Wykorzystanie energii poruszającej się wody i wiatru. energia spadającej wody. Wykorzystanie energii wodnej. Wspólne korzystanie z energii słonecznej i chłodu małych strumieni

Oceany zawierają kolosalne rezerwy energii. Energia wewnętrzna wody (cieplna), odpowiadająca przegrzaniu wody na powierzchni oceanu, w porównaniu z dnem np. o 20 stopni, ma wartość około 10^26 J. Energia kinetyczna prądów w oceany szacowane są na około 10^18 J. Ale dzisiaj ludzie mogą wykorzystać tylko najmniejszy ułamek tej energii, jednocześnie kosztem dużego i długoterminowego zwrotu z inwestycji. Dlatego energia oparta na wykorzystaniu wewnętrznej energii wody wydawała się do tej pory mało obiecująca.

Jednak ograniczone zasoby paliw kopalnych (gazu i ropy naftowej), których wykorzystanie przyczynia się do zanieczyszczenia środowiska, wyczerpywania się rezerw uranu (wraz z niebezpiecznymi odpadami promieniotwórczymi), a także niepewność co do czasu i konsekwencji oddziaływania na środowisko wykorzystanie energii termojądrowej w przemyśle zmusza inżynierów i naukowców do zwracania większej uwagi na poszukiwanie nowych możliwości wykorzystania nieszkodliwych źródeł energii: różnicy poziomu wody w rzekach, a także ciepła słonecznego, energii Światowy ocean, wiatr. Opinia publiczna, podobnie jak wielu inżynierów, nie wie jeszcze, że prace nad pozyskiwaniem energii wewnętrznej wody z oceanów i mórz w ostatnich latach w niektórych krajach osiągnęły już dużą skalę, że mają obiecujące perspektywy. Ocean magazynuje kilka rodzajów energii: energię prądów oceanicznych, przypływów i odpływów, energię cieplną wody (wewnętrzną) i kilka innych.

Energia pływów

Najbardziej oczywistym sposobem wykorzystania mocy oceanów jest uruchomienie elektrowni pływowych (TPS). We Francji od 1967 r. u ujścia rzeki Rance, w czasie przypływów, których wysokość dochodzi do 13 metrów, pracuje TPP o mocy 240 tys. kW z roczną wydajnością 540 tys. kW/h. Inżynier Bernstein zidentyfikował wygodną metodę budowy jednostek PES, które można holować w odpowiednie miejsca na wodzie, obliczył opłacalną sekwencję włączania elektrowni w sieci energetycznej w godzinach największego obciążenia przez odbiorców energii. Jej pomysły zostały już przetestowane w TPP, utworzonej w 1968 r. pod Murmańskiem w Kislej Gubie; następnie zostaną przetestowane przy 6 milionach kW TPP na Morzu Barentsa w zatoce Mezen.

W latach 70. zmieniła się sytuacja w energetyce. Za każdym razem, gdy ceny ropy wzrastały przez dostawców z Afryki, Bliskiego Wschodu i Ameryki Południowej, energia pływów stawała się coraz bardziej kusząca, ponieważ doskonale konkurowała kosztami z paliwami kopalnymi. Wkrótce w Korei Południowej, Związku Radzieckim i Anglii wzrosło zainteresowanie zarysami wybrzeży i możliwościami budowy na nich elektrowni. W tych krajach poważnie myśleli o wykorzystaniu energii fal pływowych i zaczęli przeznaczać środki na badania w tej dziedzinie.

Latarnie morskie i boje, które wykorzystują energię fal, usiane były wybrzeżami mórz i oceanów Japonii. Boje - gwizdki US Coast Guard działają od lat dzięki wahaniom fal. Dziś praktycznie nie ma obszarów przybrzeżnych, w których nie ma własnego wynalazcy, tworzącego urządzenia działające w oparciu o energię fal. Od 1966 r. dwa miasta we Francji zaspokajają swoje zapotrzebowanie na energię elektryczną całkowicie z przypływów i odpływów.

Produkcja energii na podstawie różnicy w składzie chemicznym wody

Wiele soli rozpuszcza się w wodach oceanu. Czy zasolenie wody może być wykorzystane jako źródło energii? Mogą. Wysoka zawartość soli w oceanie skłoniła naukowców z Instytutu Oceanografii Scripp w La Colla w Kalifornii do stworzenia takich struktur. Doszli do wniosku, że aby uzyskać duże ilości energii, można by stworzyć baterie, w których zachodziłyby reakcje między niesoloną i osoloną wodą.

Energia biomasy z oceanów na świecie

Wody oceaniczne zapewniają doskonałe środowisko podtrzymujące życie z substancjami odżywczymi, solami i minerałami. W tym środowisku tlen rozpuszczony w wodzie żywi wszystkie zwierzęta mórz – od najmniejszych do największych. Dwutlenek węgla rozpuszczony w wodzie przyczynia się do życia roślin morskich - od jednokomórkowych okrzemek po brunatne algi, które osiągają wysokość 200-300 stóp (60-90 metrów). Biolog morski powinien pójść o krok dalej, aby przejść od postrzegania oceanu jako naturalnego systemu podtrzymywania życia do próby naukowego wydobywania energii z tego systemu. W połowie lat 70., przy wsparciu Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych, grupa naukowców oceanicznych, nurków, inżynierów morskich stworzyła pierwszą na świecie farmę energetyczną na oceanie na głębokości 12 metrów pod zalanym słońcem Oceanem Spokojnym w pobliżu miasta San Clement ... Gospodarstwo było małe, to był eksperyment. Wyhodowano na nim olbrzymie brunatnice. Dyrektor projektu dr Howard A. Wilcox z Centrum Badań Systemów Oceanicznych i Morskich w San Diego w Kalifornii uważa, że ​​do 50% energii wytwarzanej przez glony można przekształcić w metan z gazu ziemnego (C2H6). Farmy przyszłości, produkujące glony na powierzchni ok. 100 tys. akrów (40 tys. ha), będą w stanie wytworzyć wystarczającą ilość energii, by zaspokoić potrzeby 50-tysięcznego miasta w Stanach Zjednoczonych.

Energia prądów w oceanach

Zespół oceanografów zauważył, że Prąd Zatokowy unosi wody u wybrzeży Florydy z prędkością 8 mil na godzinę. Pomysł zastosowania tego ciepłego strumienia wody kusi. Czy to możliwe? Czy gigantyczne podwodne śmigła i turbiny, podobne do wiatraków, będą w stanie generować prąd z prądów i fal? Komitet MacArthura pod auspicjami Narodowej Administracji Oceanicznej i Atmosferycznej w Miami na Florydzie doszedł do wniosku w 1974 roku, że MOGĄ. W powszechnej opinii są pewne problemy, ale wszystkie można rozwiązać w przypadku alokacji środków, ponieważ „nie ma w tym projekcie nic, co przekraczałoby możliwości technologicznej i współczesnej myśli inżynierskiej”.

Energia cieplna oceanu (energia wewnętrzna wody)

Na uwagę zasługuje „ocean Thermal Energy Conversion” (OTEC) – wytwarzanie energii elektrycznej w oparciu o różnicę między temperaturą wody na powierzchni oceanu a głębokimi wodami oceanicznymi zasysanymi przez pompę, np. przy użyciu fenolu lub turbiny amonowe (lotne ciecze) w obiegu zamkniętym.

Temperatura wody w oceanie zmienia się w zależności od miejsca. Pomiędzy zwrotnikiem Koziorożca a Zwrotnikiem Raka powierzchnia wody nagrzewa się do 82 stopni Fahrenheita (27°C). Na głębokości około 2000 stóp (6000 metrów) temperatura spada do 35-38 stopni Fahrenheita (2-3,5°C). Czy można zastosować różnicę temperatur, tj. energia wewnętrzna wody w celu pozyskania energii elektrycznej? Czy podwodna elektrownia cieplna może wytwarzać energię elektryczną? Tak, może.

W latach dwudziestych Georges Claude, zdeterminowany, wytrwały i utalentowany francuski fizyk, postanowił zbadać tę możliwość. Wybrał odcinek oceanu w pobliżu wybrzeża Kuby, po kilku nieudanych próbach stworzenia jednostki 22 kW o mocy. Stało się to osiągnięciem naukowym i zostało docenione przez wielu naukowców. Wykorzystując ciepłą wodę z powierzchni oceanu i zimną wodę z głębin, po stworzeniu odpowiedniej technologii, mamy wszystko, czego potrzebujemy do wytwarzania energii elektrycznej, zwolenników wykorzystania energii wewnętrznej wody oceanicznej. „Szacujemy, że powierzchnia oceanu ma rezerwy energii przekraczające 10 000 razy globalne zapotrzebowanie na energię”. „Niestety”, zaprzeczyli sceptycy, „Georges Claude zdołał uzyskać tylko 22 kilowatów energii elektrycznej w Zatoce Matanzas. Czy to przyniosło zysk?” „Nie, nie udało się, ponieważ aby uzyskać te 22 kilowaty, Claude musiał wydać 80 kilowatów na pompy”.

Obecnie profesor w Scripp Oceanographic Institute, John Isaacs, dokładniej wykonuje obliczenia. Według niego nowoczesna technologia pomoże stworzyć elektrownie wykorzystujące różnicę temperatur w wodach oceanicznych (wewnętrzną energię wody) do wytwarzania energii elektrycznej, która produkowałaby dwa razy więcej, niż zużywa dzisiaj cały świat. Będzie to energia elektryczna, która przetwarza energię cieplną oceanów (OTEC).

Właściwości wody zawsze były owiane tajemnicą. Człowiek nie może żyć bez wody, woda zawiera energię życia.

Energia ta znana jest ludziom od czasów starożytnych i od tego czasu wykorzystywana jest jej uzdrawiająca moc. Wśród opowieści, mitów i legend każdego narodu z pewnością znajdą się takie, które opowiadają o jego właściwościach leczniczych i odmładzających, a nawet właściwościach – pokonywaniu śmierci, wskrzeszaniu i dawaniu nieśmiertelności.

Woda jest używana w różnych ceremoniach kultowych, duchowych i religijnych, ceremoniach i rytuałach.

O tym, że woda jest doskonałym środkiem myjącym, wiadomo również od niepamiętnych czasów, ponieważ jest to jej naturalna właściwość.

Wodę znajdujemy wszędzie: rzeki z jeziorami, morza z oceanami, śnieg pokrywający najwyższe szczyty gór i deszcz, który nawadnia naszą Ziemię z chmur, a nawet nasze ciała, które w 80% składają się z tej samej wody. I jednoczy nas z całą naturą.

Człowiek nie może żyć bez wody, człowiek cieszy się wodą, ponieważ woda jest stworzona przez naturę z już nieodłącznymi właściwościami oczyszczania, odnowy i odrodzenia. I z tej jej zdolności - uzdrawiania, oczyszczania i odmładzania - korzystają nie tylko ludzie, ale także przedstawiciele całej licznej flory i fauny Ziemi.

I oczywiście dla osoby - woda jest najlepszy naturalny uzdrowiciel , świetny sposób na zdobycie zdrowie i witalność.

Najprostszym i najwspanialszym sposobem jest pływanie: w morzu, jeziorze, rzece. Oddziaływanie całego naszego ciała z żywiołem wody łagodzi stres, oczyszcza, twardnieje. Ale ważne jest, aby nie zamieniać dobrego przyjaciela we wroga. Najlepiej pływać w odpowiednio ciepłej wodzie - od 20 do 27 stopni Celsjusza. Zanim wejdziesz do wody - odetchnij swoim ciałem - rozbierz się i wystaw na słońce i świeże powietrze. Nie spiesz się do wody, jeśli się pocisz - pozwól, aby twoje ciało trochę się ochłodziło. I nie musisz pływać z pełnym żołądkiem. Czas trwania jednej kąpieli, w zależności od samopoczucia, wynosi od 3 do 20 minut.

Szczególnie korzystna jest kąpiel morska, która działa leczniczo na prawie wszystkich, zwłaszcza tych cierpiących na choroby układu krążenia, układu oddechowego i wiele innych. Jedynym ograniczeniem są wszystkie choroby w ostrej fazie, znaczny wzrost ciśnienia krwi, a także dzieci poniżej drugiego roku życia.

Podczas kąpieli - pomóż swojemu ciału uzyskać jak najwięcej energii z wody. Co więcej, nie ma znaczenia, gdzie wykonujesz zabiegi wodne - w morzu lub rzece, a może w basenie lub w wannie.

Jak napełnić się energią wody?

Woda nie powinna być bardzo zimna ani gorąca. Trzymaj w chłodnym lub lekko ciepłym miejscu.

Jak zawsze, gdy chcemy zdobyć energię, zwracamy się dooddechowy .

Zaczynamy oddychać pełnymi oddechami, oddychać rytmicznie. W trakcieinhalacja wyobraź sobie, jak woda wysyła nam energię, którą wchłaniają nasze pory i kiedywydychanie - ta energia rozchodzi się po całym ciele, aż po same czubki palców dłoni i stóp. Energia wody staje się energią naszego ciała.

Ze względu na warunki naturalne nie możemy pływać w otwartej wodzie przez cały rok, ale możemy skorzystać z zabiegów wodnych, które leczą nasz organizm, nawet bez wychodzenia z domu.

W hydroterapii obowiązuje prawo, które jest jednym z głównych, które mówi: im silniejsze podrażnienie, tym silniejszy przypływ krwi do miejsca podrażnienia.

Woda może silnie drażnić, jeśli jest gorąca lub odwrotnie, zimna lub jeśli naprzemiennie stosuje się ciepłą i zimną wodę. A skoro taka woda podrażnia naszą skórę i nasz organizm, oznacza to, że powoduje napływ krwi do miejsc podrażnionych i tym samym pobudza krążenie krwi. A wzrost krążenia krwi usprawnia procesy oczyszczania w naszym ciele, a tym samym procesy odnowy tkanek i płynów są wzmocnione. Dodatkowo jest świetnym treningiem na elastyczność naszych naczyń krwionośnych.

Awicenna pisała również o korzyściach płynących z takiej ekspozycji na wodę:

"Kąpiel w zimnej wodzie natychmiast zatrzymuje wrodzone ciepło wewnątrz ciała, po czym ponownie wypływa na powierzchnię ciała, kilkakrotnie zintensyfikowane".

Głównymi środkami hydroterapii są kąpiele, prysznice, okłady i okłady.

Musisz rozpocząć kontrastujące zabiegi wodne w komfortowej temperaturze: dla zimnej wody - 16 -18 stopni, a dla gorącej wody - 39-40 stopni. Ale najlepszy efekt takiej procedury uzyskamy, jeśli temperatura zimnej wody wynosi 11-15 stopni, a temperatura gorąca 41-43.

Jeśli nigdy nie brałeś kąpieli kontrastowych - musisz zacząć od kąpieli stóp i dłoni, stopniowo przechodzić do prysznica kontrastowego, a dopiero potem można wykonać pełne kąpiele kontrastowe (w domu jest to praktycznie niemożliwe, ponieważ wymaga to 2 kąpieli - jedna z zimną, a druga z gorącą wodą).

Dzięki tej przemianie temperatur oczyszczanie komórek skóry nasili się oddychanie skóry, naczynia poddane takiej „gimnastyce” odzyskają elastyczność, a w organizmie rozpocznie się potężna restrukturyzacja. Wszystko to poprawi krążenie krwi, wzbogacając ją w tlen, który wraz z krwią przeniesie ją do każdej komórki, napełniając ją witalnością. Jednocześnie następuje rodzaj masażu wewnętrznego naczyń, co oznacza ich oczyszczenie.

To jest fontanna na nabrzeżu miasta Gelendzhik. Zobacz ile energii niesie woda!

Jeśli zainteresowała Cię informacja lub chcesz wyrazić swoją opinię - zostaw komentarz i podziel się ze znajomymi. Byłbym wdzięczny za tweeta.

Osadchiy GB, inżynier

Wiadomo, że podstawowym źródłem energii wodnej jest energia słoneczna. Wody oceanów i mórz, wyparowując pod wpływem promieniowania słonecznego, kondensują się w wysokich warstwach atmosfery w postaci kropel gromadzących się w chmurach. Woda w chmurach spada w postaci deszczu i śniegu. Na obieg wody w przyrodzie wpływa energia słoneczna, a zatem energia kinetyczna wody poruszającej się w rzekach jest, mówiąc w przenośni, wyzwoloną energią Słońca.

Elektrownie wodne (HPP) mogą być budowane tam, gdzie występują zasoby wodne i warunki do budowy, co często nie pokrywa się z lokalizacją odbiorców energii elektrycznej. Przy budowie elektrowni wodnej zwykle zakłada się, że zostanie rozwiązany zestaw zadań, a mianowicie: wytwarzanie energii elektrycznej, poprawa warunków żeglugi i nawadniania. W przypadku występowania zbiorników, elektrownia wodna może być celowo wykorzystywana do pracy w szczytowej części dobowego harmonogramu połączonego systemu elektroenergetycznego z częstymi rozruchami i postojami bloków. Pozwala to na pracę bloków niektórych elektrowni jądrowych i cieplnych w najbardziej ekonomicznym i bezpiecznym trybie, przy jednoczesnym zdecydowanym obniżeniu jednostkowego zużycia paliwa do produkcji 1 kWh energii elektrycznej w systemie elektroenergetycznym.

Jednak biorąc pod uwagę względną czystość ekologiczną elektrowni wodnych, ogromne zbiorniki stanowią duże potencjalne zagrożenie.

Według danych statystycznych w większości przypadków awarie zapór odnotowuje się w okresie ich budowy lub w początkowym okresie eksploatacji - w ciągu 5 - 7 lat po napełnieniu zbiornika. W tym celu defekty w produkcji pracy są w pełni widoczne, ustala się reżim filtracji i określa się odkształcenia konstrukcji. Potem przychodzi długi okres – około 40-50 lat, kiedy stan konstrukcji się stabilizuje i wypadki są mało prawdopodobne. Następnie ryzyko wypadków ponownie wzrasta w wyniku rozwoju anizotropii właściwości, starzenia się materiałów itp. Obecnie w Rosji średnie zużycie konstrukcji hydraulicznych, określone przez żywotność, w największych rosyjskich elektrowniach wodnych o wydajności powyżej 2000 MW wynosi 38%, a dla elektrociepłowni o mocy od 300 do 2600 MW - 45%.

W strefach ryzyka każdego dużego zbiornika (o pojemności ponad 10 mln m3) znajduje się ponad 300 osad o populacji do 1 mln osób, a także liczne obiekty gospodarcze

Pomimo względnej taniości energii pozyskiwanej z zasobów wodnych, ich udział w bilansie energetycznym stopniowo maleje. Wynika to zarówno z wyczerpywania się najtańszych zasobów, jak i dużej pojemności terytorialnej zbiorników nizinnych. Uważa się, że w przyszłości światowa produkcja energii z elektrowni wodnych nie przekroczy 5%.

Wiosną średnio 60% rocznego przepływu woda... Jednocześnie z powodu braku zdolności regulacyjnej zbiornika odprowadzane jest od 10 do 25% rocznych odpływów wody z elektrowni wodnej. Dotyczy to przede wszystkim zapór i turbin niskiego ciśnienia na rzekach Niziny Środkowo-Rosyjskiej, w wyniku których w ciągu roku, a zwłaszcza podczas wiosennych powodzi, zalewane są zbyt duże obszary użytecznych gruntów.

Aby dopasować do nich wielkość zbiorników i powierzchnię poboru wody. Rzeki zasilane są wodą z ogromnych obszarów (tab. 1).

Tabela 1 - Dane dotyczące przepływu rzek wybranych krajów świata

Jak widać z tabeli 1, specyficzna zawartość wody w zlewniach zasilających rzeki jest uderzająco niska, podczas gdy nowoczesna „farma wiatrowa” w europejskich warunkach klimatycznych może zapewnić produkcję 12-16 MW prąd z 1 km 2 zajmowanej powierzchni.

Jednocześnie, przy stosunkowo niskiej zawartości wody właściwej, małe cieki powierzchniowe w rejonach górskich zawierają wiele przeziębienie, który może być wykorzystany w obiegach parowo-energetycznych (termodynamicznych) do rozszerzenia zakresu temperatur obiegu cieplno-energetycznego małych elektrowni, poprzez obniżenie temperatury dolnej części obiegu.

Jak wiadomo, im dalej na południe znajduje się dany obszar, tym cieplej jest latem i tym trudniej jest znaleźć dostateczną ilość zimnej (zimnej wody) do efektywnego działania cyklu cieplno-energetycznego systemu podgrzewania wody helowej , elektrownia słoneczna lub chłodnica słoneczna. Wyjątkiem są z reguły tereny górskie i podgórskie, gdzie małe strumienie (strumienie, potoki i źródła), które nie są interesujące dla hydroenergetyki, płynące, nieodwołalnie odprowadzają ogromne ilości chłodu na tereny płaskie.

Ten zimno małych strumieni może być używany w połączeniu z energią słonecznego stawu solnego, zamiast tego zimne doły z lodem, które są istotne dla płaskich obszarów.

Idea nowego, „zimnego” kierunku rozwoju energetyki cieplnej nadaje się do tworzenia energii słonecznej, która może konkurować z tradycyjną, jak również dla energii geotermalnej.

Kierunek „zimny” jest bezpośrednio związany z przyciąganiem podstaw naukowych i doświadczeń gromadzonych zarówno w energetyce, jak iw przemyśle chłodniczym, w tym przez autora niniejszego artykułu.

Kierunek ten przedstawia doktor nauk technicznych. Brodiański W.M. w formie: „Do niedawna główną przeszkodą w konwergencji technologii niskotemperaturowych i energetyki cieplnej było tradycyjne wykorzystanie wody jako jedynego możliwego i niezastąpionego płynu roboczego w dużych elektrowniach wszystkich typów, zarówno IES jak i CHP. Godność wody zarówno pod względem termodynamicznym, jak i technicznym i ekonomicznym jest dobrze znana.

Wzrost sprawności cieplnej obiegu parowo-energetycznego (przetwornika) można osiągnąć, jak wiadomo z termodynamiki, przy wyrównaniu innych czynników, tylko na dwa sposoby. Pierwszym z nich jest podwyższenie poziomu temperatury dostarczanego ciepła, zarówno w samym obiegu parowym, jak i poprzez łączenie „nadbudówek”: od MHD (generatorów magnetodynamicznych) do turbin gazowych. Wersja z turbiną gazową okazała się praktycznie najbardziej akceptowalna i pozwoliła podnieść sprawność cieplną elektrowni do około 60%.

Jednak coraz trudniej jest „wspinać się” dalej, zwłaszcza że zgodnie z niewzruszoną zasadą termodynamiki, każdy stopień wzrostu temperatury daje mniejszy dodatkowy efekt energetyczny. W tej sytuacji, oczywiście, celowe wydaje się podążanie drugą drogą zwiększania sprawności – rozszerzenie cyklu cieplno-energetycznego „w dół”. Tutaj, zgodnie z tymi samymi prawami termodynamiki, „każdy stopień jest coraz droższy”, ale sprawność cieplna cyklu rośnie, wszystkie inne rzeczy są równe, w wyniku jego rozszerzania się „w dół” znacznie szybciej niż podczas ruchu” w górę” (tabela 2).

W naszym kraju (i wielu innych krajach półkuli północnej), gdzie temperatura otoczenia w większości regionów przez znaczną część roku jest utrzymywana znacznie poniżej 0 ⁰С, takie rozszerzenie granic cykli jest podyktowane warunkami naturalnymi. Według warunków klimatycznych zbliżonych do Rosji: Islandia, północ, Kanada i część północna (Alaska).

Tabela 2 - Praca obiegu mocy cieplnej (bezpośredniej) Carnota, J, przy różnych temperaturach źródła (T g) i odbiornika (T o.s.) ciepła

	To.s.., ⁰K

Z tabeli 2 wynika, że ​​we wszystkich przypadkach - przy wysokich temperaturach zasilania cieplnego T g (1000 - 1500 ⁰K) i stosunkowo niskich (800 - 600 ⁰K) - praca usunięta wraz ze spadkiem T o.s. znacznie wzrasta. Ważny

ale największy wzrost obserwuje się w cyklach o niższym poziomie T g. Tak więc dla cyklu o T g = 1500 ⁰K, wzrost pracy wykonanej w To.s. = 240 ⁰K w porównaniu do T о.w. = 300 ⁰K wynosi około 5%, a w To.s. = 250 ⁰K około 4%; w cyklu o T g = 1000 ⁰K wzrost pracy przy tej samej zmianie To.s. znacznie więcej: odpowiednio ok. 8 i 7%

Najbardziej znaczący wzrost sprawności cieplnej (około 16%) odpowiada stosunkowo niskiej temperaturze Tg, równej 600 ⁰K. Fakt ten skłania do zastanowienia się nad praktycznymi możliwościami realizacji takich cykli w energetyce cieplnej.

Rysunek 1 przedstawia schematy możliwych opcji stosowania niskich temperatur otoczenia i zakresów temperatur odpowiednich cykli.

a - opcje dla cyklu mocy cieplnej; b - górny i dolny zakres temperatury pracy

Rysunek 1 - Schemat opcji wykorzystania niskich temperatur otoczenia T o.s. w cyklu cieplno-mocowym.

Ewentualne rozszerzenie zakresu temperatur obiegu ciepłowniczego, które teoretycznie prowadzi z innymi względami do wzrostu jego sprawności cieplnej, wiąże się, jak wiadomo, z koniecznością zwiększenia stosunku ciśnień parowania i kondensacji.

Możliwości unikalnej w tym zakresie substancji - wody - we współczesnej elektroenergetyce są praktycznie wyczerpane.

Dlatego w górnej, „gorącej” części cyklu, część różnicy temperatur jest już wykorzystywana poza obiegiem pary, na przykład w turbinie gazowej. Współczesne elektrownie jądrowe i geotermalne (z natury rzeczy) mają ograniczoną górną temperaturę cyklu pracy, w związku z czym elektrownie te nie mają innych realnych możliwości znacznego rozszerzenia zakresu temperatur pracy obiegów parowo-wodnych w dającej się przewidzieć przyszłości.

Jeśli chodzi o dolną część cyklu, potrzeba wysokiego podciśnienia wyklucza użycie wody jako czynnika roboczego przy temperaturach nawet zbliżonych do zera, nie mówiąc już o niższych. Dlatego współczesna „duża” energetyka cieplna zmuszona jest pracować w warunkach dyktowanych właściwościami wody. Tymczasem „rozszerzenie” zakresu temperatur pracy elektrociepłowni pozostaje jednym z pilnych problemów zwiększania sprawności energetyki cieplnej. I tu jest tylko jedna droga – „w dół”. Jest to z góry określone nie tylko prawami termodynamiki, ale także warunkami klimatycznymi, zarówno w Rosji, jak iw niektórych innych krajach.

Próby wykorzystania innych płynów roboczych w energetyce cieplnej, np. niektórych stosowanych w technice chłodniczej, do niedawna większość specjalistów ds. energetyki uważała za egzotyczne, choć okazjonalnie były one omawiane w literaturze.

Temat dyskusji nie wyszedł jednak poza klasyczne temperatury obiegu ciepłowniczego, bez uwzględnienia możliwości i celowości przeniesienia jego dolnej granicy w rejon bliski zeru, a tym bardziej w rejon temperatur ujemnych . Jest to niemożliwe w przypadku energetyki cieplnej „wodnej”. Ponadto pojawia się przerażająca pozorna złożoność, z której główna polega (oprócz wyboru płynu roboczego) na niestałości (w tym sezonowości) temperatury otoczenia - powietrza.

Oczywistym i głównym pozytywnym czynnikiem, który decyduje o możliwości tworzenia niskotemperaturowych elektrowni parowych (konwerterów) jest brak próżni w systemie: we wszystkich punktach systemu, w tym w skraplaczu, nawet w trybie „najzimniejszym” , utrzymywane jest ciśnienie przewyższające ciśnienie atmosferyczne. To znacznie zmniejszy objętość i wagę sprzętu w niskotemperaturowej części instalacji.

Niskotemperaturowa energetyka cieplna powinna zająć należne jej miejsce w systemie energetycznym naszego kraju, a szans z nią związanych nie można przeoczyć.”

„Zimny” kierunek rozwoju energetyki cieplnej jest szczególnie ważny dla pojedynczych małych elektrowni słonecznych opartych na solarnym stawie solnym, ponieważ poziom temperatury dostarczanego ciepła do konwertera energii nie przekracza 100 ⁰С.

Aby zidentyfikować zalety chłodzenia chłodnicy konwertera zimną wodą, określamy cykl Rankine'a z płynem roboczym - butadien-1,3 (diwinyl) (C 4 H 6) (temperatura wrzenia minus 4,47 ⁰С przy ciśnieniu 760 mm Hg) według danych , Sprawność konwertera przy chłodzeniu jego chłodnicy:

a) bieżąca (pompowana) woda dla zakresu temperatur 80 - 30 С: przy i '1 = 570,32 kJ / kg - entalpia ciekłego diwinylu przy 30 С; i „1 = 950,22 kJ / kg, i” 2 = 1007,1 kJ / kg to entalpia pary diwinylu odpowiednio przy 30 i 80 ⁰С.

η in = (i "2 - i" 1) / (i "2 - i" 1) = 13,0%;

(z freonem FS318 (temperatura wrzenia + 6 ⁰С przy ciśnieniu 760 mm Hg), wydajność obliczona przy użyciu tego samego wzoru wyniesie 23,1%)

b) lód dla zakresu temperatur 80 - 10 С: przy i '1 = 524,90 kJ / kg - entalpia ciekłego diwinylu przy 10 С; i „1 = 926,10 kJ / kg, i” 2 = 1007,1 kJ / kg to entalpia pary diwinylu odpowiednio przy 10 i 80 ⁰С.

η l = (ja "2 - ja" 1) / (i "2 - ja" 1) = 16,8%.

(z freonem C318 sprawność obliczona tym samym wzorem wyniesie 28,4%)

W konsekwencji wydajność konwertera z powodu chłodzenia jego chłodnicy lodem wzrasta dla diwinylu o η l / η = 1,29 razy, a dla freonu FS318 o 1,23 razy

W artykule przedstawiono dane dotyczące wstępnych obliczeń energii wytworzonej przez działko wodne (przetwornik energii) w wyniku chłodzenia jego chłodnicy wodą lodową/roztopioną oraz porównanie z energią przepływu wody napędzającej turbinę wodną.

Artykuł pokazuje schemat wykorzystania zimna małych strumieni do elektrowni słonecznej (elektrownia słoneczna).

Powyższe obniżenie dolnej granicy cyklu termodynamicznego jest racjonalne i jest praktykowane dla normalnej pracy ostatniego stopnia cylindra niskiego ciśnienia turbiny nowoczesnej elektrociepłowni, ustalonej przez producenta (z reguły 0,12 kgf / cm 2, co odpowiada temperaturze nasyconej pary wodnej 49,1 ⁰С)

Podsumowując, jako ilustrację skuteczności niekonwencjonalnych podejść w różnych obszarach oszczędzania energii podamy następujący przykład.

Nietypowy projekt „Nocny wiatr” kojarzy się również z niskimi temperaturami.

Jest rozwijany przez grupę organizacji badawczych i uniwersytetów z Holandii, Danii, Hiszpanii i Bułgarii. Projekt zakłada stworzenie europejskiego systemu magazynowania energii z turbin wiatrowych () w ogromnych magazynach chłodniczych.

Niestabilność energii wiatrowej, w połączeniu z prostym faktem, że zużycie energii elektrycznej wyraźnie spada w nocy i wzrasta w ciągu dnia, popchnęło europejskich naukowców do nieoczekiwanego pomysłu: gigantycznych magazynów chłodniczych zlokalizowanych w całym Starym Świecie.

Pomysł jest dość prosty i co najważniejsze nie wymaga specjalnych zmian w istniejących systemach. Tyle tylko, że w nocy, gdy zużycie prądu spada, a wiatraki nadal pracują normalnie (nie zatrzymuj łopatek), ich moc należy skierować na obniżenie temperatury w tych lodówkach o jeden stopień. Tylko jeden stopień od normy.

W ten sposób energia jest magazynowana w postaci chłodu, tysięcy ton różnych produktów leżących spokojnie gdzieś w Danii, Holandii czy Francji. W ciągu dnia, kiedy wzrasta zużycie energii elektrycznej, wszystkie te gigantyczne lodówki można wyłączyć, pozwalając na stopniowy wzrost temperatury o jeden stopień, czyli powrót do praktykowanej normy technologicznej.

Jeżeli jest to zastosowane we wszystkich dużych magazynach chłodniczych w Europie, to według obliczeń autorów projektu jest to równoznaczne z pojawieniem się w ogólnej sieci energetycznej akumulatora o pojemności 50 mln kWh!

Do niewątpliwych zalet tego projektu należy również fakt, że pracując w nocy mają wyższe agregaty chłodnicze, gdyż skraplacze schładzające powietrze w letnią noc mają niższą temperaturę niż w dzień. o 10 - 15 ⁰С.

Tak więc nawet takie „odpady” z tradycyjnego punktu widzenia, zasoby energetyczne, takie jak małe strumyki (rzeki i potoki) obszarów górskich mogą być dobrą pomocą w zwiększeniu efektywności energetycznej elektrowni słonecznych i systemów z obiegami termodynamicznymi.

BIBLIOGRAFIA

1 Szelestow S.I. KRYTERIA BEZPIECZEŃSTWA dla budowli hydrotechnicznych // Akademia Energii. 2010. nr 4. s. 4 - 8.

2 Osadchy W.B. Energia słoneczna, jej pochodne i technologie ich wykorzystania (Wprowadzenie do energetyki). Omsk: IPK Maksheeva E.A., 2010.572 s.

3 Osadchy W.B. Solarny strumień wody z solarnym stawem solnym // Energia przemysłowa. 1996. Nr 9. P.46-48.

4 Osadchy GB Elektrownia słoneczna na tereny górskie // Energia przemysłowa. 1998. nr 1.

5 Brodiański W.M. Zwiększenie sprawności elektrowni jądrowych i geotermalnych poprzez zastosowanie niskich temperatur otoczenia // Inżynieria cieplna.– 2006.– nr 3.– str. 36 - 41.

Strona 4 z 6

Energia wody

To prawda, od wielu tysiącleci energia zawarta w płynącej wodzie służy człowiekowi. Jego zasoby na Ziemi są kolosalne. Ocean Światowy służy jako ogromny akumulator energii, pochłaniając większość jej energii pochodzącej ze Słońca. Tutaj fale rozpryskują się, pojawiają się przypływy i odpływy, powstają potężne prądy oceaniczne. Rodzą się potężne rzeki, niosące ogromne masy wody do mórz i oceanów. Oczywiste jest, że ludzkość w poszukiwaniu energii nie mogła przejść obok tak gigantycznych rezerw. Przede wszystkim ludzie nauczyli się wykorzystywać energię rzek. Zalety elektrowni wodnych są oczywiste: stale odnawialny zapas energii z natury, łatwość obsługi i brak zanieczyszczenia środowiska. Istnieją jednak pewne mankamenty planu ekologicznego, które wcześniej nie były w pełni uwzględniane podczas budowy tamy dużej elektrowni wodnej, co później wpłynęło zarówno na produkcję rolną, jak i ichtiologię zbiorników wodnych. Już w historycznym planie GOELRO przewidziało budowę dużych elektrowni wodnych. W 1926 roku oddano do użytku elektrownię wodną Volkhovskaya, kolejna rozpoczęła budowę słynnego Dniepru. Prowadzona w naszym kraju dalekowzroczna polityka energetyczna doprowadziła do tego, że jak żaden inny kraj na świecie mamy rozwinięty system potężnych elektrowni wodnych. Żadne państwo nie może pochwalić się takimi gigantami energetycznymi, jak HPP Wołga, Krasnojarsk i Brack, Sayano-Shushenskaya. Stacje te, które dosłownie dają oceany energii, stały się ośrodkami, wokół których rozwinęły się potężne kompleksy przemysłowe. Jednocześnie budowa zbiorników tych olbrzymów spowodowała nieodwracalne procesy, takie jak podlewanie terenu, zalanie wodą gruntową, naruszenie naturalnych tarlisk itp. Od dawna ludzie wiedzieli o spontanicznych manifestacjach gigantycznej energii czającej się w trzewiach globu. W pamięci ludzkości krążą legendy o katastrofalnych erupcjach wulkanów, które pochłonęły miliony ludzkich istnień, nie do poznania zmieniły oblicze wielu miejsc na Ziemi. Moc erupcji nawet stosunkowo niewielkiego wulkanu jest kolosalna, wielokrotnie przewyższa moc największych elektrowni tworzonych przez ludzkie ręce. To prawda, że ​​nie ma potrzeby mówić o bezpośrednim wykorzystaniu energii erupcji wulkanów, dopóki ludzie nie będą mieli możliwości powstrzymania tego buntowniczego elementu, a erupcje są na szczęście dość rzadkimi zdarzeniami. Ale są to przejawy energii czającej się w trzewiach ziemi, kiedy tylko maleńki ułamek tej niewyczerpanej energii znajduje ujście przez ziejące ogniem otwory wulkanów. Niewielki europejski kraj, Islandia, dosłownie tłumaczony jako „kraina lodu”, jest w pełni samowystarczalny w pomidory, jabłka, a nawet banany! Wiele islandzkich szklarni czerpie energię z ciepła ziemi. Na Islandii praktycznie nie ma innych lokalnych źródeł energii. Ale kraj ten jest bardzo bogaty w gorące źródła i słynne gejzery – fontanny gorącej wody z precyzją chronometru wyskakującego z ziemi. I choć nie Islandczycy mają pierwszeństwo w korzystaniu z ciepła podziemnych źródeł (nawet starożytni Rzymianie doprowadzali wodę z podziemi do słynnych łaźni – term Karakalli), to mieszkańcy tego małego północnego kraju bardzo intensywnie eksploatują podziemną kotłownię. Stolica, Reykjavik, w której mieszka połowa ludności kraju, jest ogrzewana wyłącznie ze źródeł podziemnych. Ale ludzie czerpią energię z głębi ziemi nie tylko do ogrzewania. Elektrownie wykorzystujące gorące źródła podziemne działają od dawna. Pierwsza taka elektrownia, wciąż o bardzo małej mocy, została zbudowana w 1904 r. w małym włoskim miasteczku Larderello, nazwanym na cześć francuskiego inżyniera Larderelli, który w 1827 r. opracował projekt wykorzystania licznych gorących źródeł w okolicy. Stopniowo moc elektrowni rosła, uruchamiano coraz więcej bloków, korzystano z nowych źródeł ciepłej wody, a dziś moc elektrowni osiągnęła już imponującą wartość - 360 tysięcy kilowatów. Poważny kryzys gospodarczy, który wybuchł w naszym kraju w sierpniu 1998 roku, z całą swoją ostrością, ukazał braki w naszym sektorze energetycznym na Sachalinie i Kamczatce, gdzie duża liczba gorących podziemnych źródeł umożliwiłaby zaopatrzenie ludności i przemysłu te regiony z energią elektryczną w odpowiednim czasie i bez wysokich kosztów i ciepła. Dalszy rozwój energii geotermalnej zapewniłby energię elektryczną sąsiednim regionom. Wiadomo, że zapasy energii w oceanach są kolosalne. Zatem energia cieplna (wewnętrzna) odpowiadająca przegrzaniu wód powierzchniowych oceanu w porównaniu z wodami dennymi, powiedzmy o 20 stopni, ma wartość rzędu 10^26 J. Energia kinetyczna prądów oceanicznych szacuje się na wartość rzędu 10^18 J. tylko znikomą energię dodaną, a i to kosztem dużych i powoli spłacających się inwestycji kapitałowych, aby taka energia wciąż wydawała się mało obiecująca. Jednak bardzo szybkie wyczerpywanie się rezerw paliw kopalnych (przede wszystkim ropy naftowej i gazu), których wykorzystanie wiąże się również ze znacznym zanieczyszczeniem środowiska (m.in. „zanieczyszczeniem” termicznym oraz grożącym skutkami klimatycznymi wzrostu dwutlenku węgla w atmosferze), ograniczone rezerwy uranu (którego wykorzystanie energii generuje również niebezpieczne odpady promieniotwórcze) oraz niepewność co do czasu i konsekwencji dla środowiska przemysłowego wykorzystania energii termojądrowej zmusza naukowców i inżynierów do zwracania coraz większej uwagi na poszukiwanie możliwości pod względem kosztów -efektywne wykorzystanie rozległych i nieszkodliwych źródeł energii i nie tylko spadków poziomu wody w rzekach, ale także ciepła słonecznego, wiatru i energii w oceanach. Opinia publiczna i wielu ekspertów wciąż nie wie, że prace poszukiwawcze mające na celu wydobycie energii z mórz i oceanów w ostatnich latach stały się dość duże w wielu krajach i że ich perspektywy stają się coraz bardziej obiecujące. Najbardziej oczywistym sposobem wykorzystania energii oceanicznej jest budowa elektrowni pływowych (TPS). Od 1967 roku przy ujściu rzeki Rance we Francji, przy pływach do 13 metrów, pracuje TPP o mocy 240 tys. kW z roczną wydajnością 540 tys. kW/h. Radziecki inżynier Bernstein opracował wygodny sposób na budowanie jednostek TPP, holowanie ich na wodzie we właściwe miejsca i obliczył opłacalną procedurę podłączania TPP do sieci energetycznej w godzinach ich maksymalnego obciążenia przez odbiorców. Jego pomysły były testowane w TPP, zbudowanym w 1968 roku w Kisla Guba koło Murmańska; 6 mln kW TPP w zatoce Mezen na Morzu Barentsa czeka na swoją kolej. Niespodziewaną szansą dla energii oceanicznej była uprawa szybko rosnących olbrzymich alg, wodorostów morskich, pochodzących z tratw na oceanie, które można łatwo przetworzyć na metan w celu zastąpienia energii gazem ziemnym. Według dostępnych szacunków jeden hektar plantacji wodorostów wystarczy, aby w pełni zapewnić energię każdemu człowiekowi – konsumentowi. Tak więc w oceanie, który stanowi 71% powierzchni planety, istnieją potencjalnie różne rodzaje energii - energia fal i pływów; energia wiązań chemicznych gazów, składników odżywczych, soli i innych minerałów; energia utajona wodoru w cząsteczkach wody; energia prądów, płynących spokojnie i bez końca w różnych częściach oceanu; niesamowitą energię, którą można uzyskać z różnicy temperatur wody oceanicznej na powierzchni i na głębokości, a następnie można ją przetworzyć na standardowe paliwa.

Taka ilość energii, różnorodność jej form gwarantuje, że w przyszłości ludzkości jej nie zabraknie. Jednocześnie nie ma potrzeby polegania na jednym lub dwóch głównych źródłach energii, takich jak np. od dawna używane paliwa kopalne i paliwo jądrowe, których metody pozyskiwania zostały niedawno opracowane.

A jednak pomimo tego, że wydobycie energii z oceanu jest na etapie eksperymentalnym, a proces jest ograniczony i kosztowny, faktem pozostaje, że wraz z postępem naukowym i technologicznym energia w przyszłości może być w dużej mierze pozyskiwana z morza. Kiedy - zależy od tego, jak szybko te procesy staną się wystarczająco tanie. Ostatecznie nie chodzi o możliwość wydobycia energii z oceanu w różnych formach, ale o koszt takiego wydobycia, który będzie decydował o tym, jak szybko rozwinie się ta czy inna metoda wydobycia.

Ilekroć nadejdzie ten czas, przejście na energię oceaniczną przyniesie podwójne korzyści: zaoszczędzi fundusze publiczne i sprawi, że trzecia planeta Układu Słonecznego - nasza Ziemia - będzie bardziej opłacalna.

Kieszeń publiczna została po raz pierwszy uderzona w 1973 r. przez wzrost cen paliw kopalnych.

Ekonomia to jednak tylko jedna strona sprawy. Druga strona odnosi się do krajów rozwijających się, które starają się osiągnąć poziom życia krajów uprzemysłowionych, determinowany zużyciem dużych ilości energii. Dzisiaj narody Azji, Afryki i Ameryki Łacińskiej dążą do przejścia od społeczeństwa, które wykorzystuje głównie pracę fizyczną, do społeczeństwa z rozwiniętym przemysłem.

W celu zaspokojenia potrzeby sprawiedliwego podziału taniej energii pomiędzy wszystkie kraje, będzie ona wymagać jej ilości, która może być tysiące razy wyższa niż dzisiejszy poziom zużycia, a biosfera nie będzie już dłużej radzić sobie z zanieczyszczeniami powodowanymi przez jej użytkowanie paliw konwencjonalnych. Niemniej jednak Chauncey Starr, prezes Palo Alto Electricity Research Institute w Kalifornii, uważa: „Należy uznać, że globalne zużycie energii będzie podążać w tym kierunku i tak szybko, jak pozwolą na to czynniki polityczne, ekonomiczne i techniczne”.

Wraz z nasileniem się konkurencji o malejące paliwa, wydatki publiczne wzrosną. Ten wzrost będzie kontynuowany, ponieważ konieczne jest zwalczanie zanieczyszczenia powietrza i wody, ciepła uwalnianego podczas spalania paliw kopalnych.

Ale czy warto się martwić o znalezienie nowych źródeł paliw kopalnych? Po co dyskutować o budowie reaktorów jądrowych? Ocean jest pełen energii, czysty, bezpieczny i niewyczerpany. Jest tam, w oceanie, tylko czeka na uwolnienie. I to jest zaleta numer jeden.

Drugą zaletą jest to, że wykorzystanie energii oceanu sprawi, że Ziemia będzie w przyszłości planetą zamieszkałą. Jednak według niektórych ekspertów alternatywa, przewidująca wzrost zużycia paliw organicznych i jądrowych, może doprowadzić do katastrofy: do atmosfery zostanie uwolnione zbyt dużo dwutlenku węgla i ciepła, co grozi ludzkości śmiertelnym niebezpieczeństwem.

Niektórzy naukowcy uważają, że bardziej słusznie byłoby nazywać naszą planetę nie Ziemią, ale Wodą, ponieważ około trzy czwarte powierzchni planety pokryte jest wodą. Ocean Światowy jest ogromnym akumulatorem energii – pochłania większość energii pochodzącej ze Słońca. Wykorzystują również przypływy i odpływy, prądy oceaniczne, potężne rzeki, które przenoszą ogromne masy wody do mórz i oceanów. Wcześniej wszyscy ludzie nauczyli się wykorzystywać energię rzek.

Energia wodna (energia wodna)

Energia wodna, czyli bioenergia, to również przetworzona energia słoneczna. Spadającą wodę od dawna wykorzystuje się do wirowania wirników i turbin. Woda była pierwszym źródłem energii, a pierwszą maszyną, za pomocą której człowiek wykorzystywał energię wody, była prymitywna turbina wodna. Już ponad 2000 lat temu górale na Bliskim Wschodzie stosowali koło wodne w postaci wałka z łopatami: strumień wody kierowany ze strumienia lub rzeki naciskał na łopatki, przekazując im swoją energię kinetyczną. Ostrza poruszały się, a ponieważ były sztywno przymocowane do wału, wałek się obracał. Do niej z kolei przymocowano kamień młyński, który wraz z wałem obracał się względem nieruchomego dolnego kamienia młyńskiego. Tak działały pierwsze „zmechanizowane” młyny zbożowe. Ale wznoszono je tylko na terenach górskich, gdzie rzeki i strumienie miały duże spadki i silne ciśnienie.

Woda, która w starożytności była wykorzystywana do wykonywania prac mechanicznych, nadal jest dobrym źródłem energii, obecnie elektrycznej. Energia spadającej wody obraca koło wodne, służące bezpośrednio do mielenia ziarna, piłowania drewna i produkcji tkanin. Jednak młyny i tartaki na rzekach zaczęły znikać w latach 30. XIX wieku. przy wodospadach rozpoczęła się produkcja energii elektrycznej.

W nowoczesnej elektrowni wodnej (HPP) masa wody wpada z dużą prędkością na łopatki turbiny. Woda przepływa przez siatkę ochronną i regulowaną żaluzję ze stalowym rurociągiem do turbiny, nad którą zainstalowany jest generator. Energia mechaniczna wody przekazywana jest do generatora za pomocą turbiny i tam zamieniana jest na energię elektryczną. Następnie woda wpada do rzeki przez tunel, stopniowo rozszerza się, tracąc przy tym prędkość.

Pod względem mocy elektrownie wodne dzielą się na małe (o mocy zainstalowanej do 0,2 MW), małe (do 2 MW), średnie (do 20 MW) i duże (powyżej 20 MW); na ciśnienie - dla niskiego ciśnienia (podnoszenie do 10 m), średniego (do 100 m) i wysokiego ciśnienia (ponad 100 m). W niektórych przypadkach zapory wysokoprężnych elektrowni wodnych osiągają wysokość 240 m. Koncentrują energię wody przed turbinami, gromadząc wodę i podnosząc jej poziom. Turbina jest bardzo korzystną energetycznie maszyną, ponieważ w niej woda z łatwością zamienia swój ruch postępowy na ruch obrotowy. Ta sama zasada jest często stosowana w maszynach, które na zewnątrz wcale nie wyglądają jak koło wodne (jeśli para działa na łopatki, mówimy o turbinach parowych). W typowych elektrowniach wodnych sprawność często wynosi 60-70%, czyli 60-70% energii opadającej wody jest zamieniane na energię elektryczną.

Budowa elektrowni wodnych jest kosztowna i wymagają znacznych kosztów operacyjnych, ale ich „paliwo” jest darmowe i nie boryka się z żadną inflacją. Podstawowym źródłem energii jest Słońce, które odparowuje wodę z oceanów, mórz i rzek. Para wodna kondensuje w postaci deszczu, opada w wysokich miejscach i spływa do morza. Elektrownie wodne budowane są wzdłuż ścieżki tego przepływu, aby przechwytywać energię ruchu wody – energię, która w innym przypadku byłaby zużywana na transport osadów do morza.

Dlatego energetyka wodna nie jest całkowicie przyjazna dla środowiska.

Rozważmy niektóre negatywne konsekwencje dla przyrody związane z budową zapór na rzekach. Kiedy rzeka zwalnia, jak to zwykle bywa, gdy jej woda wpływa do akwenu, zawieszony osad zaczyna opadać na dno. Poniżej zbiornika czysta woda wpadająca do rzeki znacznie szybciej eroduje brzegi rzeki, jakby przywracała ilość utraconych w zbiorniku opadów. Dlatego częstym zjawiskiem jest zwiększona erozja i ścieranie brzegów poniżej zbiornika.

Dno zbiornika stopniowo pokrywa się warstwą osadu, który okresowo wypływa na powierzchnię lub jest ponownie zalewany, gdy poziom wody spada i podnosi się w wyniku zrzutu wody lub przypływu. Z biegiem czasu opady kumulują się tak bardzo, że zaczynają zajmować znaczną część użytecznej objętości zbiornika. Oznacza to, że zbiornik budowany w celu magazynowania zapasów wody lub kontroli powodzi stopniowo traci swoją skuteczność. Gromadzeniu się dużych ilości opadów w zbiorniku można częściowo zapobiec poprzez regularne monitorowanie ilości rumowiska unoszonego przez prądy wodne.

Niewidoczne na razie hałdy osadów, które uwidaczniają się dopiero przy niskim stanie wody w zbiorniku, to nie jedyny powód, dla którego wielu sprzeciwia się budowie zapór. Jest jeszcze jeden, ważniejszy: po napełnieniu zbiornika cenne tereny znajdują się pod wodą, bez możliwości rekultywacji. Zanikają również cenne zwierzęta i rośliny, nie tylko zwierzęta lądowe; ryby zamieszkujące spiętrzoną rzekę mogą również zniknąć, ponieważ tama blokuje im drogę do ich tarlisk.

Istnieją inne problemy związane z budową zapór i zbiorników. W pewnych okresach jakość wody w zbiorniku, a co za tym idzie, jakość wody z niego odprowadzanej może być bardzo niska. W okresie letnim i jesiennym dolne warstwy wody w zbiorniku wypełniają się tlenem, co wynika z jednoczesnego działania dwóch procesów: niepełnego wymieszania wody i rozkładu bakteryjnego obumarłych roślin w dolnych warstwach, wymaga dużej ilości tlen. Kiedy ta uboga w tlen woda jest odprowadzana ze zbiornika, jako pierwsze ucierpią ryby i inne organizmy wodne.

Mimo to zalety elektrowni wodnej są oczywiste - rezerwa energii, która jest stale odnawiana przez samą naturę, łatwość obsługi i brak zanieczyszczenia środowiska.

Dziś do pracy elektrowni wodnych na rzekach tworzone są zbiorniki, często nawet kaskady zbiorników. Realny potencjał hydroenergetyczny wszystkich rzek na świecie szacowany jest na 2900 GW, a do produkcji energii wodnej wykorzystuje się praktycznie mniej niż 1000 GW. Na świecie działają obecnie dziesiątki tysięcy elektrowni wodnych. Oznacza to, że jak dotąd tylko niewielka część potencjału hydroenergetycznego Ziemi służy ludziom. Co roku do mórz spływają ogromne strumienie wody z deszczów i topniejących śniegów. Gdyby zostali zatrzymani przy pomocy tam, ludzkość otrzymałaby dodatkową ogromną ilość energii.