Kapu az Energia birodalmába - online információs portál és tudástár
  
                     



 


          

            

                      

  

 


A vízenergia felhasználási lehetőségei Nyomtatás E-mail

A vízenergia műszaki kihasználhatóságának lehetősége szoros kapcsolatban van a természetföldrajzi környezettel. A folyókon általában szakaszjellegeket szoktunk megkülönböztetni, ahol az esésnek megfelelően a felső, középső vagy alsó szakasz jelleg dönti el a vízierő nagyságát. Ahol nagy esésmagasságok vannak, azok a helyek kiválóan alkalmasak vízerőmű építésére: pl. Skandináv félszigeten, az Alpokban, a Pireneusokban, a Sziklás-hegységben. Az energia hatékonyságot lehet növelni a felszíni adottságoknak megfelelően, ha például egy könnyen lezárható völgyben, vagy völgykatlanban, kanyonban völgyzárógátak segítségével megnöveljük a szintkülönbséget, és ugyanakkor egyenletessé tudjuk tenni a vízhozamot.
(kép: Ice Harbor Dam, Washington, USA, Courtesy of DOE/NREL)


A vízenergia nagysága mindig szorosan összefügg a folyóvizek vízjárásával is. A vízierőművek építése szempontjából a kétperiódusú esős övezet a legkedvezőbb, ahol egyenletes a folyók vízjárása, pl. a Kongóé, az Amazonasnak a vízjárása rendkívül egyenletes. Az egyperiódusú esőzónában és a trópusi monszunéghajlat alatt már igen nagy eltérésekkel találkozunk, félévenként a vízhozam szakaszosságával kell számolni, pl. a Nílus, az Orinoco, a Gangesz is ebbe a kategóriába tartozik. A mérsékelt övben, az óceáni klímában a legegyenletesebb a csapadék és ebből a szempontból az itt építendő erőművek igen kedvező helyzetben vannak, így Skóciában, Új-Zélandon. A vízhozamban a legnagyobb egyenetlenség a kontinentális és mediterrán klímájú területek folyóin mutatkozik. Például a Tiszánál, Szolnoknál a legkisebb és a legnagyobb vízszint aránya, több mint százszoros különbséget mutat. Nyilvánvaló, hogy az erőmű kapacitásának meghatározásánál mindig a legnagyobb vízhozamra kellene építeni, de ha az év bizonyos részében csak csökkentett kapacitással tudjuk üzemeltetni – mivel a vízhozam nem elegendő - így ez rendkívül gazdaságtalanná teszi az erőművet. Ilyen esetben az a vízmennyiség számítható, ami az év nagy részében egyenletes hozamot biztosít.

 

Korszerű erőműveknél figyelembe kell venni az eljegesedést, a téli fagyást, a jégzajlást és még sok egyéb tényezőt is. Alacsony hőmérsékletnél a folyók nem kapnak elegendő vizet még akkor sem, ha a tél egyébként csapadékos. A hosszú tél nagy problémát jelent a szibériai és a kanadai vízierőművek kihasználásában. De Európában is előfordul, hogy komoly ellátási zavarok léptek fel, pl. 1962-63 telén éppen a hideg miatt.

 

A völgyzáró gátak igen jelentős kultúrmérnöki teljesítmények, de nagy veszélyeket is hordanak magukban, ha a geológiai viszonyok, adottságok nem megfelelően voltak vizsgálva, nem elég körültekintő volt a tervezés, előkészítés. Pl. 1963-ban Észak-Olaszországban Vaiont-gát esete. A gát mögött felgyülemlett víz a hatalmas esőzések hatására földcsuszamlást eredményezett és 240 millió m3 földtömeget zúdított le a víztározóba az óriási földtömeg nyomására a víz átbukott a gáton és a települések egész sorát öntötte, pusztította el, háromezer ember halálát okozva. Eddig a világ ötödik legmagasabb gátjával, tehát ezzel a gáttal – ami 266 m magas – történt a legsúlyosabb gátszerencsétlenség. A vizsgálatok azt igazolták, hogy a geológiai adottságokat nem vették kellőképpen figyelembe.

 

Az alacsony esésű erőműveket többnyire beépítik a folyómederbe, pl. ilyen a tiszalöki erőmű. A középesésű erőműveknél szintén gyakori ez a megoldás, de az energia jobb kihasználása érdekében a folyóvizet nem egyszer elzárják  gáttal és az erőművek külön épített mederbe, terelik.  Az ilyen erőműveket üzemi víz csatornás erőműveknek nevezik. 

 

A nagyesésű erőművek építésénél különleges megoldásokat alkalmaznak, a víz esését többnyire duzzasztógátakkal növelik, amellyel a hasznosítható energia is növekszik. Ilyenek épültek az USA-ban a Colorado-folyónál több is (pl. a Hoover gát).

 Hoover gát  

forrás: http://www.usbr.gov/lc/hooverdam/
 

Nagyon gyakran a vizet nyomóalagúton vagy nyomócsőrendszeren juttatják el a turbinákhoz. Ilyenekkel találkozunk Norvégiában is, de pl. Bulgáriában a Battak erőmű is ilyen rendszerű. De itt a szomszédban, Kárpátalján meg is lehet tekinteni szintén ilyen típusú erőművet építettek, amelyet annak idején még a II. világháború előtt magyar tervezőmérnökök is papírra vetettek, de megvalósítani már csak a szovjet időszakban tudták. Ezekkel a módszerekkel pl. a hegy másik oldalán egy völgybe kivezetve a vizet egy csőrendszerrel, igen nagy esést lehet  elérni, csak rendkívül megnöveli az építési, beruházási költségeket.

A világ 10 legmagasabb gátja:


Szivatyús-tározós erőművek

 

 

Sorrend

A gát neve

Ország

Magasság (m)

Befejezés éve

1

Rogun

USSR

335

1989

2

Nurek

USSR

300

1980

3

Grand Dixence

Switzerland

285

1961

4

Inguri

USSR

272

1980

5

Boruca

Costa Rica

267

1990

6

Vaiont

Italy

262

1961

7

Tehri

India

261

1990

8

Chicoasen

Mexico

261

1980

9

Kishau

India

253

1995

10

Guavio

Columbia

246

1989

 


Ezek valójában egy völgykatlanban, ill. elhagyott bányaüregekben kialakított mesterséges tavak, ahová vizet szivattyúznak fel azokban az időszakokban, amikor az erőművek olcsón termelnek.  A villamos energia nagyipari méretekben ugyanis nem tárolható. A csúcsterhelések időszakában előnyös - a gyorsan indítható tározós vízerőművi egységek - használata. Az energia a víz helyzeti energiájában tárolódik. A veszteség 20-25%-os. A tározós vízerőmű turbógenerátorai két irányban működnek. Éjszaka munkagépként a hálózatból felvett villamos energia felhasználásával vizet szivattyúznak a magaslaton elhelyezett víztározóba. Nappal a csúcsterhelés időszakában a tározóból lefolyó víz hajtja meg a hidrogenerátort és termel áramot. Így páldául Luxemburgban a Viaden mellett megépített szívattyús energiatárolót éjjel feltöltik Németországból vett olcsó villamosenergia segítségével, majd nappal vagy csúcsidőben - természetesen nappali tarifával, azaz drágábban - újra eladják a tároló leürítésével nyerhető villamos energiát.(Magyarországon a Dömsöd és Dobogó között tervezett tározós erőművet nem építették meg.) A világon kb. 200 ilyen erőmű működik. Például:Cruachan tározós erőmű Skóciában.

 

A vilád 10 legnagyobb szivattyús-tározós erőműve:

Sorrernd

Az erőmű neve

Ország

Tátoló kapacitás
(millió m3)

Üzembehelyezés éve

1

Owen Falls

Uganda

204.800

1954

2

Kariba

Zimbabwe/Zambia

180.600

1959

3

Bratsk

USSR

169.270

1964

4

Aswan, High

Egyiptom

168.900

1970

5

Akosombo

Ghana

148.000

1965

6

Daniel Johnson

Canada

141.852

1968

7

Guri (Raul Leoni)

Venezuela

138.000

1986

8

Krasnoyarsk

USSR

73.300

1967

9

Bennett W.A.C

Canada

70.309

1967

10

Zeya

USSR

68.400

1978



Vízenergia felhasználás

A legnagyobb vízenergia felhasználók a világon Svájc, Olaszország, Norvégia, Svédország és Finnország. Majd az utóbbi évtizedekben Oroszország, Németország, USA és Dél-Amerikában, Brazíliában, valamint Afrikában is létesítettek hatalmas erőműveket. A világ legnagyobb vízienergia-készletével Afrika rendelkezik. Itt is elsősorban a Kongó áll első helyen. Ezek a felmérések, amelyek a vízi energia hasznosítására vonatkoztak nem mindig voltak reálisak. Tudniillik számításba kell venni a beruházási költségeket, amelyek rendkívül nagyok a vízierőműveknél, az amortizáció hosszát, távlatait, az áramtermelésnek a költségeit, a szállítást és még sok egyéb tényezőt.


A világ 10 legnagyobb teljesítményű erőműve:

Sorrend

A gát neve

Ország

Üzembehelyezés éve

Kapacitás (KW)

Kapacitás
(KW)

 

 

 

 

1989-ben

Maximum

1

Turukhansk

USSR

1994

-

20.000.000

2

Itaipu

Brazil/Paraguay

1983

7.400.000

12.600.000

3

Grand Coulee

USA

1942

7.460.000

10.830.000

4

Grui (Raul Leoni)

Venezuela

1968

10.300.000

10.300.000

5

Tucurui (Raul G. Lhano)

Brazil

1984

7.460.000

7.960.000

6

Sayano-Shushensk

USSR

1980

6.400.000

6.400.000

7

Corpus Posadas

Argentina / Paraguay

1990

-

6.000.000

8

Krasnoyarsk

USSR

1968

6.000.0001

6.000.000

9

La Grand 2

Canada

1979

5.328.000

5.328.000

10

Churchill Falls

Canada

1971

5.225.000

5.225.000

  

Erőműfejlesztési tervek a nagyvilágban


Az elkövetkező években várhatóan Dél-Kelet-Ázsia fejlődő országaiban, Indiában és Kínában fognak leggyorsabban növekedni az új villamosenergia-termelő kapacitások. Az elektromos energia iránti igény növekedése Ázsiában 2000-ig évente 6%-ra tehető. Ezt követően pedig 2020-ig 4-5% növekedés várható. Ehhez a növekedéshez az ázsiai országokban 1350 GW új kapacitást kell üzembe helyezni. A fejlett európai országokban korlátozott az új villamosenergia-termelő kapacitások iránti igény. Ebben a régióban az a trend érvényesül, hogy a régi, kevéssé hatékony erőművi egységeket korszerű kombinált ciklusú gázturbinás egységekre cserélik ki. Jelentősebb új erőműépítés a kelet-európai országokban, Törökországban és az Európai Közösség déli országaiban várható. A volt szocialista országokban nem a kapacitások szűkös volta jelentett korábban problémát, hanem a működés alacsony hatásfoka. Ezért itt a korszerűsítés, a hatásfok növelése és a környezetszennyezés csökkentése volt a fő cél az elmúlt években.

Az elkövetkező húsz évben a közép- és dél-amerikai országokban évente 2,6%-oselektromos -energiaigény növekedés várható. Tekintve, hogy Dél-Amerikai igen jelentős vízenergia-potenciállal rendelkezik, ez a régió lesz a vízierőművi berendezések legnagyobb piaca. 2010-ig várhatóan 121 GW új erőművi kapacitást helyeznek üzembe, amelyből 58 GW vízenergiára, 37 GW földgázra, 15 GW pedig szénbázisra épül. A maradékot megújuló energiahordozókra tervezik. Bár a Dél-Afrikai Köztársság a kontinens területének mindössze 4%-át teszi ki, lakosainak száma pedig éppen, hogy eléri Afrika összes lakosainak 6%-át, itt termelik az egész kontinens összes villamosenergia-felhasználásának 50%-át. Az afrikai kontinens elektromosenergia-termelése 2010-re várhatóan megduplázódik. A Dél-Afrikai Köztársaságban termelt villamos energia döntő részét jelenleg hazai szénből állítják elő. Mivel az ország igen jelentős szénkészletekkel rendelkezik, a belátható jövőn belül ez a helyzet nem fog változni. Tekintettel arra, hogy a Dél-Afrikai Köztársaság 6000 MW fölös kapacitással rendelkezik, a következő néhány éven belül nem várható új, az alapterhelés kielégítésére szolgáló kapacitások beléptetése.

Figyelemmel azonban az elektromos energiaigények növekedésére, várható a csúcsigények növekedése is, ami szükségessé teszi új kapacitások kiépítését. Az Egyesült Államokban a lakossági villamosenergia-felhasználás az előrejelzések szerint 2015-ig 15%-kal fog növekedni. Ugyanebben az időszakban az ipar igénye 20,3%-kal növekszik majd. 1994-től 2001-ig 252 GW új kapacitást helyeznek üzembe, amelynek 80%-át gázturbinás vagy kombinált ciklusú erőmű egységek teszik ki. A szénerőművi részesedése 11%, a maradék 9%-ot pedig megújuló energiaforrásokra, nagyobb részben vízenergiára tervezik. A nyári csúcsigény itt az előrejelzések szerint évente 2,5%-kal fog növekedni.


Környezeti hatások

Az erőművek környezeti hatása külön vizsgálatot érdemel. A vízierőművek gyakran egy-egy állam életében igen nagy szerepet játszanak az energiatermelésben, de ugyanakkor az ökológiai hatásuk rendkívül negatív, különösen hosszú távon számolva. Ha csak a brazíliai Parána folyót vesszük - Argentína és Paragvay területén - itt egy egész tórendszert, tavak láncolatát alakította ki a kiépült vízerőmű, és így rendkívül mélyrehatóan befolyásolta a környezetet és élővilágot. Ha például nem megfelelő az erőmű kiépítése, egyes halak nem tudnak eljutni a felső szakaszokra, hogy ott ikráikat lerakják, így veszélybe kerülhet a faj fennmaradása. A lebegő vízinövények a lelassult folyókon és a víztárolóban rendkívül elszaporodhatnak, ezzel akadályozzák a víz áramlását. Megállapítható, hogy a térségben kialakított vízrendszer, ami főleg a hajózást szolgálja (pl. ilyen a hidrovia terv, amely Paragvay vízrendszerét kötné össze) egy teljes mocsárvilágot fog majd kialakítani, vagy már részben kialakított.


Ilyen és ehhez hasonló ökológiai hatást tapasztalunk  Kelet-Afrikában,  Nyugat-Afrikában és számos helyen, ahol ezek a gátak leblokkolják az üledéket és a tápanyagok áramlását. A folyótorkolatok, delták, amelyeken eddig mindig mangrove-erdők díszlettek, folyamatosan gyorsított erózióval pusztulnak el. Az üledék ellátottság csökkenése, ami helyenként viszont a tápanyag ellátást biztosította a part menti övezetekben élő földművelési kultúrák fennmaradását veszélyezteti, ill. a tengeri élővilágot is, hiszen a beáramló üledék sok állat számára jelent táplálékot, valamint a rák és kagylófélék - a meghatározott növekedési ciklusban - ivására igen távol a parttól kerülhet sor. 


Forrás: Dr.Göőz Lajos és Kovács Tamás, "Vízenergia" c. munkája, eredeti változata
itt.
Közzétéve szerzői engedéllyel

 
Hungarian (formal)English (United Kingdom)

Könyv ajánló


Miről olvasna szívesen?
 

Statisztika

Tagok : 17
Tartalom : 301
Tartalom találatai : 1263072