Fornybar energi |
Biobrensel Biomasse Geotermisk Hydroelektrisk Solar Tidevannsbølge Bølgebevegelse Vind |
Vannkraft regnes som en alternativ og fornybar energikilde , [1] som utnytter transformasjonen til elektrisitet , gjennom en dynamo koblet til en turbin i et vannkraftverk , av gravitasjonspotensialet som en viss vannmasse inneholdt i en innsjø besitter. i en viss høyde , ved å utnytte en viss høydeforskjell , eller direkte fra den kinetiske energien som et vassdrag besitter . [2] [3] [4]
Grekerne og romerne var de første sivilisasjonene i verden som brukte kraften til vann, eller mer presist av den kinetiske energien produsert av det; Det må imidlertid spesifiseres at disse to eldgamle sivilisasjonene utnyttet denne typen fornybar energi kun for å drive enkle vannmøller for å male korn.
Vi må vente til senmiddelalderen og oppdagelsene brakt av det arabiske folket i Nord-Afrika , med å ha andre metoder for å utnytte energien som finnes i en vannstrøm: de ble i økende grad brukt, både til vanning av åkre og til gjenvinning av store sumpete områder, vannhjulene , skjematisert som møller uten blader som roterer på et fast punkt, ved virkningen av kraften som utøves av vannet selv.
En teknisk fremgang av enorme proporsjoner fant sted på slutten av det nittende århundre , rundt begynnelsen av den andre industrielle revolusjonen som fant sted i Europa og utover. Etter utviklingen av vannhjulet til en turbin, en drivmaskin bygget av et skovlhjul svingt på en akse, som i begynnelsen var grov og skjematisert, med teknologiske innovasjoner som hovedsakelig dateres tilbake til første halvdel av det tjuende århundre , ble det mer og mer perfeksjonert og funksjonell.
Vannelektrisk energi hentes fra elver eller innsjøer , naturlig eller kunstig (takket være opprettelsen av demninger ) gjennom pennstokker . [5]
Basert på driften er vannkraftverk delt inn i: [3]
Vannet i en innsjø eller et kunstig basseng føres nedstrøms gjennom tvungne rør, og transformerer dermed den potensielle energien til trykk og kinetisk energi takket være fordeleren og turbinen . Den mekaniske energien omdannes deretter gjennom den elektriske generatoren , takket være fenomenet elektromagnetisk induksjon , til elektrisk energi. For å gjøre det mulig å lagre energi og ha den tilgjengelig på tidspunktet med størst etterspørsel, er det etablert vannkraftproduksjon og pumpeanlegg. Ved pumping av vannkraftverk pumpes vann inn i oppstrømstankene ved å bruke energien som produseres og ikke er nødvendig om natten, slik at det på dagtid, når etterspørselen etter elektrisitet er større, er mulig å ha ekstra vannmasser som produserer energi fra. Disse systemene gjør det mulig å lagre energi i tider med tilgjengelighet for å bruke den i tider med behov. [6]
Til tross for de betydelige fordelene når det gjelder forurensning, gir bygging av demninger og store reservoarer eller kunstige reservoarer, med oversvømmelser av store landområder, alltid en viss miljøpåvirkning som i de alvorligste tilfellene kan forårsake omveltninger av økosystemet i området med stor miljøskader, som skjedde med den store Aswan-demningen i Egypt , eller hydrogeologiske risikoer som skjedde i Vajont-katastrofen .
Produksjonen av vannkraft kan også skje gjennom utnyttelse av bølgebevegelser , tidevann og havstrømmer . I dette tilfellet snakker vi om tidevannsenergi .
Vannkraftbassenget brukes til å samle vannet i en elv i et kunstig reservoar, hvis hovedelement er demningen, og til å heve høyden for senere å bruke høydeforskjellen til generering av elektrisitet. Fra bassenget til kraftverket der generatorene er plassert, er det en penstock , det vil si et rør med en konstant seksjon som kan være under bakken eller synlig. I nærheten av noen typer turbiner, som for eksempel Pelton , gjennomgår rørledningen en innsnevring av seksjonen for å favorisere økningen i hastigheten på vannutløpet på turbinbladene. [7]
Med vannkraftverk mener vi en serie hydrauliske ingeniørarbeider plassert i en viss rekkefølge, koblet til en rekke passende maskineri for å oppnå produksjon av elektrisitet fra masser av vann i bevegelse. Vannet ledes inn i en eller flere turbiner som roterer takket være vannets skyv. Hver turbin er koblet til en dynamo som forvandler rotasjonsbevegelsen til elektrisk energi.
Utnyttelsen av vannkraft og den påfølgende produksjonen av elektrisitet er ikke konstant over tid, men avhenger av vannforsyningen til det kunstige vannbassenget som igjen avhenger av regimet til sideelver /elver og derfor av nedbørsregimet til det hydrografiske bassenget. .
En utbredt praksis i noen land/områder er å pumpe vann inn i vannkraftbassenger om natten når energien som skal brukes koster mindre og å gjenbruke vannkraften som er akkumulert i løpet av dagen når etterspørselen er større og følgelig prisen er høyere, og dermed oppnå en netto gevinst.
Spesielt i fjellområder er det en tendens til å utnytte det samme vannet flere ganger ved å passere det fra forskjellige vannkraftverk lokalisert i lavere og lavere høyder der morfologien til territoriet ikke gjør det mulig eller i alle fall praktisk å ha et enkelt stort hopp . I de italienske alpene er det lett å finne situasjoner der det samme vannet har passert gjennom 4 eller 5 forskjellige vannkraftverk før det når Po-elven.
Begrepet auksjon refererer til komplekset av sammenkoblede hydrauliske verk og vannkraftverk som involverer den samme vannstrømmen, på en sekvensiell eller artikulert måte, vanligvis drevet av samme operatør.
For eksempel kan en leddbom bestå av noen captations som leder vann til en vannkraftstasjon AA hvis utgående vann mater en vannkraftstasjon BB som ligger noen hundre meter nedenfor. Det utgående vannet fra sistnevnte renner ut i en kunstig innsjø sammen med avløpsvannet fra en tredje CC -kraftstasjon matet av egne captations, og i sin tur mater innsjøen en DD -kraftstasjon som åpenbart ligger i enda lavere høyde.
Vannkraft er den viktigste alternative ressursen til fossilt brensel som brukes i Italia og garanterer omtrent 40 % av det italienske energibehovet. Dens betydning i det siste var mye større fordi fra begynnelsen av det tjuende århundre og frem til den første etterkrigstiden representerte vannkraft det store flertallet av energien produsert i Italia, og nådde til og med topper på i underkant av 100 %. Den fremtidige utviklingen av vannkraft vil gjelde forbedring av fleksibiliteten til anleggene [8] , det vil si evnen til å opprettholde høy effektivitet selv når strømningshastigheten varierer (husk at for øyeblikket er vannkraftverk mye mer effektive enn vind- og solenergianlegg - ca 3-5 ganger mer). Det planlegges også utbygginger i mikro vannkraftsektoren, spesielt anlegg med vannhjul og arkimedeskrue [9] [10] [11] [12] [13] , samt pumpeanlegg (som produserer energi på dagtid og som pumper vann i dambassenget om natten), og planter som bruker bølge- og tidevannsenergi. Stor innsats er i gang for å minimere miljøpåvirkninger (fiskeskjell, fiskevennlige turbiner) [14] [15] .
Når det gjelder etablering av kunstige bassenger som skal utnyttes i vannkraftsektoren, skyldes de mulige miljøpåvirkningene variasjoner i mikroklimaet , hindret transitt av vandrende ferskvannsfisk , skade på biologisk mangfold på grunn av modifikasjon av økosystemet og erosjon av elven og av kystene ved munningen av elven, på grunn av tilbakeholdelse av demningen av sedimentene som bæres av vassdraget. [16]
Videre bidrar dannelsen av kunstige bassenger til utslipp av klimagasser ( karbondioksid og metan ) i betydelige mengder, spesielt de første årene, på grunn av den anaerobe fordøyelsen av det organiske materialet som finnes i vannet, et fenomen som også forekommer i naturlige innsjøer. og elver. ; verdiene av disse utslippene er estimert til 48 millioner tonn karbondioksid og 3 millioner tonn metan, tilsvarende 4 % av verdens metanutslipp fra innlandsvann, men kan være høyere avhengig av forholdene i biomet der bekkenet ligger. [17] [18] [19]
«Prinsippet som vannkraftverk er basert på, er å transformere den potensielle energien som en vannmasse besitter, til mekanisk energi og deretter til elektrisk energi. [...] Prosessen med å transformere potensiell energi til mekanisk (og deretter elektrisk) energi starter fra vannavledningsfasen ved hjelp av spesielle inntaksverk i elveleiet, som formidler vannmassen samlet i en last." |
"En ytterligere klassifisering av vannkraftverk er basert på deres drift i forhold til modusen for inntak og akkumulering av vann: - elveanlegg: uten reguleringskapasitet, og derfor er strømmen som kan utledes i løpet av året, en funksjon av det hydrologiske regimet til vassdraget; - regulerte strømningssystemer: de kan regulere vannet gjennom en daglig, ukentlig eller månedlig reguleringstank." |
«Dammer: Arbeider høyere enn 10 m som i tillegg til å avskjære vassdraget, skaper et magasin som er nyttig for regulering av strømningshastigheter. [...] Inntaks- og avledningsarbeider: Disse gjør at vann kan transporteres fra demningen til kraftstasjonen. De består av en gripeanordning utstyrt med gitter og avskjæringsanordninger etterfulgt av en shuntkanal bestående av en åpen kanal eller trykkkanal." |