Svijet obnovljivih izvora energije sastoji se od različitih izvora, svi s istim ciljem: generirati čistu energiju s nultom emisijom stakleničkih plinova, koristeći neiscrpne prirodne resurse. U ovom ćemo članku istražiti hidroenergija, jedan od najučinkovitijih izvora obnovljive energije koji postoji.
Detaljno ćemo objasniti što je hidroelektrana, kako funkcionira, koje su joj najvažnije karakteristike, koje prednosti i nedostatke predstavlja te koje vrste hidroelektrana postoje.
Što je hidroelektrična energija
La hidroenergija je energija dobivena iskorištavanjem prednosti kretanje vode padom s visine, koji stvara električnu energiju aktiviranjem turbine. Ovaj proces koristi potencijalnu energiju vode u akumulaciji ili rijeci, pretvarajući je najprije u mehaničku energiju pomoću turbine, a potom u električnu energiju putem generatora.
Da bi se iskoristila ova energija, obično je potrebna znatna infrastruktura, poput brane, za skladištenje vode i zatim njezino ispuštanje kroz cjevovode do turbina. Međutim, postoje različite vrste biljaka koje se razlikuju prema načinu na koji se koriste.
Električna energija proizvedena iz hidroelektrane proizvodi se uz nultu emisiju zagađujućih plinova, što je čini vrlo atraktivnom opcijom za smanjenje utjecaja na okoliš i prelazak na mnogo održiviji energetski sustav. Nadalje, ključna prednost je što je ta energija obnovljiv, budući da je ciklus vode kontinuiran.
Dijelovi hidroelektrane
Osnovni uvjet za ispravno funkcioniranje hidroelektrane je da je dobro strukturirana. Dakle, glavni dijelovi koji čine hidroelektranu su:
- Brana: To je temeljna struktura koja skladišti vodu i stvara gradijent potreban za dobivanje potencijalne energije. Brana može biti betonska ili zemljana, ali glavna joj je funkcija zadržavanje vode.
- Preljevi: Ovi se brinu pusti vodu u slučaju viška, sprječavanje da rezervoar premaši svoj kapacitet. Obično se nalaze na vrhu brane i njihova je misija zaštita infrastrukture.
- Unos vode: Kanali vode do turbine. Vrata reguliraju količinu vode koja prolazi i zaštićena je filtrima kako bi se spriječio ulazak otpada.
- Elektrana: Ovdje su turbine i generatori koji mehaničku energiju vode pretvaraju u električnu. To je srce biljke.
- Hidrauličke turbine: Pretvorite kinetičku energiju vode u energiju rotacije. Najčešći su Pelton, Francis i Kaplan, svaki za različite razine protoka i visine.
- Električni generator: Povezan s turbinama, generator njihovu vrtnju pretvara u električna energija.
- Transformator: Povećajte električna napetost generiran kako bi se olakšao njegov transport na velike udaljenosti.
- Prijenosne linije: Kabeli koji prenose električnu energiju do distribucijske mreže.
Vrste hidroelektrana
Način na koji je projektirana hidroelektrana ovisi o okolišu, raspoloživom protoku vode i energetskim potrebama. Na taj način nalazimo tri glavne vrste biljaka:
- Prolazna postrojenja: Ova vrsta postrojenja nema rezervoar za skladištenje vode, već je koristi izravno iz riječni tok. Protočna postrojenja obično imaju manji utjecaj na okoliš i rade kontinuirano.
- Elektrane s akumulacijom: U njima se voda skladišti u a veliki depozit kontrolirana branom i ispuštena na temelju energetskih potreba. Oni su najčešći i omogućuju učinkovitu kontrolu napajanja električnom energijom.
- Crpna postrojenja: Ove biljke su posebno korisne za upravljanje viškovima energije, budući da dopuštaju pumpati vodu u gornji spremnik kada je potražnja za energijom niska i pusti je za proizvodnju električne energije kada je potražnja visoka.
Osim ove tri glavne vrste, postoji i mogućnost implementacije mikro hidroelektrane, koje su minijaturne verzije ovih infrastruktura. Osmišljeni su za opskrbu energijom malih izoliranih zajednica ili ruralnih područja, gdje je priključak na električnu mrežu ograničen.
Prednosti hidroelektrane
Hidroelektrična energija nudi niz prednosti koje je čine jednim od najatraktivnijih izvora energije u smislu učinkovitosti i održivosti:
- Obnovljiv je: Sve dok vodeni ciklus funkcionira, hidroelektrična energija bit će neiscrpna.
- Ne stvara zagađujuće emisije: Jedan je od najčišćih izvora energije jer tijekom rada ne proizvodi stakleničke plinove niti zagađivače.
- Visoke performanse: Suvremena postrojenja uspijevaju pretvoriti i do 90% potencijalne energije vode u električnu energiju, što je puno učinkovitije od ostalih vrsta energije.
- Regulira tok rijeka: Brane pomažu u kontroli poplava i stabiliziraju protok vode, što može biti korisno u vrijeme poplava ili suša.
- Kapacitet pohrane: Rezervoari se također mogu koristiti za skladištenje vode za druge svrhe, kao što je navodnjavanje ili opskrba pitkom vodom.
Nedostaci hidroelektrične energije
Iako ima višestruke prednosti, moraju se uzeti u obzir i njegovi nedostaci, posebice u pogledu njegove utjecaj na okoliš:
- Promjene u ekosustavu: Izgradnja brana može prekinuti prirodni ciklus rijeka, utjecati na vrste čija reprodukcija ili hrana ovise o njoj.
- Visoki troškovi infrastrukture: Početna ulaganja u izgradnju brana i hidroelektrana su visoka.
- Ovisnost o vremenskim uvjetima: U sušnim razdobljima ili nedostatku kiše može utjecati na proizvodnju električne energije.
- Raseljavanje stanovništva: Izgradnja velikih akumulacija može natjerati lokalne zajednice na preseljenje.
Unatoč ovim nedostacima, hidroenergija ostaje održiva opcija za mnoge regije svijeta, sve dok su ti utjecaji svedeni na minimum.
Hidroenergija u Španjolskoj
U Španjolskoj hidroelektrična energija igra temeljnu ulogu u energetskoj matrici. Trenutno ih u zemlji ima oko 800 hidroelektrane različitih kapaciteta, od velikih brana do mikroelektrana. Otprilike 50% španjolske hidroelektrane proizvodi 20 najvećih elektrana, od kojih mnoge imaju kapacitete veće od 200 MW.
Male hidroelektrane, one koje proizvode manje od 10 MW, također su u procvatu zahvaljujući tehnološkom napretku. Ove biljke omogućuju stvaranje energije udaljena područja bez potrebe za velikom infrastrukturom. Osim toga, nove mikroturbine omogućuju da se čak i mali tokovi i planinske rijeke koriste za proizvodnju električne energije.
Posljednjih godina Španjolska je odlučila modernizirati svoje hidroelektrane, povećavajući njihovu učinkovitost i minimalizirajući njihov utjecaj na okoliš. Razvijaju se tehnologije koje omogućuju veću fleksibilnost u radu postrojenja, čime se poboljšava sposobnost odgovora na promjene u potražnji za energijom.
S rastućom potražnjom za obnovljivom energijom, hidroelektrana će i dalje igrati ključnu ulogu u španjolskom energetskom miksu.
Općenito, hidroenergija se pokazala kao jedan od najpouzdanijih i najučinkovitijih izvora za proizvodnju električne energije velikih razmjera. S kontinuiranim napretkom tehnologije, njegova će uloga vjerojatno dobiti još veću važnost u nadolazećim godinama, osobito u regijama s bogatim vodnim resursima.