Elektrownie wodne mają kilka zalet i wad. Oto niektóre z nich: Wpływ na środowisko, wielkość, koszt i niezawodność. Są to również najważniejsze czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze elektrowni wodnej. Więcej o tych kwestiach można przeczytać w naszym artykule Elektrownie wodne – plusy i minusy.
Wpływ na środowisko
Elektrownie wodne powodują szereg problemów środowiskowych, od zanieczyszczenia hałasem po erozję w dorzeczach rzek w górnym biegu. Niektóre projekty hydroenergetyczne są szczególnie szkodliwe dla siedlisk dzikich zwierząt i różnorodności biologicznej. Wymagają one również dużej ilości prac budowlanych, co jest problematyczne dla wielu gatunków. Istnieją jednak sposoby, by zminimalizować wpływ projektów hydroenergetycznych na środowisko – koncepcja tego fragmentu pochodzi od redakcji portalu treksport.pl.
Budowa elektrowni wodnej często wiąże się z budową zbiornika lub zapory. Zapory często zalewają okoliczne tereny, niszcząc cenne ekosystemy, takie jak lasy, siedliska dzikich zwierząt oraz tereny rolnicze i krajobrazowe. Czasami całe społeczności są przenoszone, aby zrobić miejsce dla zapory. Tamy mają również szkodliwy wpływ na ekosystemy wodne. Łopatki turbin wytwarzających energię elektryczną mogą uszkodzić ryby, które w końcu mogą zginąć.
Elektrownie wodne wytwarzają również emisje, które przyczyniają się do globalnego ocieplenia. Ilość produkowanych emisji zależy od wielkości zbiornika i rodzaju zalanych terenów. Liczba emisji emitowanych na jednostkę mocy wytwarzanej przez elektrownię wodną może wynosić od 0,1 do 0,1 funta ekwiwalentu dwutlenku węgla na kilowatogodzinę.
Elektrownie wodne mogą wytwarzać ogromne ilości energii elektrycznej, ale są bardzo kosztowne. Wymagają też ogromnej ilości terenu. W zależności od wielkości generatorów i topografii terenu, elektrownie wodne na terenach pagórkowatych lub płaskich wymagają więcej terenu, natomiast te w kanionach mniej.
Niezawodność
Elektrownie wodne służą do wytwarzania energii elektrycznej. Ogólna niezawodność HPP zależy od wydajności poszczególnych jednostek. W niniejszym opracowaniu oceniono wskaźniki niezawodności i ogólną awaryjność każdego z bloków. Wyniki analiz niezawodnościowych zostały zweryfikowane poprzez wykonanie fizycznej replikacji HPP.
Wyniki badań sugerują, że elektrownie wodne charakteryzują się wysoką niezawodnością, ale nadal istnieje możliwość jej poprawy. Pomimo wysokiej dostępności elektrowni wodnych, nadal istnieje wiele niedociągnięć związanych z ich praktykami w zakresie eksploatacji i utrzymania (O&M). W związku z tym rygorystyczny system utrzymania ma zasadnicze znaczenie dla niezawodności elektrowni wodnych.
Wraz z postępem technologicznym w dziedzinie zarządzania aktywami udoskonalane jest również strategiczne podejście do kwestii utrzymania. W rezultacie operatorzy oceniają swoją dojrzałość w zakresie utrzymania ruchu i szukają sposobów na poprawę niezawodności i wydajności. Jest to okazja do optymalizacji aktywów i mądrzejszego planowania. Na przykład, ABB współpracuje z Enel Green Power we Włoszech w celu poprawy niezawodności elektrowni wodnych poprzez wykorzystanie rozwiązań z zakresu konserwacji predykcyjnej.
Aby poprawić niezawodność HPP, konieczne jest przeprowadzenie badania w celu zidentyfikowania czynników, które wpływają na jej wydajność. Badanie obejmuje ocenę mocy wyjściowej, częstotliwości i czasu trwania awarii. Uwzględnia również niezawodność innych odnawialnych źródeł energii.
Koszt
Chociaż początkowy koszt elektrowni wodnych może być wysoki, należy zauważyć, że elektrownie wodne są zazwyczaj długowieczne. Niektóre z nich są nadal sprawne po 50-100 latach. Koszty operacyjne są również stosunkowo niskie, gdyż w czasie normalnej eksploatacji nie potrzeba zbyt wielu pracowników. Zbiorniki wodne produkują również metan, gaz cieplarniany, który przyczynia się do zmian klimatycznych.
Energia wodna w przeszłości dostarczała tanią energię elektryczną do wielu krajów. Jest to jedna z najtańszych metod wytwarzania energii elektrycznej i może zapewnić szereg usług pomocniczych dla sieci. Projekty dotyczące energii wodnej są również często opłacalne nawet na obszarach odległych, gdzie nie ma lokalnej infrastruktury.
Elektrownie wodne są również niezwykle wydajne, marnując jedynie niewielki procent zużywanej wody. Dzięki temu stanowią doskonały wybór dla społeczności o dużym zapotrzebowaniu na energię elektryczną. Kolejną zaletą jest to, że zapory wodne mogą być szybko włączane, co jest przydatne w sytuacjach awaryjnych i przy gwałtownym wzroście zapotrzebowania na energię elektryczną. Zapory wodne pozwalają również na łatwe magazynowanie wody, co pozwala zachować wodę do wykorzystania w przyszłości.
W okresach obfitych spływów elektrownie wodne produkują dodatkową energię. Ta nadwyżka energii zastępuje droższą produkcję z paliw kopalnych i obniża rachunki konsumentów za energię elektryczną. Dochody ze sprzedaży energii wracają do skarbu państwa USA. Od 2010 do 2016 roku spłaty wynosiły średnio 1,23 mld dolarów rocznie. Jednak w dłuższej perspektywie hydroenergia USACE zwraca się sama. Koszty budowy i eksploatacji elektrowni wodnej są spłacane wraz z odsetkami przez 50 lat. Koszty budowy i eksploatacji elektrowni wodnej, w tym zapory, wrót przeciwpowodziowych, przepławek dla ryb i innych urządzeń, zwracają się z uzyskanych przychodów.
Wielkość
Elektrownie wodne mają wielkość od kilkuset kilowatów do kilku megawatów. Niektóre są tak duże, że zaopatrują w prąd miliony ludzi. Według National Renewable Energy Laboratory na świecie istnieje 675 000 elektrowni wodnych. Łącznie elektrownie te produkują około 24 procent całej światowej energii elektrycznej i dostarczają energię do ponad miliarda odbiorców.
Niemieckie Federalne Ministerstwo Środowiska zdefiniowało małą elektrownię wodną (SHP) jako jedną megawatową (MW). Wszystko powyżej jednego megawata jest klasyfikowane jako duża elektrownia wodna i zazwyczaj posiada dużą zaporę. Według International Commission on Large Dams, duża zapora ma wysokość 15 metrów lub więcej od fundamentu. Ponadto ma pojemność zbiornika wodnego wynoszącą trzy miliony m3. Na świecie istnieje ponad 45 tysięcy dużych zapór.
Istnieją trzy główne rodzaje elektrowni wodnych. Są to elektrownie wysokogłowicowe, średniogłowicowe i niskogłowicowe. Elektrownie wodne wysokogłowicowe mają największą moc i wytwarzają najwięcej energii. W Stanach Zjednoczonych elektrownie wodne wytwarzają 40 procent całej energii elektrycznej. Gdyby elektrownie wodne nie były tak liczne, musielibyśmy spalać dużo więcej ropy i węgla, aby zaspokoić nasze potrzeby energetyczne.
Elektrownie wodne są doskonałym źródłem energii odnawialnej. Pozyskują one energię ze spadającej wody i zamieniają ją w energię elektryczną za pomocą turbiny i generatora. Ich rozmiary wahają się od mikrohydroskopów do dużych zapór. Elektrownie wodne dostarczają również energii do wielu innych celów, takich jak kontrola powodzi, rekreacja i ochrona środowiska.
Mini-hydroelektrownie
Mini-hydroelektrownie są stosunkowo niedrogim sposobem wytwarzania energii elektrycznej. Elektrownie te są często budowane w pobliżu strumienia lub rzeki i mają tę zaletę, że są niewielkich rozmiarów. Wytwarzają one również wystarczającą ilość energii, aby na żądanie zasilić lokalną sieć. Chociaż mini-hydro ma pewne wady, jest coraz bardziej popularnym wyborem wśród ludzi szukających własnych odnawialnych źródeł energii.
Mini-hydroelektrownie są szczególnie pomocne tam, gdzie woda nie zawsze jest dostępna. Można je instalować w pobliżu rzek lub kanałów nawadniających. Jednostki te mogą być również instalowane na odpływach z istniejących elektrowni wodnych. Chociaż mini elektrownie wodne mają pewne wady, są one również dość niezawodne i opłacalne. Właściwe planowanie i budowa mogą pomóc zminimalizować wszelkie problemy, które mogą się pojawić.
Jedną z głównych wad elektrowni wodnych jest to, że mogą one negatywnie wpływać na społeczności w dolnym biegu rzeki. Może to mieć negatywny wpływ na lokalne gospodarki i biotopy obniżające zawartość dwutlenku węgla. Jednakże niektóre elektrownie wodne zostały zbudowane w odległych obszarach przy minimalnym wpływie na środowisko. Mini-hydroelektrownie są alternatywą dla ludzi na obszarach wiejskich, którzy chcą stworzyć własną energię odnawialną.
Do zalet hydroenergii w porównaniu z innymi odnawialnymi źródłami energii należy niska emisja. Elektrownie wodne emitują tylko niewielką ilość węgla i metanu. Dzięki temu stanowią dobre uzupełnienie innych rozwiązań w zakresie energii odnawialnej, takich jak elektrownie słoneczne, wiatrowe i gazowe.
Bezpieczeństwo
Elektrownie wodne stanowią poważne zagrożenie dla społeczności położonych w dolnym biegu rzeki. Oprócz awarii urządzeń, mogą one ulec awarii strukturalnej. Ponadto w regionie Amazonii zaproponowano setki nowych zbiorników hydroelektrycznych, które mogą mieć niszczący wpływ społeczno-środowiskowy na społeczności nadrzeczne i rdzenne. Aby rozwiązać ten problem, celem tego badania jest poinformowanie publicznej debaty na temat zarządzania ryzykiem w elektrowniach wodnych. Aby to osiągnąć, zebrano dane z manuskryptów naukowych, prawnych dokumentów normatywnych i dokumentów technicznych. Do interpretacji danych wykorzystano analizę dyskursu.
Jedną z głównych wad turbin hydroelektrycznych w HPP Sayano-Shushenskaya było to, że były one zlokalizowane w obszarze, który nie był zalecany do pracy turbin. W rezultacie turbiny generowały wyższy poziom wibracji i hałasu. Wypadek miał miejsce w pobliżu elektrowni Sayano-Shushensk HPP, której właścicielem jest JSC RusHydro.
Na szczęście wypadkowi można było w dużej mierze zapobiec. Po powodzi elektrownia wodna została wyłączona spod napięcia. Jednak do maszynowni w każdej sekundzie dostawały się setki metrów sześciennych wody. Osoby znajdujące się w środku miały niewiele czasu na ucieczkę z sytuacji. Ponieważ woda zalała maszynownię, ucierpiały nawet te jednostki hydrauliczne, które jeszcze pracowały. Dodatkowo w niektórych jednostkach hydroelektrycznych doszło do zwarć, co ostatecznie doprowadziło do wyłączenia napięcia w całej stacji. Choć automatyczne systemy miały w sytuacji awaryjnej zatrzymać dostęp wody do hydrozespołów, w przypadku powodzi nie zadziałało to prawidłowo. Woda mogła dopłynąć do turbin przez przewody, powodując poważny problem bezpieczeństwa.
Ten przypadek zwrócił uwagę na znaczenie pomiarów drgań wytwarzanych przez turbiny hydroelektryczne. Rząd podjął działania, aby upewnić się, że te jednostki są bezpieczne. Na przykład ważne jest sprawdzenie działania tych urządzeń podczas konserwacji oraz zapewnienie, że są one sprawne. W jednym przypadku usterka czujnika spowodowała drgania. W innym przypadku nie sprawdzono należycie kołków pokrywy turbiny. Oznaczało to, że personel nie był w stanie wykryć krytycznych zmian zmęczeniowych.
