Гидроэлектроэнергия , или гидроэлектроэнергия , — это электроэнергия, вырабатываемая за счет гидроэнергии (гидроэнергии). Гидроэнергетика обеспечивает одну шестую мирового производства электроэнергии , почти 4500 ТВтч в 2020 году, что больше, чем все другие возобновляемые источники энергии вместе взятые, а также больше, чем атомная энергетика . [1] Гидроэнергетика может обеспечить большие объемы низкоуглеродной электроэнергии по требованию, что делает ее ключевым элементом для создания безопасных и чистых систем электроснабжения. [1] Гидроэлектростанция с плотиной и водохранилищем является гибким источником, поскольку количество производимой электроэнергии можно увеличивать или уменьшать за секунды или минуты в зависимости от изменения спроса на электроэнергию. После того, как гидроэлектрический комплекс построен, он не производит прямых отходов и почти всегда выбрасывает значительно меньше парниковых газов , чем электростанции, работающие на ископаемом топливе . [2] Однако при строительстве в низинных районах тропических лесов , где часть леса затоплена, могут выделяться значительные количества парниковых газов. [3]
Строительство гидроэлектростанции может оказать существенное воздействие на окружающую среду, главным образом, в виде потери пахотных земель и перемещения населения. [4] [5] Они также нарушают естественную экологию реки, влияя на среду обитания и экосистемы, а также на заиление и эрозию. Хотя плотины могут снизить риск наводнений, разрушение плотин может иметь катастрофические последствия.
В 2021 году мировая установленная электрическая мощность гидроэлектростанций достигла почти 1400 ГВт, что является самым высоким показателем среди всех технологий возобновляемой энергетики. [6] Гидроэнергетика играет ведущую роль в таких странах, как Бразилия, Норвегия и Китай. [7] , но существуют географические ограничения и экологические проблемы. [8] Приливная энергия может использоваться в прибрежных регионах.
В 2022 году Китай добавил 24 ГВт, что составит почти три четверти общемирового прироста гидроэнергетических мощностей. Европа добавила 2 ГВт, что является самым большим показателем для региона с 1990 года. Между тем, в глобальном масштабе выработка гидроэлектроэнергии увеличилась на 70 ТВтч (рост на 2%) в 2022 году и остается крупнейшим источником возобновляемой энергии, превосходя все другие технологии вместе взятые. [9]
Гидроэнергетика использовалась с древних времен для измельчения муки и выполнения других задач. В конце 18 века гидравлическая энергия стала источником энергии, необходимой для начала промышленной революции . В середине 1770-х годов французский инженер Бернар Форест де Белидор опубликовал «Архитектуру гидравлики» , в которой описывались гидравлические машины с вертикальной и горизонтальной осью, а в 1771 году сочетание энергии воды , водяной рамы и непрерывного производства Ричарда Аркрайта сыграло значительную роль. в развитии фабричной системы, с современной практикой трудоустройства. [11] В 1840-х годах была разработана гидравлическая энергетическая сеть для производства и передачи гидроэнергии конечным пользователям.
К концу 19 века был разработан электрический генератор , который теперь можно было соединить с гидравликой. [12] Растущий спрос, возникший в результате промышленной революции, также будет стимулировать развитие. [13] В 1878 году Уильямом Армстронгом в Крэгсайде в Нортумберленде , Англия, была разработана первая в мире схема гидроэлектростанции . Он использовался для питания одиночной дуговой лампы в его художественной галерее. [14] Старая электростанция Шёлкопф № 1 , США, недалеко от Ниагарского водопада , начала производить электроэнергию в 1881 году. Первая гидроэлектростанция Эдисона , Vulcan Street Plant , начала работать 30 сентября 1882 года в Эпплтоне, штат Висконсин , с мощность около 12,5 киловатт. [15] К 1886 году в США и Канаде было 45 гидроэлектростанций; а к 1889 году только в Соединенных Штатах их было 200. [12]
В начале 20 века в горах вблизи мегаполисов коммерческие компании строили множество малых гидроэлектростанций. В Гренобле , Франция, в 1925 году прошла Международная выставка гидроэнергетики и туризма , которую посетило более миллиона человек. К 1920 году, когда 40% электроэнергии, производимой в Соединенных Штатах, приходилось на гидроэлектростанции, Федеральный закон об энергетике был принят в качестве закона. Закон создал Федеральную энергетическую комиссию для регулирования гидроэлектростанций на федеральной земле и воде. По мере того, как электростанции становились больше, связанные с ними плотины приобрели дополнительные цели, включая борьбу с наводнениями , ирригацию и судоходство . Для крупномасштабного развития стало необходимым федеральное финансирование, и были созданы корпорации, находящиеся в федеральной собственности, такие как Tennessee Valley Authority (1933 г.) и Bonneville Power Administration (1937 г.). [13] Кроме того, Бюро мелиорации , которое начало серию ирригационных проектов на западе США в начале 20-го века, теперь строило крупные гидроэнергетические проекты, такие как плотина Гувера 1928 года . [16] Инженерный корпус армии США также принимал участие в строительстве 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. [17]
Гидроэлектростанции продолжали увеличиваться на протяжении всего 20 века. Гидроэнергетику называли «белым углем». [18] Первоначальная электростанция мощностью 1345 МВт на плотине Гувера в 1936 году была крупнейшей гидроэлектростанцией в мире; в 1942 году ее затмила плотина Гранд-Кули мощностью 6809 МВт. [19] Плотина Итайпу открылась в 1984 году в Южной Америке как крупнейшая, производящая 14 ГВт , но в 2008 году ее превзошла плотина «Три ущелья» в Китае с мощностью 22,5 ГВт . Гидроэлектроэнергия в конечном итоге будет поставлять более 85% электроэнергии в некоторые страны, включая Норвегию , Демократическую Республику Конго , Парагвай и Бразилию .
В 2021 году Международное энергетическое агентство (МЭА) заявило, что необходимы дополнительные усилия, чтобы помочь ограничить изменение климата . [20] Некоторые страны высоко развили свой гидроэнергетический потенциал и имеют очень мало возможностей для роста: Швейцария производит 88% своего потенциала, а Мексика - 80%. [21] В 2022 году МЭА опубликовало основной прогноз: мощность гидроэнергетики в 2022–2027 годах составит 141 ГВт, что немного ниже уровня, достигнутого в 2017–2022 годах. Поскольку получение экологических разрешений и сроки строительства длительны, по их оценкам, гидроэнергетический потенциал останется ограниченным, и в ускоренном случае возможным считается только дополнительные 40 ГВт. [6]
В 2021 году в МЭА заявили, что потребуется капитальный модернизационный ремонт. [1] : 67
Большая часть гидроэлектроэнергии вырабатывается за счет потенциальной энергии запруженной воды , приводящей в движение водяную турбину и генератор . Мощность, извлекаемая из воды, зависит от объема и разницы высот между источником и оттоком воды. Эта разница в высоте называется головой . Большая труба (« водопровод ») доставляет воду из резервуара в турбину. [22]
Этот метод производит электроэнергию для удовлетворения пиковых потребностей за счет перемещения воды между резервуарами на разной высоте. В периоды низкого спроса на электроэнергию избыточная генерирующая мощность используется для перекачки воды в верхний резервуар, тем самым обеспечивая реакцию спроса . [1] Когда потребность увеличивается, вода сбрасывается обратно в нижний резервуар через турбину. В 2021 году схемы гидроаккумулирования обеспечили почти 85% мировых запасов сетевой энергии в 190 ГВт [1] и улучшили суточный коэффициент мощности генерирующей системы. Насосное хранилище не является источником энергии и в списках отображается как отрицательное число. [23]
Русловые гидроэлектростанции - это гидроэлектростанции с небольшой емкостью водохранилищ или вообще без нее, так что в этот момент для выработки доступна только вода, поступающая из верхнего течения, а любой излишек должен остаться неиспользованным. Постоянная подача воды из озера или существующего водохранилища выше по течению является существенным преимуществом при выборе участков для русла реки. [24]
Приливная электростанция использует ежедневный подъем и падение океанской воды из-за приливов; такие источники весьма предсказуемы, и, если условия позволяют построить резервуары, их также можно использовать для выработки электроэнергии в периоды высокого спроса. Менее распространенные типы гидросистем используют кинетическую энергию воды или незапружиненные источники, такие как недогруженные водяные колеса . Приливная энергия жизнеспособна в относительно небольшом количестве мест по всему миру. [25]
Классификация гидроэлектростанций начинается с двух категорий верхнего уровня: [26]
Классификация станции как МГЭ или КТЭ 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 КТЭ. [27] Например, для Китая мощность МГЭ ниже 25 МВт, для Индии – ниже 15 МВт, большинства стран Европы – ниже 10 МВт. [28]
Категории SHP и LHP далее подразделяются на множество подкатегорий, которые не являются взаимоисключающими. [27] Например, малонапорная гидроэлектростанция с гидростатическим напором от нескольких метров до нескольких десятков метров может быть классифицирована как МГЭ или КТП. [29] Другое различие между МГЭ и КТП заключается в степени регулирования расхода воды: типичная МГЭ в основном использует естественный расход воды с очень небольшим регулированием по сравнению с КТН. Поэтому термин МГЭ часто используется как синоним русловой электростанции . [27]
Крупнейшими производителями электроэнергии в мире являются гидроэлектростанции, причем некоторые гидроэлектростанции способны вырабатывать установленную мощность, более чем в два раза превышающую установленную мощность нынешних крупнейших атомных электростанций .
Хотя официального определения диапазона мощности крупных гидроэлектростанций не существует, объекты мощностью более нескольких сотен мегаватт обычно считаются крупными гидроэлектростанциями.
В настоящее время в мире эксплуатируются только семь объектов мощностью более 10 ГВт ( 10 000 МВт ), см. таблицу ниже. [30]
Малая гидроэлектростанция — это гидроэлектростанция в масштабе, обслуживающая небольшой поселок или промышленное предприятие. Определение проекта малой гидроэлектростанции различается, но генерирующая мощность до 10 мегаватт (МВт) обычно считается верхним пределом. Эта мощность может быть увеличена до 25 МВт и 30 МВт в Канаде и США. [32] [33]
Малые гидроэлектростанции могут быть подключены к обычным электрическим распределительным сетям в качестве источника недорогой возобновляемой энергии. Альтернативно, малые гидроэлектростанции могут быть построены в изолированных районах, обслуживание которых от сети было бы нерентабельно, или в районах, где нет национальной распределительной электросети. Поскольку проекты малых гидроэлектростанций обычно имеют минимальное количество водохранилищ и строительных работ, считается, что они оказывают относительно низкое воздействие на окружающую среду по сравнению с крупными гидроэлектростанциями. Это снижение воздействия на окружающую среду во многом зависит от баланса между потоком рек и производством электроэнергии. [ нужна цитата ]
Микро-ГЭС означает гидроэлектростанции , которые обычно производят мощность до 100 кВт . Эти установки могут обеспечивать электроэнергией изолированный дом или небольшой поселок 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. [34] Микрогидросистемы дополняют фотоэлектрические солнечные энергетические системы, поскольку во многих районах поток воды и, следовательно, доступная гидроэнергия максимальны зимой, когда солнечная энергия минимальна.
Пико-Гидро – это гидроэлектростанция мощностью до 5 кВт . Это полезно в небольших, отдаленных поселениях, которым требуется лишь небольшое количество электроэнергии. Например, проект Pico Hydro Project группы по разработке промежуточных технологий мощностью 1,1 кВт в Кении снабжает 57 домов очень небольшой электрической нагрузкой (например, парой фонарей и зарядным устройством для телефона или небольшим телевизором/радио). [35] Даже меньшие турбины мощностью 200–300 Вт могут обеспечить питанием несколько домов в развивающейся стране при перепаде высоты всего 1 м (3 фута). Пико-гидроустановка обычно представляет собой русловую реку, что означает, что плотины не используются, а скорее 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 большую естественную разницу высот между двумя водными путями, такими как водопад или горное озеро. Сооружается туннель для подачи воды из верхнего резервуара в генераторный зал, построенный в пещере рядом с самой нижней точкой водного туннеля, и горизонтальный отводящий канал, отводящий воду в нижний выпускной водный путь.
Простая формула для аппроксимации производства электроэнергии на гидроэлектростанции:
где
КПД часто выше (то есть ближе к 1) у более крупных и современных турбин. Годовое производство электроэнергии зависит от наличия водоснабжения. В некоторых установках расход воды может меняться в соотношении 10:1 в течение года. [ нужна цитата ]
Гидроэнергетика является гибким источником электроэнергии, поскольку станции можно очень быстро увеличивать и уменьшать мощность, чтобы адаптироваться к меняющимся потребностям в энергии. [30] Гидротурбины имеют время запуска порядка нескольких минут. [36] Хотя аккумуляторная батарея работает быстрее, ее емкость ничтожна по сравнению с гидроэлектростанциями. [1] Для перехода большинства гидроагрегатов от холодного запуска к полной нагрузке требуется менее 10 минут; это быстрее, чем ядерная энергия и почти вся энергия, получаемая из ископаемого топлива. [37] Выработку электроэнергии также можно быстро снизить при наличии избыточной выработки электроэнергии. [38] Следовательно, ограниченная мощность гидроэлектростанций обычно не используется для производства базовой электроэнергии, за исключением освобождения паводкового бассейна или удовлетворения потребностей ниже по течению. [39] Вместо этого он может служить резервным источником для негидрогенераторов. [38]
Основным преимуществом традиционных плотин гидроэлектростанций с водохранилищами является их способность хранить воду с низкими затратами для последующей отправки в виде дорогостоящей чистой электроэнергии. По оценкам МЭА, в 2021 году «резервуары всех существующих традиционных 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 мировой парк гидроэлектростанций». гидроаккумулирующие гидроэлектростанции». [1] Ожидается, что в 2020-х годах емкость аккумуляторных батарей не превысит емкость насосных хранилищ. [1] 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 солнечная энергия.
Гидроэлектростанции имеют длительный экономический срок службы: некоторые станции продолжают работать через 50–100 лет. [40] Затраты на рабочую силу также обычно невелики, поскольку заводы автоматизированы и во время нормальной работы на объекте присутствует мало персонала.
Если плотина служит нескольким целям, можно добавить гидроэлектростанцию с относительно низкой стоимостью строительства, что обеспечит полезный поток доходов для компенсации затрат на эксплуатацию плотины. Подсчитано, что продажа электроэнергии с плотины «Три ущелья» покроет затраты на строительство через 5–8 лет полной выработки. [41] Однако некоторые данные показывают, что в большинстве стран большие плотины гидроэлектростанций будут слишком дорогостоящими и займут слишком много времени, чтобы обеспечить положительную доходность с поправкой на риск, если не будут приняты соответствующие меры по управлению рисками. [42]
Хотя многие гидроэнергетические проекты снабжают общественные электросети, некоторые из них создаются для обслуживания конкретных промышленных предприятий. Специализированные гидроэлектростанции часто строятся для обеспечения значительного количества электроэнергии, необходимой, например, для электролитических заводов по производству алюминия . Плотина Гранд-Кули была переключена на поддержку алюминия Alcoa в Беллингеме, штат Вашингтон , США, для американских самолетов времен Второй мировой войны , прежде чем после войны ей было разрешено обеспечивать ирригацию и электроэнергию гражданам (в дополнение к алюминиевой энергии). В Суринаме водохранилище Брокопондо было построено для обеспечения электроэнергией алюминиевой промышленности Alcoa . Новозеландская электростанция Манапури была построена для снабжения электроэнергией алюминиевого завода в Тивай-Пойнт .
Поскольку плотины гидроэлектростанций не используют топливо, при производстве электроэнергии не образуется углекислый газ . Хотя углекислый газ изначально образуется во время строительства проекта, а некоторое количество метана ежегодно выделяется из резервуаров, у гидроэлектростанций один из самых низких выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла при производстве электроэнергии. [43] Низкое воздействие гидроэлектроэнергии на выбросы парниковых газов особенно заметно в умеренном климате . Большее воздействие выбросов парниковых газов наблюдается в тропических регионах, поскольку резервуары электростанций в тропических регионах производят большее количество метана , чем в регионах с умеренным климатом. [44]
Как и другие источники неископаемого топлива, гидроэнергетика также не производит выбросов диоксида серы, оксидов азота или других твердых частиц.
Водохранилища, созданные гидроэлектростанциями, часто предоставляют возможности для занятий водными видами спорта и сами становятся туристическими достопримечательностями. В некоторых странах распространена аквакультура в водоемах. Многоцелевые плотины, установленные для ирригации, поддерживают сельское хозяйство с относительно постоянным водоснабжением. Большие гидроплотины могут контролировать наводнения, которые в противном случае могли бы повлиять на людей, живущих ниже по течению от проекта. [45] Управление плотинами, которые также используются для других целей, например, для орошения , сложно. [1]
В 2021 году МЭА призвало к внедрению «надежных стандартов устойчивости для всего развития гидроэнергетики с упрощенными правилами и положениями». [1]
Крупные водохранилища, связанные с традиционными гидроэлектростанциями, приводят к затоплению обширных территорий выше плотин, иногда уничтожая биологически богатые и продуктивные равнинные и речные долинные леса, болота и луга. Возведение 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. [30] Потеря земель часто усугубляется фрагментацией среды обитания прилегающих территорий, вызванной водохранилищем. [46]
Гидроэнергетические проекты могут нанести ущерб окружающим водным экосистемам как выше, так и ниже по течению от площадки электростанции. Производство гидроэлектроэнергии меняет окружающую среду нижнего течения реки. Вода, выходящая из турбины, обычно содержит очень мало взвешенных отложений, что может привести к размыву русел рек и потере берегов. [47] Турбины также убивают большую часть проходящей через турбину фауны, например, 70% угрей, проходящих через турбину, погибают немедленно. [48] [49] [50] Поскольку ворота турбины часто открываются с перерывами, наблюдаются быстрые или даже ежедневные колебания речного стока. [51]
Засуха и сезонные изменения количества осадков могут серьезно ограничить гидроэнергетику. [1] Вода также может теряться в результате испарения. [52]
Когда вода течет, она способна переносить вниз по течению частицы тяжелее ее самой. Это оказывает негативное воздействие на плотины и, как следствие, на их электростанции, особенно на реках или в водосборных бассейнах с сильным заилением. Заиление может заполнить водохранилище и снизить его способность контролировать наводнения, а также вызвать дополнительное горизонтальное давление на верхнюю часть плотины. В конце концов, некоторые водоемы могут оказаться полными отложений и стать бесполезными или переполниться во время наводнения и выйти из строя. [53] [54]
Изменения объема речного стока будут коррелировать с количеством энергии, производимой плотиной. Уменьшение стока рек приведет к уменьшению объема живого запаса воды в водохранилище, что приведет к уменьшению количества воды, которую можно использовать для производства гидроэлектроэнергии. Результатом уменьшения речного стока может стать дефицит электроэнергии в районах, которые сильно зависят от гидроэлектроэнергии. Риск дефицита стока может возрасти в результате изменения климата . [55] Одно исследование на реке Колорадо в Соединенных Штатах показывает, что умеренные изменения климата, такие как повышение температуры на 2 градуса по Цельсию, приводящее к снижению количества осадков на 10%, могут сократить речной сток на 40%. [55] Бразилия , в частности, уязвима из-за сильной зависимости от гидроэлектроэнергии, поскольку повышение температуры, снижение расхода воды и изменения в режиме выпадения осадков могут привести к сокращению общего производства энергии на 7% ежегодно к концу столетия. [55]
Меньшее положительное воздействие наблюдается в тропических регионах. В равнинных районах тропических лесов , где необходимо затопление части леса, отмечено, что резервуары электростанций выделяют значительные количества метана . [56] Это происходит из-за того, что растительный материал на затопленных территориях разлагается в анаэробной среде и образует метан, парниковый газ . Согласно отчету Всемирной комиссии по плотинам , [57] там, где водохранилище велико по сравнению с генерирующей мощностью (менее 100 Вт на квадратный метр площади), и до затопления водохранилища не проводилась вырубка лесов на этом участке. выбросы парниковых газов из водохранилища могут быть выше, чем у обычной теплоэлектростанции, работающей на нефтяном топливе. [58]
Однако в бореальных водоемах Канады и Северной Европы выбросы парниковых газов обычно составляют всего от 2% до 8% от любого вида традиционной тепловой генерации на ископаемом топливе. Новый класс подводных лесозаготовок, нацеленный на затопленные леса, может смягчить последствия гниения леса. [59]
Еще одним недостатком плотин ГЭС является необходимость переселения людей, проживающих там, где запланированы водохранилища. В 2000 году Всемирная комиссия по плотинам подсчитала, что плотины физически переместили 40–80 миллионов человек во всем мире. [60]
Поскольку крупные традиционные гидроэлектростанции с плотинами сдерживают большие объемы воды, отказ из-за плохого строительства, стихийных бедствий или саботажа может иметь катастрофические последствия для населенных пунктов и инфраструктуры, расположенных ниже по течению.
Во время тайфуна «Нина» в 1975 году плотина Баньцяо в Южном Китае разрушилась, когда за 24 часа выпало более чем годовое количество осадков (см. обрушение плотины Баньцяо в 1975 году ). В результате наводнения погибло 26 000 человек, а еще 145 000 человек погибли от эпидемий. Миллионы остались без крова.
Создание плотины в геологически неподходящем месте может привести к таким катастрофам, как катастрофа на плотине Вайонт в Италии в 1963 году, в результате которой погибло почти 2000 человек. [61]
Прорыв плотины Мальпассе во Фрежюсе на Французской Ривьере (Лазурный берег), на юге Франции, обрушился 2 декабря 1959 года, в результате чего в результате наводнения погибло 423 человека. [62]
Меньшие плотины и микрогидроэлектростанции создают меньший риск, но могут представлять постоянную опасность даже после вывода из эксплуатации. Например, небольшая земляная насыпь плотины Келли Барнс обрушилась в 1977 году, через двадцать лет после вывода из эксплуатации электростанции, в результате чего погибло 39 человек. [63]
Гидроэлектроэнергия устраняет выбросы дымовых газов при сжигании ископаемого топлива , включая такие загрязняющие вещества, как диоксид серы , оксид азота , окись углерода , пыль и ртуть в угле . Гидроэлектроэнергия также позволяет избежать опасностей, связанных с добычей угля , и косвенного воздействия выбросов угля на здоровье. В 2021 году МЭА заявило, что государственная энергетическая политика должна «учитывать стоимость многочисленных общественных выгод, предоставляемых гидроэлектростанциями». [1]
Ядерная энергетика относительно негибкая; хотя он может достаточно быстро снизить свою производительность. Поскольку в стоимости ядерной энергетики преобладают высокие затраты на инфраструктуру, стоимость единицы энергии значительно возрастает при низком производстве. По этой причине ядерная энергетика в основном используется для базовой нагрузки . Напротив, гидроэлектроэнергия может обеспечивать пиковую мощность при гораздо меньших затратах. Таким образом, гидроэлектроэнергия часто используется в дополнение к ядерным или другим источникам для отслеживания нагрузки . Примеры стран, где они объединены примерно в соотношении 50/50, включают электросеть Швейцарии , электроэнергетический сектор Швеции и, в меньшей степени, Украину и электроэнергетический сектор Финляндии .
Ветровая энергия претерпевает предсказуемые изменения в зависимости от сезона, но меняется ежедневно. Максимальная выработка энергии ветром мало связана с пиковым ежедневным потреблением электроэнергии: ветер может достигать пика ночью, когда электроэнергия не нужна, или оставаться неподвижным днем, когда спрос на электроэнергию самый высокий. Иногда погодные условия могут привести к слабому ветру в течение нескольких дней или недель, поэтому гидроэлектрический резервуар, способный хранить недельную выработку, полезен для балансировки выработки электроэнергии в сети. Пиковая мощность 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 ветровой энергии. И наоборот, в некоторых случаях энергия ветра может использоваться для экономии воды для последующего использования в засушливые сезоны.
Примером этого является торговля Норвегии со Швецией, Данией, Нидерландами, Германией и Великобританией. [64] [65] Норвегия на 98% состоит из гидроэнергетики, в то время как ее равнинные соседи имеют энергию ветра. В районах, где нет гидроэнергетики, гидроаккумулирующие станции выполняют аналогичную роль, но стоят гораздо дороже и имеют на 20% меньшую эффективность. [ нужна цитата ]
В 2022 году гидроэнергетика произвела 4289 ТВтч, что составляет 15% от общего объема электроэнергии и половину возобновляемых источников энергии. Из общего объема производства в мире больше всего производит Китай (30%), за ним следуют Бразилия (10%), Канада (9,2%), США (5,8%) и Россия (4,6%).
Парагвай производит почти всю свою электроэнергию на гидроэлектростанциях и экспортирует гораздо больше, чем потребляет. [68] Более крупные заводы, как правило, строятся и управляются национальными правительствами, поэтому большая часть мощностей (70%) находится в государственной собственности, несмотря на то, что по состоянию на 2021 год большинство заводов (почти 70%) принадлежат и управляются частным сектором. [1]
В следующей таблице приведены эти данные для каждой страны:
Данные взяты из Ember за 2022 год, если не указано иное. [67] Включает только страны с мощностью генерации более 1 ТВтч. Ссылки для каждого местоположения ведут на соответствующую страницу гидроэнергетики, если она доступна.
Важным фактором является средневзвешенная стоимость капитала . [1]