaan se käyttää sitä suoraan vesisäiliöstä joen virtaus. Run-of-River-laitoksilla on yleensä pienempi ympäristövaikutus ja ne toimivat jatkuvasti.
- Voimalaitokset säiliöllä: Näissä vesi varastoidaan a suuri talletus padon ohjaama ja vapautettu energiantarpeen perusteella. Ne ovat yleisimpiä ja mahdollistavat tehokkaan sähkönsyötön ohjauksen.
- Pumppauslaitokset: Nämä laitokset ovat erityisen hyödyllisiä energiaylijäämien hallinnassa, koska ne mahdollistavat pumppaa vettä ylempään säiliöön, kun energian tarve on pieni, ja vapauta se sähkön tuottamiseksi, kun kysyntä on korkea.
Näiden kolmen päätyypin lisäksi on myös mahdollisuus toteuttaa mikrovesivoimalat, jotka ovat näiden infrastruktuurien pienoisversioita. Ne on suunniteltu toimittamaan energiaa pienille eristyneille yhteisöille tai maaseutualueille, joilla sähköverkkoon pääsy on rajoitettua.
Vesivoiman edut
Vesivoimalla on useita etuja, jotka tekevät siitä yhden houkuttelevimmista energialähteistä tehokkuuden ja kestävyyden kannalta:
- Se on uusiutuva: Niin kauan kuin veden kiertokulku jatkuu, vesivoima on ehtymätöntä.
- Ei aiheuta saastuttavia päästöjä: Se on yksi puhtaimmista energianlähteistä, koska se ei tuota toimintansa aikana kasvihuonekaasuja tai saasteita.
- Korkea suorituskyky: Nykyaikaiset laitokset pystyvät muuttamaan jopa 90 % veden potentiaalisesta energiasta sähköksi, paljon tehokkaammin kuin muut energiatyypit.
- Säätelee jokien virtausta: Padot auttavat hallitsemaan tulvia ja vakauttamaan veden virtausta, mikä voi olla hyödyllistä tulvien tai kuivuuden aikana.
- Varastokapasiteetti: Säiliöitä voidaan käyttää myös veden varastoimiseen muihin tarkoituksiin, kuten kasteluun tai juomavesihuoltoon.
Vesivoiman haitat
Vaikka sillä on useita etuja, sen haitat on myös otettava huomioon, erityisesti sen suhteen ympäristövaikutuksia:
- Muutokset ekosysteemissä: Patojen rakentaminen voi keskeyttää jokien luonnollisen kierron ja vaikuttaa lajeihin, jotka ovat riippuvaisia siitä lisääntymisestä tai ravinnosta.
- Korkeat infrastruktuurikustannukset: Alkuinvestoinnit patojen ja vesivoimaloiden rakentamiseen ovat suuria.
- Riippuvuus sääolosuhteista: Kuivuuden tai sateen puutteen aikana sähköntuotanto voi vaikuttaa.
- Populaatioiden siirtymä: Suurten altaiden rakentaminen voi pakottaa paikalliset yhteisöt muuttamaan.
Näistä haitoista huolimatta vesivoima on edelleen varteenotettava vaihtoehto monilla maailman alueilla, kunhan nämä vaikutukset minimoidaan.
Vesivoimaa Espanjassa
Espanjassa vesivoimalla on keskeinen rooli energiamatriisissa. Tällä hetkellä maassa on noin 800 vesivoimalat eri kapasiteettia suurista padoista mikrovoimaloihin. Noin 50 % Espanjan vesivoimasta tuotetaan 20 suurimmassa laitoksessa, joista monien kapasiteetti on yli 200 MW.
Myös pienet vesivoimalaitokset, jotka tuottavat alle 10 MW, kukoistavat tekniikan kehityksen ansiosta. Nämä kasvit mahdollistavat energian tuottamisen syrjäiset alueet ilman suurta infrastruktuuria. Lisäksi uudet mikroturbiinit mahdollistavat pientenkin virtausten ja vuoristojokien käytön sähköntuotantoon.
Espanja on viime vuosina päättänyt modernisoida vesivoimalaitoksensa maksimoimalla niiden tehokkuuden ja minimoimalla niiden ympäristövaikutukset. Kehitetään teknologioita, jotka mahdollistavat suuremman joustavuuden laitosten toiminnassa, mikä parantaa kykyä vastata energian kysynnän muutoksiin.
Uusiutuvan energian kysynnän kasvaessa vesivoimalla on edelleen keskeinen rooli Espanjan energiavalikoimassa.
Kaiken kaikkiaan vesivoima on osoittautunut yhdeksi luotettavimmista ja tehokkaimmista lähteistä laajamittaisessa sähköntuotannossa. Teknologian jatkuvan kehittymisen myötä sen rooli tulee todennäköisesti saamaan entistä enemmän merkitystä tulevina vuosina, erityisesti alueilla, joilla vesivarat ovat runsaat.