Energia wodna (hydroenergia) – czym jest i jakie ma zastosowania?
Źródeł energii odnawialnej jest wiele, jednym z nich jest energia wodna. W wodzie tkwi bardzo duży potencjał. Przy pomocy elektrowni wodnych można pozyskać z niej energię. Energię, która tkwi w falach morskich, zmagazynowana jest w stojących zbiornikach wodnych, jak również energię płynących rzek. Pozyskana przez elektrownię wodną energia potencjalna zamieniana jest najpierw w kinetyczną, a później w energię elektryczną.
Woda pokrywa większą część naszego globu. Aż 97% powierzchni Ziemi zajmują wody mórz i oceanów, natomiast woda w lodowcach, górach lodowych i wiecznych zmarzlinach jedynie 2%. Pozostały 1% ogólnych zasobów wody tworzą: wody gruntowe, jeziora, rzeki, deszcz, chmury i inne cieki. Woda podlega nieustannej cyrkulacji. Można więc przyjąć, że jej zasoby są praktycznie nieograniczone. Dlatego właśnie energetykę wodną uznaje się za doskonałe źródło energetyki odnawialnej.
Elektrownia wodna
Do pozyskania energii z wody niezbędna jest elektrownia wodna. Sprawność wytwarzania energii w elektrowniach jest stosunkowo wysoka. Potrafią one przetworzyć nawet 90% energii wodnej w energię użytkową.
Jak działa elektrownia wodna?
Najlepiej, jeśli elektrownia jest usytuowana w pobliżu doliny bądź wodospadu. Mechanizm działania elektrowni wodnej jest dość prosty.
Woda powinna płynąć z wyżej położonych terenów, tak aby mogła zostać przepuszczona przez turbiny wodne. Gdy woda spada na łopaty turbiny, te zaczynają się obracać. Wprawione w ruch obrotowy łopaty turbiny powodują ruch generatora, który wytwarza energię elektryczną.
W ten sposób wyprodukowana energia elektryczna dzięki stacjom transformatorowym doprowadzana jest prosto do sieci elektroenergetycznej. Może być też czasowo magazynowana, w zależności od potrzeb systemu energetycznego.
Rodzaje elektrowni wodnych
W praktyce istnieją różne rodzaje elektrowni wodnych. Dzieli się je na 5 głównych grup:
- elektrownie przepływowe – wykorzystujące przepływ rzeki,
- elektrownie szczytowo-pompowe,
- elektrownie regulacyjne – wykorzystujące zrzut wody z jeziora lub sztucznej zapory,
- elektrownie pływowe i elektrownie prądów oceanicznych – wykorzystujące ciągły ruch wody morskiej,
- zapory.
Zalety i wady hydroenergetyki
Energia wodna, podobnie jak i inne odnawialne źródła energii, ma zarówno zalety, jak i wady.
Dlaczego warto budować elektrownie wodne?
Pozyskiwanie energii prosto z wody niesie za sobą bardzo wiele korzyści. Jedną z największych jest choćby to, że podczas wytwarzania energii przez elektrownię wodną do atmosfery nie przedostają się żadne zanieczyszczenia. Ponadto poziom emitowanego przez nią hałasu jest niski, a koszty eksploatacji niewielkie.
Energia może zostać od razu wykorzystana albo zmagazynowana. Podobnie jak i woda, która może być magazynowana w zbiorniku i zostać wykorzystana dopiero w momencie, gdy pojawi się zapotrzebowanie na energię elektryczną. Dzięki elektrowniom wodnym energia elektryczna może być generowana w sposób ciągły, co daje możliwość uniezależnienia się od zewnętrznych dostawców.
Dość dużym plusem jest też możliwość alternatywnego wykorzystania znajdujących się przy instalacjach hydroenergetycznych zbiorników. W razie zaistnienia takiej potrzeby mogą one pełnić funkcję zbiorników retencyjnych, gromadzących lub uwalniających wodę.
Co przemawia na niekorzyść hydroenergetyki?
Budowa dużej elektrowni wodnej ma swoje konsekwencje dla środowiska naturalnego. Powoduje zalewanie dużych powierzchni terenu, wymusza przesiedlenia ludności i zatapia ekosystemy. Wiąże się także z ingerencją w naturalne koryto rzeki, najczęściej zakłóca jej przepływ. Nietrudno się domyślić, że zaburza to życie ryb i innych bytujących w wodzie stworzeń.
Po upływie czasu zauważyć można pogorszenie jakości i ilości wody w dolnych biegach przegrodzonych rzek, jak również zmiany klimatyczne w ich obrębie. Dodatkowo istnieje spore ryzyko pęknięcia zapory i zalania pobliskich terenów. Warto też wspomnieć, że koszty takiej inwestycji są ogromne.
Hydroenergetyka w liczbach
Elektrownie wodne są najintensywniej wykorzystywanym źródłem wśród odnawialnych źródeł energii. Działają w 150 krajach na całym świecie i pokrywają ok. 16% zapotrzebowania na energię elektryczną. Jest to o odrobinę więcej niż z energii jądrowej, która zapewnia 15%.
Krajem o największej produkcji energii z wody w 2017 roku były Chiny, które wyprodukowały łącznie 1155,8 TWh energii elektrycznej. Na drugiej pozycji uplasowała się Kanada z wynikiem 396,9 TWh, a na trzecien Brazylia – 369,5 TWh. Jeśli chodzi o Europę, pionierami w dziedzinie hydroenergetyki jest Szwecja i Norwegia. W przypadku Polski udział energetyki wodnej w pozyskiwaniu energii pierwotnej wynosi około 2%.
