Гидроэлектроэнергия , или гидроэлектроэнергия , — это электроэнергия, вырабатываемая с помощью гидроэнергии (энергии воды). Гидроэнергетика поставляет 14% электроэнергии в мире , почти 4210 ТВт-ч в 2023 году, [1] что больше, чем все другие возобновляемые источники вместе взятые, а также больше, чем ядерная энергетика . [2] Гидроэнергетика может обеспечивать большие объемы электроэнергии с низким содержанием углерода по требованию, что делает ее ключевым элементом для создания безопасных и чистых систем электроснабжения. [2] Гидроэлектростанция, имеющая плотину и водохранилище, является гибким источником, поскольку количество вырабатываемой электроэнергии может быть увеличено или уменьшено за секунды или минуты в ответ на изменяющийся спрос на электроэнергию. После того, как гидроэлектростанция построена, она не производит прямых отходов и почти всегда выбрасывает значительно меньше парниковых газов , чем электростанции, работающие на ископаемом топливе . [3] Однако при строительстве в низинных районах тропических лесов , где часть леса затоплена, могут выделяться значительные объемы парниковых газов. [4]
Строительство гидроэнергетического комплекса может иметь значительные экологические последствия, в основном в виде потери пахотных земель и перемещения населения. [5] [6] Они также нарушают естественную экологию реки, влияя на среду обитания и экосистемы, а также на заиление и эрозию. Хотя плотины могут снизить риски наводнений, разрушение плотины может иметь катастрофические последствия.
В 2021 году глобальная установленная мощность гидроэнергетики достигла почти 1400 ГВт, что является самым высоким показателем среди всех технологий возобновляемой энергии. [7] Гидроэнергетика играет ведущую роль в таких странах, как Бразилия, Норвегия и Китай. [8] Но существуют географические ограничения и экологические проблемы. [9] Приливная энергия может использоваться в прибрежных регионах.
Китай добавил 24 ГВт в 2022 году, что составляет почти три четверти мировых приростов мощности гидроэнергетики. Европа добавила 2 ГВт, что является самым большим показателем для региона с 1990 года. Между тем, в глобальном масштабе выработка гидроэлектроэнергии увеличилась на 70 ТВт·ч (рост на 2%) в 2022 году и остается крупнейшим источником возобновляемой энергии, превосходя все другие технологии вместе взятые. [10]
Гидроэнергия использовалась с древних времен для помола муки и выполнения других задач. В конце 18 века гидравлическая энергия стала источником энергии, необходимым для начала промышленной революции . В середине 1700-х годов французский инженер Бернар Форест де Белидор опубликовал работу Architecture Hydraulique , в которой описал гидравлические машины с вертикальной и горизонтальной осью, а в 1771 году сочетание гидроэнергии , водяной рамы и непрерывного производства Ричарда Аркрайта сыграло значительную роль в развитии фабричной системы с современными методами трудоустройства. [12] В 1840-х годах были разработаны гидравлические сети для генерации и передачи гидроэнергии конечным пользователям.
К концу 19 века был разработан электрический генератор , который теперь мог быть соединен с гидравликой. [13] Растущий спрос, вызванный промышленной революцией, также стимулировал развитие. [14] В 1878 году первая в мире гидроэлектростанция была разработана в Крэгсайде в Нортумберленде , Англия, Уильямом Армстронгом . Она использовалась для питания одной дуговой лампы в его художественной галерее. [15] Старая электростанция Schoelkopf № 1 , США, недалеко от Ниагарского водопада , начала вырабатывать электроэнергию в 1881 году. Первая гидроэлектростанция Эдисона , Vulcan Street Plant , начала работать 30 сентября 1882 года в Эпплтоне, штат Висконсин , с выходной мощностью около 12,5 киловатт. [16] К 1886 году в Соединенных Штатах и Канаде было 45 гидроэлектростанций; а к 1889 году только в Соединенных Штатах их было 200. [13]
В начале 20-го века многие небольшие гидроэлектростанции строились коммерческими компаниями в горах недалеко от мегаполисов. В 1925 году в Гренобле (Франция) прошла Международная выставка гидроэнергетики и туризма , на которой побывало более миллиона посетителей. К 1920 году, когда 40% электроэнергии, производимой в Соединенных Штатах, приходилось на гидроэлектростанции, был принят Федеральный закон об энергетике . Закон создал Федеральную энергетическую комиссию для регулирования гидроэлектростанций на федеральных землях и в воде. По мере того, как электростанции становились крупнее, их плотины приобретали дополнительные цели, включая борьбу с наводнениями , орошение и навигацию . Для крупномасштабного развития стало необходимым федеральное финансирование, и были созданы федеральные корпорации, такие как Tennessee Valley Authority (1933) и Bonneville Power Administration (1937). [14] Кроме того, Бюро мелиорации , которое начало серию проектов по ирригации на западе США в начале 20-го века, теперь строило крупные гидроэлектростанции, такие как плотина Гувера 1928 года . [17] Инженерный корпус армии США также принимал участие в развитии гидроэлектростанций, завершив строительство плотины Бонневиль в 1937 году и получив признание Закона о борьбе с наводнениями 1936 года в качестве главного федерального агентства по борьбе с наводнениями. [18]
Гидроэлектростанции продолжали увеличиваться в течение всего XX века. Гидроэнергетику называли «белым углем». [19] Первоначальная электростанция плотины Гувера мощностью 1345 МВт была крупнейшей в мире гидроэлектростанцией в 1936 году; ее затмила плотина Гранд-Кули мощностью 6809 МВт в 1942 году. [20] Плотина Итайпу открылась в 1984 году в Южной Америке как крупнейшая, производя 14 ГВт , но была превзойдена в 2008 году плотиной Три ущелья в Китае с мощностью 22,5 ГВт . Гидроэлектроэнергия в конечном итоге будет поставлять в некоторые страны, включая Норвегию , Демократическую Республику Конго , Парагвай и Бразилию , более 85% их электроэнергии.
В 2021 году Международное энергетическое агентство (МЭА) заявило, что необходимы дополнительные усилия для ограничения изменения климата . [21] Некоторые страны высоко развили свой гидроэнергетический потенциал и имеют очень мало возможностей для роста: Швейцария производит 88% своего потенциала, а Мексика — 80%. [22] В 2022 году МЭА опубликовало прогноз основного сценария в 141 ГВт, вырабатываемых гидроэнергетикой в течение 2022–2027 годов, что немного ниже уровня развертывания, достигнутого в 2017–2022 годах. Поскольку экологические разрешения и сроки строительства длительны, они оценивают, что гидроэнергетический потенциал останется ограниченным, и только дополнительные 40 ГВт считаются возможными в ускоренном сценарии. [7]
В 2021 году МЭА заявило, что потребуются масштабные модернизационные работы. [2] : 67
Большая часть гидроэлектроэнергии вырабатывается за счет потенциальной энергии запруженной воды , которая приводит в движение водяную турбину и генератор . Мощность, извлекаемая из воды, зависит от объема и разницы в высоте между источником и стоком воды. Эта разница в высоте называется напором . Большая труба (« шлюз ») доставляет воду из водохранилища к турбине. [23]
Этот метод производит электроэнергию для обеспечения высоких пиковых потребностей путем перемещения воды между резервуарами на разных высотах. В периоды низкого спроса на электроэнергию избыточная генерирующая мощность используется для перекачки воды в более высокий резервуар, тем самым обеспечивая ответ со стороны спроса . [2] Когда спрос становится больше, вода сбрасывается обратно в нижний резервуар через турбину. В 2021 году схемы гидроаккумулирования обеспечили почти 85% из 190 ГВт мирового энергохранилища [2] и улучшили суточный коэффициент мощности системы генерации. Гидроаккумулирование не является источником энергии и отображается в листингах как отрицательное число. [24]
Русловые гидроэлектростанции — это станции с небольшой или нулевой емкостью водохранилища, так что только вода, поступающая из верховья, доступна для генерации в этот момент, и любой избыток должен пройти неиспользованным. Постоянный запас воды из озера или существующего водохранилища выше по течению является существенным преимуществом при выборе мест для русловых гидроэлектростанций. [25]
Приливная электростанция использует ежедневный подъем и падение уровня океанской воды из-за приливов; такие источники весьма предсказуемы, и если условия позволяют построить водохранилища, их также можно направлять на выработку электроэнергии в периоды высокого спроса. Менее распространенные типы гидроэлектростанций используют кинетическую энергию воды или незапруженные источники, такие как подтопленные водяные колеса . Приливная энергия жизнеспособна в относительно небольшом количестве мест по всему миру. [26]
Классификация гидроэлектростанций начинается с двух высших категорий: [27]
Классификация станции как SHP или LHP в первую очередь основана на ее паспортной мощности , пороговое значение варьируется в зависимости от страны, но в любом случае станция мощностью 50 МВт и более считается LHP. [28] Например, для Китая мощность SHP составляет менее 25 МВт, для Индии — менее 15 МВт, для большей части Европы — менее 10 МВт. [29]
Категории SHP и LHP далее подразделяются на множество подкатегорий, которые не являются взаимоисключающими. [28] Например, низконапорная гидроэлектростанция с гидростатическим напором от нескольких метров до нескольких десятков метров может быть классифицирована как SHP или LHP. [30] Другое различие между SHP и LHP заключается в степени регулирования расхода воды: типичная SHP в основном использует естественный сброс воды с очень небольшим регулированием по сравнению с LHP. Поэтому термин SHP часто используется как синоним для русловой электростанции . [28]
Крупнейшими производителями электроэнергии в мире являются гидроэлектростанции, при этом некоторые гидроэлектростанции способны вырабатывать более чем в два раза больше установленной мощности крупнейших в настоящее время атомных электростанций .
Хотя официального определения диапазона мощности крупных гидроэлектростанций не существует, объекты мощностью свыше нескольких сотен мегаватт обычно считаются крупными гидроэлектростанциями.
В настоящее время в мире эксплуатируется только семь объектов мощностью более 10 ГВт ( 10 000 МВт ), см. таблицу ниже. [31]
Малая гидроэлектростанция — это гидроэлектростанция в масштабе, обслуживающем небольшое сообщество или промышленное предприятие. Определение проекта малой гидроэлектростанции варьируется, но генерирующая мощность до 10 мегаватт (МВт) обычно принимается как верхний предел. Это может быть растянуто до 25 МВт и 30 МВт в Канаде и Соединенных Штатах. [33] [34]
Малые гидроэлектростанции могут быть подключены к обычным электрическим распределительным сетям в качестве источника недорогой возобновляемой энергии. В качестве альтернативы, малые гидроэлектростанции могут быть построены в изолированных районах, которые было бы неэкономично обслуживать от сети, или в районах, где нет национальной электрической распределительной сети. Поскольку малые гидроэлектростанции обычно имеют минимальные водохранилища и гражданские строительные работы, они рассматриваются как имеющие относительно низкое воздействие на окружающую среду по сравнению с крупными гидроэлектростанциями. Это уменьшенное воздействие на окружающую среду в значительной степени зависит от баланса между потоком воды и выработкой электроэнергии. [ необходима цитата ]
Микрогидро означает гидроэлектростанции , которые обычно вырабатывают до 100 кВт электроэнергии. Эти установки могут обеспечивать электроэнергией изолированный дом или небольшое сообщество, или иногда подключаются к электрическим сетям. По всему миру существует множество таких установок, особенно в развивающихся странах, поскольку они могут обеспечить экономичный источник энергии без покупки топлива. [35] Микрогидросистемы дополняют фотоэлектрические солнечные энергетические системы, поскольку во многих районах поток воды, а следовательно, и доступная гидроэнергия, наиболее высок зимой, когда солнечная энергия находится на минимуме.
Пико-гидро — это гидроэлектростанция мощностью менее 5 кВт . Она полезна в небольших отдаленных населенных пунктах, которым требуется лишь небольшое количество электроэнергии. Например, проект Pico Hydro мощностью 1,1 кВт от Intermediate Technology Development Group в Кении снабжает 57 домов очень небольшими электрическими нагрузками (например, пара лампочек и зарядное устройство для телефона или небольшой телевизор/радио). [36] Даже меньшие турбины мощностью 200–300 Вт могут обеспечивать электроэнергией несколько домов в развивающейся стране с перепадом всего 1 м (3 фута). Пико-гидроустановка обычно является русловой, что означает, что плотины не используются, а трубы отводят часть потока, сбрасывают его вниз по уклону и через турбину, прежде чем вернуть его в поток.
Подземная электростанция обычно используется на крупных объектах и использует большой естественный перепад высот между двумя водными путями, такими как водопад или горное озеро. Строится туннель для подачи воды из высокого резервуара в генераторный зал, построенный в пещере около самой низкой точки водного туннеля, и горизонтальный отводящий канал, отводящий воду в нижний выходной водный путь.
Простая формула для приблизительного расчета выработки электроэнергии на гидроэлектростанции:
где
Эффективность часто выше (то есть ближе к 1) при использовании более крупных и современных турбин. Годовое производство электроэнергии зависит от доступного водоснабжения. В некоторых установках расход воды может изменяться в соотношении 10:1 в течение года. [ необходима цитата ]
Гидроэнергетика является гибким источником электроэнергии, поскольку станции могут очень быстро наращиваться и снижаться, чтобы адаптироваться к изменяющимся потребностям в энергии. [31] Гидротурбины имеют время запуска порядка нескольких минут. [37] Хотя питание от аккумуляторов быстрее, их мощность мала по сравнению с гидроэлектростанциями. [2] Требуется менее 10 минут, чтобы вывести большинство гидроагрегатов из холодного пуска до полной нагрузки; это быстрее, чем у атомной и почти всей энергетики на ископаемом топливе. [38] Выработка электроэнергии также может быть быстро уменьшена, когда есть избыток выработки электроэнергии. [39] Следовательно, ограниченная мощность гидроагрегатов обычно не используется для выработки базовой электроэнергии, за исключением освобождения паводкового бассейна или удовлетворения потребностей ниже по течению. [40] Вместо этого она может служить резервом для негидрогенераторов. [39]
Главным преимуществом обычных гидроэлектростанций с водохранилищами является их способность хранить воду по низкой стоимости для последующей отправки в качестве высококачественной чистой электроэнергии. В 2021 году МЭА подсчитало, что «водохранилища всех существующих обычных гидроэлектростанций вместе взятые могут хранить в общей сложности 1500 тераватт-часов (ТВт·ч) электроэнергии за один полный цикл», что «примерно в 170 раз больше энергии, чем у мирового парка гидроаккумулирующих электростанций». [2] Ожидается, что емкость аккумуляторных батарей не превзойдет емкость гидроаккумулирующих электростанций в 2020-х годах. [2] При использовании в качестве пиковой мощности для удовлетворения спроса гидроэлектроэнергия имеет более высокую ценность, чем мощность базовой нагрузки , и гораздо более высокую ценность по сравнению с прерывистыми источниками энергии, такими как ветер и солнце.
Гидроэлектростанции имеют длительный срок эксплуатации, некоторые станции все еще находятся в эксплуатации спустя 50–100 лет. [41] Эксплуатационные затраты на рабочую силу также обычно низкие, поскольку станции автоматизированы и на площадке во время нормальной работы находится небольшое количество персонала.
Если плотина служит нескольким целям, гидроэлектростанция может быть добавлена с относительно низкой стоимостью строительства, обеспечивая полезный поток доходов для компенсации расходов на эксплуатацию плотины. Было подсчитано, что продажа электроэнергии с плотины Three Gorges покроет расходы на строительство после 5-8 лет полной генерации. [42] Однако некоторые данные показывают, что в большинстве стран крупные плотины гидроэлектростанций будут слишком дорогими и их строительство займет слишком много времени, чтобы обеспечить положительную прибыль с поправкой на риск, если не будут приняты соответствующие меры по управлению рисками. [43]
В то время как многие гидроэлектростанции снабжают общественные электросети, некоторые создаются для обслуживания конкретных промышленных предприятий. Специализированные гидроэлектростанции часто строятся для обеспечения значительных объемов электроэнергии, необходимых , например, для электролитических заводов алюминия . Плотина Гранд-Кули перешла на поддержку алюминия Alcoa в Беллингхэме, штат Вашингтон , США, для американских самолетов времен Второй мировой войны , прежде чем ей было разрешено обеспечивать орошение и электроэнергию для граждан (в дополнение к электроэнергии для производства алюминия) после войны. В Суринаме водохранилище Брокопондо было построено для обеспечения электроэнергией алюминиевой промышленности Alcoa . Электростанция Манапури в Новой Зеландии была построена для подачи электроэнергии на алюминиевый завод в Тивай-Пойнт .
Поскольку плотины гидроэлектростанций не используют топливо, производство электроэнергии не производит углекислый газ . Хотя углекислый газ изначально производится во время строительства проекта, а некоторое количество метана ежегодно выделяется водохранилищами, гидроэнергетика имеет один из самых низких показателей выбросов парниковых газов за весь жизненный цикл для производства электроэнергии. [44] Низкое воздействие парниковых газов гидроэнергетики особенно заметно в умеренном климате . Более сильное воздействие выбросов парниковых газов наблюдается в тропических регионах, поскольку водохранилища электростанций в тропических регионах производят большее количество метана , чем в умеренных зонах. [45]
Как и другие неископаемые источники топлива, гидроэнергетика не производит выбросов диоксида серы, оксидов азота и других твердых частиц.
Водохранилища, созданные гидроэлектростанциями, часто предоставляют возможности для водных видов спорта и сами становятся туристическими достопримечательностями. В некоторых странах аквакультура в водохранилищах является обычным явлением. Многоцелевые плотины, установленные для орошения, поддерживают сельское хозяйство относительно постоянным водоснабжением. Крупные гидроплотины могут контролировать наводнения, которые в противном случае повлияли бы на людей, живущих ниже по течению от проекта. [46] Управление плотинами, которые также используются для других целей, таких как орошение , является сложным. [2]
В 2021 году МЭА призвало к «надежным стандартам устойчивого развития для всех видов развития гидроэнергетики с оптимизированными правилами и нормами» [2] .
Крупные водохранилища, связанные с традиционными гидроэлектростанциями, приводят к затоплению обширных территорий выше по течению от плотин, иногда уничтожая биологически богатые и продуктивные леса низменностей и речных долин, болота и луга. Строительство плотин прерывает течение рек и может нанести вред местным экосистемам, а строительство крупных плотин и водохранилищ часто влечет за собой перемещение людей и диких животных. [31] Потеря земель часто усугубляется фрагментацией среды обитания окружающих территорий, вызванной водохранилищем. [47]
Гидроэлектростанции могут нарушать близлежащие водные экосистемы как выше, так и ниже по течению от места расположения станции. Выработка гидроэлектроэнергии изменяет окружающую среду реки ниже по течению. Вода, выходящая из турбины, обычно содержит очень мало взвешенных осадков, что может привести к размыву русла реки и потере берегов. [48] Турбины также убивают большую часть проходящей через них фауны, например, 70% угрей, проходящих через турбину, погибают немедленно. [49] [50] [51] Поскольку затворы турбин часто открываются с перерывами, наблюдаются быстрые или даже ежедневные колебания расхода реки. [52]
Засуха и сезонные изменения в количестве осадков могут серьезно ограничить гидроэнергетику. [2] Вода также может теряться из-за испарения. [53]
Когда вода течет, она имеет возможность переносить частицы, более тяжелые, чем она сама, вниз по течению. Это оказывает негативное влияние на плотины и впоследствии на их электростанции, особенно на те, что на реках или в пределах водосборных зон с высоким заиливанием. Заиливание может заполнить водохранилище и снизить его способность контролировать наводнения, а также вызвать дополнительное горизонтальное давление на верхнюю часть плотины. В конце концов, некоторые водохранилища могут заполниться осадком и стать бесполезными или переполниться во время наводнения и выйти из строя. [54] [55]
Изменения в объеме речного стока будут коррелировать с объемом энергии, вырабатываемой плотиной. Более низкие речные потоки уменьшат объем живого хранения в водохранилище, тем самым уменьшая объем воды, который может быть использован для гидроэлектроэнергии. Результатом уменьшения речного стока может стать нехватка электроэнергии в районах, которые в значительной степени зависят от гидроэлектроэнергии. Риск нехватки стока может увеличиться в результате изменения климата . [56] Одно исследование, проведенное на реке Колорадо в Соединенных Штатах, предполагает, что умеренные изменения климата, такие как повышение температуры на 2 градуса Цельсия, приводящее к снижению количества осадков на 10%, могут сократить речной сток до 40%. [56] Бразилия , в частности, уязвима из-за своей сильной зависимости от гидроэлектроэнергии, поскольку повышение температуры, снижение расхода воды и изменения в режиме осадков могут сократить общее производство энергии на 7% в год к концу столетия. [56]
Более низкие положительные воздействия наблюдаются в тропических регионах. В низинных районах тропических лесов , где необходимо затопление части леса, было отмечено, что водохранилища электростанций производят значительные объемы метана . [57] Это связано с тем, что растительный материал в затопленных районах разлагается в анаэробной среде и образует метан, парниковый газ . Согласно отчету Всемирной комиссии по плотинам , [58] там, где водохранилище велико по сравнению с генерирующей мощностью (менее 100 Вт на квадратный метр площади поверхности) и не проводилась расчистка лесов в этом районе до заполнения водохранилища, выбросы парниковых газов из водохранилища могут быть выше, чем у обычной тепловой электростанции, работающей на нефти. [59]
Однако в бореальных водоемах Канады и Северной Европы выбросы парниковых газов обычно составляют всего 2–8 % от любого вида обычной тепловой генерации на ископаемом топливе. Новый класс подводных лесозаготовительных операций, нацеленных на затопленные леса, может смягчить эффект распада лесов. [60]
Другим недостатком гидроэлектростанций является необходимость переселения людей, живущих в местах, где планируется строительство водохранилищ. В 2000 году Всемирная комиссия по плотинам подсчитала, что плотины физически переместили 40–80 миллионов человек по всему миру. [61]
Поскольку крупные традиционные плотинные гидросооружения сдерживают большие объемы воды, авария из-за некачественного строительства, стихийных бедствий или саботажа может иметь катастрофические последствия для поселений и инфраструктуры, расположенных ниже по течению.
Во время тайфуна Нина в 1975 году плотина Баньцяо в Южном Китае рухнула, когда за 24 часа выпало более годовой нормы осадков (см. Прорыв плотины Баньцяо в 1975 году ). В результате наводнения погибло 26 000 человек, а еще 145 000 человек пострадали от эпидемий. Миллионы людей остались без крова.
Создание плотины в геологически неподходящем месте может привести к катастрофам, таким как катастрофа 1963 года на плотине Вайонт в Италии, где погибло почти 2000 человек. [62]
Прорыв плотины Мальпассе в Фрежюсе на Лазурном берегу (южная Франция) произошел 2 декабря 1959 года, в результате чего погибло 423 человека в результате наводнения. [63]
Меньшие плотины и микрогидроэлектростанции создают меньший риск, но могут создавать постоянные опасности даже после вывода из эксплуатации. Например, небольшая земляная насыпь Келли Барнса рухнула в 1977 году, через двадцать лет после вывода из эксплуатации ее электростанции, что привело к гибели 39 человек. [64]
Гидроэлектроэнергия устраняет выбросы дымовых газов от сжигания ископаемого топлива , включая загрязняющие вещества, такие как диоксид серы , оксид азота , оксид углерода , пыль и ртуть в угле . Гидроэлектроэнергия также позволяет избежать опасностей, связанных с добычей угля , и косвенных последствий для здоровья от выбросов угля. В 2021 году МЭА заявило, что государственная энергетическая политика должна «учитывать стоимость многочисленных общественных выгод, предоставляемых гидроэлектростанциями». [2]
Ядерная энергетика относительно негибкая; хотя она может достаточно быстро сократить свою выработку. Поскольку стоимость ядерной энергетики определяется ее высокими затратами на инфраструктуру, стоимость за единицу энергии значительно возрастает при низком производстве. Из-за этого ядерная энергетика в основном используется для базовой нагрузки . В отличие от этого, гидроэлектроэнергия может поставлять пиковую мощность по гораздо более низкой цене. Таким образом, гидроэлектроэнергия часто используется в качестве дополнения к ядерным или другим источникам для отслеживания нагрузки . Примерами стран, где они объединены в соотношении, близком к 50/50, являются электросеть в Швейцарии , сектор электроэнергетики в Швеции и, в меньшей степени, Украина и сектор электроэнергетики в Финляндии .
Ветровая энергия подвержена предсказуемым изменениям в зависимости от сезона, но является прерывистой на ежедневной основе. Максимальная генерация ветра мало связана с пиковым ежедневным потреблением электроэнергии, ветер может быть пиковым ночью, когда энергия не нужна, или быть неподвижным в течение дня, когда спрос на электроэнергию самый высокий. Иногда погодные условия могут приводить к слабому ветру в течение нескольких дней или недель подряд, гидроэлектростанция, способная хранить недели выработки, полезна для балансировки генерации в сети. Пиковая энергия ветра может быть компенсирована минимальной гидроэнергией, а минимальный ветер может быть компенсирован максимальной гидроэнергией. Таким образом, легко регулируемый характер гидроэлектроэнергии используется для компенсации прерывистого характера энергии ветра. И наоборот, в некоторых случаях энергия ветра может использоваться для экономии воды для последующего использования в сухие сезоны.
Примером этого является торговля Норвегии со Швецией, Данией, Нидерландами, Германией и Великобританией. [65] [66] Норвегия на 98% состоит из гидроэлектростанций, в то время как ее соседи на равнине используют ветряную энергию. В районах, где нет гидроэлектростанций, насосное хранение выполняет аналогичную роль, но с гораздо более высокой стоимостью и на 20% более низкой эффективностью. [ необходима цитата ]
В 2022 году гидроэнергетика выработала 4289 ТВт·ч, 15% от общего объема электроэнергии и половину возобновляемых источников. Из общего объема в мире больше всего выработал Китай (30%), за ним следуют Бразилия (10%), Канада (9,2%), США (5,8%) и Россия (4,6%).
Парагвай производит почти всю свою электроэнергию за счет гидроэлектростанций и экспортирует гораздо больше, чем потребляет. [69] Более крупные электростанции, как правило, строятся и эксплуатируются национальными правительствами, поэтому большая часть мощностей (70%) находится в государственной собственности, несмотря на то, что по состоянию на 2021 год большинство электростанций (почти 70%) принадлежат частному сектору и эксплуатируются им. [2]
В следующей таблице приведены эти данные по каждой стране:
Данные взяты из Ember по состоянию на 2023 год, если не указано иное. [68] Включает только страны с более чем 1 ТВт·ч генерации. Ссылки для каждого местоположения ведут на соответствующую страницу гидроэнергетики, если она доступна.
Средневзвешенная стоимость капитала является основным фактором. [2]
