Energia hidroelèctrica: diferència entre les revisions
Contingut suprimit Contingut afegit
m neteja i estandardització de codi |
|||
Línia 4:
Aquesta [[energia]], avui dia, subministra al món aproximadament 715.000 [[Watt|MW]] energètics o més ben dit, el 19% de l'electricitat mundial, que representa més del 63% del total de l'electricitat de [[energia renovable|fonts renovables]] en el [[2006]].
El cost de la hidroelectricitat és relativament baix pel que és una font competitiva d'electricitat renovable. L'estació hidroelèctrica no consumeix aigua, a diferència de les plantes de carbó o gas. El cost mitjà de l'electricitat d'una estació hidroelèctrica de més de 10 [[Watt#Megawatt|megawatts]] és de 2 a 4 cèntims d'euro per [[quilowatt-hora]].<ref name=wi2012>{{ref-web |url=http://www.worldwatch.org/node/9527 |títol=Use and Capacity of Global Hydropower Increases |editor=Worldwatch Institute |data=Gener de 2012
== Centrals hidroelèctriques ==
Línia 15:
== Història ==
[[Fitxer:Hidroelektrana na Đetinji 01.jpg|
L'[[energia hidràulica]] s'ha utilitzat des de l'antiguitat per moldre la farina i realitzar altres tasques. A mitjan de la dècada de 1770, l'enginyer francès [[Bernard Forest de Belidor]] va publicar ''Architecture Hydraulique'', que descrivia les màquines hidràuliques d'eix vertical i horitzontal. A finals del [[segle XIX]] es va desenvolupar el generador elèctric i llavors es va poder acoblar als sistemes hidràulics.<ref name="doehis">{{ref-web|url=https://www.energy.gov/eere/water/history-hydropower|títol=History of Hydropower|editor=U.S. Department of Energy}}</ref> La creixent demanda de la [[Revolució Industrial]] també va impulsar el seu desenvolupament.<ref name="watenc">{{ref-web
|títol=Hydroelectric Power|url=http://www.waterencyclopedia.com/ge-hy/hydroelectric-power.html|editor=Water Encyclopedia }}</ref> En 1878, [[William Armstrong (1er baró Armstrong)|William Armstrong]] va desenvolupar el primer esquema hidroelèctric del món a [[Cragside]], [[Northumberland]], Anglaterra. Va ser utilitzat per alimentar una sola [[llum d'arc]] en la seva galeria d'art.<ref >{{ref-llibre
Línia 22:
}}</ref> L'antiga «central elèctrica de Schoelkopf No. 1» prop de les [[cataractes del Niàgara]], en el costat estatunidenc, va començar a produir electricitat en 1881. La primera central hidroelèctrica d'[[Thomas Alva Edison|Edison]], la [[planta de Vulcan Street]], va començar a funcionar el 30 de setembre de 1882 a [[Appleton (Wisconsin)|Appleton]], [[Wisconsin]] , amb una potència de sortida d'uns 12,5 [[Watt#quilowatt|quilowatts]].<ref>{{ref-web|url=http://home.clara.net/darvill/altenerg/hydro.htm|títol= Hydroelectric power - energy from falling water|editor=Clara.net}}</ref> En 1886 hi havia 45 centrals hidroelèctriques als [[Estats Units]] i [[Canadà]]. Al 1889 hi havia només als Estats Units unes 200.<ref name="doehis"/>
[[Fitxer:Warwick Castle - Engine House, Waterwheel, Weir, and Old Castle Bridge.jpg|
A principis del [[segle XX]] les companyies comercials estaven construint moltes petites centrals hidroelèctriques a les muntanyes prop de les àrees metropolitanes. [[Grenoble]], [[França]], va celebrar l'[[Exposició Internacional d'Energia Hidroelèctrica i Turisme]] amb més d'un milió de visitants. En 1920, atès que el 40% de l'energia produïda als Estats Units era hidroelèctrica, la [[Federal Power Act]] es va promulgar com a llei. La Legislació va crear la [[Comissió Federal d'Energia]] per regular les centrals hidroelèctriques en terra i aigua federals. A mesura que les centrals elèctriques es van fer més grans, les seves preses associades van desenvolupar propòsits addicionals per incloure el control d'inundacions, el reg i la navegació. Va ser necessari un finançament federal per al desenvolupament a gran escala i es van crear corporacions de propietat federal com la [[Tennessee Valley Authority]] en 1933 i [[Bonneville Power Administration]] en 1937.<ref name="watenc"/> A més, la [[Oficina de Reclamació dels Estats Units|Oficina de Reclamació]], que havia iniciat una sèrie de projectes de reg en l'oest dels Estats Units a principis del [[segle XX]], ara estava construint grans projectes hidroelèctrics, com la [[Presa Hoover]] de 1928.<ref name="act">{{ref-web|títol=Boulder Canyon Project Act|url=http://www.usbr.gov/lc/region/g1000/pdfiles/bcpact.pdf|data=21 de desembre de 1928|arxiuurl=https://web.archive.org/web/20110613142851/http://www.usbr.gov/lc/region/g1000/pdfiles/bcpact.pdf|arxiudata=13 de juny de 2011}}</ref> El Cos d'Enginyers de l'Exèrcit dels EUA també va participar en el desenvolupament hidroelèctric i va completar la [[Presa de Bonneville]] en 1937 i va ser reconegut per la Llei de Control d'Inundacions de 1936 com la principal agència federal de control d'inundacions.<ref name=Arnold>{{ref-web |url=http://www.usace.army.mil/publications/eng-pamphlets/ep870-1-29/entire.pdf |títol=The Evolution of the Flood Control Act of 1936, Joseph L. Arnold, United States Army Corps of Engineers, 1988 |consulta=12 de desembre de 2018 |arxiuurl=https://web.archive.org/web/20070823024822/http://www.usace.army.mil/publications/eng-pamphlets/ep870-1-29/entire.pdf |arxiudata=23 d'agost de 2007 }}</ref>
Línia 32:
== Mètodes de generació ==
[[Fitxer:Sala de turbinas.jpg|
[[Fitxer:Dam generator impeller.jpg|
[[Fitxer:Hydroelectric dam.svg|
[[Fitxer:Water turbine - edit1.svg|
=== Preses convencionals ===
La major part de l'energia hidroelèctrica, prové de l'energia potencial de les aigües embassades que impulsen una turbina i un generador elèctric. La potència extreta de l'aigua depèn del volum i de la diferència d'altura entre la font i la sortida de l'aigua. Aquesta diferència d'altura es diu [[càrrega hidràulica]]. Un tub gran o comporta, condueix l'aigua des del dipòsit a la turbina.<ref>{{ref-web|url=http://www.electricityforum.com/hydroelectricity.html|títol=hydro electricity - explained
=== Emmagatzematge per bombament ===
Línia 46:
=== Corrent de riu ===
Les estacions hidroelèctriques de passada són aquelles amb una capacitat de reserva petita o nul·la, per la qual cosa solament l'aigua provinent d'aigües més amunt està disponible per a la generació en aquest moment, i qualsevol excés de subministrament es perd sense ser utilitzat. Un subministrament constant d'aigua des d'un llac o un embassament existent aigües a dalt és un avantatge significatiu en triar els llocs per al corrent del riu. Als Estats Units, l'energia hidroelèctrica del riu podria proporcionar 60.000 megawatts (80.000.000 cv), aproximadament el 13,7% de l'ús total en 2011 si està disponible contínuament.<ref>{{ref-web|url=http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/article/2012/01/run-of-the-river-hydropower-goes-with-the-flow|títol=Run-of-the-River Hydropower Goes With the Flow
=== Marea ===
{{AP|Energia mareomotriu}}
Una central elèctrica de marees, també anomenada d'[[energia mareomotriu]], aprofita l'augment i la caiguda diària de l'aigua del mar a causa de les [[marees]]; aquestes fonts són altament predictibles i, si les condicions permeten la construcció de reserves, també es poden utilitzar per generar energia durant períodes d'alta demanda. Aquests tipus d'esquemes hidroelèctrics, que són els menys comuns, utilitzen l'energia cinètica de l'aigua o fonts no danyades, com les rodes d'aigua per sota de la superfície. El poder de les marees és viable en un nombre relativament petit de llocs a tot el món ja que és necessari que la diferència de les altures aconseguides pel [[marea|flux]] i el reflux sigui important. A Gran Bretanya, hi ha vuit llocs que podrien desenvolupar-se, que tenen el potencial de generar el 20% de l'electricitat utilitzada en 2012.<ref>{{ref-web|url=http://www.darvill.clara.net/altenerg/tidal.htm|títol=Energy Resources: Tidal power
== Grandàries, tipus i capacitats d'instal·lacions hidroelèctriques ==
Línia 79:
La petita hidroelèctrica és el desenvolupament de l'energia hidroelèctrica a escala suficient perquè serveix a una petita comunitat o planta industrial. La definició d'un projecte hidroelèctric petit varia, però s'accepta generalment una capacitat de generació de fins a 10 [[megawatts]] (MW) com el límit superior del que es pot denominar petita central hidroelèctrica. Pot estendre's fins a 25 MW o 30 MW a Canadà i els Estats Units. La producció d'energia hidroelèctrica a petita escala va créixer un 29% entre 2005 i 2008, la qual cosa va elevar la capacitat total de petites centrals hidroelèctriques del món a 85 GW . Més del 70% de la potència total es produeix a Xina (65 GW), seguit per Japó (3,5 GW), els Estats Units (3 GW), i Índia (2 GW).<ref>[http://www.ren21.net/globalstatusreport/download/RE_GSR_2006_Update.pdf Renewables Global Status Report 2006 Update] {{Wayback|url=http://www.ren21.net/globalstatusreport/download/RE_GSR_2006_Update.pdf |date=20110718181410 }} ''[[REN21]]'', published 2006</ref>
<ref>[http://www.ren21.net/Portals/0/documents/activities/gsr/RE_GSR_2009_Update.pdf Renewables Global Status Report 2009 Update] , ''[[REN21]]'', published 2009</ref>
[[Fitxer:Nw vietnam hydro.jpg|
[[Fitxer:Amateur Hydroelectricity.jpg|
Les petites estacions hidroelèctriques poden connectar-se a les xarxes de distribució elèctrica convencionals com a font d'energia renovable de baix cost. Alternativament, els petits projectes hidroelèctrics poden construir-se en àrees aïllades que no serien rendibles per servir des d'una xarxa, o en àrees on no hi ha una xarxa nacional de distribució elèctrica. Atès que els petits projectes hidroelèctrics solen tenir un mínim d'embassaments i obres de construcció civil, es considera que tenen un impacte ambiental relativament baix en comparació de les grans centrals hidroelèctriques. Aquesta disminució de l'impacte ambiental depèn en gran mesura de l'equilibri entre el flux del corrent i la producció d'energia.
=== Micro ===
«Micro hidro» és un terme utilitzat per a les instal·lacions d'energia hidroelèctrica que normalment produeixen fins a 100 [[kW]] de potència. Aquestes instal·lacions poden proporcionar energia a una llar aïllada o comunitat petita, o de vegades estan connectades a xarxes d'energia elèctrica. Hi ha moltes d'aquestes instal·lacions a tot el món, particularment en països en desenvolupament ja que poden proporcionar una font econòmica d'energia sense la compra de combustible.<ref>{{ref-web|url=http://www.tve.org/ho/doc.cfm?aid=1636&lang=english |títol=Micro Hydro in the fight against poverty |editor=Tve.org |consulta=22 de juliol de 2012|arxiuurl=https://web.archive.org/web/20120426092643/http://tve.org/ho/doc.cfm?aid=1636&lang=english |arxiudata=26 d'abril de 2012 }}</ref> Els micro sistemes hidroelèctrics complementen els sistemes d'[[energia solar fotovoltaica]] perquè en moltes àrees el flux d'aigua, i per tant l'energia hidroelèctrica disponible, és més alta en l'hivern quan l'energia solar és mínima.
Linha 92 ⟶ 91:
=== Subterrània ===
Una estació d'energia subterrània s'usa generalment en grans instal·lacions i fa ús d'una gran diferència d'altura natural entre dues vies fluvials, com una cascada o un llac de muntanya. Es construeix un túnel subterrani per portar l'aigua des del dipòsit superior fins a la sala de generació construïda en una caverna subterrània prop del punt més baix del túnel d'aigua i una pista horitzontal que porta l'aigua a la via de sortida del canal inferior.▼
▲Una estació d'energia subterrània s'usa generalment en grans instal·lacions i fa ús d'una gran diferència d'altura natural entre dues vies fluvials, com una cascada o un llac de muntanya. Es construeix un túnel subterrani per portar l'aigua des del dipòsit superior fins a la sala de generació construïda en una caverna subterrània prop del punt més baix del túnel d'aigua i una pista horitzontal que porta l'aigua a la via de sortida del canal inferior.
=== Càlcul de la potència disponible ===
Una senzilla fórmula per aproximar la producció d'energia elèctrica en una estació hidroelèctrica és la següent:<math> P = \rho hrgk </math>, on
*<math>P</math>, és la potència en watts,
Linha 108 ⟶ 106:
== Propietats ==
=== Avantatges ===
La central elèctrica Ffestiniog pot generar 360 MW d'electricitat dins dels 60 segons posteriors a la demanda.
Linha 125 ⟶ 122:
==== Reducció d'emissions de CO<sub>2</sub> ====
Atès que les preses hidroelèctriques no utilitzen combustible, la generació d'energia no produeix [[diòxid de carboni]]. Mentre que el diòxid de carboni es produeix inicialment durant la construcció del projecte, i el metà és emès anualment per les preses, la hidroelèctrica en casos nòrdics específics, té les emissions de gasos d'efecte hivernacle més baixes en el cicle de vida per potència generada.<ref>Lifecycle greenhouse gas emissions pg19</ref> En comparació dels combustibles fòssils que generen una quantitat equivalent d'electricitat, l'energia hidràulica va estalviar tres mil milions de tones d'emissions de CO2 en 2011.<ref>{{ref-web |url=http://www.iea.org/topics/renewables/subtopics/hydropower/ |títol=Copia arxivada |consulta=12 de desembre de 2018 |arxiuurl=https://web.archive.org/web/20190130011045/https://www.iea.org/topics/renewables/subtopics/hydropower/ |arxiudata=30 de gener de 2019 }}</ref>
Un mesurament del [[gas d'efecte hivernacle]] relacionada i una altra comparació d'externalitats entre fonts d'energia es pot trobar en el projecte ExternE pel [[Institut Paul Scherrer]] i la [[Universitat de Stuttgart]] que va ser finançat per la Comissió Europea.<ref name="ExternEFTR">{{ref-web|url=http://www.externe.info/expoltec.pdf |títol=Final Technical Report, Version 2 |autor=Rabl A. et al. |data=Agost de 2005 |obra=Externalities of Energy: Extension of Accounting Framework and Policy Applications |editor=European Commission |arxiuurl=https://web.archive.org/web/20120307120342/http://www.externe.info/expoltec.pdf |arxiudata=7 de març de 2012 }}</ref> Segons aquest estudi, la hidroelectricitat a Europa produeix la menor quantitat de gasos d'efecte hivernacle i l'externalitat de qualsevol font d'energia.<ref name="ExternEGraphs">{{ref-web|url=http://gabe.web.psi.ch/projects/externe_pol/index.html|títol=External costs of electricity systems (graph format)|any=2005|editor=Technology Assessment / GaBE ([[Paul Scherrer Institut]])|arxiuurl=https://web.archive.org/web/20131101201452/http://gabe.web.psi.ch/projects/externe_pol/index.html|arxiudata=1 de novembre de 2013|obra=ExternE-Pol}}</ref> El segon lloc va ser el vent, el tercer l'energia nuclear i la cambra la solar fotovoltaica.<ref name="ExternEGraphs"/> El baix impacte de la hidroelectricitat en els gasos d'efecte hivernacle es troba especialment en climes temperats. L'estudi anterior va ser per a l'energia local a Europa; presumiblement, prevalen condicions similars a Amèrica del Nord i Àsia del Nord, que presenten un cicle regular i natural de congelació/descongelació (amb la desintegració i el recreixement estacional de les plantes associades). Els majors impactes en les emissions de gasos d'efecte hivernacle es troben a les regions tropicals perquè les reserves de les centrals elèctriques a les regions tropicals produeixen una major quantitat de metà que les de les zones temperades.<ref>{{cite journal|url=http://www.nature.com/ngeo/journal/v4/n9/full/ngeo1226.html|títol=Climate science: Renewable but not carbon-free|first=Bernhard|last=Wehrli|date=1 de setembre de 2011
==== Altres usos de l'embassament ====
Linha 134 ⟶ 130:
=== Desavantatges ===
==== Danys a l'ecosistema i pèrdua de terres ====
Els grans embassaments associats amb les centrals hidroelèctriques tradicionals donen lloc a la immersió d'extenses àrees aigües a dalt de les preses, que de vegades destrueixen els boscos de valls baixes i riberes, pantans i pasturatges biològicament rics i productius. La presa interromp el flux dels rius i pot danyar els ecosistemes locals i la construcció de grans preses i embassaments sovint implica el desplaçament de persones i la vida silvestre.<ref name=wi2012/> La pèrdua de terra sovint es veu agreujada per la fragmentació de l'hàbitat de les àrees circumdants causada per la reserva.<ref name=":0">{{cite journal|last=Robbins|first=Paul|title=Hydropower|journal=Encyclopedia of Environment and Society|year=2007|volume=3}}</ref>
Linha 144 ⟶ 139:
==== Sedimentació i escassetat de flux ====
Quan l'aigua flueix, té la capacitat de transportar partícules més pesades que les d'aigües a baix. Això té un efecte negatiu en les preses i, posteriorment, en les seves centrals elèctriques, en particular les dels rius o a les zones de captació amb alt nivell de sedimentació. La sedimentació pot omplir una reserva i reduir la seva capacitat per controlar les inundacions, a més de causar pressió horitzontal addicional en la parteix aigües a dalt de la presa. Eventualment, algunes reserves poden omplir-se de sediments i tornar-se inútils o excessius durant una inundació.<ref>{{ref-web|last=Patrick James|first=H Chansen|títol=Teaching Case Studies in Reservoir Siltation and Catchment Erosion|url=http://www.ijee.dit.ie/articles/vol14-4/ijee1012.pdf|editor=TEMPUS Publications|location=Great Britain|pàginas=265-275|any=1998|arxiuurl=https://web.archive.org/web/20090902184753/http://www.ijee.dit.ie/articles/vol14-4/ijee1012.pdf|arxiudata=2 de setembre de 2009
Els canvis en la quantitat de flux del riu es correlacionaran amb la quantitat d'energia produïda per una presa. Els cabals més baixos del riu reduiran la quantitat d'emmagatzematge viu en una reserva, per la qual cosa reduiran la quantitat d'aigua que es pot usar per la hidroelectricitat. El resultat de la disminució del flux del riu pot ser la causa de l'escassetat d'energia en àrees que depenen en gran mesura de l'energia hidroelèctrica. El risc d'escassetat de flux pot augmentar com a resultat del canvi climàtic.<ref name=ODI1>Frauke Urban and Tom Mitchell 2011. [http://www.odi.org.uk/resources/details.asp?id=5792&title=climate-change-disasters-electricity-generation Climate change, disasters and electricity generation]. Londres: [[Overseas Development Institute]] i ''Institute of Development Studies''</ref> Un estudi del [[riu Colorado]] als Estats Units suggereix que els canvis climàtics moderats, com un augment de la temperatura en 2 graus centígrads que resulta en una disminució del 10% en la precipitació, podrien reduir el vessament del riu fins a en un 40%.<ref name=ODI1/> [[Brasil]] és vulnerable a causa de la seva forta dependència de la hidroelectricitat, ja que l'augment de les temperatures, el menor flux d'aigua i les alteracions en el règim de precipitacions, podrien reduir la producció total d'energia en un 7% anual per a finals de segle.<ref name=ODI1/>
==== Emissions de metà de reserves ====
La presa Hoover als Estats Units és una gran instal·lació hidroelèctrica amb presa convencional, amb una capacitat instal·lada de 2.080 MW .
Els impactes positius més baixos es troben a les regions tropicals, ja que s'ha observat que les reserves de plantes d'energia a les regions tropicals produeixen quantitats substancials de metà. Això es deu al fet que el material vegetal en àrees inundades es descompon en un ambient anaeròbic i forma metà, un gas d'efecte hivernacle. Segons l'informe de la [[Comissió Mundial de Preses]],<ref>{{ref-web|url=http://www.dams.org/report/|títol=WCD Findal Report|editor=Dams.org|data=16 de novembre de 2000|arxiuurl=https://web.archive.org/web/20130821120709/http://www.dams.org/report/|arxiudata=21 d'agost de 2013
No obstant això, a les reserves boreals de Canadà i el nord d'Europa, les emissions de gasos d'efecte hivernacle són generalment solament del 2% al 8% de qualsevol tipus de generació tèrmica convencional de combustibles fòssils. Una nova classe d'operació de registre sota l'aigua que apunta als boscos inundats pot mitigar l'efecte de la descomposició del bosc.<ref>{{ref-web|url=http://inhabitat.com/2006/12/01/rediscovered-wood-the-triton-sawfish/#habiti-1973|títol="Rediscovered" Wood & The Triton Sawfish|editor=Inhabitat|data=16 de novembre de 2006}}</ref>
==== Reubicació ====
Un altre desavantatge de les preses hidroelèctriques és la necessitat de resituar a les persones que viuen on es planegen a les reserves. L'any 2000, la Comissió Mundial de Preses va estimar que les preses havien desplaçat físicament a entre 40 i 80 milions de persones a tot el món.<ref>{{ref-web|url=http://internationalrivers.org/en/way-forward/world-commission-dams/world-commission-dams-framework-brief-introduction|títol=Briefing of World Commission on Dams|editor=Internationalrivers.org|data=29 de febrer de 2008}}</ref>
Linha 170 ⟶ 165:
=== Comparació i interaccions amb altres mètodes de generació d'energia ===
La hidroelectricitat elimina les emissions de gasos de combustió de la combustió de combustibles fòssils, inclosos contaminants com el [[diòxid de sofre]], l'[[òxid nítric]], el [[monòxid de carboni]], la pols i el mercuri existent en el carbó. La hidroelectricitat també evita els perills de la mineria del carbó i els efectes indirectes per a la salut de les emissions de carbó.
Linha 184 ⟶ 178:
== Capacitat hidroelèctrica mundial ==
[[Fitxer:Ren2008.svg|
[[Fitxer:Top 5 Hydropower-Producing Countries.png|
La classificació de la capacitat hidroelèctrica és per la producció d'energia anual real o per la potència nominal de la capacitat instal·lada. En 2015, l'energia hidroelèctrica va generar el 16.6% de l'electricitat total del món i el 70% de tota l'electricitat renovable.<ref name="ren21.net">http://www.ren21.net/wp-content/uploads/2016/06/GSR_2016_Full_Report_REN21.pdf</ref> L'energia hidroelèctrica es produeix en 150 països i la regió d'Àsia i el Pacífic va generar el 32% de la hidroelectricitat global en 2010. Xina és el major productor d'energia hidroelèctrica, amb 721 teravatios-hora de producció en 2010, la qual cosa representa al voltant del 17% de l'ús domèstic d'electricitat. Brasil, Canadà, Nova Zelanda, Noruega, Paraguai, Àustria, Suïssa i Veneçuela tenen una majoria de la producció interna d'energia elèctrica a partir d'energia hidroelèctrica. Paraguai produeix el 100% de la seva electricitat de les preses hidroelèctriques i exporta el 90% de la seva producció a Brasil i Argentina. Noruega produeix el 98-99% de la seva electricitat a partir de fonts hidroelèctriques.<ref name=norway/>
Linha 191 ⟶ 185:
{| class="wikitable sortable" style="margin:acte;"
|+ Els deu països majors productors hidroelèctrics en 2020.<ref name=norway>{{cite news
|-
! País!! data-sort-type="numeric"| Producció hidroelèctrica <br /> anual ([[TWh]]) !! data-sort-type="numeric"|Capacitat instal·lada ([[Gigawatt|GW]]) !! data-sort-type="numeric"|Factor de capacitat !! data-sort-type="numeric"|% de la <br /> producció mundial !! data-sort-type="numeric"|%en <br /> generació de <br /> electricitat domèstica
Linha 301 ⟶ 295:
== Grans projectes en construcció ==
{| class="wikitable sortable"
|-
Linha 460 ⟶ 453:
== Referències ==
{{
== Enllaços externs ==
{{commonscat}}
* {{dmoz|Science/Technology/Energy/Renewable/Hydro/}}
* [https://web.archive.org/web/20110501225851/http://www.esha.be/ European Small Hydropower Association]
{{Autoritat}}
| |||